[发明专利]一种大型双层薄壁D型截面真空室整体成环工装及工艺方法

摘要

本发明属于磁约束受控热核聚变真空设备制造领域，具体涉及一种大型双层薄壁D型截面真空室整体成环工装及方法，工装包括下部底盘部件、中部连接部件、上部定位部件、整体连接部件。本发明技术方案通过制作成环专用工装，既保证了成环后总体尺寸，又保证了各窗口位置、支撑耳轴位置的安装准确，可以满足真空室成环尺寸及形位公差要求，解决了真空室各扇形段成环组对基准及固定问题。

主权项

1.一种大型双层薄壁D型截面真空室整体成环工装，真空室共由20个扇形段组成，每个扇形段均为空间双层双曲面薄壁结构，其特征在于：包括下部底盘部件、中部连接部件、上部定位部件、整体连接部件；(1)下部底盘部件下部底盘部件由上底板Ⅰ、上底板Ⅱ、上底板Ⅲ、工字钢Ⅰ、工字钢Ⅱ、下底板、筋板Ⅰ、环板Ⅰ、环板Ⅱ、筋板Ⅱ、吊耳、筋板Ⅲ、筋板Ⅵ组成；(1.1)下底板和工字钢下底板是内径为1880mm，外径为4000mm，厚度为36mm的环板；下底板中心轴与下底板所在平面相垂直并穿过下底板的几何中心，沿下底板中心轴焊接设置16块工字钢Ⅰ和4块工字钢Ⅱ，每块工字钢Ⅰ和工字钢Ⅱ对应的圆周角都为18°，其中每块工字钢Ⅱ和相邻的两块工字钢Ⅱ之间分别设置3块和5块工字钢Ⅰ；4块工字钢Ⅱ对应4个吊耳的位置；工字钢Ⅰ是长度为1061mm，规格为25b的工字钢；工字钢Ⅱ是长度为940mm，规格为25b的工字钢；(1.2)上底板上底板设置在下底板上部，包括上底板Ⅰ、上底板Ⅱ、上底板Ⅲ，三者沿下底板中心轴由内向外依次与工字钢Ⅰ和工字钢Ⅱ焊接，上底板Ⅰ、上底板Ⅱ、上底板Ⅲ是与下底板平行、同轴，厚度为36mm的同心圆环状结构，三者在同一平面上；其中上底板Ⅰ的内径为3450mm，外径为4000mm；在上底板Ⅰ的周向设置15个直径为80mm的窗口定位孔，15个窗口定位孔的圆心在直径为3560mm的同一个圆上，具体位置根据真空室中窗口的位置对应设置；其中一个窗口定位孔对应真空室扇形段上选取设定的一个对穿窗口的位置；上底板Ⅱ的内径为2810mm，外径为3210mm；上底板Ⅲ的内径为1880mm，外径为2280mm；沿上底板Ⅲ周向设置20个直径为26mm的螺栓连接孔和一圈定位扣环，螺栓连接孔位于Φ1940mm的圆周上，定位扣环位于上底板Ⅲ上表面内圆和Φ1900mm的圆周之间，扣环台阶深10mm；(1.3)环板、筋板和吊耳环板包括筒状结构的环板Ⅰ与环板Ⅱ；筋板包括筋板Ⅰ、筋板Ⅱ、筋板Ⅲ、筋板Ⅵ；环板Ⅰ与上底板Ⅰ同轴，通过筋板Ⅰ焊接在上底板Ⅰ上面，环板Ⅰ的内径为3770mm，外径为3790mm，厚度为20mm，高度为267.7mm；环板Ⅱ与上底板Ⅱ同轴，通过筋板Ⅱ焊接在上底板Ⅱ上面，环板Ⅱ的内径为3000mm，外径为3020mm，厚度为20mm，高度为179.9mm；环板Ⅰ与环板Ⅱ的高度差根据真空室扇形段的尺寸设定；4个吊耳设置在下底板与上底板Ⅲ之间，分别与下底板、上底板Ⅲ焊接；在每个