等離子體破裂防護專用的雙渦流線圈快速充氣閥的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于一種真空技術、高氣壓技術、高電壓技術，具體涉及一種等離子體破裂防護專用的雙渦流線圈快速充氣閥。
【背景技術】
[0002]在托卡馬克放電試驗中，由于等離子體控制、磁流體不穩定性、雜質、高能逃逸粒子等原因，使得等離子體的破裂難以避免。特別是在實現托卡馬克聚變堆穩態運行的主要研究內容——維持穩態高參數等離子體的放電中，等離子體破裂放電會導致嚴重的破壞作用，如第一壁大的熱負載，強的機械應力，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。雖然現有托卡馬克放電的不同參數的運行極限已經有了深入的研究，并且可以控制托卡馬克在“安全運行”區域而避免破裂發生，但是總有一些破裂難以避免，因此，為在高參數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，也是當前托卡馬卡等離子體物理研究的重點之一。
[0003]實驗研究發現，在破裂發生前如果能迅速的向等離子體內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。
[0004]由于等離子體破裂發生的突然性，因此，要實現快速的雜質氣體注入，必須有快速響應的充氣閥，同時該充氣閥還能要在托卡馬克強磁場環境中正常工作，而且還要有在幾個毫秒的時間內注入大氣量的能力。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種等離子體破裂防護專用的雙渦流線圈快速充氣閥，它可以實現快速的雜質氣體注入。
[0006]本發明是這樣實現的，一種等離子體破裂防護專用的雙渦流線圈快速充氣閥，它包括閥體，閥體的兩端分別設有后閥蓋和前閥蓋，閥體的內部空間形成真空腔體，平板螺旋線圈固定于內襯當中，內襯與真空腔體固定，內襯內設有閥芯，閥桿穿過平板螺旋線圈、內襯和閥芯，閥桿的一端連接有錐形密封結構，錐形密封結構的外側為后閥蓋，后閥蓋與閥體連接在一起，后閥蓋中間開有出氣口，閥桿的另一端外側設有可調彈簧預緊系統，前閥蓋與閥體連接，前閥蓋的中間設有套管，套管的端頭設有端蓋，閥桿和可調彈簧預緊系統插入到套管內。
[0007]閥體的下部設有高壓絕緣電極法蘭，高壓絕緣電極法蘭上連接有進氣口。
[0008]所述的內襯為帶有導向孔的中空結構，平板螺旋線圈通過固定螺母固定在其內部，同時該結構也是閥芯的導向及限位機構，閥芯只能沿著限位孔做往復運動，內襯外部有固定螺紋孔，用螺釘可以把內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，線圈為兩個線圈串聯而成，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]錐形密封結構為上大下小中細的錐形結構，特制的寬截面O圈套在中間細小的凹槽中，通過所述預緊彈簧結構的預緊力，該結構就可以實現高真空密封，同時O圈也不會脫落。
[0012]本發明的優點是，該快速充氣閥由雙螺旋線圈驅動，外加彈簧預緊系統，并采用特殊結構的密封結構，該閥的響應時間可以打到0.3ms，最大注入的粒子數目可以達到10~23，并可以在托卡馬克強磁場環境中正常工作。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明所提供的等離子體破裂防護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可調彈簧預緊系統，3內襯，4平板螺旋線圈，5閥芯，6閥桿，7高壓絕緣電極法蘭，8錐形密封結構，9進氣口，10出氣口，11后閥蓋，12前閥蓋，13套筒，14端蓋,15閥體。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細介紹:
[0016]如圖1所示，一種等離子體破裂防護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的內部空間形成真空腔體1，平板螺旋線圈4固定于內襯3當中，內襯3與真空腔體I固定，內襯3內還裝有閥芯5，閥桿6穿過平板螺旋線圈4、內襯3和閥芯5，閥桿6的一端連接有錐形密封結構8，錐形密封結構8的外側為后閥蓋11，后閥蓋11與閥體15通過螺栓連接在一起，后閥蓋11中間開有出氣口 10，閥桿6的另一端外側套有可調彈簧預緊系統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和可調彈簧預緊系統2插入到套管13內，當脈沖電流通過平板螺旋線圈4時，閥芯5就會受到強電磁作用力而彈開，從而位于真空腔體I中的高壓氣體就會從錐形密封結構處噴出，因而實現快速的充氣。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上連接有進氣口 9。彈簧采用65Mn加工而成，彈簧端口安裝有一可調節彈簧壓縮量的旋鈕，通過調節該旋鈕可以調節彈簧的壓縮量，從而可以調節閥芯所受的背部壓力。
