CN114776864B - 电动阀及具有其的托卡马克装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域，提供了一种电动阀及具有其的托卡马克装置。电动阀包括：阀壳、电动执行器、延长管、阀杆和阀门组件等部件，阀壳形成有腔室，腔室设有进气口；电动执行器设置于腔室内；延长管外接于阀壳且延长管的第一端与腔室连通，延长管远离阀壳的第二端设有喷气出口；阀杆可径向移动地设置于延长管内且与延长管之间具有第一过气间隙，阀杆的第一端伸入腔室内与电动执行器相连；阀门组件设置于延长管内并与阀杆的第二端相连且位于喷气出口处，阀门组件适于开闭喷气出口。本发明可以有效缩短送气时间，提高喷射速度，实现电动阀的快速响应送气，具有送气效率高、送气效果好、结构简单、使用方便、成本低等特点。

Description

电动阀及具有其的托卡马克装置

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种电动阀及托卡马克装置。

背景技术

在实际送气工况中，经常出现安装空间极其狭小的现象，导致阀门无法安装对送气对象送气。

相关技术中，普遍采取的送气方式是：在阀门的出气口处连接一定长度的气管，气管的出口端连接至狭小空间中的送气对象，实现送气。但是存在以下问题：当阀门开启后，气体需要经过一定长度的气管才能到达送气对象，使得整体送气时间延迟至少几十毫秒甚至更长，并且气流的喷射速度也会降低，导致送气效率低且效果差。

发明内容

本发明提供一种电动阀及具有其的托卡马克装置，可以有效缩短送气时间，提高喷射速度，实现电动阀的快速响应送气，具有送气效率高、送气效果好、结构简单、使用方便、成本低等特点。

本发明提供一种电动阀，包括：

阀壳，形成有腔室，所述腔室设有进气口；

电动执行器，设置于所述腔室内；

延长管，外接于所述阀壳且所述延长管的第一端与所述腔室连通，所述延长管远离所述阀壳的第二端设有喷气出口；

阀杆，可径向移动地设置于所述延长管内且与所述延长管之间具有第一过气间隙，所述阀杆的第一端伸入所述腔室内与所述电动执行器相连；

阀门组件，设置于所述延长管内并与所述阀杆的第二端相连且位于所述喷气出口处，所述阀门组件适于开闭所述喷气出口。

根据本发明提供的一种电动阀，所述电动执行器包括：

压板，固定于所述腔室内；

驱动线圈，绕制于薄片状骨架上，呈扁平状，适于形成两层方向相反的面电流；

驱动块，设置于所述压板与所述驱动线圈之间且与所述阀杆的第一端相连，所述驱动线圈适于驱动所述驱动块移动；

复位弹性件，连接于所述压板与所述驱动块之间。

根据本发明提供的一种电动阀，所述驱动线圈适于控制所述阀门组件的开启，具体包括：

调节所述驱动线圈的电流大小以控制所述阀门组件开启的幅度和响应速度；和/或，

调节所述驱动线圈的电流脉宽以控制所述阀门组件的开启时长。

根据本发明提供的一种电动阀，所述驱动线圈的电压为矩形脉冲电压。

根据本发明提供的一种电动阀，所述阀门组件包括：

预紧活塞，密封设置于所述延长管内的第二端且位于所述喷气出口处，所述预紧活塞形成有与所述喷气出口连通的流道；

堵头，与所述阀杆的第二端相连且与所述预紧活塞相对设置，所述堵头与所述延长管之间具有第二过气间隙，所述第二过气间隙与所述第一过气间隙连通，所述堵头适于开闭所述流道。

根据本发明提供的一种电动阀，所述喷气出口位于所述延长管的侧壁，所述预紧活塞远离所述堵头的一端延伸至所述延长管外且连接有预紧组件，所述预紧组件适于调节所述预紧活塞的位置。

