一种真空室自锁密封结构和核聚变堆

本发明涉及真空室密封领域，特别是涉及一种真空室自锁密封结构和核聚变堆。

背景技术：

1、真空室是超导托卡马克核聚变堆装置中的核心部件，真空室位于磁体和冷屏内侧，包围着内部部件并为其提供可靠的支撑，是一个环绕着等离子体的双层d型环状结构。它最主要的功能是为等离子体提供高质量的真空运行环境，提供产生和维护高质量真空的坚固的边界，同时需要支撑内部部件、窗口插件及其引起的机械负荷，为等离子体加热、电驱动、加料系统、诊断以及内部部件远程安装及维护提供出入通道。因此现有真空室如iter、jet等窗口插件密封都是采用双法兰结构，用于固定窗口插件及真空密封。固定法兰起承重作用，首先将窗口插件的承重法兰与窗口内侧的法兰通过螺栓装配，然后在分别在窗口和窗口插件端面上装配两个密封法兰，两法兰圈之间用柔性密封壳或其他方式焊接连接，这样在受电磁力振动时，不会因为插件与窗口的分离或变形不一致而发生泄漏，压紧法兰压缩弹性密封圈和柔性密封壳共同构成上窗口与插件的超高真空边界。

2、现有窗口插件在真空室窗口上的固定是采用螺栓固定，窗口插件的密封和固定上需要用到大量的螺栓结构，而聚变堆运行在强辐射、高承载和高温的极端复杂环境下，螺栓连接结构容易受损伤，导致真空密封结构结效。同时窗口插件在装置寿命期间需要经常升级改造，涉及到多次拆卸和安装，窗口插件和窗口运行的温度区间不同，因此两者产生的热变形不同，拆卸时螺栓会出现卡死现象无法拆除，同时拆卸后进行二次安装时难以保证重复安装精度。传统窗口密封结构螺栓数量众多，安装复杂，真空室窗口和窗口插件都是厚板焊接件，焊接变形大，很难保证窗口插件与窗口的安装对准精度，因此窗口插件螺栓装配精度很难达到设计目标，容易产生安装不上的情况，产生现场返修。最后窗口插件的固定法兰位于密封结构内部，插件安装时需要先进行固定结构的安装，在进行窗口插件密封的焊接，一旦窗口插件固定结构松动，需要单独维护窗口插件固定结构时，就需要先拆除外侧密封结构，在进行固定结构的维护，真空室内部真空环境被破坏，需要重新抽真空，浪费大量人力物力和材料。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种真空室自锁密封结构和核聚变堆，以安全方便稳固的完成真空室的安装和拆卸。

2、本申请的目的是通过如下技术方案实现的：

3、一种真空室自锁密封结构，包括：窗口、锁止部和插件，所述窗口开设有第一限位槽，所述插件开设有用于安装所述锁止部的容置槽，所述第一限位槽与所述容置槽连通，所述锁止部包括调节螺栓、连接部、第一连接杆和第一定位块，所述调节螺栓螺纹连接于所述插件并部分伸入所述容置槽内，所述连接部安装于所述调节螺栓的端部，所述第一连接杆的一端与所述连接部连接，所述第一连接杆的另一端与所述第一定位块连接，所述调节螺栓能够在所述容置槽内沿第一方向移动，带动所述第一定位块沿第二方向移动，以使所述第一定位块部分插入所述第一限位槽或完全离开所述第一限位槽，其中，所述第一方向与所述第二方向相交。

4、本申请的一些实施例中，所述锁止部还包括第二连接杆和第二定位块，所述插件还开设有与所述容置槽连通的第二限位槽，所述第二连接杆的一端与所述连接部连接，所述第二连接杆的另一端与所述第二定位块连接，所述调节螺栓能够在所述容置槽内沿所述第一方向移动，带动所述第二定位块沿第三方向移动，以使所述第二定位块插入所述或离开所述第二限位槽，其中，所述第一方向与所述第三方向相交。

5、本申请的一些实施例中，所述连接部包括连接块和波纹管，所述连接块安装于所述调节螺栓的端部，所述波纹管的一端连接于所述连接块，所述波纹管的另一端连接于所述插件，且所述波纹管平行于所述调节螺栓设置。

6、本申请的一些实施例中，所述波纹管至少为两个，且所述波纹管周向均匀间隔的连接于所述连接块。

7、本申请的一些实施例中，所述第一限位槽和所述第二限位槽的侧壁均设有导向结构，以使所述第一限位槽和所述第二限位槽的横截面由所述容置槽向外逐渐变小。

8、本申请的一些实施例中，所述第一限位槽和所述第二限位槽均为楔形限位槽，所述第一定位块和所述第二定位块均为楔形定位块，且所述第一限位槽与所述第一定位块形状相适配，所述第二限位槽与所述第二定位块形状相适配。

