一种用于磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统

1.本公开属于磁约束核聚变装置高温等离子体诊断领域，具体涉及一种用于磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统。


背景技术：

2.目前，国内外托卡马克装置上的偏滤器探针基本都是采用嵌装的形式安装在偏滤器靶板上。专利zl201410437565.6中提到了一种适用于east托卡马克装置全钨偏滤器的靶板探针系统，该系统能够很好的测量east钨偏滤器区域等离子体参数，并在east近几轮实验过程中得到验证。zl201711393247.4中提到了一种适用于钨铜靶板的集成模块化探针系统，采用集成模块化结构，充分利用靶板空间，可整体拆装，无焊接固定结构，具有独立水冷结构，探针结构简单。但是，以上两种类型探针都是嵌装在偏滤器靶板上，对偏滤器靶板区域等离子体进行长期测量，一旦安装好后，探针将长期暴露在等离子体中，这也导致探针可能会很快被高热流粒子流烧蚀而损坏，影响后期的测量，同时，在实际测量过程中可能会测量一些不必要的数据，浪费探针的使用寿命。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种用于磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统，使其能够在磁约束核聚变装置强磁场高温环境中使用，结构简单，传动机构稳定可靠。
4.本公开的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种用于磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统，包括支撑底座，所述支撑底座上设置有装载有矩形石墨探针的探针组件模块；
6.所述支撑底座上安装有驱动支撑模块，驱动支撑模块用于带动探针组件模块运动，使得探针组件模块能够进行弹出或者回收；
7.所述支撑底座下端安装有装载有线圈的线圈盒组件模块，线圈盒组件模块转动安装在支撑底座上，线圈盒组件模块与驱动支撑模块之间通过万向连接轴组件连接。
8.进一步地，所述驱动支撑模块包括驱动连接杆、从动连接杆和探针组件轴构成，驱动连接杆和从动连接杆两端分别开有圆柱孔，靠近收纳孔两端的探针组件模块和支撑底座均安装有探针组件轴，探针组件轴穿过驱动连接杆和从动连接杆两端的圆柱孔。
9.进一步地，所述探针组件模块包括多个相互贴合呈直线排列的探针组件单元。
10.进一步地，所述探头单元包括矩形石墨探针、陶瓷隔板、接线螺钉和导线，陶瓷隔板上一面设置有第一凹槽，矩形石墨探针嵌装在第一凹槽内，并且矩形石墨探针顶端凸出第一凹槽，矩形石墨探针底部开有螺纹孔，与接线螺钉进行螺合连接，接线螺钉与导线通过夹紧连接。
11.进一步地，多个相互贴合呈直线排列的所述探针组件单元的末端贴合安装有陶瓷挡板，探针组件单元和陶瓷挡板的整体的侧面通过固定架一、固定架二、顶板一和顶板二进
行包裹；
12.所述探针组件轴安装在探针组件模块的固定架一和固定架二之间，探针组件轴两端与固定架一和固定架二之间固定连接。
13.进一步地，所述固定架一和所述固定架二中间开有矩形的第二凹槽，所有探针组件单元的陶瓷隔板卡在第二凹槽内。
14.进一步地，所述陶瓷隔板和陶瓷挡板由绝缘陶瓷材料制成。
15.进一步地，述线圈盒组件模块包括线圈，线圈缠绕在绕线筒上，绕线筒中间设置有圆柱通孔；
16.所述线圈盒正面设置有方形凹槽，中间设置有一个圆柱，圆柱刚好穿过绕线筒中间的圆柱孔，进而将其固定，线圈盒侧面开有一个矩形槽，用于线圈穿出连接供电电源；
17.所述线圈盒盖子与线圈盒相配合；
18.所述线圈盒一端设置有圆柱通孔；
19.所述线圈盒轴刚好穿过线圈盒一端的圆柱通孔。
20.进一步地，所述线圈盒组件模块的线圈盒轴与驱动支撑模块中驱动连接杆的转轴相互垂直。
21.本公开的有益效果：
22.本公开采用通电绕组线圈在磁场条件下能够产生电磁转矩的基本原理，采用平行四边形架构作为驱动机构，使用万向连接轴组件作为连接机构，实现精确的机械传动。
附图说明
23.为了更清楚地说明本公开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，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。
24.图1是本实施例中的磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统轴测图；
25.图2是本实施例中的磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统探针组件爆炸图；
26.图3是本实施例中的磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统主视图；
