一种真空容器夹层结构的制作方法

本实用新型属于机械结构设计技术领域，具体涉及一种真空容器夹层结构。

背景技术：

在热核聚变实验装置运行时，等离子体产生的热量将传递到其盛装的真空容器上，为保证安全需要对真空容器进行冷却；此外由于等离子体要求在超高真空环境下运行，为了达到超高真空条件，装置运行前还需要对真空容器进行加热以除去吸附在器壁上的水汽。真空容器多采用双层壁结构并由多个扇形段组焊而成，扇形段夹层中布置加强筋，加强筋不仅可以增加容器的机械强度，还可以通过合理布置在夹层中形成流道回路，通过介质的流动对容器进行加热或冷却。通常加热介质为热氮气，冷却介质为水。实验完成后需将夹层中冷却水排净，以便下一轮实验运行前进行用热氮气进行烘烤加热。由于加强筋在夹层内，制造时常采用一侧器壁与加强筋直接焊接，另一侧器壁通过塞焊或条焊与加强筋连接。对于塞焊式连接，加强筋与器壁接合面在未焊接的地方会存在缝隙，如果缝隙过大，两个相邻流道就会互相串流，影响加热和冷却效果。为此专门设计了一种适用于采用塞焊连接的真空容器夹层结构，此结构不仅可以不受塞焊缝隙带来的影响，而且塞焊缝隙有利于真空容器夹层内流体分布更均匀，此外还可以利用合适的缝隙对上端夹层区域排水。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种适用于塞焊连接的双层壁真空容器扇形段夹层结构，此结构采用并联式流道设计解决了塞焊缝隙造成的流体串流问题，并利用合适的塞焊缝隙解决了夹层上端区域排水问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种真空容器夹层结构，包括内壁，外壁，内壁和外壁构成了中间真空夹层结构，夹层中设置有加强筋和小挡板，所述夹层结构分为外弧段夹层和内直段夹层，再真空夹层结构的外弧段夹层纵向排列5根加强筋，被横向排列的中平面槽钢断开，内直段纵向排列3根加强筋；加强筋沿中平面B和中轴面A对称分布；外弧段沿中轴面A布置有中间竖筋，在其左侧向心均匀布置有上第一竖筋、出口槽钢、下第一竖筋、进口槽钢，右侧加强筋沿中轴面B对称布置；中间竖筋将延伸到内直段，其两端在中平面处B与中平面槽钢相连；内直段沿中间竖筋还左右对称布置有第二竖筋，第二竖筋两端与出口槽钢和进口槽钢相连；进口槽钢和出口槽钢腰体上开有进口孔和出口孔，靠近进口孔和出口孔一端用平板将端口焊接封住，另一端敞开，敞开端延伸到近中平面B处；流体进口和流体出口通过外壁与进口槽钢和出口槽钢内腔相连。

一种真空容器夹层结构，包括内壁，外壁，内壁和外壁构成了中间真空夹层结构，夹层中设置有加强筋和小挡板，所述夹层结构分为外弧段夹层和内直段夹层，再真空夹层结构的外弧段夹层纵向排列5根加强筋，被横向排列的中平面槽钢断开，内直段纵向排列3根加强筋；加强筋沿中平面B和中轴面A对称分布；外弧段沿中轴面A布置有中间竖筋，在其左侧向心均匀布置有上第一竖筋、出口槽钢、下第一竖筋、进口槽钢，右侧加强筋沿中轴面B对称布置；中间竖筋将延伸到内直段，其两端在中平面处B与中平面槽钢相连；内直段沿中间竖筋还左右对称布置有第二竖筋，第二竖筋两端与出口槽钢和进口槽钢相连；进口槽钢和出口槽钢腰体上开有进口孔和出口孔，靠近进口孔和出口孔一端用平板将端口焊接封住，另一端敞开，敞开端延伸到近中平面B处；流体进口和流体出口通过外壁与进口槽钢和出口槽钢内腔相连；

