CN108461160A - 一种适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，包括有支撑座组件、接线组件和导线组件三部分；其中支撑座组件包括上陶瓷座、下陶瓷座、包裹罩、支撑座焊接螺母和固定螺钉；接线组件包括连接杆、弹性垫条、底部螺母和连接螺钉，其嵌装在所述支撑座组件内；导线组件包括引线和线鼻子，利用所述连接螺钉穿过所述线鼻子与所述底部螺母螺合，进而使其压紧在所述弹性垫条和所述底部螺母之间。本发明能够很好的在磁约束核聚变装置内部高温、剧烈震动和强磁场环境下正常使用。具有很高的绝缘性能和机械强度、抗电磁屏蔽特性，大大降低了噪音干扰；牢固可靠；装拆导线组件简便，且占用空间小。

Description

一种适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子
技术领域
本发明涉及磁约束核聚变装置部件领域，具体是一种适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子。
背景技术
磁约束核聚变是利用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出热量。磁约束热核聚变是当前开发聚变能源中最有希望的途径，是等离子体物理学的一项重大应用。
自上个世纪60年代中期以来，各国科学家先后建成的磁约束装置包括托卡马克、仿星器、反场箍缩、磁镜、多级场等。托卡马克，是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器，托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈；在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。仿星器不同于托卡马克呈简单圆环状，主要靠强大的等离子电流产生磁场，与外加磁场叠加，从而产生能约束等离子体的螺旋磁力线。反场箍缩是有别于托卡马克、仿星器位形的另一类环形磁约束聚变装置，是先进磁约束聚变位形探索研究的重要平台；反场箍缩最重要的特点是约束等离子体的磁场是由等离子体内部电流所产生，具有纯欧姆加热达到聚变点火条件、高质量功率密度等优势，是未来磁约束反应堆位形的候选方案。磁镜是一种直线型磁约束核聚变装置，端部磁场比中间高，等离子体粒子在高磁场端部反射而被约束。它利用了带电粒子在磁场中运动时的守恒特性，可以在两端磁场较强、中间磁场较弱的磁场中把带电粒子约束在弱磁场区。以上各种不同类型的磁约束核聚变装置都由很多部件构成的复杂系统，其共同之处就是都存在一定强的磁场（通常在几千高斯以上，而且在一定范围内，磁场越强对等离子体的约束越好），并且在装置内部温度都很高（要实现核聚变，磁场约束的等离子体温度需达到一亿摄氏度，与此同时，装置内部第一壁所承受的温度也会达到几百摄氏度以上）。在如此强磁场、高温度环境下，对于磁约束聚变装置内部部件来说都是一个严峻的考验，无论从结构还是材料选择上都需要做到最好，以保证装置的正常运行。
磁约束聚变装置内部有很多的诊断系统对等离子体放电状态进行实时监测，并且不断地将诊断信号通过导线或光纤传输到装置外部的数据采集系统。在信号传输线路上通常需要对信号进行转接，形成多段断开独立的传输线路，为诊断系统的安装和拆卸提供方便。但是，信号的转接破坏了原有线路的抗干扰保护性能，使得线路的转接位置暴露在磁约束核聚变装置强磁场、高温度环境内，进而给诊断信号带来了很多地噪音信号。另外，由于磁约束聚变装置内部系统繁多且复杂，各种各样的零部件都安装在真空室腔壁上，使得本就有限且很少的腔壁空间变得十分拥挤，其中诊断信号传输线就占用了很多的空间，因此，留给信号转接端子的安装空间也是十分有限，并且留给装拆接线端子上导线的空间也非常小。
综上所述，对于磁约束聚变装置内部使用的转接端子，需要具有抗电磁干扰、耐高温和绝缘好的性能，同时，要求其占用空间小，安装方便牢固，装拆导线简便的特性。目前，通常使用的接线端子多采用陶瓷底座上安装螺钉螺母接头的形式，转接部件完全暴露在装置内部环境中，即使采用包裹罩包裹起来，但拆卸并不方便；另外螺钉螺母接头对于装拆导线线鼻子非常的繁琐，并需要一定的装拆空间，操作起来极为不便。
