水冷钼铜限制器的制作方法

1.本发明涉及核聚变装置制造技术领域，具体涉及一种直线等离子体装置中的水冷钼铜限制器。


背景技术：

2.直线等离子体装置是能够产生和维持一直线段稳态等离子体的装置，它用于等离子体基础、材料以及边界研究，限制器是直线等离子体装置中必不可少的部件。
3.通过在直线等离子体发生器与靶板之间增加负偏压，使得产生的等离子体向靶板方向运动，运动的等离子体在外围聚焦磁场的约束下聚焦，形成等离子体束。等离子体束在运动过程中，由于等离子体自身碰撞及与残余气体碰撞等因素，在等离子体束边缘及真空腔体之前存在大量杂散等离子体，这些杂散的等离子体都是测试的干扰因子。
4.为了降低无效部分的影响，传统的限制器结构是利用耐高温材料挡板遮挡等离子体边缘到真空腔体内壁部分，限制等离子体束运动边界，剔除了离子束边缘与真空腔体之间的等离子体，这种方式导致限制板升温较快，限制挡板无法长时间使用。后续在限制挡板上增加水冷结构，将等离子体打击产生的热量导出，然而，光滑的限制面导致打击到限制板上的等离子体产生反射，降低了挡板限制效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种不仅能够有控制限制器的温升，而且限制效果好的水冷钼铜限制器。
6.一种水冷钼铜限制器，包括真空室腔体，真空室腔体内设有与等离子体运动方向相对的限制板，限制板处设有冷却管路；所述限制板为钼限制板，其朝向等离子体运动方向的面呈锯齿状，限制板的另一面焊接有无氧铜冷却盖板及无氧铜冷却底板，冷却管路穿设在无氧铜冷却盖板及无氧铜冷却底板所构成的空间内，所述冷却管路沿真空室腔体的径向方向环形设置。
7.本发明利用限制板呈锯齿状面的设计，在等离子体向其运动时，提高了对杂散等离子体的吸收，从而可减少对光谱诊断系统信号采集的影响；所配合冷却管路的材料及布置设计，有效的提高了热传导，冷却效果佳，从而能够有控制限制器的温升，使限制器的运行效果稳定可靠。
附图说明
8.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
9.图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中冷却管路的布置结构示意图；图3为本发明中限制板锯齿状面的结构示意图。
具体实施方式
10.下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
11.参见图1，本发明提供的一种水冷钼铜限制器，包括真空室腔体1，真空室腔体1内设有与等离子体运动方向相对的限制板2，限制板2处设有冷却管路3，为了解决背景技术中所述的技术问题，本发明的技术方案是，限制板2为钼限制板，其朝向等离子体运动方向的面21呈锯齿状，限制板2的另一面焊接有无氧铜冷却盖板4及无氧铜冷却底板5，冷却管路3穿设在无氧铜冷却盖板4及无氧铜冷却底板5所构成的空间内，结合图2，冷却管路3沿真空室腔体1的径向方向环形设置。
12.运行时，利用限制板2呈锯齿状的面，在等离子体向其运动时，提高了对杂散等离子体的吸收，从而减少对光谱诊断系统信号采集的影响。冷却管路3的材料及布置设计，有效的提高了热传导，冷却效果佳，从而能够有控制限制器的温升，使限制器的运行效果稳定可靠。
13.实施例1作为对上述实施方式的进一步优化说明：本实施例中，结合图1及图2，真空室腔体1顶部设有转接法兰6，进水管7及出水管8从转接法兰6穿入后，经连接环9连接在冷却管路3的进水口31及出水口32上。该种结构设计具有安装方便的优势。
14.实施例2作为对上述实施方式的进一步优化说明：本实施例中，参见图3，限制板2锯齿状面的波峰高度为1.2mm，波峰宽度为0.3mm，波峰半径为0.1mm，相邻波峰之间的角度为6
°
。采用此尺寸的限制板2锯齿状面，能够较好的提高对杂散等离子体的吸收、减少对光谱诊断系统信号采集的影响。
15.实施例3作为对上述实施方式的进一步优化说明：本实施例中，限制板2锯齿状面采用yg6专用硬质合金车刀进行车加工，切削深度0.1mm，进给量0.15mm/r，切削速度75m/min，切削液选用ccl4 20#机油混合液。采用yg6专用硬质合金车刀能够有效防止钼限制板在车加工时崩裂的情况发生，可满足切削深度及进给量的要求，选用ccl4 20#机油混合液具有一定的粘度，可保证锯齿面粗糙度效果比较好；ccl4在切削过程中，使钼和氯元素结合，形成氯化物，摩擦系数相对较小，能起到润滑的作用，ccl4的添加量在10%为佳。
16.实施例4作为对上述实施方式的进一步优化说明：本实施例中，无氧铜冷却盖板4及无氧铜冷却底板5首先采用yg8硬质合金车刀进行车加工，切削深度0.2mm，进给量0.15mm/r，切削速度200m/min，切削液选用水溶性切削液；再采用yg8硬质合金键槽铣刀进行铣加工，铣削深度0.35mm，走刀速度2m/min，主轴转速
