激光聚变靶场光学诊断设备的保护玻璃自动更换装置的制作方法

本实用新型涉及一种自动机械装置，尤其涉及一种应用于激光聚变靶场的光学诊断设备的保护玻璃自动更换装置。

背景技术：

激光核聚变是目前普遍采用的一种人工可控核聚变，它在民用和军事上都具有十分重大的研究意义，受到世界各核大国的高度重视。从20世纪70年代后半叶开始，俄、美、日、法、中、英等国相继开始高功率激光驱动器的研制。美国在此领域的研究处于领先地位，先后建立了Shiva、Nova、Beamlet、Omage等激光驱动装置，并于2009年正式建成包含192路的超大规模激光驱动装置“NIF”。中国也建立了一系列的激光驱动装置(星光系列、神光系列等)，2015年完成建设的国内最大的激光驱动装置“神光－Ⅲ”包含48路激光。

如此庞大的驱动装置的正常运行难度是极大的，数以万计的零部件，任何一个出现故障、损坏都将影响系统运行。通常，一年中每轮实验中间需要很长时间(可能几个月)来进行系统维护。因此，如何在设备处于最佳状态时抓紧时机提高装置运行效率成为非常迫切的问题。美国NIF装置正常运转时，每天可以打靶20发；而国内有些驱动装置正常运转时每天只能打靶3～5发。激光聚变是一个十分复杂的物理过程，需要进行大量的实验研究进行理论模型验证、完善。在很大程度上，打靶的效率直接影响我国激光聚变研究的进程。

在激光聚变靶场有很多光学诊断设备，它们深入真空靶室内部，近距离观察聚变靶丸，探索打靶过程中各种物理奥秘。但是，光学元件很容易受到打靶碎片的损伤，通常在光学系统最前面用一块耐辐射的平行平板玻璃窗进行防护。这些保护玻璃在经历了1发实验之后，其表面通常也会遍体鳞伤，其通光性大为降低，严重影响光学诊断设备的正常使用，必须打开真空更换保护玻璃。靶室体积较大，放真空和抽真空将耗去大量的时间。

技术实现要素：

为提高保护玻璃的更换速度，本实用新型提供了激光聚变靶场的光学诊断设备的保护玻璃自动更换装置。

本实用新型的技术方案是：

激光聚变靶场光学诊断设备的保护玻璃自动更换装置，其特殊之处在于：

包括安装基架、第一链传动机构、驱动电机和防护板；所述安装基架能够套装在所述光学诊断设备的前端镜头外；所述第一链传动机构包括固定安装在所述安装基架上端面上的多个第一链轮以及绕装在所述多个第一链轮外的第一传送链；

所述第一传送链整体呈多边形，其上设置有多个第一悬挂座，每个第一悬挂座上均悬挂安装有一个保护玻璃组件；多个保护玻璃组件间隔分布且位于所述安装基架的外侧；

所述驱动电机安装在所述安装基架上，用于驱动所述多个第一链轮中的其中一个转动；

所述防护板固定安装在所述安装基架上，用于阻挡打靶过程中从所述光学诊断设备的前方靶点飞出的碎片。

基于上述基本技术方案，本实用新型还作出以下优化和/或限定：

为了提高保护玻璃组件运送的平稳性，上述保护玻璃自动更换装置还包括第二链传动机构、和驱动连杆；所述第二链传动机构包括固定安装在所述安装基架下端面上的与所述第一链轮相匹配的多个第二链轮以及绕装在所述多个第二链轮外的第二传送链；所述第二传送链上设置有与所述第一悬挂座相匹配的用于固定所述保护玻璃组件的多个第二悬挂座；所述驱动连杆竖直设置，驱动连杆的上部与其中一个第一链轮固连，下部与其中一个第二链轮固连；所述驱动连杆被所述驱动电机驱动。

为了降低保护玻璃组件的输送速度，提高保护玻璃组件更换的可控性，上述保护玻璃自动更换装置还包括驱动齿轮和减速齿轮；驱动齿轮与驱动电机固连，驱动齿轮与减速齿轮啮合，减速齿轮与驱动连杆固连。

