ICS 27/120/99 F 91 DB34 安 徽 省 地 方 标 准 DB 34/T 3114—2018 超导回旋加速器 输运线束流阻断器设计准则 Superconducting cyclotron Design criteria for beam stopper of beam line 文稿版次选择 2018 - 04 - 16 发布 安徽省质量技术监督局 2018 - 05 - 16 实施 发 布 DB34/T 3114—2018 前 言 本标准按照 GB/T 1.1—2009 给出的规则起草。 本标准由合肥中科离子医学技术装备有限公司提出。 本标准归口单位：安徽省超导回旋加速器标准化技术委员会。 本标准起草单位：合肥中科离子医学技术装备有限公司、安徽省质量和标准化研究院、中国科学院 等离子体物理研究所。 本标准主要起草人：宋云涛、郑金星、韩曼芬、沈俊松、李碧、李明、王明、朱雷、曾宪虎。 I DB34/T 3114—2018 超导回旋加速器 输运线束流阻断器设计准则 1 范围 本标准规定了超导回旋加速器输运线束流阻断器的术语和定义、阻断块厚度设计、气动设备设计、 焊接波纹管设计和机械装配及控制要求。 本标准适用于超导回旋加速器输运线束流阻断器的结构部件设计，从事放射技术研究、生产和临床 诊断的专业人员也可参考使用。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 1184 形状和位置公差 未注公差值 GB/T 1800.2 产品几何技术规范（GPS）极限与配合 第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表 GB/T 1804 一般公差、未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T 2348-1993 液压气动系统及元件 缸内径及活塞杆外径 GB/T 4213 气动调节阀 GB 4793.1 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分：通用要求 GB/T 11345 焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定 JB/T 5923-2013 气动气缸技术条件 JB/T 6169-2006 金属波纹管 JB/T 11129-2011 气缸活塞杆技术条件 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 输运线 beam line 由一系列不连续的磁铁元件、真空元件、束流选择元件、束流测量元件组成，实现将从加速器主机 引出的束流安全、高效、稳定的输送到输出端的束流传输系统。 3.2 束流阻断器 beam stopper 在真空环境中对束流进行快速切断，能保证输运线运行安全性的部件。 3.3 1 DB34/T 3114—2018 阻断块 stop block 通过与束流的物理作用实现切断束流功能的零件，是束流阻断器的主要组成部分。 3.4 波纹管组件 bellows components 两端焊接刀口法兰并具有多个横向波纹可折叠的管状弹性敏感元件。 3.5 气缸 air cylinder 将压缩气体的压力能转换为机械能的圆筒型金属机件。 3.6 活塞 piston 靠压力下的流体作用，在缸径中移动并传递机械力和运动的缸零件。 3.7 活塞杆 piston rod 与活塞同轴并联为一体，传递来自活塞的机械力和运动的缸零件。 4 阻断块厚度设计 4.1 阻断块在束流方向上的厚度应符合式（1）、（2）的规定。  dE  2 Z 1    Kz A 2  dx  Tmax   1 2me c 2  2 2Tmax     .................. (1) 2   2 ln 2 2  I  2me c 2  2 2 .............................. (2) 2 1  2me / M  me / M  式中： A —— 阻断块材料的原子质量，单位为 g/mol； E —— 束流的入射能量，单位为 MeV； x —— 束流在阻断块中通过的长度，单位为 cm； 2 K —— 常数，K =4πNAre2mec2=0.307075MeV·cm /mol； z —— 束流粒子的原子序数； Z —— 组成阻断块材料的各个元素的原子序数； β —— 束流粒子的速度与光速的比值，无量纲； δ(βγ) —— 密度效应修正项，无量纲； T max —— 能量转移最大值，单位为 MeV； 2 DB34/T 3114—2018 I —— 阻断块材料平均电离能，单位为 eV； 2 M —— 入射粒子质量，单位为 MeV/c ； 2 me —— 电子静质量，单位为 MeV/c ； c —— 光速。 4.2 对于化合物类型的阻断块材料，厚度计算应根据化合物内所有元素的比例及种类分别进行计算后 求和得到。 4.3 阻断块厚度实际取值应为计算所得的束流在阻断块中通过的长度 x 与安全系数的乘积，通常安全 系数取值为 1.2～1.5。 