根据本发明提供的一种电动阀，所述预紧组件包括：

活塞帽，与所述延长管的第二端相连且罩设于所述预紧活塞；

连接螺栓，与所述预紧活塞远离所述堵头的一端通过垫片相连；

预紧弹性件，套设于所述预紧活塞且位于所述延长管的第二端端面与所述垫片之间；

预紧螺栓，径向贯穿所述活塞帽且与所述连接螺栓抵接。

根据本发明提供的一种电动阀，还包括电气供给组件，包括：

主管，所述主管的第一端与所述进气口相连；

馈通法兰，与所述主管的第二端相连，所述馈通法兰的电极内侧连接有导线，所述导线经所述主管与所述电动执行器电连接，所述馈通法兰的电极外侧适于连接电源；

支管，所述支管的一端与所述主管相连，另一端适于连接气源。

本发明还提供一种托卡马克装置，包括真空室壁和上述的电动阀，所述阀壳设置于所述真空室壁内的中心柱的端部，所述延长管位于所述中心柱与所述托卡马克装置的等离子体之间，且所述喷气出口朝向所述托卡马克装置的高场侧赤道面。

根据本发明提供的一种托卡马克装置，所述延长管的中轴线偏离所述阀壳沿所述延长管径向的中轴线，所述阀壳邻近所述延长管的一侧设置于所述中心柱的端部。

本发明提供的电动阀及具有其的托卡马克装置，通过阀壳形成有腔室，腔室设有进气口，便于进气；通过延长管外接于阀壳且延长管的第一端与腔室连通，延长管远离阀壳的第二端设有喷气出口，阀杆可径向移动地设置于延长管内且与延长管之间具有第一过气间隙，便于气体经进气口流动至阀门组件处；电动执行器设置于腔室内，阀杆的第一端伸入腔室内与电动执行器相连，阀门组件设置于延长管内并与阀杆的第二端相连且位于喷气出口处，通过电动执行器可以驱动阀杆在延长管内径向移动，从而带动阀门组件移动实现喷气出口的开闭，进行送气。因此，本发明通过延伸喷气出口并将阀门组件置于喷气出口附近，可以有效缩短送气时间，提高喷射速度，实现电动阀的快速响应送气，能够在保证响应速度的前提下，将气体精确地送到狭小空间中，具有送气效率高、送气效果好、结构简单、使用方便、成本低等特点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的电动阀的结构示意图之一；

图2是本发明提供的电动阀的结构示意图之二；

图3是本发明提供的延长管的局部剖面图；

图4是本发明提供的电气供给组件的结构示意图；

图5是本发明提供的托卡马克装置的结构示意图；

图6是本发明提供的电动阀的装配示意图之一；

图7是本发明提供的电动阀的装配示意图之二；

附图标记：

1：阀壳；101：壳体；102：顶盖；2：延长管；3：阀杆；

4：腔室；5：喷气出口；6：第一过气间隙；7：第一密封圈；

8：密封罩；9：压板；10：驱动线圈；11：骨架；12：驱动块；

13：复位弹性件；14：导向柱；15：预紧活塞；16：堵头；

17：流道；18：第二过气间隙；19：密封盖；20：第二密封圈；

21：活塞帽；22：连接螺栓；23：预紧弹性件；24：预紧螺栓；

25：垫片；26：定位槽；27：紧固螺栓；28：主管；

29：馈通法兰；30：支管；31：电极；32：导线；33：线束卡；

34：接线座；35：真空室壁；36：中心柱；37：等离子体；

38：赤道面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合附图描述本发明的电动阀及具有其的托卡马克装置。

结合图1-图3所示，本发明第一方面实施例提供的电动阀，主要包括阀壳1、电动执行器、延长管2、阀杆3和阀门组件。其中，阀壳1形成有中空的腔室4，腔室4设有进气口，便于气体流入阀壳1的腔室4内。

电动执行器设置于阀壳1的腔室4内，主要用于驱动阀杆3移动。

延长管2外接于阀壳1上，并且延长管2的第一端与阀壳1的腔室4连通，延长管2远离阀壳1的第二端设有喷气出口5，以便于气体可以经喷气出口5喷入狭小空间或狭小空间的送气对象中。延长管2的长度可以根据实际使用需求进行设计。