9、本申请的一些实施例中，还包括密封圈，所述密封圈安装于所述窗口和所述插件之间。

10、本申请的一些实施例中，所述插件开设有多个所述容置槽，所述锁止部一一对应的安装于所述容置槽。

11、本申请的一些实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第一方向与所述第三方向垂直。

12、一种核聚变堆，包括如上述所述的真空室自锁密封结构。

13、本申请的真空室自锁密封结构和核聚变堆，窗口与插件通过锁止部连接，锁止部中的调节螺栓通过连接部与第一连接杆与第一定位块连接，随着调节螺栓插入插件内，第一定位块也朝向第一限位槽移动，当调节螺栓安装到位时，第一定位块也能够插入到第一限位槽中，此时第一定位块部分嵌入第一限位槽中，另一部分留在容置槽内，从而限制窗口与插件之间的相对移动，并且拆卸时随着调节螺栓的旋出，第一定位块也随之离开第一限位槽，从而实现窗口与插件之间的分离，这种自锁密封结构能够独立于其他密封结构，从而与其他密封结构同步进行安装与拆卸，安装方式简单快捷，节省时间成本，且能够单独安装或拆卸，不影响真空环境，同时由于锁止部仅安装在插件上而不是安装在窗口和插件之间，因此锁止部与窗口插件温度区间一致，其热变形趋势与窗口插件一致，不会因为插件和窗口温度不同产生的变形不一致导致拆卸时螺栓卡死或二次安装时螺栓孔位无法对准的问题。

技术特征：

1.一种真空室自锁密封结构，其特征在于，包括：窗口、锁止部和插件，所述窗口开设有第一限位槽，所述插件开设有用于安装所述锁止部的容置槽，所述第一限位槽与所述容置槽连通，所述锁止部包括调节螺栓、连接部、第一连接杆和第一定位块，所述调节螺栓螺纹连接于所述插件并部分伸入所述容置槽内，所述连接部安装于所述调节螺栓的端部，所述第一连接杆的一端与所述连接部连接，所述第一连接杆的另一端与所述第一定位块连接，所述调节螺栓能够在所述容置槽内沿第一方向移动，带动所述第一定位块沿第二方向移动，以使所述第一定位块部分插入所述第一限位槽或完全离开所述第一限位槽，其中，所述第一方向与所述第二方向相交。

2.根据权利要求1所述的真空室自锁密封结构，其特征在于，所述锁止部还包括第二连接杆和第二定位块，所述插件还开设有与所述容置槽连通的第二限位槽，所述第二连接杆的一端与所述连接部连接，所述第二连接杆的另一端与所述第二定位块连接，所述调节螺栓能够在所述容置槽内沿所述第一方向移动，带动所述第二定位块沿第三方向移动，以使所述第二定位块插入所述或离开所述第二限位槽，其中，所述第一方向与所述第三方向相交。

3.根据权利要求2所述的真空室自锁密封结构，其特征在于，所述连接部包括连接块和波纹管，所述连接块安装于所述调节螺栓的端部，所述波纹管的一端连接于所述连接块，所述波纹管的另一端连接于所述插件，且所述波纹管平行于所述调节螺栓设置。

4.根据权利要求3所述的真空室自锁密封结构，其特征在于，所述波纹管至少为两个，且所述波纹管周向均匀间隔的连接于所述连接块。

5.根据权利要求2所述的真空室自锁密封结构，其特征在于，所述第一限位槽和所述第二限位槽的侧壁均设有导向结构，以使所述第一限位槽和所述第二限位槽的横截面由所述容置槽向外逐渐变小。

6.根据权利要求5所述的真空室自锁密封结构，其特征在于，所述第一限位槽和所述第二限位槽均为楔形限位槽，所述第一定位块和所述第二定位块均为楔形定位块，且所述第一限位槽与所述第一定位块形状相适配，所述第二限位槽与所述第二定位块形状相适配。

7.根据权利要求1-6任一项所述的真空室自锁密封结构，其特征在于，还包括密封圈，所述密封圈安装于所述窗口和所述插件之间。

8.根据权利要求7所述的真空室自锁密封结构，其特征在于，所述插件开设有多个所述容置槽，所述锁止部一一对应的安装于所述容置槽。

9.根据权利要求2所述的真空室自锁密封结构，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第一方向与所述第三方向垂直。

10.一种核聚变堆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的真空室自锁密封结构。

技术总结本发明涉及真空室密封领域，公开了一种真空室自锁密封结构和核聚变堆，包括窗口、锁止部和插件，窗口开设有第一限位槽，插件开设有容置槽，第一限位槽与容置槽连通，锁止部包括调节螺栓、连接部、第一连接杆和第一定位块，调节螺栓螺纹连接于插件并部分伸入容置槽内，连接部安装于调节螺栓的端部，第一连接杆的一端与连接部连接，第一连接杆的另一端与第一定位块连接。本发明的有益效果为：安装方式简单快捷，节省时间成本，且能够单独安装或拆卸，不影响真空环境，锁止部与窗口插件温度区间一致，其热变形趋势与窗口插件一致，不会因为插件和窗口温度不同产生的变形不一致导致拆卸时螺栓卡死或二次安装时螺栓孔位无法对准的问题。技术研发人员：覃世军,汪青峰受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/9