等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種真空技術(shù)、高氣壓技術(shù)、高電壓技術(shù)，具體涉及一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥。
【背景技術(shù)】
[0002]在托卡馬克放電試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)托卡馬克聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的主要研究?jī)?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(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的破壞作用，如第一壁大的熱負(fù)載，強(qiáng)的機(jī)械應(yīng)力，大的逃逸電流等，甚至對(duì)偏慮器靶板、第一壁部件甚至裝置造成嚴(yán)重?fù)p傷。雖然現(xiàn)有托卡馬克放電的不同參數(shù)的運(yùn)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(yùn)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(duì)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(diǎn)之一。
[0003]實(shí)驗(yàn)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(hù)裝置安全的效果。
[0004]由于等離子體破裂發(fā)生的突然性，因此，要實(shí)現(xiàn)快速的雜質(zhì)氣體注入，必須有快速響應(yīng)的充氣閥，同時(shí)該充氣閥還能要在托卡馬克強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中正常工作，而且還要有在幾個(gè)毫秒的時(shí)間內(nèi)注入大氣量的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥，它可以實(shí)現(xiàn)快速的雜質(zhì)氣體注入。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥，它包括閥體，閥體的兩端分別設(shè)有后閥蓋和前閥蓋，閥體的內(nèi)部空間形成真空腔體，平板螺旋線圈固定于內(nèi)襯當(dāng)中，內(nèi)襯與真空腔體固定，內(nèi)襯內(nèi)設(shè)有閥芯，閥桿穿過(guò)平板螺旋線圈、內(nèi)襯和閥芯，閥桿的一端連接有錐形密封結(jié)構(gòu)，錐形密封結(jié)構(gòu)的外側(cè)為后閥蓋，后閥蓋與閥體連接在一起，后閥蓋中間開有出氣口，閥桿的另一端外側(cè)設(shè)有可調(diào)彈簧預(yù)緊系統(tǒng)，前閥蓋與閥體連接，前閥蓋的中間設(shè)有套管，套管的端頭設(shè)有端蓋，閥桿和可調(diào)彈簧預(yù)緊系統(tǒng)插入到套管內(nèi)。
[0007]閥體的下部設(shè)有高壓絕緣電極法蘭，高壓絕緣電極法蘭上連接有進(jìn)氣口。
[0008]所述的內(nèi)襯為帶有導(dǎo)向孔的中空結(jié)構(gòu)，平板螺旋線圈通過(guò)固定螺母固定在其內(nèi)部，同時(shí)該結(jié)構(gòu)也是閥芯的導(dǎo)向及限位機(jī)構(gòu)，閥芯只能沿著限位孔做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)襯外部有固定螺紋孔，用螺釘可以把內(nèi)襯及所述的真空腔體固定。
[0009]所述的平板螺旋線圈，是用高壓漆包線饒制而成，用兩塊圓形GlO板固定而成，線圈為兩個(gè)線圈串聯(lián)而成，平板螺旋線圈出線端與所述的高壓電極接頭相連接，形成高壓電流脈沖回路。
[0010]所述的高壓電極法蘭，由銅電極、密封圈、絕緣片、緊固螺母組合而成，絕緣片套在銅電極上，緊固螺母將銅電極與密封圈與法蘭連接。
[0011]錐形密封結(jié)構(gòu)為上大下小中細(xì)的錐形結(jié)構(gòu)，特制的寬截面O圈套在中間細(xì)小的凹槽中，通過(guò)所述預(yù)緊彈簧結(jié)構(gòu)的預(yù)緊力，該結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)高真空密封，同時(shí)O圈也不會(huì)脫落。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，該快速充氣閥由雙螺旋線圈驅(qū)動(dòng)，外加彈簧預(yù)緊系統(tǒng)，并采用特殊結(jié)構(gòu)的密封結(jié)構(gòu)，該閥的響應(yīng)時(shí)間可以打到0.3ms，最大注入的粒子數(shù)目可以達(dá)到10~23，并可以在托卡馬克強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中正常工作。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明所提供的等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥示意圖。
