CN201549241U - 超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构 - Google Patents

超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构，偏滤器部件包括有石墨瓦、热沉板、热沉支撑板，所述的热沉板与其下方的热沉支撑板之间通过螺栓固定联接，螺栓的尾部螺纹联接有顶紧螺母，螺栓的下方有固定于热沉支撑板下端面的螺母套筒，顶紧螺母轴向滑动安装于螺母套筒内腔中，顶紧螺母的下端面与螺母套筒的内壁之间垫置有压紧弹簧，所述的石墨瓦上对应螺栓头部位置处开有通孔。本实用新型在螺栓头部始终不凸起的情况下，实现了螺栓的预紧和拆卸，同时满足了第一壁材料从背面联接以及热沉板与热沉支撑板在真空室内进行拆装的要求。

Description

超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构
技术领域
本实用新型属于超导托卡马克装置零部件安装技术，具体是一种超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构。
背景技术
可控热核磁约束聚变研究是当代自然科学研究中一项具有十分重大意义的研究领域，它的目标是在地球上创建与太阳内部温度相当的极高温条件，利用丰富的氘资源，进行核聚变反应，释放出巨大的聚变能量，为人类提供“取之不尽，用之不竭”的新能源。经过50多年的研究和探索，在淘汰、关闭或减少其他类型磁约束聚变试验装置的同时，世界范围内的磁约束聚变装置逐渐集中到超导托卡马克装置上来。超导托卡马克装置是一个环形等离子体约束系统，由超导纵向磁场和极向磁场形成沿环向的螺旋状磁场，将等离子体约束在一定的区域内。真空室位于装置的最里层，是等离子体运行的场所，内部装有直接面对等离子体的第一壁材料。当等离子体能量沿磁力线传出时，会与第一壁材料表面接触，使得温度快速升高，造成材料的腐蚀与损伤，并且产生大量杂质。并且聚变产物“氦”也同样是杂质，不但需要得到控制，使其远离等离子体，还要不断地将这些杂质排出聚变装置。于是，等离子体偏滤器位形便被应用到聚变装置中。它可以减少流向等离子体的杂质，还可以较容易获得高约束模式(H-model)等离子体。适应偏滤器位形而设计的偏滤器部件通常由内靶板、专属调节板(DOME)和外靶板组成，在大环方向均分成若干个模块，每个模块都是由面对等离子体的第一壁材料、铜合金热沉以及不锈钢支撑组成。支撑与真空室相联，支撑与热沉以及热沉与第一壁之间均通过螺栓联接。等离子体偏滤器位形也有缺点，就是大部分能量都会沿着两侧流向偏滤器部件区域，使得该区域等离子体直接与第一壁材料相互作用，因此如果联接螺栓从第一壁材料正面安装，等离子体会直接轰击到螺栓头上，造成金属材料溅射形成杂质返流。因此要求所有联接第一壁材料和热沉的螺栓必须从背面安装，以保证面对等离子体的第一壁材料表面没有其他金属材料。由于第一壁通常采用的是石墨和钨等材料，强度低，因此对于预紧力有着严格的限制，必须使用专用力矩扳手进行安装。由于空间的限制这个过程无法在真空室内完成。由此带来的问题就是使得支撑和热沉的拆装变得复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构，在螺栓头部始终不凸起的情况下，实现了螺栓的预紧和拆卸，同时满足了第一壁材料从背面联接以及热沉板与热沉支撑板在真空室内进行拆装的要求。
本实用新型的技术方案如下：
超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构，偏滤器部件包括有石墨瓦、热沉板、热沉支撑板，其特征在于：所述的热沉板与其下方的热沉支撑板之间通过螺栓固定联接，螺栓的尾部螺纹联接有顶紧螺母，螺栓的下方有固定于热沉支撑板下端面的螺母套筒，顶紧螺母轴向滑动安装于螺母套筒内腔中，螺母套筒内垫置有压紧弹簧，所述的压紧弹簧顶在顶紧螺母的下端，所述的石墨瓦上对应螺栓头部位置处开有通孔。