沿中轴面A有各种贯穿孔，在布置加强筋时需对贯穿孔让位；此外小挡板都迎向流体方向布置，小挡板本实施例中都与水平线成45°。

一种真空容器夹层结构，所述加强筋数量将根据扇形外弧段夹层尺寸和强度来确定。

一种真空容器夹层结构，所述加强筋选用宽型槽钢，高度是60mm，腿宽是 20mm，腰厚是2.5mm，进口槽钢、出口槽钢和中平面槽钢都是宽型槽钢；其余加强筋为窄加强筋，可选用腿宽是20mm的普通槽钢或直板；焊接槽钢时，将其两腿与内壁通过角焊连接在一起，腰体与外壁通过塞焊连接在一起；外弧段塞焊孔距为50mm，内直段孔距为80mm，中平面孔距为40mm；小挡板板厚5mm，长度 50mm～80mm，沿中平面B和中轴面A对称分布，与上第一竖筋和下第一竖筋一端焊接在一起。

本实用新型的有益效果在于：

采用并联式流道结构解决了塞焊缝隙造成的流体串流问题；在中平面处布置加强筋，可以增加流道长度，加强流体与器壁的热量交换效果，合适的塞焊缝隙还有利于夹层上端区域排水。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一个真空容器扇形段外形示意图；

图2为本实用新型实施例1的隐去外壁后的一个扇形段夹层结构外弧段夹层示意图；

图3为本实用新型实施例1的隐去外壁后的一个扇形段夹层结构内直段夹层示意图；

图4为本实用新型实施例1的隐去外壁后的一个扇形段夹层结构上弧段夹层示意图；

图5为本实用新型实施例2的一个真空容器扇形段外形示意图；

图6为本实用新型实施例2的隐去外壁后的一个扇形段夹层结构正视图；

图7为本实用新型实施例2的隐去外壁后的一个扇形段夹层结构后视图。

图中：1、内壁；2、流体出口；3、外壁；4、塞焊；5、流体进口；6、出口孔；7、第一竖筋；8、出口槽钢；9、中平面槽钢；10、小挡板；11、下第一竖筋；12、进口槽钢；13、进口孔；14、中间竖筋；15、第二竖筋；16、平板； 17、官穿孔。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种双层壁真空容器的扇形段夹层结构，如图1-4所示，包括内壁1，外壁3，内壁1和外壁3构成了中间真空夹层结构，夹层中设置有加强筋和小挡板10，所述夹层结构分为外弧段夹层和内直段夹层。加强筋数量将根据扇形外弧段夹层尺寸和强度来确定，本实施例中在真空夹层结构的外弧段夹层纵向排列5根加强筋，被横向排列的中平面槽钢9断开，内直段纵向排列3根加强筋；加强筋沿中平面B和中轴面A对称分布。外弧段沿中轴面A布置有中间竖筋14，在其左侧向心均匀布置有上第一竖筋7、出口槽钢8、下第一竖筋11、进口槽钢12，右侧加强筋沿中轴面B对称布置；中间竖筋14将延伸到内直段，其两端在中平面处B与中平面槽钢9相连；内直段沿中间竖筋14还左右对称布置有第二竖筋15，第二竖筋15两端与出口槽钢12和进口槽钢8相连。进口槽钢12和出口槽钢8腰体上开有进口孔13和出口孔6，靠近进口孔13和出口孔 6一端用平板16将端口焊接封住，另一端敞开，敞开端延伸到近中平面B处；流体进口5和流体出口2通过外壁3与进口槽钢12和出口槽钢8内腔相连。

加强筋有宽、窄两种规格，本实施例中宽加强筋选用宽型槽钢，高度是60mm，腿宽是20mm，腰厚是2.5mm，进口槽钢12、出口槽钢8和中平面槽钢9都是宽型槽钢；其余加强筋为窄加强筋，可选用腿宽是20mm的普通槽钢或直板。焊接槽钢时，将其两腿与内壁1通过角焊连接在一起，腰体与外壁3通过塞焊4连接在一起。外弧段塞焊孔距为50mm，内直段孔距为80mm，中平面孔距为40mm。小挡板10板厚5mm，长度50mm～80mm，沿中平面B和中轴面A对称分布，与上 /下第一竖筋7/11一端焊接在一起。

实施例2：

本实施例提供一种双层壁真空容器的扇形段夹层结构，如图5-7所示，其结构与实施例1基本相同，不同点为：容器沿中轴面A有各种贯穿孔17，在布置加强筋时需对贯穿孔17让位；此外小挡板10都迎向流体方向布置，小挡板 10本实施例中都与水平线成45°。