阅读说明：本技术 一种基于电磁力的金属液体加压传输装置 (Metal liquid pressurization transmission device based on electromagnetic force ) 是由 王育立 龚辰 高波 于 2020-06-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于电磁力的金属液体加压传输装置,包括导体、高压管、铜隔断、永磁体、塑料隔断、盖板、接电螺栓孔、固定螺栓孔、导电金属流体进口和导电金属流体出口,本发明具有结构简单,无需机械运动部件,密封性好等特点。金属液体传输压力受电流和高压管圈数影响,因此本发明作为一个单元使用能够实现金属液体传输的作用,多个单元串联时,在增大匹配电流的条件下,可不断提高高压管中使得金属流体传输的压力；液态金属流动的持续性,能够持久产生X射线,满足了需要X射线长时间照射场景的要求。(The invention discloses a metal liquid pressurizing and transmitting device based on electromagnetic force, which comprises a conductor, a high-pressure pipe, a copper partition, a permanent magnet, a plastic partition, a cover plate, an electric connection bolt hole, a fixing bolt hole, a conductive metal fluid inlet and a conductive metal fluid outlet. The transmission pressure of the metal liquid is influenced by the current and the number of the coils of the high-pressure pipe, so that the metal liquid transmission function can be realized when the metal liquid transmission device is used as one unit, and when a plurality of units are connected in series, the pressure for transmitting the metal liquid in the high-pressure pipe can be continuously increased under the condition of increasing the matching current; the flowing continuity of the liquid metal can generate X rays persistently, and the requirement of needing the X rays to irradiate a scene for a long time is met.)

一种基于电磁力的金属液体加压传输装置

技术领域

本发明涉及X射线源液态金属射流技术领域，尤其涉及一种基于电磁力的金属液体加压传输装置。

背景技术

自1895年德国物理学家W.K.伦琴发现X射线以来，X射线设备应运而生，并在成像、衍射散射、光谱学/荧光特性等方向实现多方位应用，极大地促进了工业、生物医学、计量、学术研究等领域的发展。产生X射线最简单的方法是用加速后的电子撞击金属靶。目前市面上大部分X射线相关仪器是用这种方法来产生X射线，然而所有电子轰击型X 射线发生器的X射线强度都受限于阳极材料的热量承载能力。在传统固体阳极技术中，为了避免阳极被损坏,其表面的工作温度必须远低于靶材的熔点，因此靶材的各种物理性质，如熔点、导热系数等极大地限制了电子束功率的范围。

为了解决这个问题，瑞典的Excillum公司经过十余年的研发与改进掌握了先进的液态金属射流(MetalJet)X射线光源技术。液态金属射流能够承受更高功率电子束的轰击，使得这项新技术能够带来10倍于普通固体阳极X射线光源所发射的X射线通量(在相同焦斑面积上)，实现更快(测试时间短)、更高(极高的亮度)、更强(信号强度) 的测试体验。正因如此，传统微焦斑X射线发生器中的固体金属阳极正在被液态金属射流所取代。

隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵是一种新型输送机械，可以输送各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体。隔膜泵根据不同液体介质分别采用不同制造材质，以满足不同用户的需要。安置在各种特殊场合，用来抽送常规泵不能抽吸的介质。

现有技术中液态金属射流的液态金属传输装置通常为隔膜泵，但受隔膜强度等因素影响，隔膜泵需要定期维护更换，且其输出压力也有限。隔膜泵输出压力变化也易导致液态金属的流动速度和流动形态发生变化，使得液态金属流动出现不持续性和不稳定性，最终无法持久产生X射线源，不能满足需要X射线长时间照射场景的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电磁力的金属液体加压传输装置，以克服现有技术中因受隔膜泵强度等因素的影响，液态金属流动出现不持续性和不稳定性，导致无法持久产生X射线源。

为实现上述目的，本发明提出了如下技术方案：一种基于电磁力的金属液体加压传输装置，包括导体、导体副翼、高压管、铜隔断、永磁体、塑料隔断、盖板、接电螺栓孔、固定螺栓孔、导电金属流体进口和导电金属流体出口，所述圆柱形导体左右两侧分别设置等直径、等厚度的导体副翼；所述导体副翼上设置接电螺栓孔和固定螺栓孔；所述导体的主体外表面环绕一组以上的高压管组且每组高压管组串联设置；所述每组高压管组环绕一圈以上经过热处理的高压管；所述相邻两组高压管组之间是将高压管弯曲成 U型来过渡；所述相邻两组高压管组之间设置环绕在导体主体的外表面的铜隔断；所述每组高压管组外表面设置拼接成空心圆柱体的两个U型永磁体，且拼接的两个U型永磁铁之间留有空隙；所述左右相邻的U型永磁铁之间设置拼接成空心圆柱体的两个U 型塑料隔断且塑料隔断设置在铜隔断外表面；所述永磁铁和塑料隔断外表面设置拼接成空心圆柱体的两个U型盖板；所述盖板表面设置导电金属流体进口和导电金属流体出口。

依据本发明的技术方案，其中，所述导体材料为导电金属材料；所述高压管为不锈钢无缝管材。

依据本发明的技术方案，其中，所述高压管组作为一个单元使用时产生固定值的磁通量；所述多个高压管组单元串联使用时产生与高压管组数量相等倍数的磁通量。

依据本发明的技术方案，其中，所述铜隔断在高压管U型过渡区为高压管留有连接下一组高压管组的空隙。

依据本发明的技术方案，其中，所述永磁铁表面涂有耐寒性润滑油。

依据本发明的技术方案，其中，所述导电金属流体进口与首端高压管组里的首个高压管连通；所述导电金属流体出口与末端高压挂组里末端高压管连通。

依据本发明的技术方案，其中，所述对导体通电产生电场和磁场，在电场和磁场的共同作用下，产生一垂直于电场和磁场的压力，高压管内的金属流体在这一压力作用下沿管路流动，从而实现金属液体传输。