所述的顶紧螺母与热沉支撑板的下端面之间垫置有套于螺栓上的碟形弹簧。
所述的顶紧螺母为六角螺母，螺母套筒的内壁呈内六角卡槽状，顶紧螺母卡装于螺母套筒内且可轴向滑动。
本实用新型利用压紧弹簧的伸缩对锁紧螺母产生压紧力，在热沉板上开沉孔将螺帽头埋入热沉中。同时在石墨瓦上开通孔，能够伸入内六角扳手。螺母套筒的长度经过计算，在被联接件相互压紧，螺栓头部完全埋入热沉中时，顶紧螺母位于螺母套筒的最下端，压紧弹簧的压缩量达到最大。此时旋动螺栓，顶紧螺母上的螺纹就会由于压紧弹簧的压紧作用与螺栓上的螺纹产生啮合，且由于顶紧螺母无法转动，就会随着螺栓的转动不断上升，最终将联接件压紧。螺栓于顶紧螺母的拆卸与上述过程相反。在螺丝头部始终埋在热沉中的前提下旋动螺栓，则顶紧螺母不断下移，最终与螺栓脱开。在螺栓头部始终不凸起的情况下，实现了螺栓的预紧和拆卸，同时满足了石墨瓦从背面联接以及热沉板与热沉支撑板在真空室内进行拆装的要求。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
参见附图，超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构，偏滤器部件包括有石墨瓦1、热沉板2、热沉支撑板3，热沉板2与其下方的热沉支撑板3之间通过内六角螺栓4固定联接，内六角螺栓4的尾部螺纹联接有顶紧螺母5，内六角螺栓4的下方有固定于热沉支撑板3下端面的螺母套筒6，顶紧螺母5轴向滑动安装于螺母套筒6内腔中，顶紧螺母5的下端面与螺母套筒6的内壁之间垫置有压紧弹簧7，顶紧螺母5与热沉支撑板3的下端面之间垫置有套于内六角螺栓4上的碟形弹簧8，石墨瓦1上对应内六角螺栓4的头部位置处开有通孔9。顶紧螺母5为六角螺母，螺母套筒6的内壁呈内六角卡槽状，顶紧螺母5卡装于螺母套筒6内且可轴向滑动。
先将不锈钢材质的热沉支撑板3与真空室联接定位完毕，然后在石墨瓦1与热沉板2联接之前，将热沉板2与热沉支撑板3联接的内六角螺栓4放入热沉孔中，通过从背面拧紧螺栓将石墨瓦1与热沉板2联接完毕，此时将热沉板连同石墨瓦1一起运送至真空室内，进行热沉板与热沉支撑板的联接。首先对准热沉支撑板3上的联接孔位，将热沉板与热沉支撑板紧密贴和，此时热沉板与热沉支撑板之间联接的内六角螺栓4完全插入螺母套筒6中，使得压紧弹簧7被压缩到最大量，对顶紧螺母5产生压紧力。然后用内六角扳手通过石墨瓦1的通孔插入内六角螺栓4的螺帽头中不断旋转，将内六角螺栓4与顶紧螺母5紧密联接，最终完成偏滤器模块的装配；在偏滤器模块出现故障时，同样使用内六角扳手旋转螺内六角螺栓4的帽头，不必将螺帽头旋出，也不用拆卸石墨瓦1就可以将热沉板与热沉支撑板分离，从而方便地将热沉板和石墨瓦运出真空室进行维修更换。

Claims (3)

1.超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构，偏滤器部件包括有石墨瓦、热沉板、热沉支撑板，其特征在于：所述的热沉板与其下方的热沉支撑板之间通过螺栓固定联接，螺栓的尾部螺纹联接有顶紧螺母，螺栓的下方有固定于热沉支撑板下端面的螺母套筒，顶紧螺母轴向滑动安装于螺母套筒内腔中，螺母套筒内垫置有压紧弹簧，所述的压紧弹簧顶在顶紧螺母的下端，所述的石墨瓦上对应螺栓头部位置处开有通孔。
2.根据权利要求1所述的超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构，其特征在于：所述的顶紧螺母与热沉支撑板的下端面之间垫置有套于螺栓上的碟形弹簧。
3.根据权利要求1所述的超导托卡马克装置偏滤器部件的联接结构，其特征在于：所述的顶紧螺母为六角螺母，螺母套筒的内壁呈内六角卡槽状，顶紧螺母卡装于螺母套筒内且可轴向滑动。
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