上述第一传送链整体呈四边形时，装置整体体积最小，结构最紧凑，适合于空间受限的场合。

进一步地，上述保护玻璃组件包括玻璃片、玻璃框、玻璃压板以及底框；玻璃片通过玻璃压板固定于玻璃框内；所述玻璃框和所述底框上分别设置有相互配合限位固定装置的限位固定装置；所述底框的端面上设置有两个固定孔；两个固定孔分别与所述第一悬挂座和所述第二悬挂座配合。

更进一步地，上述限位固定装置可以包括设置在所述玻璃框侧壁上的两个卡位杆和两个抓取凸台，以及设置在所述底框上的两段开槽；所述两段开槽沿底框圆周方向开设并相对于底框中心对称，每个开槽的一个端部/两个端部均与底框形成限位区；限位区处安装有带滚珠弹簧的螺纹锁销；安装时，将所述抓取凸台置于所述开槽中并旋转，所述卡位杆碰撞所述螺纹锁销使滚珠挤压缩回，当卡位杆挤入限位区后，所述滚珠弹出，使卡位杆限位于所述限位区内。

上述安装基架由两个平行设置的基板构成。

上述多个保护玻璃组件等间隔分布，要求间隔足够大，以使其中一个保护玻璃组件位于光学系统前端镜头正前方时，其余保护玻璃组件完全位于光学系统前端镜头的侧面。

上述驱动电机选用步进电机。

上述第一链传动机构可用第一带传动机构替代。

上述第二链传动机构可用第二带传动机构替代。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型将多个保护玻璃组件间隔悬挂安装在位于安装基架上端的多边形传送链上，使用时使其中一个保护玻璃组件位于光学诊断设备前端镜头的正前方，其余保护玻璃组件作为备用位于所述前端镜头的一侧，当位于前端镜头正前方的保护玻璃损坏时，多边形传送链在驱动电机和驱动齿轮的驱动下自动将备用的保护玻璃组件输送到所述前端镜头的正前方，同时将已损坏的保护玻璃组件输送到所述前端镜头的另一侧，因此本实用新型能在不影响靶室真空的情况下，自动更换保护玻璃，提高了光学诊断设备的维护速度，提高了激光驱动装置的运行效率。

2、本实用新型的每个保护玻璃组件通过上下设置的两个悬挂座固定于上下两个多边形传送链上，因此在自动更换保护玻璃组件时，保护玻璃传输更平稳。

3、本实用新型的上下两个传送链采用四边形传送链，能使保护玻璃自动更换装置的体积减至最小，因此在靶室里占用体积最小，不影响靶室内其他设备的安装使用。

4、本实用新型的保护玻璃组件的装配过程为：将玻璃片通过玻璃压板固定于玻璃框内，整体再通过限位固定装置限位于底框上。因此，当所有保护玻璃组件的玻璃片损坏后，仅需将玻璃框从底框上快速拆出，更换好玻璃片后再将带玻璃片的玻璃框装在底框上即可，更换方便。

5、本实用新型通过带滚珠弹簧的螺纹锁销将玻璃框上的卡位杆限位于底框上的限位区内，仅需旋转玻璃框便能将玻璃框装入或拆出，更换更加方便。

6、本实用新型也可以应用于其他需要自动更换保护玻璃的场合。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施例的结构示意图(使用状态)；

图2是图1所示保护玻璃自动更换装置另一角度的结构示意图(使用状态)；

图3是本实用新型的保护玻璃组件的结构示意图；

图中标号：1-光学诊断设备主体筒(部分截取图)；2-光学诊断设备前端镜头；3-基板；4-第一链轮；5-第一传送链；6-第一悬挂座；7-驱动齿轮；8-减速齿轮；9-驱动电机；10-第二链轮；11-第二传送链；12-第二悬挂座；13-保护玻璃组件；14-防护板；15-基板安装孔；16-驱动连杆；17-玻璃片；18-玻璃框；19-玻璃压板；20-卡位杆；21-抓取凸台；22-底框；23-开槽；24-螺纹锁销；25-限位区；26-固定孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作详细说明。

