CN110993125B - 一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构及装配方法 - Google Patents
一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构及装配方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构及装配方法,包括各基准块、各主支撑、各轨道支撑、过渡板、固定块和插销等,通过这些部件的相互配合,并辅以测量定位修配手段,以外靶板为例,利用两三个步骤:外靶板自身装配精度控制、外靶板下部支撑结构装配精度控制和螺钉紧固连接,以实现偏滤器面对等离子体部件的准确装配定位,本发明是在部件装配的同时保证了装配精度,具有省时、稳定、安全、高效、可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及托卡马克聚变装置偏滤器技术领域,主要涉及一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构及装配方法。
背景技术
偏滤器作为托卡马克核聚变装置内部的核心组件,位于装置主机真空室的上部/下部,其面对等离子体部件与刮削层最外层封闭磁面的磁力线以一定角度相交,沿磁力线过来的芯部高能带电粒子会直接轰击面对等离子体表面同时释放能量,致使面对等离子体部件的表面存在巨大热负荷,约10-20MW/m2。若偏滤器的面对等离子体表面出现台阶或者相邻单元的间距过大,则会出现面对等离子体部件的侧面与磁力线直接相交,形成尖端效应,导致局部热负荷过大,可能出现局部材料融化、冷却剂泄漏等问题,甚至导致聚变装置停机无法运行的局面。因此,如何保证或控制偏滤器部件的最终装配精度成为聚变装置偏滤器研发装配的一个关键问题。一般地,偏滤器面对等离子体表面的最终整体装配成形精度要控制在0.5mm以内。
本发明公开的一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构及装配方法,致力于在装配过程中合理控制各偏滤器部件即内外靶板、拱板和返流板的装配精度,保证偏滤器面对等离子体表面的平整和顺滑,与等离子体位形精确匹配,减少或避免上述问题的出现,为托卡马克核聚变装置长期稳态运行提供必要的技术支撑。这种装配方式有利于在部件装配时调节和控制装配精度,同时具有省时、稳定、安全、高效、可靠等优点。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构及装配方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构的装配方法,所述偏滤器支撑结构包括下部支撑结构、过渡板、固定块、定位块和插销等,通过这些部件的配合调节并辅以测量手段以实现控制偏滤器部件的装配精度。
所述的偏滤器下部支撑结构包括各支撑轨道、各主支撑和多个基准块;
偏滤器中外靶板的下部支撑结构包括外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二、外靶板主支撑和基准块;
其中所述外靶板的装配精度控制过程包括:
外靶板自身装配精度控制步骤、外靶板下部支撑结构装配精度控制步骤和螺钉紧固连接步骤。
进一步的,所述的外靶板自身装配精度控制步骤为:
首先,面对等离子体单元分别与多个固定块固接,并保证固定块上的插销孔的中心在一条直线上;
其次,通过插销连接定位块和面对等离子体单元上的固定块;
最后,将定位块的头部插入过渡板上的定位槽内通过螺栓与过渡板固接,此时,在定位块的头部插入前,先在定位槽内添加厚度小于预定尺寸的垫片并辅以测量手段以调整定位块的位置精度,进而补偿面对等离子体单元和过渡板间的加工误差。
进一步的,所述的外靶板下部支撑结构装配精度控制步骤为:
步骤一,通过测量手段将基准块与真空室精确定位固接并修配以保证基准块的上表面水平;
步骤二,用螺栓连接外靶板主支撑和基准块,此时,在外靶板主支撑和基准块之间添加经修配的垫片以调整外靶板主支撑的高度和上表面的水平度,使外靶板主支撑上表面保持水平;
步骤三、外靶板主支撑与外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二通过螺栓孔利用螺栓固接,并保证外靶板主支撑上的凸块嵌入外靶板支撑轨道一上的凹槽内,同时保证外靶板支撑轨道一上表面的水平度以及外靶板支撑轨道二向左圆柱面的圆柱度,所述外靶板支撑轨道一的上表面和外靶板支撑轨道二向左的圆柱面为外靶板安装时的定位面。
进一步的的,所述的螺钉紧固连接步骤为:
将经测量修配装配精度调整符合要求的外靶板移动到真空室内,利用螺栓经通孔、螺栓孔分别与上述调整好的外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二固接。
所述的返流板与过渡板以及过渡板与外返流板支撑轨道的装配精度控制与连接方式同外靶板与过渡板以及过渡板与外靶板支撑轨道一。同时,拱板和內靶板的下部也采用同样的方式。
所述的一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构的装配方法,本发明仅以22.5°偏滤器支撑结构布置形式和单个偏滤器模块的装配过程进行阐述,可扩展至环向360°偏滤器支撑结构和所有偏滤器模块。