阀杆3可径向移动地设置于延长管2内，并且阀杆3与延长管2之间具有第一过气间隙6，便于气体经进气口流动至阀门组件处，阀杆3的第一端伸入腔室4内与电动执行器相连。

阀门组件设置于延长管2内并且与阀杆3的第二端相连，同时阀门组件位于喷气出口5处，即尽可能地靠近喷气出口5设置，以缩短喷气时间，加快送气响应，通过阀门组件可以实现喷气出口5的开闭，从而实现喷气。具体地，通过进气口连续进气以充满电动阀的整个空间并蔓延至阀门组件处，此时，通过控制电动执行器可以驱动阀杆3在延长管2内径向移动，从而带动阀门组件移动，实现喷气出口5的开闭，进行快速送气。

需要说明的是，与相关技术中单纯在阀门出气口连接气管造成延送气迟时间上升的情况不同。本发明实施例提供的电动阀通过设置延长管2将喷气出口5从阀壳1的腔室4中延伸出一定距离，即延伸喷气出口5的位置，同时将阀门组件置于远离阀壳1且位于喷气出口5的附近，使得气体从开启位置到喷气出口5的路程有效缩短，当开启阀门组件时即可瞬间快速喷气，可以有效缩短送气时间，提高喷射速度，实现电动阀的快速响应送气，并且能够在保证响应速度的前提下，将气体精确地送到狭小空间中，具有送气效率高、送气效果好、结构简单、使用方便、成本低等特点。

可以理解的是，本发明上述实施例中电动执行器和阀门组件的具体类型不做特别限制，只要可以起到相应的驱动作用和开闭作用即可。

根据本发明的一个实施例，延长管2竖向设置于阀壳1的底部，延长管2的第一端与阀壳1螺纹连接，并且在螺纹连接处设有第一密封圈7，第一密封圈7外面设有密封罩8，以提高延长管2与阀壳1的装配密封性能，防止漏气。

根据本发明的一个实施例，阀壳1包括壳体101和顶盖102，壳体101与顶盖102通过紧固螺钉等方式可拆卸连接，便于在壳体101内安装阀门组件、阀杆3、电动执行器等部件，拆装方便；并且为了提高密封性，壳体101与顶盖102的连接处可以设置密封圈。

根据本发明的一个实施例，阀杆3与延长管2同轴嵌套设置，以保证气体在第一过气间隙6内的分布均匀性，从而保证喷气效果。

相关技术中，采用常规电磁阀作为电动执行器进行送气，由于常规电磁阀采用螺线管形式的线圈，具有电感大、响应速度慢等缺陷，并且螺线管线圈通电时会在周围产生较强磁场，不适用于对磁场敏感的场景，例如本发明后述的托卡马克装置。

为解决上述技术问题，如图1和图2所示，本发明提供一种电动执行器，主要包括：压板9、驱动线圈10、骨架11、驱动块12和复位弹性件13等部件。其中，压板9可以通过紧固螺钉沿水平方向固定于阀壳1的腔室4内；骨架11沿水平方向设置于压板9的下方，骨架11呈薄片状；驱动线圈10绕制于薄片状的骨架11上，绕制后的驱动线圈10呈扁平状，适于形成两层方向相反的面电流，从而可以产生斥力；驱动块12设置于压板9与驱动线圈10之间，并且驱动块12的底部与阀杆3的第一端相连，驱动线圈10适于驱动驱动块12移动；复位弹性件13连接于压板9与驱动块12之间，用于驱动块12的复位，驱动块12复位时，通过阀杆3带动阀门组件处于关闭状态。

下面对本发明实施例电动执行器的工作原理进行描述，大致包括：驱动线圈10通电后可以形成两层方向相反的面电流，面电流之间的斥力可以克服复位弹性件13的弹力使驱动块12向上产生位移，从而带动阀杆3向上移动，进而带动阀门组件开启喷气出口5；驱动线圈10断电后，驱动块12在复位弹性件13的作用下可以返回至初始位置，从而带动阀杆3向下移动，进而带动阀门组件关闭喷气出口5。在本示例中，驱动块12的初始位置为架设于骨架11上，以保证初始位置的稳定性，从而保证阀门组件开闭的稳定性。

需要说明的是，由于扁平状驱动线圈10的电感极小，近似为阻性元件，便于对驱动线圈10电流波形控制，所以利用扁平状驱动线圈10形成的面电流之间的斥力来开启阀门组件的驱动方式，可以有效进一步地提高阀门组件的响应速度；并且本发明电动执行器的扁平状驱动线圈10通电时产生的磁场非常弱，适用于对磁场敏感的场景，例如本发明后述的托卡马克装置。因此，本发明实施例的电动执行器可以有效解决相关技术中常规电磁阀送气的缺陷。