[0014]圖中，I真空腔體，2可調(diào)彈簧預(yù)緊系統(tǒng)，3內(nèi)襯，4平板螺旋線圈，5閥芯，6閥桿，7高壓絕緣電極法蘭，8錐形密封結(jié)構(gòu)，9進(jìn)氣口，10出氣口，11后閥蓋，12前閥蓋，13套筒，14端蓋,15閥體。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹:
[0016]如圖1所示，一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥包括閥體15，閥體15的兩端分別連接有后閥蓋11和前閥蓋12，閥體15的內(nèi)部空間形成真空腔體1，平板螺旋線圈4固定于內(nèi)襯3當(dāng)中，內(nèi)襯3與真空腔體I固定，內(nèi)襯3內(nèi)還裝有閥芯5，閥桿6穿過(guò)平板螺旋線圈4、內(nèi)襯3和閥芯5，閥桿6的一端連接有錐形密封結(jié)構(gòu)8，錐形密封結(jié)構(gòu)8的外側(cè)為后閥蓋11，后閥蓋11與閥體15通過(guò)螺栓連接在一起，后閥蓋11中間開有出氣口 10，閥桿6的另一端外側(cè)套有可調(diào)彈簧預(yù)緊系統(tǒng)2，前閥蓋12與閥體15連接，前閥蓋12的中間連接有套管13，套管13的端頭連接有端蓋14，閥桿6和可調(diào)彈簧預(yù)緊系統(tǒng)2插入到套管13內(nèi)，當(dāng)脈沖電流通過(guò)平板螺旋線圈4時(shí)，閥芯5就會(huì)受到強(qiáng)電磁作用力而彈開，從而位于真空腔體I中的高壓氣體就會(huì)從錐形密封結(jié)構(gòu)處噴出，因而實(shí)現(xiàn)快速的充氣。閥體15的下部連接有高壓絕緣電極法蘭7，高壓絕緣電極法蘭7上連接有進(jìn)氣口 9。彈簧采用65Mn加工而成，彈簧端口安裝有一可調(diào)節(jié)彈簧壓縮量的旋鈕，通過(guò)調(diào)節(jié)該旋鈕可以調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量，從而可以調(diào)節(jié)閥芯所受的背部壓力。
[0017]內(nèi)襯3的結(jié)構(gòu)為成帶有導(dǎo)向孔的中空結(jié)構(gòu)，平板螺旋線圈4通過(guò)固定螺母固定在其內(nèi)部，同時(shí)該結(jié)構(gòu)也是閥芯的導(dǎo)向及限位機(jī)構(gòu)，閥芯只能沿著限位孔做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)襯3外部有固定螺紋孔，用螺釘可以把內(nèi)襯3及所述的真空腔體I固定。
[0018]平板螺旋線圈4，是用高壓漆包線饒制而成，用兩塊圓形GlO板固定而成，并且線圈為兩個(gè)線圈串聯(lián)而成，平板螺旋線圈4出線端與所述的高壓電極接頭相連接，形成高壓電流脈沖回路。
[0019]高壓電極法蘭7，由銅電極、密封圈、絕緣片、緊固螺母組合而成，絕緣片套在銅電極上，然后用緊固螺母把銅電極與密封圈與法蘭擰緊連接，這樣可以使該電極法蘭承受幾千伏的的絕緣電壓，又可承受5Mpa的高壓密封。
[0020]錐形密封結(jié)構(gòu)8為上大下小中細(xì)的錐形結(jié)構(gòu)，特制的寬截面O圈套在中間細(xì)小的凹槽中，通過(guò)所述預(yù)緊彈簧結(jié)構(gòu)的預(yù)緊力，該結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)高真空密封，同時(shí)O圈也不會(huì)脫落，可以滿足托卡馬克真空環(huán)境對(duì)與其對(duì)接系統(tǒng)的漏率及安全性的要求。
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0022]在非通電狀態(tài)，閥芯在彈簧預(yù)緊系統(tǒng)提供的預(yù)緊力的作用下給錐形密封結(jié)構(gòu)一個(gè)彈力，使整個(gè)真空腔體處于密封狀態(tài)，當(dāng)平板螺旋線圈通過(guò)高壓絕緣電極法蘭通入強(qiáng)脈沖電流時(shí)，閥芯就會(huì)受到強(qiáng)的電磁力而克服彈簧的彈力及腔體內(nèi)部氣體的壓力而彈開，腔體內(nèi)部的高壓氣體就會(huì)從出氣口噴出，再通過(guò)外部的連接管道可以快速的進(jìn)入托卡馬克裝置，由于電流為脈沖電流，電磁力也是脈沖式的，當(dāng)電流消失時(shí)，閥芯就會(huì)在彈簧彈力及高壓氣體壓力的作用下回到初始位置，完成一次脈沖充氣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥，其特征在于:它包括閥體(15)，閥體(15)的兩端分別設(shè)有后閥蓋(11)和前閥蓋(12)，閥體(