本发明还提出一种一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构,所述的偏滤器支撑结构包括偏滤器下部支撑结构、过渡板、固定块、定位块和插销;
所述的偏滤器下部支撑结构包括各支撑轨道、各主支撑和多个基准块;
所述偏滤器中的面对等离子体部件包括外靶板、返流板、拱板和內靶板。
所述面对等离子体部件中的面对等离子体单元分别与多个固定块固接,固定块上的插销孔的中心在一条直线上;
通过插销连接定位块和面对等离子体单元上的固定块;定位块的头部插入过渡板上的定位槽内,通过螺栓与过渡板固接,在定位槽内添加有垫片,补偿面对等离子体单元和过渡板间的加工误差。
进一步的,基准块与真空室定位固接,基准块的上表面为水平;通过螺栓连接外靶板主支撑和基准块,在外靶板主支撑和基准块之间添加有经修配的垫片用以调整外靶板主支撑的高度和上表面的水平度,使外靶板主支撑上表面保持水平。
进一步的,外靶板主支撑与外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二通过第二螺栓孔、第三螺栓孔利用螺栓固接,外靶板主支撑上的凸块嵌入外靶板支撑轨道一上的凹槽内,用以保证外靶板支撑轨道一上表面的水平度以及外靶板支撑轨道二向左圆柱面的圆柱度,外靶板支撑轨道一的上表面和外靶板支撑轨道二向左的圆柱面为外靶板安装时的定位面。
进一步的,外靶板在真空室内利用螺栓经第一通孔、第四螺栓孔和第二通孔、第五螺栓孔分别与外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二固接。
本发明的优点是:
本发明通过三个步骤达到控制偏滤器各组成部件的装配精度,进而满足等离子位型的物理要求,这种装配方式在部件装配的同时保证了装配精度,具有省时、稳定、安全、高效、可靠等优点。
附图说明
图1为本发明的经装配精度调整后的偏滤器各部件及其支撑结构示意图。
图2为图1的局部视图;
图3为图2的局部视图;
图4为过渡板的结构示意图;
图5为面对等离子体单元的结构示意图;
图6为外靶板的结构示意图。
附图中序号说明:1外靶板支撑轨道一,2外靶板支撑轨道二,3第一通孔,4外靶板,5过渡板,6外靶板主支撑,7基准块,8返流板,9拱板,10內靶板,11真空室,12第一螺栓孔,13第二螺栓孔,14凹槽,15凸块,16第三螺栓孔,17定位块,18固定块,19插销,20定位槽,21第四螺栓孔,22第五螺栓孔,23面对等离子体单元,24第二通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的方案进行说明。
参见附图1-6,一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构的装配方法,支撑结构包括偏滤器下部支撑结构、过渡板5、固定块18、定位块17和插销19等,其具体的实施方式如下:
偏滤器包括外靶板4、返流板8、拱板9和內靶板10等子部件,每个子部件的支撑结构特点和装配精度控制过程相同,仅以外靶板为例讲述装配精度的控制过程。
面对等离子体部件包括多个面对等离子体单元23、固定块18、定位块17和过渡板5等。图5所示统称为面对等离子体单元,4是外靶板,且外靶板4是由面对等离子体单元23组成。
偏滤器下部支撑结构即各子部件的支撑结构,包括各支撑轨道、各主支撑和多个基准块等。
外靶板下部支撑结构包括外靶板支撑轨道一1、外靶板支撑轨道二2、外靶板主支撑6、和基准块7等。
外靶板4的装配精度控制过程分为外靶板自身装配精度控制、外靶板下部支撑结构装配精度控制和螺钉紧固连接。
外靶板4自身装配精度控制(在真空室11的外侧):首先,面对等离子体单元23分别与多个固定块18固接,并保证固定块18上的插销孔的中心在一条直线上;其次,通过插销19连接定位块17和面对等离子体单元23上的固定块18;最后,将定位块17的头部插入过渡板5上的定位槽20内,通过螺栓与过渡板5固接(螺栓从过渡板5的背面插入),此时,在定位块17的头部插入前,可在定位槽20内添加薄垫片,薄垫片的厚度为0.5-2mm,并辅以测量手段以调整定位块17的位置精度,进而补偿面对等离子体单元23和过渡板5间的加工误差。
外靶板下部支撑结构装配精度控制(在真空室11的内部):首先,通过测量手段将基准块7与真空室11精确定位固接并修配以保证基准块7的上表面水平;其次,通过螺栓连接外靶板主支撑6和基准块7,此时,可在外靶板主支撑6和基准块7之间添加经修配的垫片以调整外靶板主支撑6的高度和上表面的水平度,使外靶板主支撑6上表面保持水平;最后,外靶板主支撑6与外靶板支撑轨道一1、外靶板支撑轨道二2通过第二螺栓孔13、第三螺栓孔16利用螺栓固接,并保证外靶板主支撑6上的凸块15嵌入外靶板支撑轨道一1上的凹槽14内,同时保证外靶板支撑轨道一1上表面的水平度以及外靶板支撑轨道二2向左圆柱面的圆柱度(外靶板支撑轨道一1的上表面和外靶板支撑轨道二2向左的圆柱面为外靶板安装时的定位面)。
螺钉紧固连接:将经测量修配装配精度调整符合要求的外靶板4移动到真空室内利用螺栓经第一通孔3、第四螺栓孔21和第二通孔24、第五螺栓孔22分别与上述调整好的外靶板支撑轨道一1、外靶板支撑轨道二2固接。