6000r/min，切削液选用水溶性切削液。
17.实施例5作为对上述实施方式的进一步优化说明：本实施例中，限制板2、无氧铜冷却盖板4及无氧铜冷却底板5真空钎焊成钼铜限制器组件，钼铜限制器组件的真空度为1x10
‑3pa，钎料au35cu65，升温10℃/min，至1035℃，保温15min，随炉冷却。
18.实施例6作为对上述实施方式的进一步优化说明：本实施例中，进水管7及出水管8的材质为不锈钢镀暗镍，镀层为5μ，进水管7、出水管8和钼铜限制器组件采用真空钎焊，真空度1x10
‑3pa,钎料ag72cu28，升温10℃/min，至800℃，保温15min，随炉冷却。
19.本实施例需在实施例5之后完成，两次真空钎焊需要温度差的排布（第一次真空钎焊钼铜限制器组件的温度为1035℃；第二次真空钎焊进水管7、出水管8与钼铜限制器组件的温度为800℃），这样可以确保第二次的真空焊接不会影响到第一次的焊缝。
20.实施例7作为对上述实施方式的进一步优化说明：本实施例中，冷却管路3采用3mpa正压罩检，保压10min，漏率小于1x10
‑
10
pa
•
m3/s。
21.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种水冷钼铜限制器，包括真空室腔体，真空室腔体内设有与等离子体运动方向相对的限制板，限制板处设有冷却管路，其特征在于：所述限制板为钼限制板，其朝向等离子体运动方向的面呈锯齿状，限制板的另一面焊接有无氧铜冷却盖板及无氧铜冷却底板，冷却管路穿设在无氧铜冷却盖板及无氧铜冷却底板所构成的空间内，所述冷却管路沿真空室腔体的径向方向环形设置。2.根据权利要求1所述的水冷钼铜限制器，其特征在于：所述真空室腔体顶部设有转接法兰，进水管及出水管从转接法兰穿入后，经连接环连接在冷却管路的进水口及出水口上。3.根据权利要求1或2所述的水冷钼铜限制器，其特征在于：所述限制板锯齿状面的波峰高度为1.2mm，波峰宽度为0.3mm，波峰半径为0.1mm，相邻波峰之间的角度为6
°
。4.根据权利要求1或2所述的水冷钼铜限制器，其特征在于：所述限制板锯齿状面采用yg6专用硬质合金车刀进行车加工，切削深度0.1mm，进给量0.15mm/r，切削速度75m/min，切削液选用ccl4 20#机油混合液。5.根据权利要求1或2所述的水冷钼铜限制器，其特征在于：所述无氧铜冷却盖板及无氧铜冷却底板首先采用yg8硬质合金车刀进行车加工，切削深度0.2mm，进给量0.15mm/r，切削速度200m/min，切削液选用水溶性切削液；再采用yg8硬质合金键槽铣刀进行铣加工，铣削深度0.35mm，走刀速度2m/min，主轴转速6000r/min，切削液选用水溶性切削液。6.根据权利要求1或2所述的水冷钼铜限制器，其特征在于：所述限制板、无氧铜冷却盖板及无氧铜冷却底板真空钎焊成钼铜限制器组件，钼铜限制器组件的真空度为1x10
‑3pa，钎料au35cu65，升温10℃/min，至1035℃，保温15min，随炉冷却。7.根据权利要求2所述的水冷钼铜限制器，其特征在于：所述进水管及出水管的材质为不锈钢镀暗镍，镀层为5μ，所述进水管、出水管和钼铜限制器组件采用真空钎焊，真空度1x10
‑3pa,钎料ag72cu28，升温10℃/min，至800℃，保温15min，随炉冷却。8.根据权利要求1或2所述的水冷钼铜限制器，其特征在于：所述冷却管路采用3mpa正压罩检，保压10min，漏率小于1x10
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m3/s。

技术总结
本发明公开了一种水冷钼铜限制器，包括真空室腔体，真空室腔体内设有与等离子体运动方向相对的限制板，限制板处设有冷却管路；所述限制板为钼限制板，其朝向等离子体运动方向的面呈锯齿状，限制板的另一面焊接有无氧铜冷却盖板及无氧铜冷却底板，冷却管路穿设在无氧铜冷却盖板及无氧铜冷却底板所构成的空间内，所述冷却管路沿真空室腔体的径向方向环形设置。本发明利用限制板呈锯齿状面的设计，在等离子体向其运动时，提高了对杂散等离子体的吸收，从而可减少对光谱诊断系统信号采集的影响；所配合冷却管路的材料及布置设计，有效的提高了热传导，冷却效果佳，从而能够有控制限制器的温升，使限制器的运行效果稳定可靠。使限制器的运行效果稳定可靠。使限制器的运行效果稳定可靠。


技术研发人员：徐朝胜 李雪芹 孙兵 姜北燕 罗歆
受保护的技术使用者：合肥聚能电物理高技术开发有限公司
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2021/9/21