本發(fā)明涉及充氣裝置領(lǐng)域，具體是一種脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣閥系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在托卡馬克放電試驗中，由于等離子體控制、磁流體不穩(wěn)定性、雜質(zhì)、高能逃逸粒子等原因，使得等離子體的破裂難以避免。特別是在實現(xiàn)托卡馬克聚變堆穩(wěn)態(tài)運行的主要研究內(nèi)容——維持穩(wěn)態(tài)高參數(shù)等離子體的放電中，等離子體破裂放電會導(dǎo)致嚴重的破壞作用，如第一壁大的熱負載，強的機械應(yīng)力，大的逃逸電流等，甚至對偏慮器靶板、第一壁部件甚至裝置造成嚴重損傷。雖然現(xiàn)有托卡馬克放電的不同參數(shù)的運行極限已經(jīng)有了深入的研究，并且可以控制托卡馬克在“安全運行”區(qū)域而避免破裂發(fā)生，但是總有一些破裂難以避免，因此，為在高參數(shù)條件下避免或減小破裂對大裝置造成的危害，開展等離子體破裂緩解的研究是很有必要而且是很重要的，也是當(dāng)前托卡馬卡等離子體物理研究的重點之一。
實驗研究發(fā)現(xiàn)，在破裂發(fā)生前如果能迅速的向等離子體內(nèi)部注入一定能夠量的高壓惰性氣體，則可以把等離子體破裂的危害性降低到最低的程度以起到保護裝置安全的效果。
由于等離子體破裂發(fā)生的突然性，因此，要實現(xiàn)快速且精確的的雜質(zhì)氣體注入，必須有快速響應(yīng)的充氣閥，同時該充氣閥還能要在托卡馬克強磁場環(huán)境中正常工作，而且還要有在幾個毫秒的時間內(nèi)注入大氣量的能力。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣閥系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)充氣閥無法快速充氣不能滿足托卡馬克放電試驗要求的問題。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣閥系統(tǒng)，其特征在于：包括工作腔體，工作腔體中心軸線方向前端設(shè)有出氣口，工作腔體垂直于中心軸線的一側(cè)設(shè)有進氣口，工作腔體內(nèi)還共中心軸滑動安裝有工字型的閥桿，閥桿前端工字頭朝向出氣口，且閥桿前端工字頭可與出氣口配合形成密封，閥桿后端工字頭設(shè)置在一對垂直于工作腔體中心軸線并前后相對設(shè)置的平板螺旋線圈之間，每個平板螺旋線圈分別各自由供電系統(tǒng)供電，兩供電系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)連接；控制系統(tǒng)控制供電系統(tǒng)交替向各自對應(yīng)的平板螺旋線圈提供強脈沖電流，在平板螺旋線圈之間形成驅(qū)動閥桿后端工字頭往復(fù)運動的強脈沖電磁力，當(dāng)閥桿整體運動至前端工字頭與出氣口形成密封配合時，充氣閥關(guān)閉，當(dāng)閥桿整體運動至前端工字頭與出氣口分離時，充氣閥開啟。
所述的一種脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣閥系統(tǒng)，其特征在于：所述工作腔體內(nèi)后端被隔板分隔為獨立腔室，兩平板螺旋線圈垂直于工作腔體中心軸線并前后相對設(shè)置在獨立腔室內(nèi)，閥桿穿過隔板、位于前方的平板螺旋線圈后，閥桿后端工字頭伸入兩平板螺旋線圈之間。
所述的一種脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣閥系統(tǒng)，其特征在于：所述平板螺旋線圈由高壓漆包線繞制而成的。
所述的一種脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣閥系統(tǒng)，其特征在于：所述閥桿后端工字頭面積大于閥桿前端工字頭面積，閥桿前端工字頭設(shè)為密封面，密封面通過密封圈與出氣口形成密封，閥桿后端工字頭作為驅(qū)動端。
