[发明专利]一种高真空高温运行装置上窗口法兰的局部冷却结构

说明书

本发明属于冷却结构，具体涉及一种高真空高温运行装置上窗口法兰的局部冷却结构。一种高真空高温烘烤运行装置上法兰的局域冷却结构，包括内密封结构，内密封结构的内壁为内密封面，内密封面的形状与内部零件的形状相匹配，在内密封结构上方端面设置外密封结构体，外密封结构体下方与内密封结构固定连接，外密封结构体的下端形成外密封面，外密封结构体上方设置外密封压盘，外密封结构体与外密封压盘之间设置诊断窗口。本发明的显著效果是：金属密封和橡胶密封为一体式结构，冷却管道直接对内外两个高真空密封面进行冷却，不需要外接水道，结构紧凑，加工工艺简单，水道导流良好，散热能力强，冷却效率高。

技术领域

本发明属于冷却结构，具体涉及一种高真空高温运行装置上窗口法兰的局部冷却结构。

背景技术

磁约束聚变装置的中的杂质对等离子体放电、约束品质和装置安全运行有非常大的影响，这些杂质主要来源于器壁和部分内部件材料上滞留的残余气体，在放电过程中这些滞留的杂质将向外排放。目前比较有效的手段是在高真空条件下对装置进行高温烘烤或者在高温器壁条件下运行，使滞留在装置及内部件表面的残余气体，特别是水蒸汽及含氧成分的杂质释放出来，通过真空泵组将这些杂质抽出去。通常烘烤运行的温度越高，杂质和蒸汽的密度及压力越大，越易于从器壁中释放出来，为了获得比较洁净的真空及器壁环境，需要尽可能高地提高烘烤温度。

目前世界上主要的高温运行实验装置按烘烤温度能力可分成三类：(1)100摄氏度左右，目前大部分中小装置采用这一温度范围，这些装置体积较小，经一般的烘烤就能排出主要的水汽杂质，然后在放电过程中用等离子体不断轰击锻炼器壁来实现杂质的排放；(2)200摄氏度左右，其主要用于排出水汽，这一段主要以英国MAST等装置为代表；(3)300摄氏度左右，主要用于排出材料内部及细小缝隙中的杂质，对器壁的杂质有非常好的清除作用，大装置和新一代的聚变装置作为设计的首选，如国际热核聚变实验堆(ITER)、美国DIII-D等装置均采用300摄氏度烘烤，正在建设的中国最大的聚变实验装置--中国环流器2号M(HL-2M托卡马克)也采用300度烘烤。

但是在现有技术条件下，一些诊断部件及测量窗口将无法承受300摄氏度的高温，如密封最常用的O圈最高只能到180摄氏度左右，一些电子元件只能工作到100摄氏度左右，因此需设计要特别的局部冷却结构或工艺来保护窗口及部件。目前DIII-D装置对一些小的诊断窗口采用玻璃金属化，然后就能用金属密封的方式。对一些较大的诊断窗口(CF200以上，跑道型窗口)因高温度应力等原因不能直接采用石英玻璃与金属焊接的方式，而采用从装置上引出一个管道，利用不锈钢管道温差来降温。但是这种方式将增大窗口到等离子体距离，影响诊断测量的立体角。而采用管道上布置螺旋式结构冷却水流需要多次焊接，加工工艺相对复杂，且大面积的冷却管道，不仅影响整体的烘烤效果，还会影响测量的视场。

发明内容

本发明的内容是针对现有技术的缺陷，提供一种高真空高温运行装置上法兰的局域冷却结构技术，其只针对需要保护的法兰端面和刀口部分进行冷却，相较于现有技术，其具有局域散射性能好、结构紧凑的特点。

本发明是这样实现的：一种高真空高温烘烤运行装置上法兰的局域冷却结构，包括内密封结构，内密封结构的内壁为内密封面，内密封面的形状与内部零件的形状相匹配，在内密封结构上方端面设置外密封结构体，外密封结构体下方与内密封结构固定连接，外密封结构体的下端形成外密封面，外密封结构体上方设置外密封压盘，外密封结构体与外密封压盘之间设置诊断窗口。

如上所述的一种高真空高温烘烤运行装置上法兰的局域冷却结构，其中，外密封结构体与内密封结构的连接面形成空腔，该空腔为冷却通道，冷却通道通过外置进出冷却管道与外部连通，外置进出冷却管道与外密封结构体固定连接。

如上所述的一种高真空高温烘烤运行装置上法兰的局域冷却结构，其中，所述的内密封结构和外密封结构体通过第一超高真空密封焊固定连接。

如上所述的一种高真空高温烘烤运行装置上法兰的局域冷却结构，其中，所述的外置进出冷却管道与外密封结构体通过第二超高真空密封焊固定连接。