[发明专利]等离子体破裂防护专用的双涡流线圈快速充气阀

说明书

技术领域

本发明属于一种真空技术、高气压技术、高电压技术，具体涉及一种等 离子体破裂防护专用的双涡流线圈快速充气阀。

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

本发明的目的是提供一种等离子体破裂防护专用的双涡流线圈快速充气 阀，它可以实现快速的杂质气体注入。

本发明是这样实现的，一种等离子体破裂防护专用的双涡流线圈快速充 气阀，它包括阀体，阀体的两端分别设有后阀盖和前阀盖，阀体的内部空间 形成真空腔体，平板螺旋线圈固定于内衬当中，内衬与真空腔体固定，内衬 内设有阀芯，阀杆穿过平板螺旋线圈、内衬和阀芯，阀杆的一端连接有锥形 密封结构，锥形密封结构的外侧为后阀盖，后阀盖与阀体连接在一起，后阀 盖中间开有出气口，阀杆的另一端外侧设有可调弹簧预紧系统，前阀盖与阀 体连接，前阀盖的中间设有套管，套管的端头设有端盖，阀杆和可调弹簧预 紧系统插入到套管内。

阀体的下部设有高压绝缘电极法兰，高压绝缘电极法兰上连接有进气口。

所述的内衬为带有导向孔的中空结构，平板螺旋线圈通过固定螺母固定 在其内部，同时该结构也是阀芯的导向及限位机构，阀芯只能沿着限位孔做 往复运动，内衬外部有固定螺纹孔，用螺钉可以把内衬及所述的真空腔体固 定。

所述的平板螺旋线圈，是用高压漆包线饶制而成，用两块圆形G10板固 定而成，线圈为两个线圈串联而成，平板螺旋线圈出线端与所述的高压电极 接头相连接，形成高压电流脉冲回路。

所述的高压电极法兰，由铜电极、密封圈、绝缘片、紧固螺母组合而成， 绝缘片套在铜电极上，紧固螺母将铜电极与密封圈与法兰连接。

锥形密封结构为上大下小中细的锥形结构，特制的宽截面O圈套在中间 细小的凹槽中，通过所述预紧弹簧结构的预紧力，该结构就可以实现高真空 密封，同时O圈也不会脱落。

本发明的优点是，该快速充气阀由双螺旋线圈驱动，外加弹簧预紧系统， 并采用特殊结构的密封结构，该阀的响应时间可以打到0.3ms，最大注入的粒 子数目可以达到10^23，并可以在托卡马克强磁场环境中正常工作。

附图说明

图1为本发明所提供的等离子体破裂防护专用的双涡流线圈快速充气阀 示意图。

图中，1真空腔体，2可调弹簧预紧系统，3内衬，4平板螺旋线圈，5 阀芯，6阀杆，7高压绝缘电极法兰，8锥形密封结构，9进气口，10出气口， 11后阀盖，12前阀盖，13套筒，14端盖，15阀体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：