一种加速器探测器恒温器对接面的远程真空密封连接机构的制作方法

本实用新型属于加速器技术领域，特别涉及一种加速器探测器恒温器对接面的远程真空密封连接机构。

背景技术：

电子－正电子对撞机是一种粒子加速器，它将正负电子加速到极高的能量，然后使正负电子进行对撞，加速器的对撞点外围是粒子探测器，探测器从对撞点到边缘的距离超过6米，加速器的正负电子双环从探测器外侧向内引入，被探测器包裹的部分包含被低温恒温器冷却的磁铁，这个探测器和加速器的交叉区域被称为mdi（探测器加速器交界面），在mdi外安装有固定侧真空管，固定侧真空管的左端焊接有固定侧外接法兰，固定侧真空管的右端焊接有固定侧内接法兰，该固定侧内接法兰伸入到mdi内，在mdi之中安装低温恒温器，在低温恒温器中安装有y形真空管，在y形真空管左端安装有移动侧对接法兰，该移动侧对接法兰需要与固定侧内接法兰进行密封连接，由于加速器探测器恒温器对接面处于超高真空密封状态，且密封处距离操作点的距离有6～10米远，所以移动侧对接法兰与固定侧内接法兰进行密封连接装配的核心在于远程真空密封连接，也就是说，在环形正负电子对撞机的研发中，需要解决加速器探测器恒温器对接面远程真空密封连接的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是如何通过远程控制完成加速器探测器恒温器对接面固定侧内接法兰与移动侧对接法兰在对接面的真空密封连接，实现远程真空密封连接，具体而言，为解决远程真空密封连接的技术问题提供一种加速器探测器恒温器对接面的远程真空密封连接机构。

本实用新型采用的技术方案包括恒温器壳体和固定侧真空管，在固定侧真空管的左端焊接有固定侧真空管外接法兰，在恒温器壳体的内部安装有第一真空管和第二真空管，所述第一真空管和第二真空管的左端与移动侧y形三通真空管的右端连通，在所述恒温器壳体的外壁上安装有长轴，在长轴的右端分别通过万向联轴器连接有用于控制旋转齿轮的水平手动驱动机构和用于控制压紧齿轮的垂直手动驱动机构，在长轴的左端通过万向联轴器连接有压紧机构，在恒温器壳体的外壁上安装有用于与气源连通的第一气管，在所述y形三通真空管的左端焊接有移动侧连接法兰，在移动侧连接法兰的左端面加工有密封槽，并在该密封槽中安装有金属密封圈，在固定侧真空管的右端焊接有固定侧内接花键法兰；所述压紧机构包括对中法兰和环形气缸，所述环形气缸包括气缸体，在气缸体上设有环形活塞腔和密封连接腔，在气缸体的右端设有连接法兰，在所述环形活塞腔中安装有环形活塞，在环形活塞的内径和外径分别安装有密封圈，在环形活塞的右端面上加工有螺钉孔，在气缸体的左端设有向左凸起的凸起圆环，在凸起圆环的外径加工有外螺纹，所述环形活塞腔的外壁上加工有用于与第一气管连接的第一气孔，在所述对中法兰的外径套装有移动侧花键法兰，所述移动侧花键法兰的法兰面与环形气缸中的环形活塞连接，在环形气缸的左端凸起圆环的外螺纹上螺纹连接有压紧齿轮，压紧齿轮的齿面与第一小齿轮轴的齿面啮合，所述第一小齿轮轴安装在第一支架上，第一支架焊接在气缸体上，在移动侧花键法兰左端连接有旋转齿轮，旋转齿轮的齿面与第二小齿轮轴的齿面啮合，所述第二小齿轮轴安装在第二支架上，第二支架也焊接在气缸体上；所述固定侧内接花键法兰的右端面为固定侧密封面，左端面为固定侧被压紧面，在固定侧密封面的中心加工有用于焊接固定侧真空管的固定侧真空腔，在固定侧密封面的外径均布有若干个固定侧花键齿和固定侧花键槽，在固定侧花键齿上加工有固定侧圆锥导向面，在所述对中法兰的左端设有对中法兰对接定心内圆锥面，对中法兰的外径为对中法兰定位面，在对中法兰与固定侧内接花键法兰的对接过程中，对中法兰向固定侧内接花键法兰移动，通过对中法兰定位面定心，并在移动过程中通过对接定心内圆锥面与固定侧内接花键法兰的固定侧圆锥导向面的接触进行定心对中，所述移动侧花键法兰包括活塞连接面，在活塞连接面的中心设有向左侧的凸起，该凸起的内表面为移动侧压紧面，该凸起的外表面为旋转齿轮安装面，在旋转齿轮安装面的内径均布有若干个与固定侧花键齿和固定侧花键槽匹配的移动侧花键齿和移动侧花键槽。