5 气动设备设计 5.1 气缸 5.1.1 介质 进入气缸的压缩空气应经过干燥处理，空气中不应含有有机溶剂成分。 5.1.2 缸体内径 缸体的内径尺寸应按 GB/T 2348-1993 中表 1 执行。缸筒与活塞杆的运动配合精度应按 GB/T 1800.2 执行。 5.1.3 性能 气缸性能应按 JB/T 5923-2013 中第 5 章执行。 5.1.4 技术条件 5.1.4.1 5.1.4.2 5.1.4.3 5.2 气缸上不应安装磁性开关，应通过机械限位装置触发阻断块到位信号。 气缸排气口应连接有用于增大无杆腔和有杆腔压差的减压阀。 气缸竖直安装时，活塞杆的轴线应与连接杆及阻断块轴线一致，不应受横向载荷及偏心负载。 活塞杆 5.2.1 尺寸 5.2.1.1 活塞杆直径尺寸应根据缸体内径得出，推荐活塞杆直径为缸体内径的 0.5～0.55，0.6～0.7 倍，计算后按 GB/T 2348-1993 中表 2 圆整得出。 5.2.1.2 活塞杆长度尺寸应按式（3）计算。 L  L  B  A  H ................................... (3) 式中： L —— 活塞杆长度，单位为 mm； L —— 活塞行程，单位为 mm； B —— 活塞厚度，通常取值为缸体内径的 0.6～1.0 倍，单位为 mm； A —— 导向套滑动面长度，单位为 mm； H —— 最小导向长度，取值应满足 H  L D  ，单位为 mm； 20 2 3 DB34/T 3114—2018 D —— 缸体内径，单位为 mm。 5.2.2 几何公差 按 JB/T 11129-2011 中 5.4 执行。 5.2.3 表面质量 5.2.3.1 5.2.3.2 5.2.4 活塞杆表面粗糙度为 Ra 0.8，表面不应有裂纹、锈迹等缺陷。 活塞杆外圆表面应镀硬铬或由供需双方商定。 稳定性校核及强度校核 5.2.4.1 5.2.4.2 当活塞杆长度大于其直径的 10 倍时，应进行稳定性校核及强度校核。 活塞杆稳定性校核应符合式（4）的要求。 FP 0  FK ....................................... (4) nK 式中： Fp0 —— 活塞杆承受的最大轴向压力，单位为 N； Fk —— 纵向弯曲极限力，单位为 N； nK —— 稳定性安全系数，一般取 2～4。 5.2.4.3 活塞杆强度校核应符合式（5）、（6）的要求。 d 4 FP 0        b n ....................................... (5) ........................................ (6) 式中： d —— 活塞杆直径，单位为 mm； n —— 安全系数，一般取 5；   —— 材料的许用应力，单位为 MPa； σb —— 材料的抗拉强度，单位为 MPa。 5.3 电磁阀 5.3.1 电磁阀流量系数，应符合式（7）、（8）的要求。P2＞0.5P1 的低压差流动，流量系数应按式 （7）计算，P2≤0.5P1 的高压差流动，流量系数应按式（8）计算。 Cv  4 Q P   P22 287 G (273  T ) 2 1 ................................. (7) DB34/T 3114—2018 Cv  Q G (273  T ) ................................... (8) 249 P1 式中： CV —— Q —— G —— P1 —— P2 —— T —— 5.3.2 5.3.3 6 电磁阀流量系数； 3 标准状况下（760 mmHg,15.6℃）下气体最大流量，单位为 m /h； 气体的相对密度（空气时 G=1）； 2 阀进口压力，单位为 kgf/cm abs； 2 阀出口压力，单位为 kgf/cm abs； 气体温度，单位为℃。 气缸进气口处连接的电磁阀应具有常闭功能，气缸排气口处连接的电磁阀应具有常开功能。 电磁阀应符合 GB/T 4213 的规定，与电磁阀连接的管路规格应按电磁阀的管径确定。 焊接波纹管设计 6.1 材料和尺寸 6.1.1 制造焊接波纹管的材料宜采用 316L 不锈钢。 6.1.2 波纹管厚度应在下列尺寸系列中选择：0.05 mm、0.06 mm、0.08 mm、0.10 mm、0.12 mm、0.15 mm、0.20 mm、0.25 mm、0.30 mm、0.50 mm。 6.1.3 波纹管几何尺寸允许偏差应按 JB/T 6169-2006 中表 6 执行。 6.2 外观 波纹管外观应光滑，内外壁不应有飞边、毛刺、裂口、硬块等影响使用的缺陷。 6.3 焊接 6.3.1 焊接接头直径的公差应与焊接波纹管波片相应直径的公差一致，焊接接头厚度与波片厚度之比 应取 1.5～3.0。焊接的技术条件应符合 JB/T 6169-2006 中 7.2 的规定。 6.3.2 波纹管与两端法兰的焊接宜采用钨极惰性气体保护焊，电弧保护气体为 99.99％Ar，焊后采用 304 不锈钢钢丝刷刷洗焊缝，并用酒精清洗焊缝。 6.4 气密性 6.4.1 当束流阻断器的工作环境有真空度要求时，应做气密性试验，试验气体压力不小于公称压力， 不应出现泄露或大于泄露率规定值