发明内容 本发明的目的是提供一种适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，使其能够在强磁场高温环境中正常使用，降低对接头处传输信号的干扰，并且实现在狭小空间中方便安装和拆卸接线接头。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述新型陶瓷接线端子设置有多个转接通道，接线端的个数是转接通道的2倍，接线端对称分布在两侧，具体包括有支撑座组件、接线组件和导线组件三部分；其中
所述支撑座组件包括上陶瓷座、下陶瓷座、包裹罩、一对支撑座焊接螺母和一对固定螺钉；所述接线组件包括与转接通道个数相同的连接杆、弹性垫条和与接线端个数相同的底部螺母和连接螺钉；所述导线组件包括与接线端个数相同的引线和线鼻子；所述接线组件、导线组件嵌装在所述支撑座组件内；
所述接线组件中的各弹性垫条覆在其对应的连接杆的上、下端面上，所述导线组件中的各线鼻子与其对应的引线连接，同时线鼻子卡装在接线组件中的弹性垫条和底部螺母之间，所述支撑座组件中的上陶瓷座、下陶瓷座之间从上到下依次卡装有贴合好的弹性垫条和连接杆、连接好的引线和线鼻子、底部螺母；
所述包裹罩的上端面开有与连接螺钉个数相同的螺钉孔、两侧壁上开有与引线个数相同的引线孔，包裹罩罩设在上陶瓷座、下陶瓷座上，各连接螺钉穿过包裹罩上的螺钉孔、上陶瓷座、弹性垫条、连接杆、线鼻子与底部螺母螺合压紧，各引线的另一端从包裹罩上对应的引线孔中引出；所述包裹罩的前后端还分别设有凸出片并开设有圆孔，下陶瓷座的前后端分别设有凸出块并开设有圆孔，所述固定螺钉穿过包裹罩、下陶瓷座上的圆孔与支撑座焊接螺母螺合压紧，支撑座焊接螺母焊接在腔壁上。
所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述新型陶瓷接线端子设置有四个转接通道，共八个接线端，对称分布在两侧。
所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述支撑座组件中的上陶瓷座和下陶瓷座皆采用高温烧结陶瓷制成；所述上陶瓷座为长方体块，其上端面开有四组共八个方形通孔；两侧面下端也开有四组共八个矩形槽口，下端面中线上开有矩形长条槽口；所述下陶瓷座与所述上陶瓷座拼接，其上端面开有四组共八个方形沉孔，两侧面上端也开有四组共八个矩形槽口，上端面中线上凸出有长条矩形块，与所述上陶瓷座下端面中线的矩形长条槽口对应。
所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述包裹罩为约0.5mm厚316L无磁不锈钢材料制成，其内腔刚好包裹所述上陶瓷座和所述下陶瓷座；其上端开有四组共八个圆形螺钉孔，用于穿过所述连接螺钉；其两侧面开有四组共八个矩形引线孔，用于穿过所述导线组件；所述包裹罩将拼接好的所述上陶瓷座和所述下陶瓷座包裹后，将两个所述固定螺钉穿过所述包裹罩和所述下陶瓷座前后端的圆孔，与所述支撑座焊接螺母螺合连接。
所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述支撑座焊接螺母为矩形块，与所述下陶瓷座前后端下端缺口对接，并焊接固定在腔壁上，所述支撑座焊接螺母下端面稍凸出于下陶瓷座下端面，防止所述下陶瓷座与所述腔壁存在硬接触。
所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述接线组件中所述连接杆上端面与所述弹性垫条下端面通过焊接贴合固定在一起，卡装在所述上陶瓷座和所述下陶瓷座之间，位于四组转接通道上。
所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述连接杆为矩形块，厚约2mm，两端设置有两个对称的螺纹孔，下端面两个螺纹孔位置分别凸出有两个圆环柱，且圆环柱内径尺寸稍大于螺纹孔大径尺寸；下端面中线位置开有矩形槽口，与所述下陶瓷座凸出长条矩形块卡合。