所述的一種脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣閥系統(tǒng)，其特征在于：兩套平板螺旋線圈中，位于前側(cè)的平板螺旋線圈起到充氣閥開啟的作用，位于后側(cè)的平板螺旋線圈則起到充氣閥關(guān)閉的作用，通過控制系統(tǒng)中的控制程序首先觸發(fā)前側(cè)的平板螺旋線圈的供電系統(tǒng)實現(xiàn)充氣閥的快速開啟，然后再觸發(fā)第二套平板螺旋線圈的供電系統(tǒng)實現(xiàn)充氣閥的快速關(guān)閉，通過該控制程序可以調(diào)節(jié)兩套平板螺旋線圈的觸發(fā)時間間隔，從而可以控制充氣閥的充氣脈寬，進而可以方便調(diào)節(jié)充氣閥的進氣量。
本發(fā)明提供了一套專門應(yīng)用于east托卡馬克裝置開展等離子體破裂防護研究的脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣閥系統(tǒng)，該快速充氣閥系統(tǒng)由兩套平板螺旋線圈組成，一套平板螺旋線圈實現(xiàn)閥門的快速開啟，而另外一套平板螺旋線圈則實現(xiàn)閥門的快速關(guān)閉，通過控制系統(tǒng)可以控制兩套平板螺旋線圈的觸發(fā)時間間隔，從而可以控制閥門的充氣脈寬，進而可以方便調(diào)節(jié)閥門的進氣量，由于該閥是靠渦流驅(qū)動，因此可以在托卡馬克強磁場環(huán)境下正常工作。
該脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣系統(tǒng)的成功研制為在east上開展等離子體破裂防護研究工作提供了有效的雜質(zhì)注入工具。east作為在世界上第一個類iter的全超導(dǎo)偏濾器裝置，在其上進行破裂緩解實驗，也可以為iter聚變裝置提供實驗基礎(chǔ)及數(shù)據(jù)參考與積累。
本發(fā)明的優(yōu)點是：該快速充氣系統(tǒng)可以通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)兩套平板螺旋線圈的觸發(fā)時間間隔，從而可以控制閥門的充氣脈寬，進而可以方便調(diào)節(jié)閥門的進氣量。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種脈寬可調(diào)式雙渦流驅(qū)動快速充氣閥系統(tǒng)，包括工作腔體6、進氣口3、出氣口1、閥桿2、兩套平板螺旋線圈4和5、兩套供電系統(tǒng)8和9和控制系統(tǒng)7，在工作腔體6的中心軸線前端設(shè)置出氣口1，在工作腔體6垂直于中心軸線一側(cè)設(shè)置進氣口3，進氣口3和出氣口1分別對應(yīng)與補氣系統(tǒng)和托卡馬克裝置法蘭連接；閥桿2為一個鋁制的截面為工字形結(jié)構(gòu)，閥桿2的小頭端為密封面，與出氣口1的密封圈配合起到密封作用，而閥桿2大頭端則為驅(qū)動端，當(dāng)平板螺旋線圈4被激勵時會給該大頭端一強電磁斥力以實現(xiàn)閥門的快速開啟；平板螺旋線圈4和5為漆包線繞制而成，它們對應(yīng)與供電系統(tǒng)8和9連接；供電系統(tǒng)8和9可為平板螺旋線圈4和5提供一個強脈沖電流，進而可以在閥門的大頭端產(chǎn)生強脈沖電磁力，控制系統(tǒng)7可以控制兩套供電系統(tǒng)的開啟時間間隔，因此可以實現(xiàn)閥門開啟脈寬的可調(diào)，兩套平板螺旋線圈中，的第一套平板螺旋線圈4起到閥門快速開啟的作用，而第二套平板螺旋線圈5則起到閥門快速關(guān)閉的作用，通過控制程序首先觸發(fā)第一套平板螺旋線圈4的供電系統(tǒng)8開關(guān)實現(xiàn)閥門的快速開啟，然后再觸發(fā)第二套平板螺旋線圈8的供電系統(tǒng)9開關(guān)實現(xiàn)閥門的快速關(guān)閉，通過控制程序可以調(diào)節(jié)兩套平板螺旋線圈4、5的觸發(fā)時間間隔，從而可以控制閥門的充氣脈寬，進而可以方便調(diào)節(jié)閥門的進氣量。