ПОВОРОТНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ Советский патент 1995 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для радиационной обработки цилиндрических изделий, в частности кабельных изделий с полиэтиленовой изоляцией, полимерных труб и т.п.

Известно устройство для облучения кабеля с полиэтиленовой изоляцией, в котором используется ускоритель электронов со сканирующей разверткой пучка, а изделие протягивается под пучком и при этом для достижения однородного азимутального распределения дозы в изоляции вращается вокруг собственной оси. Протяжка и вращение кабеля осуществляются на участке под выпускным окном ускорителя электронов с помощью валков, которые совершают возвратно-поступательное и вращательное движения. Кинематическая схема устройства сложна, кроме того, изделие работает на кручение, поскольку вращается только его участок, а в связи с этим радиационно-химический процесс осуществим лишь для изделий малого диаметра.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является поворотный электромагнит для облучения потоками заряженных частиц длинномерных изделий, содержащий подковообразные магнитопроводы с полюсными наконечниками и обмотками возбуждения.

Магниты располагаются по обе стороны от облучаемого изделия. Пучок, выведенный через прямоугольное выпускное окно, один из размеров которого в несколько раз больше другого, разделяют по поперечному сечению на три части, среднюю часть направляют на облучаемое изделие непосредственно, а две другие - направляют к центру изделия с противоположных сторон путем искривления электромагнитных траекторий, с помощью магнитных полей поворотных магнитов.

Недостатком известного устройства является использование однозазорных поворотных электромагнитов, т.к. в одном зазоре создать достаточно однородное поле удается только при малых размерах зазора, в данном случае соизмеримых с меньшим размером выпускаемого окна. Это приводит к необходимости разделения пучка на части вдоль большого размера окна, при этом изделие перемещают вдоль меньшего размера окна. Такой прием разделения пучка приводит к низкому коэффициенту его использования, поскольку поверхность изделия, подвергаемая облучению, получается ограниченной меньшим размером окна. Кроме того, коэффициент использования пучка еще более снижается при необходимости увеличения выводимой мощности пучка за счет увеличения большего размера окна. Это обусловлено, помимо потерь пучка, выходящего за пределы поперечного размера изделия, также увеличением потерь в воздухе, особенно для траекторий крайних частей пучка.

Целью изобретения является повышение коэффициента использования пучка заряженных частиц.

Поставленная цель достигается тем, что в поворотном электромагните для кругового облучения потоками заряженных частиц длинномерных изделий, содержащем подковообразный магнитопровод с полюсными наконечниками и обмотками возбуждения, магнитопровод выполнен в виде последовательно расположенного ряда подковообразных магнитов, у которых все полюсные наконечники, кроме крайних, сделаны общими для двух смежных магнитов ряда.

На фиг. 1 показан поворотный электромагнит в плоскости, перпендикулярной оси обрабатываемого изделия; на фиг. 2 - вид сверху со стороны выпускного окна.

Обрабатываемое изделие 1 круглого сечения, например полиэтиленовый кабель, расположено под фланцем выпускного окна 2 ускорителя вдоль длинной стороны окна. По обе стороны от окна расположены поворотные электромагниты 3 и 4. Каждый электромагнит содержит ряд магнитов, содержащих отдельные обмотки 5 и полюсные наконечники 6, причем полюсные наконечники магнитов, кроме крайних наконечников 7 и 8, являются общими для двух смежных магнитов ряда.

Устройство работает следующим образом.

Выходным устройством ускорителя производится продольно-поперечное сканирование электронного пучка по апертуре выпускного окна 2. В результате поперечного сканирования пучок разделяется на три части - центральную часть 9 и боковые части 10 и 11 (фиг. 1). Центральной частью пучка производится непосредственная обработка поверхности изделия 1. Боковые части 10 и 11 поперечного сечения пучка направляются на объект через области 12 и 13 с разнонаправленными относительно оси изделия магнитным полем, создаваемым полюсной системой наконечников 6 электромагнитов 3 и 4. В результате пространственного поворота в областях 12 и 13 магнитного поля и частей 10, 11 пучка они направляются на изделие со стороны, противоположной стороне непосредственного воздействия части 9 пучка.

Варьированием режимов отклонения (пространственное перемещение электромагнитов 3 и 4 или изменение величины поля и т.п.) боковых частей пучка можно обеспечить достаточно однородное трехстороннее облучение цилиндрических изделий, при этом, поскольку изделие протягивается вдоль длинной стороны окна, удается вывести из ускорителя достаточно высокую мощность, 30-50 кВт при длине окна 1-1,5 м, исходя из опыта эксплуатации радиационных установок для облучения плоских изделий.

Наличие на пути пучка элементов магнитопровода (боковых наконечников 6 полюсов) приводит к поглощению электронов в поворачиваемых частях пучка. Однако, поскольку поле на выходе в магнитные системы имеет радиальную составляющую, перпендикулярную оси изделия, в результате расфокусировка пучка на выходе из электромагнитов теневые участки оказываются скомпенсированными. Тепловая нагрузка на магнитопровод может быть перенесена на охлаждаемую опорную решетку окна, выполненную с шагом, равным шагу полюсов.

ПОВОРОТНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ для кругового облучения потоками заряженных частиц длинномерных изделий, содержащий подковообразный магнитопровод с полюсными наконечниками и обмотками возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования пучка заряженных частиц, магнитопровод выполнен в виде последовательно расположенного ряда подковообразных магнитов, у которых все полюсные наконечники, кроме крайних, выполнены общими для двух смежных магнитов ряда.