所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述弹性垫条为两端相对的横卧U形的矩形片条，由耐高温无磁弹性材料制成，且横卧U形的矩形片条的下端稍微下翘，横卧U形的上下都开有圆孔，且与所述连接杆的螺纹孔同轴，其圆孔直径尺寸与所述连接杆凸出的圆环柱内径尺寸相同；所述弹性垫条能起到导向和防松作用，使所述线鼻子能够顺利地插入到所述弹性垫条和所述底部螺母之间并定位到所述连接杆螺纹孔，并能起到适度顶紧所述线鼻子的作用，防止其脱落。
所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述底部螺母为长方体，其上设置有螺纹通孔，放置于所述下陶瓷座方形沉孔内，不做固定，装配好后利用弹性垫条顶紧在方形沉孔内。
所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述连接螺钉顶部为十字槽螺钉帽，底部为螺纹圆柱，中间为无螺纹圆柱，且其直径尺寸小于螺纹圆柱小径尺寸；无螺纹圆柱长度与所述弹性垫条横卧U型片的上下间距相同，螺纹圆柱长度不能超过所述底部螺母的厚度，以便于所述连接螺钉能够与所述底部螺母螺合并夹紧所述线鼻子，同时能够方便拧出所述连接螺钉；所述连接螺钉中无螺纹圆柱的设置，避免了所述连接螺钉在螺合过程中发生与所述连接杆上螺纹孔和底部螺母中的螺纹孔同时螺合的现象，既保证了所述连接螺钉与所述底部螺母能够很紧的螺合在一起，同时保证了所述接线螺钉能够顺利的从所述底部螺母中拧出。所述底部螺母和所述连接杆的螺纹孔尺寸一样，且与所述连接螺钉的螺纹尺寸对应。
本发明的有益效果在于：
本发明提出了一种适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，该新型陶瓷接线端子采用高温烧结陶瓷作为支撑结构材料，具有很高的绝缘性能和机械强度；同时，采用抗磁材料制成的包裹罩将整个接线端子包裹起来，使接线端子具有很好的抗电磁屏蔽特性，大大降低了噪音干扰；整个接线端子采用焊接方式固定在装置腔壁上，很好的避免了其因剧烈震动而脱落，提高了其可靠性。该新型陶瓷接线端子能够很好的在磁约束核聚变装置内部高温、剧烈震动和强磁场环境下正常使用。该新型陶瓷接线端子采用的接线组件，可以方便的将导线组件上的线鼻子插入接线端口，并通过螺合接线螺钉和底部螺母将线鼻子夹紧，拆卸同样方便，并且装拆导线组件不需要很大的操作空间；这在拥有复杂内部系统的磁约束核聚变装置中非常实用，一次安装，可重复使用，且占用空间小，装拆都简便。
附图说明
图1为适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子爆炸图。
图2为适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子轴测图。
图3 为适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子剖视图。
图中标号：1 固定螺钉；2包裹罩；3上陶瓷座；4连接螺钉；5连接杆；6弹性垫条；7引线；8线鼻子；9底部螺母；10下陶瓷座；11支撑座焊接螺母；12腔壁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
如图1、图2和图3所示，一种适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，包括支撑座组件、接线组件和导线组件三部分。其中支撑座组件包括上陶瓷座3、下陶瓷座10、包裹罩2、支撑座焊接螺母11和固定螺钉1；接线组件包括连接杆5、弹性垫条6、底部螺母9和连接螺钉4；导线组件包括引线7和线鼻子8。所述新型陶瓷接线端子设置有四个转接通道，共八个接线端，分布在两侧；并通过焊接所述支撑座焊接螺母11和腔壁12，将新型陶瓷接线端子固定在所述腔壁12上。所述接线组件嵌装在所述支撑座组件内；所述导线组件中的所述线鼻子8卡装在接线组件中所述弹性垫条6和底部螺母9之间，并利用所述连接螺钉4穿过所述线鼻子8与所述底部螺母9螺合压紧；当所述连接螺钉4与所述底部螺母9松开时，所述导线组件可方便拆卸下来。