15)的內(nèi)部空間形成真空腔體(I)，平板螺旋線圈(4)固定于內(nèi)襯(3)當(dāng)中，內(nèi)襯(3)與真空腔體(I)固定，內(nèi)襯(3)內(nèi)設(shè)有閥芯(5)，閥桿(6)穿過(guò)平板螺旋線圈(4)、內(nèi)襯(3)和閥芯(5)，閥桿(6)的一端連接有錐形密封結(jié)構(gòu)(8)，錐形密封結(jié)構(gòu)(8)的外側(cè)為后閥蓋(11)，后閥蓋(11)與閥體(15)連接在一起，后閥蓋(11)中間開有出氣口(10)，閥桿(6)的另一端外側(cè)設(shè)有可調(diào)彈簧預(yù)緊系統(tǒng)(2)，前閥蓋(12)與閥體(15)連接，前閥蓋(12)的中間設(shè)有套管(13)，套管(13)的端頭設(shè)有端蓋(14)，閥桿(6)和可調(diào)彈簧預(yù)緊系統(tǒng)(2)插入到套管(13)內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥，其特征在于:閥體(15)的下部設(shè)有高壓絕緣電極法蘭(7)，高壓絕緣電極法蘭(7)上連接有進(jìn)氣口(9)。3.如權(quán)利要求1所述的一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥，其特征在于:所述的內(nèi)襯(3)為帶有導(dǎo)向孔的中空結(jié)構(gòu)，平板螺旋線圈(4)通過(guò)固定螺母固定在其內(nèi)部，同時(shí)該結(jié)構(gòu)也是閥芯的導(dǎo)向及限位機(jī)構(gòu)，閥芯(5)只能沿著限位孔做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)襯(3)外部有固定螺紋孔，用螺釘可以把內(nèi)襯(3)及所述的真空腔體(I)固定。4.如權(quán)利要求1所述的一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥，其特征在于:所述的平板螺旋線圈(4)，是用高壓漆包線饒制而成，用兩塊圓形GlO板固定而成，線圈為兩個(gè)線圈串聯(lián)而成，平板螺旋線圈(4)出線端與所述的高壓電極接頭相連接，形成高壓電流脈沖回路。5.如權(quán)利要求1所述的一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥，其特征在于:所述的高壓電極法蘭(7)，由銅電極、密封圈、絕緣片、緊固螺母組合而成，絕緣片套在銅電極上，緊固螺母將銅電極與密封圈與法蘭連接。6.如權(quán)利要求1所述的一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥，其特征在于:錐形密封結(jié)構(gòu)(8)為上大下小中細(xì)的錐形結(jié)構(gòu)，特制的寬截面O圈套在中間細(xì)小的凹槽中，通過(guò)所述預(yù)緊彈簧結(jié)構(gòu)的預(yù)緊力，該結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)高真空密封，同時(shí)O圈也不會(huì)脫落。
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種等離子體破裂防護(hù)專用的雙渦流線圈快速充氣閥。它包括閥體，閥體的兩端分別設(shè)有后閥蓋和前閥蓋，閥體的內(nèi)部空間形成真空腔體，平板螺旋線圈固定于內(nèi)襯當(dāng)中，內(nèi)襯與真空腔體固定，內(nèi)襯內(nèi)設(shè)有閥芯，閥桿穿過(guò)平板螺旋線圈、內(nèi)襯和閥芯，閥桿的一端連接有錐形密封結(jié)構(gòu)，錐形密封結(jié)構(gòu)的外側(cè)為后閥蓋，后閥蓋與閥體連接在一起，后閥蓋中間開有出氣口，閥桿的另一端外側(cè)設(shè)有可調(diào)彈簧預(yù)緊系統(tǒng)，前閥蓋與閥體連接，前閥蓋的中間設(shè)有套管，套管的端頭設(shè)有端蓋，閥桿和可調(diào)彈簧預(yù)緊系統(tǒng)插入到套管內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)是，它由雙螺旋線圈驅(qū)動(dòng)，外加彈簧預(yù)緊系統(tǒng)，并采用特殊的密封結(jié)構(gòu)，該閥的響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到0.3ms并可以在托卡馬克強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中正常工作。
【IPC分類】F16K24/06
【公開號(hào)】CN105587912
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410557637
【發(fā)明人】董云波, 莊會(huì)東, 張曉東, 劉儀
【申請(qǐng)人】核工業(yè)西南物理研究院
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2014年10月20日