[發明專利]一種高真空高溫運行裝置上窗口法蘭的局部冷卻結構

在審

• 申請號: 202010650769.3
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN113915809A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 石中兵;蔣敏;傅炳忠;鐘武律;聞杰;楊曾辰;方凱銳
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: F25D1/00
• 分類號: F25D1/00;F25D1/02;F16J15/10
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 劉昕宇

本發明屬于冷卻結構，具體涉及一種高真空高溫運行裝置上窗口法蘭的局部冷卻結構。一種高真空高溫烘烤運行裝置上法蘭的局域冷卻結構，包括內密封結構，內密封結構的內壁為內密封面，內密封面的形狀與內部零件的形狀相匹配，在內密封結構上方端面設置外密封結構體，外密封結構體下方與內密封結構固定連接，外密封結構體的下端形成外密封面，外密封結構體上方設置外密封壓盤，外密封結構體與外密封壓盤之間設置診斷窗口。本發明的顯著效果是：金屬密封和橡膠密封為一體式結構，冷卻管道直接對內外兩個高真空密封面進行冷卻，不需要外接水道，結構緊湊，加工工藝簡單，水道導流良好，散熱能力強，冷卻效率高。

技術領域

本發明屬于冷卻結構，具體涉及一種高真空高溫運行裝置上窗口法蘭的局部冷卻結構。

背景技術

磁約束聚變裝置的中的雜質對等離子體放電、約束品質和裝置安全運行有非常大的影響，這些雜質主要來源于器壁和部分內部件材料上滯留的殘余氣體，在放電過程中這些滯留的雜質將向外排放。目前比較有效的手段是在高真空條件下對裝置進行高溫烘烤或者在高溫器壁條件下運行，使滯留在裝置及內部件表面的殘余氣體，特別是水蒸汽及含氧成分的雜質釋放出來，通過真空泵組將這些雜質抽出去。通常烘烤運行的溫度越高，雜質和蒸汽的密度及壓力越大，越易于從器壁中釋放出來，為了獲得比較潔凈的真空及器壁環境，需要盡可能高地提高烘烤溫度。

目前世界上主要的高溫運行實驗裝置按烘烤溫度能力可分成三類：(1)100攝氏度左右，目前大部分中小裝置采用這一溫度范圍，這些裝置體積較小，經一般的烘烤就能排出主要的水汽雜質，然后在放電過程中用等離子體不斷轟擊鍛煉器壁來實現雜質的排放；(2)200攝氏度左右，其主要用于排出水汽，這一段主要以英國MAST等裝置為代表；(3)300攝氏度左右，主要用于排出材料內部及細小縫隙中的雜質，對器壁的雜質有非常好的清除作用，大裝置和新一代的聚變裝置作為設計的首選，如國際熱核聚變實驗堆(ITER)、美國DIII-D等裝置均采用300攝氏度烘烤，正在建設的中國最大的聚變實驗裝置--中國環流器2號M(HL-2M托卡馬克)也采用300度烘烤。

但是在現有技術條件下，一些診斷部件及測量窗口將無法承受300攝氏度的高溫，如密封最常用的O圈最高只能到180攝氏度左右，一些電子元件只能工作到100攝氏度左右，因此需設計要特別的局部冷卻結構或工藝來保護窗口及部件。目前DIII-D裝置對一些小的診斷窗口采用玻璃金屬化，然后就能用金屬密封的方式。對一些較大的診斷窗口(CF200以上，跑道型窗口)因高溫度應力等原因不能直接采用石英玻璃與金屬焊接的方式，而采用從裝置上引出一個管道，利用不銹鋼管道溫差來降溫。但是這種方式將增大窗口到等離子體距離，影響診斷測量的立體角。而采用管道上布置螺旋式結構冷卻水流需要多次焊接，加工工藝相對復雜，且大面積的冷卻管道，不僅影響整體的烘烤效果，還會影響測量的視場。

發明內容

本發明的內容是針對現有技術的缺陷，提供一種高真空高溫運行裝置上法蘭的局域冷卻結構技術，其只針對需要保護的法蘭端面和刀口部分進行冷卻，相較于現有技術，其具有局域散射性能好、結構緊湊的特點。

本發明是這樣實現的：一種高真空高溫烘烤運行裝置上法蘭的局域冷卻結構，包括內密封結構，內密封結構的內壁為內密封面，內密封面的形狀與內部零件的形狀相匹配，在內密封結構上方端面設置外密封結構體，外密封結構體下方與內密封結構固定連接，外密封結構體的下端形成外密封面，外密封結構體上方設置外密封壓盤，外密封結構體與外密封壓盤之間設置診斷窗口。

如上所述的一種高真空高溫烘烤運行裝置上法蘭的局域冷卻結構，其中，外密封結構體與內密封結構的連接面形成空腔，該空腔為冷卻通道，冷卻通道通過外置進出冷卻管道與外部連通，外置進出冷卻管道與外密封結構體固定連接。

如上所述的一種高真空高溫烘烤運行裝置上法蘭的局域冷卻結構，其中，所述的內密封結構和外密封結構體通過第一超高真空密封焊固定連接。

如上所述的一種高真空高溫烘烤運行裝置上法蘭的局域冷卻結構，其中，所述的外置進出冷卻管道與外密封結構體通過第二超高真空密封焊固定連接。