支撑座组件中的上陶瓷座3和下陶瓷座10皆采用高温烧结陶瓷制成。所述上陶瓷座3为长方体块，其上端面开有四组共八个方形通孔；两侧面下端也开有四组共八个矩形槽口；下端面中线上开有矩形长条槽口。所述下陶瓷座10与所述上陶瓷座3拼接，其上端面开有四组共八个方形沉孔；两侧面上端也开有四组共八个矩形槽口；上端面中线上凸出有长条矩形块，与所述上陶瓷座3下端面中线的矩形长条槽口对应；前后端设置有凸出块，并分别开有圆形通孔。所述包裹罩2为约0.5mm厚316L无磁不锈钢材料制成，其内腔刚好包裹所述上陶瓷座3和所述下陶瓷座10；其上端开有四组共八个圆形孔，用于穿过所述连接螺钉4；其两侧面开有四组共八个矩形孔，用于穿过所述导线组件；其前后端设置有凸出片，并分别开有圆孔。所述包裹罩2将拼接好的所述上陶瓷座3和所述下陶瓷座10包裹后，将两个所述固定螺钉1穿过所述包裹罩2和所述下陶瓷座10前后端的圆形通孔，与所述支撑座焊接螺母11螺合连接；所述支撑座焊接螺母11为矩形块，与所述下陶瓷座10前后端下端缺口对接，并焊接固定在腔壁上，所述支撑座焊接螺母11下端面稍凸出于下陶瓷座10下端面，防止所述下陶瓷座10与所述腔壁12存在硬接触。
接线组件中所述连接杆5上端面与所述弹性垫条6下端面通过焊接贴合固定在一起，卡装在所述上陶瓷座3和所述下陶瓷座10之间，位于四组转接通道上。所述连接杆5为矩形块，厚约2mm，两端设置有两个对称的螺纹孔，下端面两个螺纹孔位置分别凸出有两个圆环柱，且圆环柱内径尺寸稍大于螺纹孔大径尺寸；下端面中线位置开有矩形槽口，与所述下陶瓷座10凸出长条矩形块卡合。所述弹性垫条6为两端相对的横卧U形的矩形片条，且横卧U形片条的下端稍微下翘，具有一定弹性，需由耐高温无磁弹性材料制成，横卧U形的上下都开有圆孔，且与所述连接杆5螺纹孔同轴，其圆孔直径尺寸与所述连接杆5凸出的圆环柱内径尺寸相同；所述弹性垫条6能起到导向和防松作用，使所述线鼻子8能够很顺利地插入到所述弹性垫条6和所述底部螺母9之间并定位到所述连接杆5螺纹孔，并能起到适度顶紧所述线鼻子8的作用，防止其脱落。所述底部螺母9为长方体，其上设置有螺纹通孔，放置于所述下陶瓷座10方形沉孔内，不做固定，装配好后利用弹性垫条6顶紧在方形沉孔内。所述连接螺钉4顶部为十字槽螺钉帽，底部为螺纹圆柱，中间为无螺纹圆柱，且其直径尺寸小于螺纹圆柱小径尺寸；无螺纹圆柱长度必须与所述弹性垫条6横卧U型片的上下间距相同，螺纹圆柱长度不能超过所述底部螺母9的厚度，以便于所述连接螺钉4能够与所述底部螺母9螺合并夹紧所述线鼻子8，同时能够方便拧出所述连接螺钉4。所述连接螺钉4中无螺纹圆柱的设置，避免了所述连接螺钉4在螺合过程中发生与所述连接杆5上螺纹孔和底部螺母9中的螺纹孔同时螺合的现象，既保证了所述连接螺钉4与所述底部螺母9能够很紧的螺合在一起，同时保证了所述接线螺钉能够顺利的从所述底部螺母9中拧出。所述底部螺母9和所述连接杆5的螺纹孔尺寸一样，且与所述连接螺钉4的螺纹尺寸对应。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (10)

1.适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述新型陶瓷接线端子设置有多个转接通道，接线端的个数是转接通道的2倍，接线端对称分布在两侧，具体包括有支撑座组件、接线组件和导线组件三部分；其中
所述支撑座组件包括上陶瓷座、下陶瓷座、包裹罩、一对支撑座焊接螺母和一对固定螺钉；所述接线组件包括与转接通道个数相同的连接杆、弹性垫条和与接线端个数相同的底部螺母和连接螺钉；所述导线组件包括与接线端个数相同的引线和线鼻子；所述接线组件、导线组件嵌装在所述支撑座组件内；
所述接线组件中的各弹性垫条覆在其对应的连接杆的上、下端面上，所述导线组件中的各线鼻子与其对应的引线连接，同时线鼻子卡装在接线组件中的弹性垫条和底部螺母之间，所述支撑座组件中的上陶瓷座、下陶瓷座之间从上到下依次卡装有贴合好的弹性垫条和连接杆、连接好的引线和线鼻子、底部螺母；