根据本发明的一个实施例，驱动线圈10适于控制阀门组件的开启，具体包括：通过调节驱动线圈10的电流大小，可以控制阀门组件开启的幅度和响应速度。

可以理解的是，一般来说，驱动线圈10的电流越大，产生的斥力越大，推动驱动块12的推力越大，从而使得阀门组件开启的幅度越大，并且响应速度越快。

根据本发明的一个实施例，驱动线圈10适于控制阀门组件的开启，具体还包括：调节驱动线圈10的电流脉宽以控制阀门组件的开启时长。

可以理解的是，一般来说，驱动线圈10的电流脉宽越大，产生斥力的持续时间越长，推动驱动块12的推力维持时间越长，从而使得阀门组件的开启时长越长，便于提高送气效率。

根据本发明的一个实施例，驱动线圈10的电压为矩形脉冲电压。具体地，由于扁平状驱动线圈10的电感极小，近似为阻性元件，外加矩形脉冲的驱动电压，其中的电流波形也接近矩形脉冲，可以进一步保证阀门组件快速响应。

本发明驱动线圈10具体的缠绕方式不做特别限制，只要可以产生两层方向相反的面电流以形成斥力即可，例如驱动线圈10可以在骨架11的相对两侧往复缠绕。

根据本发明的一个实施例，压板9与驱动块12之间设有导向柱14，导向柱14可以沿竖向设置于压板9的底部或者驱动块12的顶部，复位弹性件13套设于导向柱14上。通过导向柱14可以对复位弹性件13的伸缩移动进行导向，保证驱动块12平稳移动。

可以理解的是，导向柱14的长度应小于压板9与驱动块12之间的间距，以避免对驱动块12的移动造成影响。

根据本发明的一个实施例，复位弹性件13可以为弹簧。

根据本发明的一个实施例，如图2和图3所示，本发明阀门组件主要包括：预紧活塞15和堵头16，预紧活塞15密封设置于延长管2内的第二端，并且预紧活塞15位于延长管2的喷气出口5处，预紧活塞15形成有与喷气出口5连通的流道17。

堵头16与阀杆3的第二端相连，并且堵头16与预紧活塞15相对设置，堵头16与延长管2之间具有第二过气间隙18，第二过气间隙18与第一过气间隙6连通，以便于气体可以经第一过气间隙6、第二过气间隙18流动至堵头16处，也即预紧活塞15的流道17入口处，堵头16适于开闭流道17。具体地，通过向下移动阀杆3，带动堵头16压紧预紧活塞15时，可以紧密盖住预紧活塞15的流道17，阀门组件处于关闭状态；通过向上移动阀杆3，带动堵头16与预紧活塞15分离时，气体可以通过预紧活塞15的流道17到达喷气出口5并流出，阀门组件处于开启状态。

根据本发明的一个实施例，堵头16设有与流道17相配合的密封盖19。在本示例中，预紧活塞15的流道17入口位于预紧活塞15的中心处，相应的，密封盖19设置于堵头16底部的中心处，当阀门组件关闭时，通过密封盖19可以对流道17的入口进行密封，以提高关闭流道17时的密封性能。

根据本发明的一个实施例，预紧活塞15与延长管2之间具有至少一道第二密封圈20，以进一步提高密封性能，防止漏气。在本示例中，第二密封圈20设置为两道，具体数量不做特别限制，可根据实际工况进行设计。

可以理解的是，本发明上述实施例中进气口和喷气出口5的具体位置不做特别限制，例如：进气口可以设置于阀壳1的顶部或者侧部；喷气出口5可以设置于延长管2第二端的底部或者侧部，当喷气出口5设置于延长管2第二端的底部时，预紧活塞15的流道17可以为直线型；当喷气出口5设置于延长管2的侧部时，预紧活塞15的流道可以为弯曲型，在本示例中，具体为L型折线形，如图3所示。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，喷气出口5位于延长管2的第二端的侧壁，预紧活塞15远离堵头16的一端(下端)延伸至延长管2的外部，并且预紧活塞15下端连接有预紧组件，预紧组件适于调节预紧活塞15的位置。