图1和图2给出了本实用新型所提供的保护玻璃自动更换装置的一个具体实施例，如图所示，在光学诊断设备前端镜头2的左右两侧各固定一个基板3(基板3侧面设置有多个基板安装孔用于将基板固定于靶室内)构成安装基架，基板3的上端面四角各安装一个第一链轮4、下端面四角各安装一个第二链轮10，且四个第二链轮10分别位于四个第一链轮4的正下方。基板3上端面的四个第一链轮4外绕装有第一传送链5，形成一个四边形传送机构，基板3下端面的四个第二链轮10外绕装有第二传送链11，形成一个四边形传送机构。

第一传送链5上铆接有多个第一悬挂座6，,第二传送链11上铆接有多个与第二悬挂座6匹配的第二悬挂座12。

三个保护玻璃组件13分别通过匹配的第一悬挂座6和第二悬挂座12固定于第一传送链5和第二传送链11上，并且三个保护玻璃组件13等间隔布置。使用时，其中一个保护玻璃组件位于光学诊断设备前端镜头2的正前方，起到保护的作用，其余两个保护玻璃组件位于光学诊断设备前端镜头2的同一侧作为备用，光学诊断设备前端镜头2的另一侧可用于存放损坏的保护玻璃组件。

在第一传送链5的其中的一个拐角处，用驱动连杆16将该拐角处的第一链轮、位于该拐角正下方的第二链轮以及减速齿轮8固连成一体，并且保证两个链轮的齿尖朝向一致。

驱动电机9与驱动齿轮7固连，驱动齿轮7驱动减速齿轮8转动，减速齿轮8通过驱动连杆16驱动上下两个传送链条同步运动。为实现保护玻璃组件的精确更换，驱动电机采用步进电机，可通过精确控制电机步进量来精确控制链条的旋转量。

储备的保护玻璃组件受到保护防护板14的保护，在打靶过程中防护板能阻挡从光学诊断设备前方靶点飞出的碎片。

本实用新型的工作过程：远程控制驱动电机9旋转，它通过驱动齿轮7带动减速齿轮8转动，减速齿轮8带动驱动连杆16转动，驱动连杆16带动与其固连的上、下两个链轮转动，这两个链轮同时同步带动第一传送链5和第二传送链11转动，从而将损坏的保护玻璃组件移到前端镜头的另一侧，同时或者继续传送一块新的保护玻璃组件置于前端镜头的正前方，完成保护玻璃更换。这里需要说明的是，本实用新型中可用带传动机构替代链传动机构，也就是说将第一传送链5和第二传送链11均由传送带替代，相应的，第一链轮4和第二链轮10均由带轮替代；替换后传动路径为：驱动电机9→驱动齿轮7→减速齿轮8→驱动连杆16→上、下两个带轮→上、下两个传送带。

一旦保护玻璃自动更换装置中的玻璃片全部损坏，就需要打开靶室进行人工更换，为提高更换效率，本实施例中给出了保护玻璃组件的一个较佳实施例，如图3所示，保护玻璃组件包括玻璃片17、玻璃框18、玻璃压板19以及底框22；底框22的端面上设置有两个固定孔26，这两个固定孔分别与第一悬挂座6和第二悬挂座12配合；玻璃片17通过玻璃压板19固定于玻璃框18内；玻璃框18和底框18上分别设置有相互配合的限位固定装置,例如二者可通过螺纹配合连接，也可通过卡扣连接或者其他常用限位连接方式；图3给出了限位固定装置的一个具体实施例，它包括设置在所述玻璃框侧壁上的两个卡位杆20和两个抓取凸台21，以及设置在底框22上的两段开槽23；两段开槽23沿底框22圆周方向开设并相对于底框22的中心对称，每个开槽23的一个端部均与底框形成限位区25；限位区25处安装有带滚珠弹簧的螺纹锁销24。

安装时，首先将玻璃片17装入玻璃框18中并用玻璃压板19固定，然后将玻璃框18的抓取凸台21置于底框22的开槽23中并顺时针旋转，卡位杆20就会碰撞螺纹锁销24使滚珠挤压缩回，当卡位杆20挤入限位区25后，滚珠便会弹出，将卡位杆20限位于限位区25内，从而实现固定。一旦保护玻璃自动更换装置中的玻璃片全部损坏，需要人工进行更换时，仅需将损坏的玻璃连框旋出，将带玻璃框的新玻璃旋入底框即可，更换十分方便。