CN109854794B - 一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀，所述的密封锥固定连接在高压腔体的一端，高压腔体的另一端与进气法兰密封固定连接，密封锥的另一端与出气法兰密封固定连接，所述的进气法兰、高压腔体、密封锥和出气法兰一起组成工作腔体，所述的阀芯安装在工作腔体内，所述的阀芯的一端为圆锥结构，另一端为圆柱结构。本发明采用纯机械压差式的开启方式，阀不会后电、磁场等影响，阀芯的结构设计成一端锥形一端圆柱形的结构，锥形一端通过密封圈起到密封效果，而圆柱形一端在高压腔体圆柱的内经跟高压腔体内经紧密配合，一方面起到限位的作用。另外一方面起到限流的效果。

Description

一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀

技术领域

本发明涉及真空技术、高气压技术及磁约束聚变技术领域，尤其涉及一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀。

背景技术

在托卡马克放电试验中，由于等离子体控制、磁流体不稳定性、杂质、高能逃逸粒子等原因，使得等离子体的破裂难以避免。特别是在实现托卡马克聚变堆稳态运行的主要研究内容——维持稳态高参数等离子体的放电中，等离子体破裂放电会导致严重的破坏作用，如第一壁大的热负载，强的机械应力，大的逃逸电流等，甚至对偏虑器靶板、第一壁部件甚至装置造成严重损伤。虽然现有托卡马克放电的不同参数的运行极限已经有了深入的研究，并且可以控制托卡马克在“安全运行”区域而避免破裂发生，但是总有一些破裂难以避免，因此，为在高参数条件下避免或减小破裂对大装置造成的危害，开展等离子体破裂缓解的研究是很有必要而且是很重要的，也是当前托卡马卡等离子体物理研究的重点之一。

实验研究发现，在破裂发生前如果能迅速的向等离子体内部注入一定能够量的高压惰性气体，则可以把等离子体破裂的危害性降低到最低的程度以起到保护装置安全的效果。

由于等离子体破裂发生的突然性，因此，要实现快速且精确的的杂质气体注入，必须有快速响应的充气阀，同时该充气阀还能要在托卡马克强磁场环境中正常工作，而且还要有在几个毫秒的时间内注入大气量的能力。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀，包括有进气法兰、密封锥、高压腔体、阀芯和出气法兰，所述的密封锥固定连接在高压腔体的一端，高压腔体的另一端与进气法兰密封固定连接，密封锥的另一端与出气法兰密封固定连接，所述的进气法兰、高压腔体、密封锥和出气法兰一起组成工作腔体，所述的阀芯安装在工作腔体内，所述的阀芯的一端为圆锥结构，另一端为圆柱结构，圆锥结构和圆柱结构之间连接有细圆柱杆，在所述的密封锥内部开有与阀芯的圆锥结构相匹配的锥形槽，阀芯的圆锥结构位于锥形槽内，阀芯的圆柱结构位于高压腔体内部，所述的进气法兰的进气端连接有三通管，三通管的另外两个端口分别连接有进气阀和放气阀，出气法兰的出气端连接有出气阀。

所述的出气阀连接有真空室；所述的进气阀连接有钢气瓶。

在所述的锥形槽内设有密封圈。

当进气阀打开时，由于阀芯两端压差的作用，阀芯与密封椎就会紧密结合在一起实现气体密封的效果，当放气阀打开后，阀芯放气阀之间的气体迅速释放，压力突然降低为1个大气压，此时阀芯另外一侧的气压基本维持不变，这样阀芯就会受到一个较大的压差而快速向低压侧运动，这样阀芯中密封的高压气体就会从腔体中快速喷出，实现快速充气。

所述的阀芯是一端为圆锥结构另一端为圆柱形的结构，且阀芯中部为细圆柱结构，该阀芯与所述的高压腔体共同做成工作腔体，阀芯的圆锥形的一端与所述的密封锥通过密封圈并且在气压的作用下实现密封，当阀芯外部的气体压力突然释放后，而阀芯内部的气压基本维持不变，阀芯就会受到一个较大的压差而快速向低压侧运动，从而实现快速充气。

本发明的优点是：（1）本发明采用纯机械压差式的开启方式，阀不会后电、磁场等影响，阀芯的结构设计成一端锥形一端圆柱形的结构，锥形一端通过密封圈起到密封效果，而圆柱形一端在高压腔体圆柱的内经跟高压腔体内经紧密配合，一方面起到限位的作用。另外一方面起到限流的效果。

（2）本发明可以很方便的精确改变工作气压，从而可以方便精确控制每次的进气量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀，包括有进气法兰1、密封锥2、高压腔体3、阀芯4和出气法兰5，所述的密封锥2密封固定连接在高压腔体3的一端，高压腔体3的另一端与进气法兰1密封固定连接，密封锥2的另一端与出气法兰5密封固定连接，所述的进气法兰1、高压腔体3、密封锥2和出气法兰5一起组成工作腔体，所述的阀芯4安装在工作腔体内，所述的阀芯4的一端为圆锥结构，另一端为圆柱结构，圆锥结构和圆柱结构之间连接有细圆柱杆，在所述的密封锥2内部开有与阀芯4的圆锥结构相匹配的锥形槽，阀芯4的圆锥结构位于锥形槽内，阀芯的圆柱结构位于高压腔体内部，所述的进气法兰的进气端连接有三通管6，三通管6的另外两个端口分别连接有进气阀7和放气阀8，出气法兰5的出气端连接有出气阀9。

所述的出气阀9连接有真空室；所述的进气阀连接有钢气瓶。

在所述的锥形槽内设有密封圈10。

首先关闭放气阀8，然后打开进气阀7，此时钢瓶内的气体就会从进气阀进入高压腔体，高压气体就会沿着阀芯和高压腔体之间的缝隙进入工作腔体，待工作腔体内部的气压稳定后关闭进气阀。

然后快速打开放气阀，此时阀芯右侧的气体快速通过放气阀排出，里面的气压迅速降低为一个大气压，阀芯4就会受到一个向右的很大的压力而快速向右运动，此时阀芯与高压腔体包围的高压气体就会快速的通过出气法兰排出，完成一次充气。

重复以上操作，可以进行再次的充放气。

由于工作腔体内部的体积已知，因此通过调节工作气压，就可以方便的调节每次的充气量。

Claims (3)

1.一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀，其特征在于：包括有进气法兰、密封锥、高压腔体、阀芯和出气法兰，所述的密封锥密封固定连接在高压腔体的一端，高压腔体的另一端与进气法兰密封固定连接，密封锥的另一端与出气法兰密封固定连接，所述的进气法兰、高压腔体、密封锥和出气法兰一起组成工作腔体，所述的阀芯安装在工作腔体内，所述的阀芯的一端为圆锥结构，另一端为圆柱结构，圆锥结构和圆柱结构之间连接有细圆柱杆，在所述的密封锥内部开有与阀芯的圆锥结构相匹配的锥形槽，阀芯的圆锥结构位于锥形槽内，阀芯的圆柱结构位于高压腔体内部，所述的进气法兰的进气端连接有三通管，三通管的另外两个端口分别连接有进气阀和放气阀，出气法兰的出气端连接有出气阀。

2.根据权利要求1所述的一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀，其特征在于：所述的出气阀连接有真空室；所述的进气阀连接有钢气瓶。

3.根据权利要求1所述的一种等离子体破裂防护专用的压差式快速充气阀，其特征在于：在所述的锥形槽内设有密封圈。

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