在所述恒温器壳体的外壁上沿圆周均布有4组长轴支撑座，每组长轴支撑座在轴向上有若干个，在4组长轴支撑座的安装孔中安装长轴，所述长轴的长度为6~10米，由至少3节轴组成，每2节轴由万向联轴器连接。

在长轴的右端分别通过万向联轴器连接有2组用于控制旋转齿轮的水平手动驱动机构和2组用于控制压紧齿轮的垂直手动驱动机构，所述水平手动驱动机构和垂直手动驱动机构结构相同，都包括齿轮箱，在齿轮箱中安装有第一圆锥齿轮轴和第二圆锥齿轮轴，第一圆锥齿轮轴的圆锥齿面与第二圆锥齿轮轴的圆锥齿面啮合，在第一圆锥齿轮轴的轴端螺纹连接有手柄。

在所述恒温器壳体上还安装有定位销，在所述移动侧花键法兰的活塞连接面上加工有长条圆弧孔。

在所述恒温器壳体的右端焊接有导轨支架，在导轨支架下端安装有直线导轨。

所述气缸体为环形气缸体。

所述固定侧真空腔为阶梯形状，该阶梯形状的固定侧真空腔内左起第二阶梯面为用于焊接固定侧真空管的焊接面。

在恒温器壳体的外壁上还安装有用于与压力传感器连通的第二气管。

在所述环形活塞腔的外壁上还加工有用于与第二气管连接的第二气孔。

所述环形气缸的第一气孔和第二气孔在同一圆周上。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型在恒温器壳体的外壁上沿圆周均布有4组长轴支撑座，在4组长轴支撑座的安装孔中分别安装有6～10米的长轴，在4根长轴的右端分别通过万向联轴器连接有用于控制旋转齿轮的水平手动驱动机构和用于控制压紧齿轮的垂直手动驱动机构，在4根长轴的左端分别通过万向联轴器连接有压紧机构，实现了超高真空密封连接的长距离远程操作；

（2）本实用新型所述压紧机构包括对中法兰，移动侧花键法兰，环形气缸、压紧齿轮，旋转齿轮，通过实现移动侧花键法兰与固定侧内接花键法兰相互交叉，并在移动过程中通过对中法兰定位面定心，通过对中法兰对接定心斜面与固定侧内接花键法兰的固定侧圆锥导向面的接触进行定心对中，移动侧连接法兰的左端面密封槽中安装的金属密封圈与固定侧内接花键法兰的密封面接触，以及通过水平手动驱动机构带动旋转齿轮转动，使移动侧花键齿与固定侧花键齿轴向重叠，通过第一气管向环形气缸供气，将移动侧连接法兰的左端面密封槽中安装的金属密封圈与固定侧内接花键法兰的密封面实现气动压紧；然后，再通过垂直手动驱动机构带动压紧齿轮的内螺纹在环形气缸的左端凸起的圆环外径加工的外螺纹上转动，并在转动过程中通过压紧齿轮的端面压紧旋转齿轮安装面，再通过移动侧压紧面压紧固定侧被压紧面，使移动侧连接法兰的左端面密封槽中安装的金属密封圈与固定侧内接花键法兰的密封面实现机械压紧，通过上述气动压紧和机械压紧的双重压紧，实现了超高真空密封连接。

（3）本实用新型所述压紧机构在移动侧连接法兰的左端面密封槽中采用金属密封圈与固定侧内接花键法兰的密封面实现机械压紧，还可以起到防辐射的作用。

（4）本实用新型所述长轴的长度为6～10米，6～10米长的长轴由至少3节轴组成，每2节轴由万向联轴器7连接，这样可以适应恒温器壳体为截头圆锥筒的形状。

（5）本实用新型所述水平手动驱动机构和垂直手动驱动机构结构相同，互换性好，采用2个对称布置的水平手动驱动机构和2个对称布置的垂直手动驱动机构，可以保证驱动机构的可靠性，以防止拆卸时出现圆锥齿轮啮合卡死现象。也可以采用微型电机的输出轴上安装主动锥齿轮带动被动锥齿轮的结构实现电动自动控制。