返流板8与过渡板5以及过渡板5与外返流板支撑轨道的装配精度控制与连接方式同外靶板4与过渡板5以及过渡板5与外靶板支撑轨道一1。同时,拱板9和內靶板10的下部也采用同样的方式。
通过上述三个步骤达到控制偏滤器各部件的装配精度,使面对等离子体部件表面的最终整体装配成型精度要控制在0.5mm以内,进而满足等离子位型的物理要求,这种装配方式在部件装配的同时保证了装配精度,具有省时、稳定、安全、高效、可靠等优点。
说明:此处仅以22.5°偏滤器支撑结构布置形式和单个偏滤器模块的装配过程进行阐述,可扩展至环向360°偏滤器支撑结构和所有偏滤器模块。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,且应该清楚,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 (5)
1.一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构的装配方法,其特征在于:
所述的偏滤器支撑结构包括偏滤器下部支撑结构、过渡板、固定块、定位块和插销;
所述的偏滤器下部支撑结构包括各支撑轨道、各主支撑和多个基准块;
偏滤器中外靶板的下部支撑结构包括外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二、外靶板主支撑和基准块;
其中所述外靶板的装配精度控制过程包括:
外靶板自身装配精度控制步骤、外靶板下部支撑结构装配精度控制步骤和螺钉紧固连接步骤;
所述的外靶板下部支撑结构装配精度控制步骤为:
步骤一,通过测量手段将基准块与真空室精确定位固接并修配以保证基准块的上表面水平;
步骤二,用螺栓连接外靶板主支撑和基准块,此时,在外靶板主支撑和基准块之间添加经修配的垫片以调整外靶板主支撑的高度和上表面的水平度,使外靶板主支撑上表面保持水平;
步骤三、外靶板主支撑与外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二通过螺栓孔利用螺栓固接,并保证外靶板主支撑上的凸块嵌入外靶板支撑轨道一上的凹槽内,同时保证外靶板支撑轨道一上表面的水平度以及外靶板支撑轨道二向左圆柱面的圆柱度,所述外靶板支撑轨道一的上表面和外靶板支撑轨道二向左的圆柱面为外靶板安装时的定位面;
所述的螺钉紧固连接步骤为:
将经测量修配装配精度调整符合要求的外靶板移动到真空室内,利用螺栓经通孔、螺栓孔分别与上述调整好的外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二固接。
2.根据权利要求1所述的一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构的装配方法,其特征在于:
所述的外靶板自身装配精度控制步骤为:
首先,面对等离子体单元分别与多个固定块固接,并保证固定块上的插销孔的中心在一条直线上;
其次,通过插销连接定位块和面对等离子体单元上的固定块;
最后,将定位块的头部插入过渡板上的定位槽内通过螺栓与过渡板固接,此时,在定位块的头部插入前,先在定位槽内添加厚度小于预定尺寸的垫片并辅以测量手段以调整定位块的位置精度,进而补偿面对等离子体单元和过渡板间的加工误差。
3.一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构,其特征在于:
所述的偏滤器支撑结构包括偏滤器下部支撑结构、过渡板、固定块、定位块和插销;
所述的偏滤器下部支撑结构包括各支撑轨道、各主支撑和多个基准块;
所述偏滤器中的面对等离子体部件包括外靶板、返流板、拱板和内靶板;
所述面对等离子体部件中的面对等离子体单元分别与多个固定块固接,固定块上的插销孔的中心在一条直线上;
通过插销连接定位块和面对等离子体单元上的固定块;定位块的头部插入过渡板上的定位槽内,通过螺栓与过渡板固接,在定位槽内添加有垫片,补偿面对等离子体单元和过渡板间的加工误差;
外靶板主支撑与外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二通过第二螺栓孔、第三螺栓孔利用螺栓固接,外靶板主支撑上的凸块嵌入外靶板支撑轨道一上的凹槽内,用以保证外靶板支撑轨道一上表面的水平度以及外靶板支撑轨道二向左圆柱面的圆柱度,外靶板支撑轨道一的上表面和外靶板支撑轨道二向左的圆柱面为外靶板安装时的定位面。
4.根据权利要求3所述的一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构,其特征在于:
基准块与真空室定位固接,基准块的上表面为水平;通过螺栓连接外靶板主支撑和基准块,在外靶板主支撑和基准块之间添加有经修配的垫片用以调整外靶板主支撑的高度和上表面的水平度,使外靶板主支撑上表面保持水平。
5.根据权利要求3所述的一种便于控制表面成形精度的偏滤器支撑结构,其特征在于:
外靶板在真空室内利用螺栓经第一通孔、第四螺栓孔和第二通孔、第五螺栓孔分别与外靶板支撑轨道一、外靶板支撑轨道二固接。
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