一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统 |
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| 申请号 | CN201710306392.8 | 申请日 | 2017-05-04 | 公开(公告)号 | CN107143681A | 公开(公告)日 | 2017-09-08 |
| 申请人 | 中国科学院合肥物质科学研究院; | 发明人 | 庄会东; 张晓东; 胡建生; 陈鑫鑫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种脉宽可调式双 涡流 驱动快速充气 阀 系统，包括 工作腔 体，工作腔体前端设有出气口，工作腔体一侧设有进气口，工作腔体内还共中 心轴 滑动安装有工字型的阀杆，阀杆前端工字头可与出气口配合形成密封，阀杆后端工字头设置在一对平板螺旋线圈之间，每个平板螺旋线圈分别各自由供电系统供电，两供电系统分别与控制系统连接。本发明可以通过控制系统调节两套平板螺旋线圈的触发时间间隔，从而可以 控制阀 门 的充气脉宽，进而可以方便调节阀门的进气量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统，其特征在于：包括工作腔体，工作腔体中心轴线方向前端设有出气口，工作腔体垂直于中心轴线的一侧设有进气口，工作腔体内还共中心轴滑动安装有工字型的阀杆，阀杆前端工字头朝向出气口，且阀杆前端工字头可与出气口配合形成密封，阀杆后端工字头设置在一对垂直于工作腔体中心轴线并前后相对设置的平板螺旋线圈之间，每个平板螺旋线圈分别各自由供电系统供电，两供电系统分别与控制系统连接；控制系统控制供电系统交替向各自对应的平板螺旋线圈提供强脉冲电流，在平板螺旋线圈之间形成驱动阀杆后端工字头往复运动的强脉冲电磁力，当阀杆整体运动至前端工字头与出气口形成密封配合时，充气阀关闭，当阀杆整体运动至前端工字头与出气口分离时，充气阀开启。 |
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| 说明书全文 | 一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统技术领域[0001] 本发明涉及充气装置领域，具体是一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统。 背景技术[0002] 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。 [0003] 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。 [0004] 由于等离子体破裂发生的突然性，因此，要实现快速且精确的的杂质气体注入，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。 [0005] 发明内容 本发明的目的是提供一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统，以解决现有技术充气阀无法快速充气不能满足托卡马克放电试验要求的问题。 [0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统，其特征在于：包括工作腔体，工作腔体中心轴线方向前端设有出气口，工作腔体垂直于中心轴线的一侧设有进气口，工作腔体内还共中心轴滑动安装有工字型的阀杆，阀杆前端工字头朝向出气口，且阀杆前端工字头可与出气口配合形成密封，阀杆后端工字头设置在一对垂直于工作腔体中心轴线并前后相对设置的平板螺旋线圈之间，每个平板螺旋线圈分别各自由供电系统供电，两供电系统分别与控制系统连接；控制系统控制供电系统交替向各自对应的平板螺旋线圈提供强脉冲电流，在平板螺旋线圈之间形成驱动阀杆后端工字头往复运动的强脉冲电磁力，当阀杆整体运动至前端工字头与出气口形成密封配合时，充气阀关闭，当阀杆整体运动至前端工字头与出气口分离时，充气阀开启。 [0007] 所述的一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统，其特征在于：所述工作腔体内后端被隔板分隔为独立腔室，两平板螺旋线圈垂直于工作腔体中心轴线并前后相对设置在独立腔室内，阀杆穿过隔板、位于前方的平板螺旋线圈后，阀杆后端工字头伸入两平板螺旋线圈之间。 [0008] 所述的一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统，其特征在于：所述平板螺旋线圈由高压漆包线绕制而成的。 [0009] 所述的一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统，其特征在于：所述阀杆后端工字头面积大于阀杆前端工字头面积，阀杆前端工字头设为密封面，密封面通过密封圈与出气口形成密封，阀杆后端工字头作为驱动端。 [0010] 所述的一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统，其特征在于：两套平板螺旋线圈中，位于前侧的平板螺旋线圈起到充气阀开启的作用，位于后侧的平板螺旋线圈则起到充气阀关闭的作用，通过控制系统中的控制程序首先触发前侧的平板螺旋线圈的供电系统实现充气阀的快速开启，然后再触发第二套平板螺旋线圈的供电系统实现充气阀的快速关闭，通过该控制程序可以调节两套平板螺旋线圈的触发时间间隔，从而可以控制充气阀的充气脉宽，进而可以方便调节充气阀的进气量。 [0011] 本发明提供了一套专门应用于EAST托卡马克装置开展等离子体破裂防护研究的脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统，该快速充气阀系统由两套平板螺旋线圈组成，一套平板螺旋线圈实现阀门的快速开启，而另外一套平板螺旋线圈则实现阀门的快速关闭，通过控制系统可以控制两套平板螺旋线圈的触发时间间隔，从而可以控制阀门的充气脉宽，进而可以方便调节阀门的进气量，由于该阀是靠涡流驱动，因此可以在托卡马克强磁场环境下正常工作。 [0012] 该脉宽可调式双涡流驱动快速充气系统的成功研制为在EAST上开展等离子体破裂防护研究工作提供了有效的杂质注入工具。EAST作为在世界上第一个类ITER的全超导偏滤器装置，在其上进行破裂缓解实验，也可以为ITER聚变装置提供实验基础及数据参考与积累。 [0014] 图1为本发明的结构原理图。 具体实施方式[0015] 如图1所示，一种脉宽可调式双涡流驱动快速充气阀系统，包括工作腔体6、进气口3、出气口1、阀杆2、两套平板螺旋线圈4和5、两套供电系统8和9和控制系统7，在工作腔体6的中心轴线前端设置出气口1，在工作腔体6垂直于中心轴线一侧设置进气口3，进气口3和出气口1分别对应与补气系统和托卡马克装置法兰连接；阀杆2为一个铝制的截面为工字形结构，阀杆2的小头端为密封面，与出气口1的密封圈配合起到密封作用，而阀杆2大头端则为驱动端，当平板螺旋线圈4被激励时会给该大头端一强电磁斥力以实现阀门的快速开启； 平板螺旋线圈4和5为漆包线绕制而成，它们对应与供电系统8和9连接；供电系统8和9可为平板螺旋线圈4和5提供一个强脉冲电流，进而可以在阀门的大头端产生强脉冲电磁力，控制系统7可以控制两套供电系统的开启时间间隔，因此可以实现阀门开启脉宽的可调，两套平板螺旋线圈中，的第一套平板螺旋线圈4起到阀门快速开启的作用，而第二套平板螺旋线圈5则起到阀门快速关闭的作用，通过控制程序首先触发第一套平板螺旋线圈4的供电系统 8开关实现阀门的快速开启，然后再触发第二套平板螺旋线圈8的供电系统9开关实现阀门的快速关闭，通过控制程序可以调节两套平板螺旋线圈4、5的触发时间间隔，从而可以控制阀门的充气脉宽，进而可以方便调节阀门的进气量。 |
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