CN114739457A - 一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置 - Google Patents
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Abstract
一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，包括探针组件和连接组件连接构成的口字形结构；所述的探针组件包括若干探针，探针依次穿过紧固螺栓的螺帽、螺杆内的压缩弹簧、挡块和绝缘板，通过螺纹装配在一起，探针的另一端套接针头保护装置，针头保护装置垂直镶嵌于绝缘板靠近被测件的一侧；所述的连接组件包括连接主杆，连接主杆贯穿垫板、绝缘板和扣件短板并通过螺母紧固；本发明可根据被测流道的尺寸灵活调节螺母位置，使绝缘板很好的贴合流道壁面，探针针头将与流道壁面接触，来测量电势/温度等参数；本发明具有探针阵列易于更换、探针与测试元件接触良好、针头不易受破坏、整个绝缘板方便安装、适应不同尺寸的矩形通道等优点。
Description
技术领域
本发明属于流体流动及换热测量技术领域，特别涉及一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置。
背景技术
随着化石能源的逐渐枯竭，能源问题一直是世界各国关注的焦点，更是阻碍我国经济技术发展的重要因素之一。开发一种可替代的新型能源是解决能源危机的根本途径。核能作为一种高效能源具有十分重要的应用前景。核裂变技术经历几十年的发展已经被成功地用于商用发电，但其反应过程存在一定的安全隐患，而且产生的核废料可能对自然环境造成长期的破坏。核聚变则不同，其具有清洁环保、安全可靠、不产生核废料等优点，而且核聚变的原料储量丰富，因此是解决人类未来能源及环境问题的主要选择之一。
目前采用一种叫“托卡马克”的装置来实现磁约束条件下的高温等离子体核聚变反应。其基本原理是利用封闭环形的高强度磁场，把等离子体长时间的限制在真空室内，发生持续的核聚变反应。包层是托卡马克装置中的一个核心部件，对于液态包层而言，通过在其内部通入含有液态锂的金属流体，利用中子和锂的反应来实现氚的增殖和能量转化。然而，不幸的是，由于在托卡马克装置内部存在很强的磁场，强磁场会在流动的液态金属内部产生感应电流，从而产生电磁力，阻碍流体的流动，这一效应称为磁流体力学(MHD)效应。此外，由于中子携带着80％的聚变能量，包层内会由于不均匀地吸收中子而存在很大的温差，造成浮力和粘性力的剧烈变化，造成流动失稳。因此对流道内液态金属的流动及换热特性的研究对包层的设计极为重要。
对于液态金属回路，通常管道大部分选择的是不锈钢等导电金属材质。对于壁面温度的测量，常规方法是在管壁上打非贯通孔，将探针点焊在壁面上；对于管道内液态金属在磁场下电势和速度的测量，则需要在管道壁面打通孔，将探针深入流体内部进行测量。例如申请号为202111336034.4的专利申请，公开了一种强磁场条件下金属流体速度场和温度场的测量装置，其阵列探针7就是固定在通道壁面上，对于点焊在管道壁面上的探针，一旦有探针发生故障或受损则需要进行拆除并进行二次焊接，这容易对绝缘板和管道壁面造成损伤，减少使用寿命，并且操作麻烦。因此，鉴于以上问题，需要设计一种能在强磁场下便捷的测量导电金属通道内液态金属温度/电流的新型装置，达到方便安装、易于更换、测试精度高的目标。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，实现对导电管道壁面温度以及管道内部哈特曼层内液态金属电势和温度测量，并保证在测量过程中对管道壁面无损伤且易于安装。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：
一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，包括探针组件和连接组件连接构成的口字形结构。
所述的探针组件包括若干探针1，探针1依次穿过紧固螺栓2的螺帽21、螺杆3内的压缩弹簧4、挡块6和绝缘板7，探针1穿过绝缘板7后套接针头保护装置11，针头保护装置11垂直镶嵌于绝缘板7靠近被测件12的一侧，螺杆3和绝缘板7通过内、外螺纹连接装配。
所述的连接组件包括连接主杆13，连接主杆13为螺纹杆，连接主杆13贯穿垫板15、探针组件的绝缘板7和扣件短板17，并通过左螺母14和右螺母16紧固；扣件短板17上设有两个凸起的圆柱18，圆柱18插入绝缘板7对应位置的小孔里。
所述的螺杆3开有空腔31，空腔31内设置有压缩弹簧4，压缩弹簧4一端连接螺帽21，另一端连接有挡块6。
所述的螺杆3外壁面加工有外部螺纹5。
所述的螺帽21外表面加工有防滑螺纹。
所述的探针1为电势/温度耦合探针，探针1上固定有挡块6和滑块10，挡块6设置在压缩弹簧4和绝缘板7之间，滑块10设置在绝缘板7的通孔8内的下段。
所述的绝缘板7为PCB材料，板上开有通孔8，通孔8内壁加工有与外部螺纹5对应的内部螺纹9。
本发明具有如下优点：
(1)所述的绝缘板7为PCB材料，方便在绝缘板7上形成探针阵列，对于导电金属管道壁面，可在不损伤壁面的情况下大面积测量壁面温度和管道内部哈特曼层内液态金属的电势、速度分布。
(2)对于单个探针而言，通过压缩弹簧4的设置，使探针头和被测物体表面有更好的接触性，可随时根据数据反馈调整探针的压紧程度。
(3)对于个别探针发生故障或损坏的情况，本发明可在不整体更换绝缘板7、不损坏绝缘板的情况下，更换探针，具有模块化拆卸的优点。
(4)本发明提出的连接组件构成口字形结构，可方便灵活地将绝缘板7上的探针阵列固定在矩形流道两侧，并能根据通道尺寸灵活调节探针阵列板位置，且拆卸方便，固定方式简单，固定效果好。