根据本发明的一个实施例，如图2和图3所示，本发明预紧组件包括：活塞帽21、连接螺栓22、预紧弹性件23和预紧螺栓24。其中，活塞帽21与延长管2的第二端相连，并且罩设于预紧活塞15的下端；连接螺栓22位于活塞帽21内且与预紧活塞15远离堵头16的一端(下端)通过垫片25相连；预紧弹性件23套设于预紧活塞15上，并且预紧弹性件23位于延长管2的第二端端面与垫片25之间；预紧螺栓24从底部径向贯穿活塞帽21，预紧螺栓24与活塞帽21为螺纹连接，并且与连接螺栓22抵接。

下面对本发明预紧组件的工作原理进行描述，大致包括：向上旋拧预紧螺栓24时，可以通过连接螺栓22向上顶动预紧活塞15，向下旋拧预紧螺栓24时，预紧活塞15在预紧弹性件23的作用下向下移动，通过连接螺栓22始终抵压预紧螺栓24，以此来调节预紧活塞15的位置。

需要说明的是，本发明预紧组件可以实现微米级别的精准调节，几乎不会影响预紧活塞15的流道17出口与延长管2的喷气出口5的连通。

并且本发明电动阀在使用前，应根据实际工况需求调节预紧活塞15的位置，使得在阀门组件处于关闭状态时，预紧活塞15与堵头16之间的压力能够满足密封的要求，并且在阀门组件处于开通状态时，预紧活塞15与堵头16能够有效分离。

根据本发明的一个实施例，预紧弹性件23可以为弹簧。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，连接螺栓22的头部设有定位槽26，预紧螺栓24的上端位于定位槽26内。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，活塞帽21的边沿与延长管2的第二端边沿通过紧固螺栓27相连。装配时，将紧固螺栓27从活塞帽21的底部往上旋拧，与延长管2的第二端相连。

根据本发明的一个实施例，如图4所示，本发明电动阀还包括电气供给组件，包括：主管28、馈通法兰29和支管30。其中，主管28的第一端与阀壳1的进气口相连，便于导线32和气体经过。

馈通法兰29与主管28的第二端相连，馈通法兰29的电极31内侧连接有导线32，导线32经主管28伸入阀壳1的腔室4内与电动执行器电连接，馈通法兰29的电极31外侧适于连接电源，为电动执行器供电。电极31内侧可以理解为电极31位于馈通法兰29的内端，电极31外侧可以理解为电极31位于馈通法兰29的外端，即大气中，便于连接电源。

支管30的一端旁路连接于主管28中，另一端适于连接气源，气源可以为气瓶，是电动阀的气体入口，通过气瓶可以向电动阀供气。

根据本发明的一个实施例，电气供给组件的电路方面：连接驱动线圈10的导线32经阀壳1顶盖102上的主管28从阀壳1的腔室4内引出，之后进入馈通法兰29与电极31内侧相连；电气供给组件的气路方面：气体经支管30汇入主管28，再进入阀壳1的腔室4内。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，压板9的顶部设有线束卡33，用于固定导线32。

根据本发明的一个实施例，阀壳1的腔室4内还设有接线座34，接线座34固定于骨架11上，导线32和驱动线圈10分别与接线座34相连，从而实现导线32与驱动线圈10的电连接。

本发明实施例通过将压板9、驱动块12、接线座34与骨架11集中放置，具有结构紧凑的特点，有利于缩小电动阀的整体体积，从而使得电动阀可以安装至狭小空间内。

下面结合一个具体实施例对本发明电动阀的工作原理进行描述，大致包括：

高压气体经支管30和主管28进入阀壳1的腔室4内，并沿着延长管2与阀杆3之间的第一过气间隙6以及延长管2与堵头16之间的第二过气间隙18到达堵头16处。需要开启阀门组件时，在驱动线圈10中通入电流，驱动线圈10便会在电动力的作用下膨胀，形成两层方向相反的面电流，面电流之间的斥力可以克服复位弹性件13的弹力使驱动块12向上移动，从而带动阀杆3和堵头16向上移动，使堵头16和预紧活塞15分离，此时，阀门组件处于开启状态，位于堵头16处的高压气体从预紧活塞15中心的流道17中流至喷气出口5喷出；需要关闭阀门组件时，使驱动线圈10断电，驱动块12、阀杆3和堵头16会在复位弹性件13的作用下向下移动，同时驱动线圈10恢复原状，堵头16下移后再次压紧预紧活塞15，堵住预紧活塞15中心的流道17，此时阀门组件处于关闭状态。

