Сверхпроводящий квадрупольный магнит
Сверхпроводящий квадрупольный магнит относится к ускорительной технике и может быть использован в ускорительных комплексах заряженных частиц. Полезная модель направлена на повышение технологичности, снижение стоимости изготовления и повышению надежности конструкции магнита. Указанный технический результат достигается тем, что бандаж обмоточного блока состоит из блоков, а не отдельных воротников, что позволяет проводить «горизонтальную» сборку, соединять блоки между собой одновременно по всей длине магнита, а также, контролировать и фиксировать положение выходных концов обмоток, в том случае, если обмотки магнита однослойные.
Полезная модель относится к ускорительной технике и может быть использована в ускорительных комплексах заряженных частиц.
Обмотка квадрупольного магнита состоит из четырех частей, которые соединены между собой пайкой так, чтобы при возбуждении в апертуре магнита возникало квадрупольное поле. Структурные элементы (бандажи) уравновешивают пондеромоторные силы в магнитах.
Известны квадрупольные магниты ускорителей «Теватрон», ГЕРА и БАК [1], бандажи которых набраны из отдельных пластин, т.н. «воротников». Каждая пара воротников образует вокруг обмотки замкнутый контур, а пары последовательно развернуты относительно друг друга на 90 градусов.
Такая конструкция имеет ряд недостатков: установка воротников должна производиться в вертикальном положении магнита, а объединение воротников в одно целое с помощью соединительных шпонок должно происходить последовательно на отдельных участках.
1. R.Ostojic, T.M.Taylor and G.A.Kirby, "Design and Construction of a One-Metre Model of the 70 mm Aperture Quadrupole for the LHC Low-E Insertions", IEEE Trans. Magn., 30 (1994), pp.1750-1753.
Заявленная полезная модель разработана для упрощения и удешевления конструкции за счет изготовления бандажа из блоков воротников. Эта конструкция позволяет производить сборку бандажа в горизонтальном положении и соединять его элементы одновременно по всей длине.
Технический результат достигается тем, что пластины воротников предварительно собраны в блоки, которые сварены между собой. Учитывая то, что обмотка квадрупольного магнита состоит из четырех частей, при сборке блоки повернуты друг к другу на 45 градусов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На рисунке 1 показан внешний вид обмотки и воротников квадруполя.
Поперечное сечение холодной массы сверхпроводящего квадрупольного магнита представлено на рис.2. Магнит состоит из обмотки - 1, блоков воротников - 2, воспринимающих пондеромоторные силы, возникающие при возбуждении магнита, клиновидных шпонок - 3, призматических шпонок - 4, магнитного экрана, состоящего из полуколец - 5 и деталей, скрепляющих полукольца в цельный экран: втулок - 6 и шпилек - 7.
Осуществление полезной модели происходит в результате того, что после набора вокруг обмотки всех блоков воротников, весь обмоточный блок одновременно задвигается в пресс. В прессе за счет принудительного движения частей воротников одновременно во всей обмотке создается необходимое механическое напряжение, затем вставляются шпонки одновременно по всей длине квадруполя. После снятия пресса в обмотке остается необходимое предварительное напряженное состояние (~60-80 МПа в тангенциальном направлении), достаточное для стабильной работы данного магнита.
Магнитный экран необходим для усиления поля в апертуре. Он набирается традиционным способом из отдельных полуколец и соединяется в одно целое с помощью втулок и стягивается в продольном направлении резьбовыми шпильками. Экран центрируется на обмоточном блоке с помощью призматических шпонок.
Эта конструкция бандажа повышает долговечность и надежность работы магнита в случае, если обмотка магнита однослойная (как у разработанного квадруполя), так как позволяет лучше контролировать положение концов кабеля, выходящих за пределы обмотки с внутренней части, и обеспечивать их фиксацию и неподвижность при возбуждении магнита, так как движение ненадежно закрепленного сверхпроводника в магнитном поле может вызвать преждевременный переход магнита в нормальное состояние.
Сверхпроводящий квадрупольный магнит, отличающийся тем, что бандаж обмотки состоит из блоков, составленных из воротников, с возможностью соединения обмоточного блока одновременно по всей длине клиновидными шпонками в горизонтальном положении магнита.