本发明的技术方案与现有技术方案相比，具有结构简单，无需机械运动部件，密封性好等特点。金属液体传输压力受电流和高压管圈数影响，因此本发明作为一个单元使用具有推动金属液体传输的作用，在多个单元串联的情况下，增大匹配电流，可不断提高高压管中使得金属流体传输的压力；同样的高压管组作为一个单元或多个单元串联使用，同样具有增大高压管内金属流体传输压力的作用；高压管提前作热处理是为了提高钢与金属液体合金之间的电接触；液态金属流动的持续性和稳定性，能够持久产生X射线，满足了需要X射线长时间照射场景的要求。

附图说明

图1为本发明实施例的横截面示意图；

图2为本发明实施例左视图截面示意图；

图3为本发明实施例高压管U型过渡段示意图；

其中：1、导体；2、高压管；3、铜隔断；4、永磁体；5、塑料隔断；6、盖板；7、固定螺栓孔；8、导电金属流体进口；9、导电金属流体出口；10、接电螺栓孔；11、导体副翼。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“相邻”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2和图3所示，本发明的实施例包括导体1、导体副翼11、高压管2、铜隔断3、永磁体4、塑料隔断5、盖板6、接电螺栓孔10、固定螺栓孔7、导电金属流体进口8和导电金属流体出口9。导体1主体部分为直径10mm的圆柱体，主体左右两侧分别设置等直径、等厚度的导体副翼11，整个导体1采用导电金属材料制成。导体副翼11的横截面为T型结构，T型字母结构的竖直部分相对于导体副翼11的结构来说为导体副翼11的左侧或右侧，其结构为长宽高分别为10mm，7mm和3mm的长方体，且在此长方体上设置有接电螺栓孔10和固定螺栓孔7，固定螺栓孔7具有固定U型盖板6的作用，接电螺栓孔11具有连接电源线对整个装置通电的作用。

本发明的实施例为串联三组高压管2组的实施例，即导体1的主体外表面环绕三组以串联方式连接的高压管2组。每组高压管2组绕导体1的高压管2圈数为5～8圈，并且相邻两组高压管2组首末端是将高压管2在导体1主体上弯曲成U型来过渡，高压管 2组作为一个单元使用时产生固定值的磁通量，当多个高压管2组单元串联使用时产生与高压管2组数量相等倍数的磁通量。高压管2为不锈钢无缝管材，其耐压强度≥550 bar，管内径为1.5～2.0mm，壁厚为0.8～1.0mm，高压管2提前作热处理，加热处理是为了提高钢与金属液体合金之间的电接触。

相邻两组高压管2组之间设置环绕在导体1主体的外表面的铜隔断3，铜隔断3为 U型，两个铜隔断3拼接为空心圆柱体型环绕在导体1主体的外表面，铜隔断3在高压管2的U型过渡的地方为高压管2留有连接下一组高压管2组的空隙，拼接后的铜隔断 3空心圆柱体其内径为15mm，外径为20mm，铜隔断3在导体1主体上占据长度为 2.3～3.0mm，其具有增大电通率的作用。

每组高压管2组外表面设置拼接成空心圆柱体的两个U型永磁体4，且拼接的两个U型永磁铁4之间留有空隙，拼接后的空心圆柱体其内径为15mm，外径为20mm，长度为15～30mm，永磁铁4表面涂有耐寒性润滑油，其具有产生电磁场推动高压管2内金属液体流动的作用。

左右相邻的两个U型永磁铁4之间设置塑料隔断5，塑料隔断5设置在铜隔断3外表面，两个U型塑料隔断5拼接成空心圆柱体包裹在铜隔断5外表面，拼接后的空心圆柱体其内径为15mm，外径为20mm，长度为5mm。若相邻两个U型永磁铁4之间设置塑料隔断5，会形成磁场从而提高磁通量，若相邻两个永磁铁4之间没有设置塑料隔断5而是连接在一起，那么它们就相当于是一整块永磁铁4，所产生的磁通量小于相邻两个U型永磁铁4之间设置塑料隔断5时产生的磁通量，因此塑料隔断5具有隔绝相邻两个永磁铁4以此增大磁通量的作用。

永磁铁4和塑料隔断5外表面设置拼接成空心圆柱体的两个U型盖板6，拼接后的空心圆柱体其内径为20mm，外径为23mm，长度为65～110mm，两个盖板6螺栓固定，在两个拼接的U型永磁体4存在的空隙中接出导电金属流体进口8和导电金属流体出口 9，在盖板6表面上与U型永磁铁空隙中接出口相对应位置设置导电金属流体进口8和导电金属流体出口9，导电金属流体进口8与首端高压管2组里的首个高压管2连通，导电金属流体出口9与末端高压管2组里末端高压管2连通。

用接电螺栓将电源线分别固定在装置左右两端的接电螺栓孔10，用金属管将导电金属流体进口8和金属液体箱连接，接通电源，金属液体从金属液体箱里抽出。对导体1 通电产生电场和磁场，在电场和磁场的共同作用下，产生一垂直于电场和磁场的压力，高压管2内的金属流体在这一压力作用下沿管路流动，从而实现金属液体传输。

金属液体传输压力受电流和高压管2圈数影响，因此本发明作为一个单元使用具有推动金属液体传输的作用，在多个单元串联的情况下，增大匹配电流，可不断提高高压管2中使得金属流体传输的压力；同样的高压管2组作为一个单元或多个单元串联使用，同样具有增大高压管2内金属流体传输压力的作用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。