（6）本实用新型在恒温器壳体的外壁上安装有第一气管和第二气管，其中第一气管与起源连通，该第一气管即是进气管，通过向环形气缸供气实现气动压紧，该第一气管还是放气管，通过给环形气缸放气泄压，实现气动拆卸，其中第二气管与压力传感器连通，用于检测环形气缸压紧力，可以保证气动压紧的可靠性。

（7）本实用新型在所述恒温器壳体上还安装有定位销，在所述移动侧花键法兰的活塞连接面上加工有长条圆弧孔，在恒温器壳体上安装的定位销与移动侧花键法兰的活塞连接面上加工有长条圆弧孔的配合，限制了移动侧花键法兰的活塞连接面的转动角度，起到了转动限位的作用，即可以防止转动不到位，还可以防止转动过度，保证了机械压紧的可靠性。

（8）本实用新型正向转动即可实现密封连接法兰的压紧，反向转动，即可将密封连接法兰松开拆卸，便于对机构内部进行维护。

（9）本实用新型采用在气缸体上设置环形活塞腔，在环形活塞腔中安装有环形活塞，使气缸体的中心腾出较大空间成为安装固定侧真空管、固定侧内接花键法兰、移动侧y形三通真空管、移动侧花键法兰、移动侧连接法兰和对中法兰的密封连接腔，使本实用新型结构紧凑，密封可靠。