根据本发明第二方面的实施例，下面结合图5-图7继续对托卡马克装置进行大致描述。

托卡马克装置是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，在实际应用中，可以描述为紧凑型的球形，其具体结构和原理为本领域公知，此处不做详述。托卡马克装置包括真空室壁35和中心柱36，中心柱36设置于真空室壁35内的中心处，托卡马克装置真空室壁35内低场侧(即托卡马克装置等离子体37远离中心柱36的外侧)的空间较大，而高场侧(即托卡马克装置等离子体37邻近中心柱36的内侧)的空间极其狭小，在高场侧赤道面38(即托卡马克装置上下对称面)上的安装宽度一般只有1cm左右，并且高场侧赤道面38处存在强磁场，靠近炽热高温的等离子体37，导致常规阀门无法安装在高场侧。

相关技术中，当需要向托卡马克装置内送气时，普遍采取的安装方式是将阀门安装在低场侧或其他位置，但是从低场侧或其他位置送气时托卡马克装置的运行效果较差。

为解决上述技术问题，如图6和图7所示，本发明提供一种托卡马克装置，主要包括真空室壁35和上述实施例的电动阀，电动阀的阀壳1设置于真空室壁35内的中心柱36的端部，电动阀的延长管2位于中心柱36与托卡马克装置的等离子体37之间，且延长管2的喷气出口5朝向托卡马克装置的高场侧赤道面38。通过电动阀的进气口可以外接气源，气体经阀壳1和延长管2的喷气出口5喷射至高场侧赤道面38。

因此，本发明实施例的电动阀可以安装在托卡马克装置的高场侧，并向高场侧赤道面38喷气，提高磁约束聚变效果；并且参见前述，由于本发明电动阀驱动线圈10通电时产生的磁场非常弱，因此适用于对磁场敏感的场景，尤其适用于托卡马克装置。

此外，响应速度是阀门的重要指标之一，在磁约束核聚变领域，一般需要延迟小于1ms的快速响应。而本发明延伸式的电动阀通过延长管2延伸喷气出口5并将阀门组件置于喷气出口5附近，能够在保证响应速度的前提下，将气体精确地送到狭小空间中，因此，能够在托卡马克装置高场侧赤道面38实现快速进气。

根据本发明的一个实施例，如图6所示，电动阀整体为对称结构，延长管2位于电动阀阀壳1沿延长管2径向的中轴线上，将电动阀阀壳1的左侧面装配至中心柱36的顶端，通过调节延长管2的长度，可以使喷气出口5朝向托卡马克装置的高场侧赤道面38以进行快速喷气。

在实际工况中，上述实施例对称结构的电动阀整体会呈现倾斜状态，偏向炽热高温的等离子体37，影响托卡马克装置的运行并且会对电动阀本身造成影响。

因此，为解决上述实施例存在的问题，如图7所示，本发明作进一步的改进，提供了另一种非对称结构的电动阀，即将电动阀的延长管2的中轴线偏离阀壳1沿延长管2径向的中轴线(见图7中虚线)，并且阀壳1邻近延长管2的一侧安装于中心柱36，这样设计的话，可以保证电动阀整体贴靠在中心柱36上，尽可能地远离高温等离子体37。

根据本发明的一个实施例，如图7所示，电气供给组件固定于托卡马克装置的真空室壁35上，并通过主管28与电动阀的阀壳1进气口连接，电动阀沿竖向设置于托卡马克装置的高场侧赤道面38的上方。其中，电动阀的延长管2的中轴线向左偏离阀壳1沿延长管2径向的中轴线，即延长管2邻近阀壳1的左侧设置，并且阀壳1邻近延长管2的左侧安装于中心柱36的顶端，延长管2位于中心柱36与托卡马克装置的等离子体37之间，调节延长管2的长度，可以使得喷气出口5朝向托卡马克装置的高场侧赤道面38以进行快速喷气。

