Svařovací přípravek pro ATLAS ITk

Přípravek (Tracker Rail Welding Support = TRWS) slouží k přivaření hliníkového držáku kolejnice (Tracker Support Rail = TSR) z vnitřní strany hliníkové nádoby (Inner Warm Vessel = IWV). Tato nádoba pak bude sloužit jako testovací polygon pro testování a nácvik zasouvání nově vyvinutého vnitřního detektoru ITk (Inner Tracker) pro detektor ATLAS v CERNu. Požadavek na přesnost ustavení TSR je +/- 0,2mm ve vertikálním směru. Vodorovná pozice TSR je dána jejím opřením (dotlačením pomocí přípravku) na stěnu IWV.

Návrh

Konstrukční návrh TRWS byl proveden na Ústavu konstruování a částí strojů (Ú12113). Dle požadavků zadavatele (ATLAS design office – CERN) je přípravek navržen tak, aby sám držel uvnitř IWV a umožnil nastavení polohy TSR s požadovanou přesností a zároveň aby TSR držel v požadované poloze při vaření a zabránil tak kroucení TSR.

Byly také provedeny MKP výpočty TSR pro stanovení potřebného počtu přípravků a MKP výpočet deformace IWV pro zjištění její deformace po rozepření přípravku.

Realizace

Po odsouhlasení navrženého přípravku z konstrukčního a montážního hlediska a kontrole MKP výpočtů byl vyroben prototyp zařízení (koncový držák TSR a část H-áčka s dřevěnými opěrkami). Po ověření jeho funkčnosti a navržených rozsahů nastavení pak byla spuštěna výroba 5 kusů přípravků. Jak příprava technické dokumentace pro výrobu, tak i samotná výroba TRWS probíhala na půdě Ústavu konstruování a částí strojů Fakulty strojní ČVUT v Praze.

Měření

Pro ověření velikostí sil, kterými bude přípravek, resp. H-áčko působit na vnitřní plášť IWV, a pro stanovení velikosti utahovacího momentu potřebného pro dostatečné rozepření H-áčka, bylo navrženo měření, kdy se na základě utahovacího momentu měřily velikosti sil působící v místě dřevěných opěrek. V grafu je vidět záznam sil a utahovacích momentů (v grafu zelenou barvou) v čase. Postup utahování byl takový, že se nejprve utáhl horní šroub 1 (první nárůst utahovacího momentu), poté se stejně velkým utahovacím momentem utáhl dolní šroub 2 (druhý nárůst utahovacího momentu), poté se chvíli počkalo a postup se opakoval.

Montáž

Montáž zařízení proběhla v budově 180 v CERNu. Po sestavní přípravků a jejich hrubém ustavení v IWV pak následovalo optické zaměření polohy TSR a finálního (jemného) ustavení s požadovanou přesností. Po ustavení byl TSR pracovníky CERNu přivařen k IWV.