附图说明

图1是本实用新型的主视图，

图2是本实用新型的内部结构示意图，

图3是图2的a处局部放大图，

图4是图2的左视放大图，

图5是图2的右视放大图，

图6是本实用新型压紧机构的结构示意图，

图7是本实用新型手动驱动机构的结构示意图，

图8是本实用新型固定侧内接花键法兰的主视图，

图9是图8的右视图，

图10是图8的b-b剖视图，

图11是本实用新型移动侧花键法兰的主视图，

图12是图11的左视图，

图13是本实用新型对中法兰与固定侧内接花键法兰的对接示意图，

图14是本实用新型环形气缸的结构示意图。

图中：

1.恒温器壳体，

2.压紧机构，

2-1.气缸体，2-2.环形活塞，

2-3.密封圈，2-4.螺钉孔，

2-5.连接法兰，2-6.第一气孔，

2-7.第二气孔，2-8.凸起圆环，

2-9.外螺纹，2-10.环形活塞腔，

2-11.密封连接腔，2-12.定位销，

2-13.对中法兰，

2-13-1对中法兰对接定心内圆锥面，2-13-2.对中法兰定位面，

2-14.移动侧花键法兰，

2-14-1．活塞连接面，2-14-2．第五螺钉安装孔，

2-14-3．移动侧花键齿，2-14-4．移动侧花键槽，

2-14-5．旋转齿轮安装面，2-14-6．第三螺钉安装孔，

2-14-7．压紧面，2-14-8.长条圆弧孔

2-15.压紧齿轮，2-16.第一小齿轮轴，

2-17.第一支架，2-18.旋转齿轮，

2-19.第二小齿轮轴，2-20.第二支架，

3-1.水平手动驱动机构，3-2．垂直手动驱动机构，

31．齿轮箱，32．第一圆锥齿轮轴，

33．第二圆锥齿轮轴，34．手柄，

4.长轴，

5-1．第一气管，5-2.第二气管，

6.长轴支撑座，

7.万向联轴器，

8-1.第一真空管，8-2.第二真空管，

8-3.移动侧y形三通真空管，

9.固定侧真空管，10.固定侧外接法兰，

11.第一螺钉，12.第二螺钉，

13．第三螺钉，14．第四螺钉，15．第五螺钉，

16．固定侧内接花键法兰，

16-1．固定侧密封面，16-2．固定侧真空腔，

16-3．固定侧花键齿，16-4．固定侧花键槽，

16-5．固定侧圆锥导向面，16-6．固定侧被压紧面，

16-7．焊接面，

17．移动侧连接法兰，18.金属密封圈，

19．导轨支架，20．直线导轨。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

如图1～图5所示，本实用新型采用的技术方案包括恒温器壳体1，所述恒温器壳体1为左右两端开口的截头圆锥筒，在恒温器壳体1的内部安装有第一真空管8-1和第二真空管8-2，在恒温器壳体1的外壁上沿圆周均布有4组长轴支撑座6，每组长轴支撑座6在轴向上有若干个，在4组长轴支撑座6的安装孔中分别安装有长度为6～10米的长轴4，所述长轴4由至少3节轴组成，每2节轴由万向联轴器7连接，以适应截头圆锥筒的恒温器壳体1的外壁形状，在4根长轴4的右端分别通过万向联轴器7连接有2组用于控制旋转齿轮的水平手动驱动机构3-1和2组用于控制压紧齿轮的垂直手动驱动机构3-2，所述水平手动驱动机构3-1和垂直手动驱动机构3-2分别通过第一螺钉11与恒温器壳体1固定连接，在4根长轴4的左端分别通过万向联轴器7连接有压紧机构2，所述压紧机构2固定安装在恒温器壳体1上，在壳体1的外壁上还安装有第一气管5-1和第二气管5-2，其中第一气管5-1的另一端与起源连通，第二气管5-2的另一端与压力传感器连通，在压紧机构2的左端安装有固定侧真空管9，在固定侧真空管9的左端焊接有固定侧真空管外接法兰10；所述恒温器壳体1内部的第一真空管8-1和第二真空管8-2的左端与移动侧y形三通真空管8-3的右端连通，在y形三通真空管8-3的左端焊接有移动侧连接法兰17，在移动侧连接法兰17的左端面加工有密封槽，并在该密封槽中安装有金属密封圈18，在固定侧真空管9的右端焊接有固定侧内接花键法兰16；在所述恒温器壳体1的右端焊接有导轨支架19，在导轨支架19下端安装有直线导轨20。

如图3、图14和图6所示，所述压紧机构2包括对中法兰2-13和环形气缸，所述环形气缸包括气缸体2-1，所述气缸体2-1为环形气缸体，在环形的气缸体2-1上设有环形活塞腔2-10和密封连接腔2-11，在环形的气缸体2-1的右端设有连接法兰2-5，在所述环形活塞腔2-10中安装有环形活塞2-2，在环形活塞2-2的内径和外径分别安装有密封圈2-3，在环形活塞2-2的右端面上加工有螺钉孔2-4，在环形的气缸体2-1的左端设有向左凸起的凸起圆环2-8，在凸起圆环2-8的外径加工有外螺纹2-9，所述环形活塞腔2-10的外壁上加工有用于与气源连通的第一气管5-1连接的第一气孔2-6，在所述环形活塞腔2-10的外壁上还加工有用于与压力传感器连通第二气管5-2连接的第二气孔2-7，所述第一气孔2-6和第二气孔2-7在同一圆周上，所述对中法兰2-13通过第四螺钉14与恒温器壳体1固定连接，在对中法兰2-13的外径套装有移动侧花键法兰2-14，在移动侧花键法兰2-14的法兰面上通过第五螺钉15与环形气缸中的环形活塞2-2连接，所述环形气缸通过第二螺钉12与恒温器壳体1固定连接，在环形气缸的左端凸起的圆环外径加工的外螺纹上螺纹连接有压紧齿轮2-15，压紧齿轮2-15的齿面与第一小齿轮轴2-16的齿面啮合，所述第一小齿轮轴2-16安装在第一支架2-17上，第一支架2-17焊接在环形气缸的气缸体2-1上，在移动侧花键法兰2-14左端用第三螺钉13连接有旋转齿轮2-18，旋转齿轮2-18的齿面与第二小齿轮轴2-19的齿面啮合，所述第二小齿轮轴2-19安装在第二支架2-20上，第二支架2-20也焊接在环形气缸的气缸体2-1上；在壳体1上还安装有定位销2-12，

如图7所示，所述水平手动驱动机构3-1和垂直手动驱动机构3-2结构相同，都包括齿轮箱31，在齿轮箱31中安装有第一圆锥齿轮轴32和第二圆锥齿轮轴33，第一圆锥齿轮轴32的圆锥齿面与第二圆锥齿轮轴33的圆锥齿面啮合，在第一圆锥齿轮轴32的轴端螺纹连接有手柄34；

如图8、图9和图10所示，所述固定侧内接花键法兰16的右端面为固定侧密封面16-1，左端面为固定侧被压紧面16-6，在固定侧内接花键法兰16的轴向中心加工有固定侧真空腔16-2，所述固定侧真空腔16-2为阶梯形状，该阶梯形状的固定侧真空腔16-2内左起第二阶梯面设有用于焊接固定侧真空管9的焊接面16-7，在固定侧密封面16-1的外径均布有若干个固定侧花键齿16-3和固定侧花键槽16-4，在固定侧花键齿16-3上加工有固定侧圆锥导向面16-5；