[0017]內襯3的結構為成帶有導向孔的中空結構，平板螺旋線圈4通過固定螺母固定在其內部，同時該結構也是閥芯的導向及限位機構，閥芯只能沿著限位孔做往復運動。內襯3外部有固定螺紋孔，用螺釘可以把內襯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，并且線圈為兩個線圈串聯而成，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]錐形密封結構8為上大下小中細的錐形結構，特制的寬截面O圈套在中間細小的凹槽中，通過所述預緊彈簧結構的預緊力，該結構就可以實現高真空密封，同時O圈也不會脫落，可以滿足托卡馬克真空環境對與其對接系統的漏率及安全性的要求。
[0021]以下結合附圖對本發明作進一步的說明:
[0022]在非通電狀態，閥芯在彈簧預緊系統提供的預緊力的作用下給錐形密封結構一個彈力，使整個真空腔體處于密封狀態，當平板螺旋線圈通過高壓絕緣電極法蘭通入強脈沖電流時，閥芯就會受到強的電磁力而克服彈簧的彈力及腔體內部氣體的壓力而彈開，腔體內部的高壓氣體就會從出氣口噴出，再通過外部的連接管道可以快速的進入托卡馬克裝置，由于電流為脈沖電流，電磁力也是脈沖式的，當電流消失時，閥芯就會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。
【主權項】
1.一種等離子體破裂防護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)的兩端分別設有后閥蓋(11)和前閥蓋(12)，閥體(15)的內部空間形成真空腔體(I)，平板螺旋線圈(4)固定于內襯(3)當中，內襯(3)與真空腔體(I)固定，內襯(3)內設有閥芯(5)，閥桿(6)穿過平板螺旋線圈(4)、內襯(3)和閥芯(5)，閥桿(6)的一端連接有錐形密封結構(8)，錐形密封結構(8)的外側為后閥蓋(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)的另一端外側設有可調彈簧預緊系統(2)，前閥蓋(12)與閥體(15)連接，前閥蓋(12)的中間設有套管(13)，套管(13)的端頭設有端蓋(14)，閥桿(6)和可調彈簧預緊系統(2)插入到套管(13)內。2.如權利要求1所述的一種等離子體破裂防護專用的雙渦流線圈快速充氣閥，其特征在于:閥體(15)的下部設有高壓絕緣電極法蘭(7)，高壓絕緣電極法蘭(7)上連接有進氣口(9)。3.如權利要求1所述的一種等離子體破裂防護專用的雙渦流線圈快速充氣閥，其特征在于:所述的內襯(3)為帶有導向孔的中空結構，平板螺旋線圈(4)通過固定螺母固定在其內部，同時該結構也是閥芯的導向及限位機構，閥芯(5)只能沿著限位孔做往復運動，內襯(3)外部有固定螺紋孔，用螺釘可以把內襯(3)及所述的真空腔體(I)固定。4.如權利要求1所述的一種等離子體破裂防護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，線圈為兩個線圈串聯而成，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.如權利要求1所述的一種等離子體破裂防護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.如權利要求1所述的一種等離子體破裂防護專用的雙渦流線圈快速充氣閥，其特征在于:錐形密封結構(8)為上大下小中細的錐形結構，特制的寬截面O圈套在中間細小的凹槽中，通過所述預緊彈簧結構的預緊力，該結構就可以實現高真空密封，同時O圈也不會脫落。
【專利摘要】本發明屬于一種等離子體破裂防護專用的雙渦流線圈快速充氣閥。它包括閥體，閥體的兩端分別設有后閥蓋和前閥蓋，閥體的內部空間形成真空腔體，平板螺旋線圈固定于內襯當中，內襯與真空腔體固定，內襯內設有閥芯，閥桿穿過平板螺旋線圈、內襯和閥芯，閥桿的一端連接有錐形密封結構，錐形密封結構的外側為后閥蓋，后閥蓋與閥體連接在一起，后閥蓋中間開有出氣口，閥桿的另一端外側設有可調彈簧預緊系統，前閥蓋與閥體連接，前閥蓋的中間設有套管，套管的端頭設有端蓋，閥桿和可調彈簧預緊系統插入到套管內。優點是，它由雙螺旋線圈驅動，外加彈簧預緊系統，并采用特殊的密封結構，該閥的響應時間可以達到0.3ms并可以在托卡馬克強磁場環境中正常工作。
【IPC分類】F16K24/06
【公開號】CN105587912
【申請號】CN201410557637
【發明人】董云波, 莊會東, 張曉東, 劉儀
【申請人】核工業西南物理研究院
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月20日