所述包裹罩的上端面开有与连接螺钉个数相同的螺钉孔、两侧壁上开有与引线个数相同的引线孔，包裹罩罩设在上陶瓷座、下陶瓷座上，各连接螺钉穿过包裹罩上的螺钉孔、上陶瓷座、弹性垫条、连接杆、线鼻子与底部螺母螺合压紧，各引线的另一端从包裹罩上对应的引线孔中引出；所述包裹罩的前后端还分别设有凸出片并开设有圆孔，下陶瓷座的前后端分别设有凸出块并开设有圆孔，所述固定螺钉穿过包裹罩、下陶瓷座上的圆孔与支撑座焊接螺母螺合压紧，支撑座焊接螺母焊接在腔壁上。
2.根据权利要求1所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述新型陶瓷接线端子设置有四个转接通道，共八个接线端，对称分布在两侧。
3.根据权利要求2所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述支撑座组件中的上陶瓷座和下陶瓷座皆采用高温烧结陶瓷制成；所述上陶瓷座为长方体块，其上端面开有四组共八个方形通孔；两侧面下端也开有四组共八个矩形槽口，下端面中线上开有矩形长条槽口；所述下陶瓷座与所述上陶瓷座拼接，其上端面开有四组共八个方形沉孔，两侧面上端也开有四组共八个矩形槽口，上端面中线上凸出有长条矩形块，与所述上陶瓷座下端面中线的矩形长条槽口对应。
4.根据权利要求3所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述包裹罩为0.5mm厚316L无磁不锈钢材料制成，其内腔刚好包裹所述上陶瓷座和所述下陶瓷座；其上端开有四组共八个圆形螺钉孔，用于穿过所述连接螺钉；其两侧面开有四组共八个矩形引线孔，用于穿过所述导线组件；所述包裹罩将拼接好的所述上陶瓷座和所述下陶瓷座包裹后，将两个所述固定螺钉穿过所述包裹罩和所述下陶瓷座前后端的圆孔，与所述支撑座焊接螺母螺合连接。
5.根据权利要求4所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述支撑座焊接螺母为矩形块，与所述下陶瓷座前后端下端缺口对接，并焊接固定在腔壁上，所述支撑座焊接螺母下端面稍凸出于下陶瓷座下端面，防止所述下陶瓷座与所述腔壁存在硬接触。
6.根据权利要求2所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述接线组件中所述连接杆上端面与所述弹性垫条下端面通过焊接贴合固定在一起，卡装在所述上陶瓷座和所述下陶瓷座之间，位于四组转接通道上。
7.根据权利要求6所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述连接杆为矩形块，厚2mm，两端设置有两个对称的螺纹孔，下端面两个螺纹孔位置分别凸出有两个圆环柱，且圆环柱内径尺寸稍大于螺纹孔大径尺寸；下端面中线位置开有矩形槽口，与所述下陶瓷座凸出长条矩形块卡合。
8.根据权利要求7所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述弹性垫条为两端相对的横卧U形的矩形片条，由耐高温无磁弹性材料制成，且横卧U形的矩形片条的下端稍微下翘，横卧U形的上下都开有圆孔，且与所述连接杆的螺纹孔同轴，其圆孔直径尺寸与所述连接杆凸出的圆环柱内径尺寸相同。
9.根据权利要求8所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述底部螺母为长方体，其上设置有螺纹通孔，放置于所述下陶瓷座方形沉孔内，不做固定，装配好后利用弹性垫条顶紧在方形沉孔内。
10.根据权利要求9所述的适用于磁约束核聚变装置的新型陶瓷接线端子，其特征在于：所述连接螺钉顶部为十字槽螺钉帽，底部为螺纹圆柱，中间为无螺纹圆柱，且其直径尺寸小于螺纹圆柱小径尺寸；无螺纹圆柱长度与所述弹性垫条横卧U型片的上下间距相同，螺纹圆柱长度不超过所述底部螺母的厚度；所述底部螺母和所述连接杆的螺纹孔尺寸一样，且与所述连接螺钉的螺纹尺寸对应。
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