根据本发明的一个实施例，本发明应用于托卡马克装置的电动阀由低出气率的材料制成，例如可以为不锈钢、铜等金属材料，或者氟橡胶等非金属材料，这样设计的话，可以使得电动阀在1～3倍大气压的压差下保证极低漏率，从而保证送气效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电动阀，其特征在于，包括：

阀壳，形成有腔室，所述腔室设有进气口；

电动执行器，设置于所述腔室内；

延长管，外接于所述阀壳且所述延长管的第一端与所述腔室连通，所述延长管远离所述阀壳的第二端设有喷气出口；

阀杆，可径向移动地设置于所述延长管内且与所述延长管之间具有第一过气间隙，所述阀杆的第一端伸入所述腔室内与所述电动执行器相连；

阀门组件，设置于所述延长管内并与所述阀杆的第二端相连且位于所述喷气出口处，所述阀门组件适于开闭所述喷气出口；

所述阀门组件包括：

预紧活塞，密封设置于所述延长管内的第二端且位于所述喷气出口处，所述预紧活塞形成有与所述喷气出口连通的流道；

堵头，与所述阀杆的第二端相连且与所述预紧活塞相对设置，所述堵头与所述延长管之间具有第二过气间隙，所述第二过气间隙与所述第一过气间隙连通，所述堵头适于开闭所述流道；

根据实际工况需求调节预紧活塞的位置，使得在阀门组件处于关闭状态时，预紧活塞与堵头之间的压力能够满足密封的要求，并且在阀门组件处于开通状态时，预紧活塞与堵头能够有效分离。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述电动执行器包括：

压板，固定于所述腔室内；

驱动线圈，绕制于薄片状骨架上，呈扁平状，适于形成两层方向相反的面电流；

驱动块，设置于所述压板与所述驱动线圈之间且与所述阀杆的第一端相连，所述驱动线圈适于驱动所述驱动块移动；

复位弹性件，连接于所述压板与所述驱动块之间。

3.根据权利要求2所述的电动阀，其特征在于，所述驱动线圈适于控制所述阀门组件的开启，具体包括：

调节所述驱动线圈的电流大小以控制所述阀门组件开启的幅度和响应速度；和/或，

调节所述驱动线圈的电流脉宽以控制所述阀门组件的开启时长。

4.根据权利要求2所述的电动阀，其特征在于，所述驱动线圈的电压为矩形脉冲电压。

5.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述喷气出口位于所述延长管的侧壁，所述预紧活塞远离所述堵头的一端延伸至所述延长管外且连接有预紧组件，所述预紧组件适于调节所述预紧活塞的位置。

6.根据权利要求5所述的电动阀，其特征在于，所述预紧组件包括：

活塞帽，与所述延长管的第二端相连且罩设于所述预紧活塞；

连接螺栓，与所述预紧活塞远离所述堵头的一端通过垫片相连；

预紧弹性件，套设于所述预紧活塞且位于所述延长管的第二端端面与所述垫片之间；

预紧螺栓，径向贯穿所述活塞帽且与所述连接螺栓抵接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电动阀，其特征在于，还包括电气供给组件，包括：

主管，所述主管的第一端与所述进气口相连；

馈通法兰，与所述主管的第二端相连，所述馈通法兰的电极内侧连接有导线，所述导线经所述主管与所述电动执行器电连接，所述馈通法兰的电极外侧适于连接电源；

支管，所述支管的一端与所述主管相连，另一端适于连接气源。

8.一种托卡马克装置，其特征在于，包括真空室壁和权利要求1-7中任一项所述的电动阀，所述阀壳设置于所述真空室壁内的中心柱的端部，所述延长管位于所述中心柱与所述托卡马克装置的等离子体之间，且所述喷气出口朝向所述托卡马克装置的高场侧赤道面。

9.根据权利要求8所述的托卡马克装置，其特征在于，所述延长管的中轴线偏离所述阀壳沿所述延长管径向的中轴线，所述阀壳邻近所述延长管的一侧设置于所述中心柱的端部。