附图说明
图1为本发明的探针组件的结构示意图。
图2为本发明的连接组件的结构示意图。
图3为本发明的整体结构的安装示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
参照图3，一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，包括探针组件和连接组件构成的口字形结构。
参照图1，所述的探针组件包括若干探针1，探针1依次穿过紧固螺栓2的螺帽21、螺杆3内的压缩弹簧4、挡块6和绝缘板7，探针1穿过绝缘板7后套接针头保护装置11，针头保护装置11垂直镶嵌于绝缘板7靠近被测件12的一侧，螺杆3和绝缘板7通过内外螺纹连接装配。
参照图2，所述的连接组件包括连接主杆13，连接主杆13为螺纹杆，连接主杆13贯穿垫板15、探针组件的绝缘板7和扣件短板17，并通过左螺母14和右螺母16紧固；扣件短板17上有两个凸起的圆柱18，圆柱18插入绝缘板7对应位置的小孔里，固定绝缘板7。
所述的螺杆3开有空腔31，空腔31内设置有压缩弹簧4，压缩弹簧4一端连接螺帽21，另一端连接有挡块6；所述的螺杆3开有的空腔31直径大于螺帽21的开孔直径，螺帽21的开孔直径使得探针1正好能通过孔洞，螺杆3开有的通孔为探针直径的5倍左右。
所述的螺杆3外壁面加工有外部螺纹5。
所述的螺帽21外表面加工有防滑螺纹。
所述的探针1为电势/温度耦合探针，探针1上固定有挡块6和滑块10，挡块6设置在压缩弹簧4和绝缘板7之间，滑块10设置在绝缘板7的通孔8内的下段。挡块6的直径略大于紧固弹簧4的直径，但小于螺杆3开有的空腔31的直径。
所述的绝缘板7为PCB材料，板上开有通孔8，通孔8内壁加工有与外部螺纹5对应的内部螺纹9。
本发明的安装和工作原理为：
如图1，安装时，将探针1的上部深入紧固螺栓2，下部伸入绝缘板7的通孔8。此时，探针1上的挡块6顶在压缩弹簧4的底端，而探针1上的滑块10紧贴在绝缘板7的通孔8的内壁面，探针1可以在滑块10中上下滑动，滑块10既能保证探针不会从通孔8中掉落，又可以上下滑动。紧固螺栓2、探针1和绝缘板7之间通过外部螺纹5和内部螺纹9连接在一起。
如图2所示，扣件短板17上有两个凸起的圆柱18卡在绝缘板7对应位置的小孔里，然后用左螺母14和右螺母16将垫板15和扣件短板17牢牢固定在绝缘板7两侧。如图3所示，主杆13两端各有一套相同的连接组件，这样可将绝缘板7固定在被测流道的两个侧面上。安装时可根据被测流道的尺寸灵活调节左螺母14和右螺母16的位置，使绝缘板7很好的贴合流道壁面，绝缘板7上的阵列探针的探针1针头将与流道壁面接触(壁面即被测件12)，来测量电势/温度等参数。检查数据情况，若显示某个探针接触不好，可旋拧紧固螺栓2的螺帽21，使探针1进一步接触壁面(壁面即被测件12)。
Claims (8)
1.一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，其特征在于，包括探针组件和连接组件连接构成的口字形结构。
2.根据权利要求1所述的一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，其特征在于，所述的探针组件包括若干探针(1)，探针(1)依次穿过紧固螺栓(2)的螺帽(2-1)、螺杆(3)内的压缩弹簧(4)、挡块(6)和绝缘板(7)，探针(1)穿过绝缘板(7)后套接针头保护装置(11)，针头保护装置(11)垂直镶嵌于绝缘板(7)靠近被测件(12)的一侧，螺杆(3)和绝缘板(7)通过内、外螺纹连接装配。
3.根据权利要求1所述的一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，其特征在于，所述的连接组件包括连接主杆(13)，连接主杆(13)为螺纹杆，连接主杆(13)贯穿垫板(15)、探针组件的绝缘板(7)和扣件短板(17)，并通过左螺母(14)和右螺母(16)紧固；扣件短板(17)上设有两个凸起的圆柱(18)，圆柱(18)插入绝缘板(7)对应位置的小孔里。
4.根据权利要求2所述的一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，其特征在于，所述的螺杆(3)开有空腔(3-1)，空腔(3-1)内设置有压缩弹簧(4)，压缩弹簧(4)一端连接螺帽(2-1)，另一端连接挡块(6)。
5.根据权利要求2或4所述的一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，其特征在于，所述的螺杆(3)外壁面加工有外部螺纹(5)。
6.根据权利要求2或4所述的一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，其特征在于，所述的螺帽(2-1)外表面加工有防滑螺纹。
7.根据权利要求1或2所述的一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，其特征在于，所述的探针(1)为电势/温度耦合探针，探针(1)上固定有一个挡块(6)和一个滑块(10)，挡块(6)设置在压缩弹簧(4)和绝缘板7之间，滑块(10)设置在绝缘板(7)的通孔(8)内的下段。
8.根据权利要求2或3所述的一种在强磁场条件下使用的模块化可拆卸式探针板装置，其特征在于，所述的绝缘板(7)为PCB材料，板上开有通孔(8)，通孔(8)内壁加工有与外部螺纹(5)对应的内部螺纹(9)。
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