吊耳的根部焊接1个筋板Ⅲ，2个筋板Ⅵ；筋板Ⅲ、筋板Ⅵ与工字钢Ⅰ和工字钢Ⅱ等高，筋板Ⅲ垂直于下底板并沿下底板圆周切线方向从下底板的周向对吊耳进行加强固定；筋板Ⅵ同时垂直于下底板和筋板Ⅲ，沿下底板径向方向对吊耳进行加强固定；(2)中部连接部件中部连接部件由槽钢Ⅰ、槽钢Ⅱ、环Ⅰ、环Ⅱ、环Ⅲ、垫块、定位中心轴、槽钢Ⅲ、紧定螺钉组成；(2.1)环Ⅰ、环Ⅱ、环Ⅲ一条环Ⅰ、三条环Ⅱ、一条环Ⅲ都是与下底板同轴的圆筒状结构，其内径都是1880mm，外径都是2000mm，高度都是50mm；环Ⅰ、三条环Ⅱ、环Ⅲ沿同一中心轴依次从下往上排列，间距分别为885mm、820mm、820mm、820mm；沿环Ⅰ周向设置26个直径为26mm的螺栓连接孔和一圈定位扣环，螺栓连接孔位于Φ1940mm的圆周上，定位扣环位于环Ⅰ下表面外圆和Φ1900mm的圆周之间，扣环台阶深10mm；在每条环Ⅱ的外侧沿周向均布设有20个深度为6mm、宽36mm的型槽和20个直径为16mm的紧定螺钉孔，紧定螺钉孔沿环Ⅱ径向穿透环宽度，相邻型槽或相邻紧定螺钉孔对应圆周角为18°，每个型槽和紧定螺钉孔对应圆周角为9°；在环Ⅲ外侧设置20个深度为6mm、宽36mm的型槽和12个螺栓连接孔，相邻型槽对应圆周角为18°，螺栓连接孔均布位于环ⅢΦ1940mm的圆周上；(2.2)槽钢、垫块和定位中心轴在环Ⅰ底部和环Ⅲ顶部之间设置沿圆周方向均匀分布的槽钢Ⅲ，槽钢Ⅲ与环Ⅰ、环Ⅱ、环Ⅲ焊接固定；槽钢Ⅲ的规格是22号槽钢；槽钢Ⅰ和槽钢Ⅱ与槽钢Ⅲ的顶端焊接固定，二者焊接成十字支撑结构并与环Ⅲ处于相同的高度位置上；槽钢Ⅰ和槽钢Ⅱ的规格是20号槽钢；在槽钢Ⅰ中心部位开设直径为60mm的中心孔，长度为100mm，宽度为100mm的垫块焊接在槽钢Ⅰ中心孔底部并且开设与槽钢Ⅰ中心孔一致的通孔；通过槽钢Ⅰ中心孔和垫块的通孔穿如定位中心轴；(3)上部定位部件上部定位部件由上部环板Ⅰ、上部环板Ⅱ和角钢组成；处于同一平面的上部环板Ⅰ和上部环板Ⅱ是与下底板同轴的同心圆环状结构；其中，上部环板Ⅰ内径为3410mm，外径为3710mm，厚度为36mm；上部环板Ⅱ内径为1880mm，外径为2080mm，厚度为36mm；在上部环板Ⅰ的内圆与上部板Ⅱ的外圆之间通过角钢连接；在上部环板Ⅰ上沿周向均布有窗口定位孔，上部环板Ⅰ中窗口定位孔的孔位和上底板Ⅰ中窗口定位孔的孔位位置相对应且同轴；在上部环板Ⅱ上沿周向均布有定位螺栓孔，上部环板Ⅱ中定位螺栓孔的孔位和环Ⅲ中螺栓连接孔的孔位位置相对应且同轴；(4)整体连接部件通过双头螺柱、螺母将上底板Ⅲ和环Ⅰ连接，从而组装下部底盘部件和中部连接部件；通过螺柱、螺母将环Ⅲ和上部环板Ⅱ连接，从而组装中部连接部件和上部定位部件；定位管Ⅰ从上部环板Ⅰ对应真空室扇形段选取设定的对穿窗口位置的窗口定位孔顶部穿入真空室内腔，对真空室扇形段上部的对穿窗口进行定位；定位管Ⅱ从扇形段内腔穿入上底板Ⅰ中对应真空室扇形段选取设定的对穿窗口位置的窗口定位孔进行定位。