如图11和图12所示，所述移动侧花键法兰2-14包括活塞连接面2-14-1，在活塞连接面2-14-1上面加工有第五螺钉安装孔2-14-2，在活塞连接面2-14-1的中心设有向左侧的凸起，该凸起的内表面为移动侧压紧面2-14-7，该凸起的外表面为旋转齿轮安装面2-14-5，在旋转齿轮安装面2-14-5加工有第三螺钉安装孔2-14-6，在旋转齿轮安装面2-14-5的内径均布有若干个与固定侧花键齿16-3和固定侧花键槽16-4匹配的移动侧花键齿2-14-3和移动侧花键槽2-14-4，在活塞连接面2-14-1上还加工有长条圆弧孔2-14-8；

如图13所示，在所述固定侧内接花键法兰16的右端设有固定侧圆锥导向面16-5，在所述对中法兰2-13的左端设有对中法兰对接定心内圆锥面2-13-1，对中法兰2-13的外径为对中法兰定位面2-13-2，在对中法兰2-13与固定侧内接花键法兰16的对接过程中，对中法兰2-13向固定侧内接花键法兰16移动，通过对中法兰定位面2-13-2定心，并在移动过程中通过对接定心内圆锥面（2-13-1）与固定侧内接花键法兰16的固定侧圆锥导向面16-5的接触进行定心对中。

使用时，将壳体1的外壁上安装的第一气管5-1与气源连通，第二气管5-2与压力传感器连通，通过直线导轨20将恒温器沿直线导轨20向左移动，使安装在环形气缸中的环形活塞2-2上的移动侧花键法兰2-14的移动侧花键齿2-14-3和移动侧花键槽2-14-4与固定侧花键槽16-4和固定侧花键齿16-3相互交叉，继续移动，使移动侧花键法兰2-14在交叉状态下穿过固定侧内接花键法兰16，然后，对中法兰2-13向固定侧内接花键法兰16移动，并在移动过程中通过对中法兰对接定心斜面2-13-1与固定侧内接花键法兰16的固定侧圆锥导向面16-5的接触进行定心对中，固定侧内接花键法兰16与对中法兰2-13对中后，继续移动，使移动侧连接法兰17的左端面密封槽中安装的金属密封圈18与固定侧内接花键法兰16的密封面接触，此时，通过2组水平手动驱动机构3-1的手柄34的转动带动齿轮箱31中第一圆锥齿轮轴32和第二圆锥齿轮轴33转动，并通过万向联轴器7带动长轴4转动，再通过万向联轴器7带动第二小齿轮轴2-19转动，第二小齿轮轴2-19再带动旋转齿轮2-18转动，通过旋转齿轮2-18带动移动侧花键法兰2-14的活塞连接面2-14-1上加工的长条圆弧孔2-14-8在壳体1上安装的定位销2-12上转动，限制了移动侧花键法兰2-14的活塞连接面2-14-1的转动角度，使移动侧花键齿2-14-3与固定侧花键齿16-3轴向重叠，通过第一气管5-1向环形气缸供气，环形气缸中的活塞2-2向右移动，带动移动侧花键法兰2-14向右移动，将移动侧花键法兰2-14的移动侧压紧面2-14-7压到固定侧内接花键法兰16的固定侧被压紧面16-6，气缸继续进气，将移动侧连接法兰17的左端面密封槽中安装的金属密封圈18与固定侧内接花键法兰16的密封面实现气动压紧；然后，再通过2组垂直手动驱动机构3-2的手柄34的转动带动齿轮箱31中第一圆锥齿轮轴32和第二圆锥齿轮轴33转动，并通过万向联轴器7带动长轴4转动，再通过万向联轴器7带动第一小齿轮轴2-16转动，第一小齿轮轴2-16再带动压紧齿轮2-15的内螺纹在环形气缸左端的凸起圆环2-8外径加工的外螺纹2-9上转动，并在转动过程中通过压紧齿轮2-15的端面压紧旋转齿轮安装面2-14-5，再通过移动侧压紧面2-14-7压紧固定侧被压紧面16-6，使移动侧连接法兰17的左端面密封槽中安装的金属密封圈18与固定侧内接花键法兰16的密封面实现机械压紧。

当需要拆卸时，先松开机械压紧，再通过第一气管5-1放气泄压，通过第二小齿轮轴2-19再带动旋转齿轮2-18反向转动，在壳体1上安装的定位销2-12限制了移动侧花键法兰2-14的活塞连接面2-14-1的反向转动角度，使移动侧花键齿2-14-3与固定侧花键齿16-3由轴向重叠转为相互交叉，即可将密封连接法兰的拆卸。