27.图4是本实施例中的磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统侧视图；
28.图5是本实施例中的磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统线圈盒组件爆炸图。
具体实施方式
29.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
30.如图1至图5所示，一种用于磁约束核聚变装置的弹出式偏滤器探针系统，包括支撑底座1，支撑底座1上设置有装载有矩形石墨探针3的探针组件模块30；
31.支撑底座1上安装有驱动支撑模块40，驱动支撑模块40用于带动探针组件模块30
运动，使得探针组件模块30能够进行弹出或者回收；
32.支撑底座1下端安装有装载有线圈803的线圈盒组件模块8，线圈盒组件模块8转动安装在支撑底座1上，线圈盒组件模块8与驱动支撑模块40之间通过万向连接轴组件7连接。
33.使用时，对线圈盒组件模块8内的线圈803进行通电，通电线圈803在磁场条件下能够产生电磁转矩的基本原理，使得线圈盒组件模块8在磁场中做绕与支撑底座1连接的连接轴进行转动，转动的线圈盒组件模块8通过万向连接轴连接组件进行带动驱动支撑模块40运动，驱动支撑模块40进行带动探针组件模块30进行收纳或者外露于收纳孔，实现稳定地控制了探针组件模块30内的矩形石墨探针3弹出和收回，并最大程度地减少了矩形石墨探针3的损耗，提高探针的使用寿命。
34.在本实施例中，驱动支撑模块40包括驱动连接杆4、从动连接杆5和探针组件轴19构成，驱动连接杆4和从动连接杆5两端分别开有圆柱孔，靠近收纳孔两端的探针组件模块30和支撑底座1均安装有探针组件轴19，探针组件轴19穿过驱动连接杆4和从动连接杆5两端的圆柱孔，即由驱动连接杆4、从动连接杆5、探针组件模块30和支撑底座1构成平行四边形架构，使得驱动连接杆4和从动连接杆5的同步转动，实现探针组件模块30稳定进行弹出或者收回；在一些公开中，如图示中，探针组件轴19两端开有螺纹孔，通过螺钉12安装固定在探针组件模块30和支撑底座1两端。
35.在本实施例中，探针组件模块30包括多个相互贴合呈直线排列的探针组件单元，探头单元包括矩形石墨探针3、陶瓷隔板15、接线螺钉14和导线6，陶瓷隔板15上一面设置有第一凹槽，矩形石墨探针3嵌装在第一凹槽内，并且矩形石墨探针3顶端凸出第一凹槽，矩形石墨探针3底部开有螺纹孔，与接线螺钉14进行螺合连接，接线螺钉14与导线6通过夹紧连接。
36.多个相互贴合呈直线排列的探针组件单元的末端贴合安装有陶瓷挡板16，探针组件单元和陶瓷挡板16的整体的侧面通过固定架一2、固定架二9、顶板一17和顶板二18进行包裹；
37.探针组件轴19安装在探针组件模块30的固定架一2和固定架二9之间，探针组件轴19两端与固定架一2和固定架二9之间固定连接，包括但是不局限于如图示所示，利用螺钉12进行固定的方式。
38.在一些实施例中，固定架一2、固定架二9、顶板一17和顶板二18之间通过四个螺钉12进行固定连接，实现固定架一2、固定架二9、顶板一17和顶板二18之间相互稳定，同时使得固定架一2、固定架二9、顶板一17和顶板二18之间相互可拆卸；当然在其他一些实施例中，固定架一2、固定架二9、顶板一17和顶板二18之间也可一体成型设计。
39.固定架一2和固定架二9中间开有矩形的第二凹槽，可刚好将所有探针组件单元的陶瓷隔板15卡在第二凹槽内；使得探针组件模块30结构紧凑、装配简便。
40.在本实施例中，陶瓷隔板15和陶瓷挡板16由绝缘陶瓷材料加工而成，如高温烧结的氧化铝陶瓷等，使得所有矩形石墨探针3被陶瓷隔板15和陶瓷挡板16包裹起来，能够起到很好地绝缘作用，保证了矩形石墨探针3测量精度。
41.线圈盒组件模块8包括线圈803，线圈803缠绕在绕线筒802上，绕线筒802中间设置有圆柱通孔；线圈盒801正面设置有方形凹槽，中间设置有一个圆柱，圆柱刚好穿过绕线筒802中间的圆柱孔，进而将其固定，线圈盒801侧面开有一个矩形槽，用于线圈803穿出连接
供电电源；线圈盒盖子804与线圈盒801相配合，利用螺钉12进行固定；线圈盒801一端设置有圆柱通孔；线圈盒轴21两端设置有螺纹孔，利用螺钉12螺合固定在支撑底座1上；线圈盒轴21刚好穿过线圈盒801一端的圆柱通孔，实现线圈盒组件模块8的转动。
42.线圈盒组件模块8的线圈盒轴21与驱动支撑模块40中驱动连接杆4的转轴相互垂直，这是由于偏滤器区磁场方向和弹出式偏滤器探针极向分布方向所决定的，故线圈盒组件模块8与驱动支撑模块40中驱动连接杆4之间通过万向连接轴组件7进行连接，万向连接轴组件7由两个万向联轴节和一个连杆组成，连杆固定连接在两个万向联轴节其中的一个接头之间，两个万向联轴节的另一端接头分别焊接固定在驱动连接杆4和线圈盒组件模块8上，采用万向连接轴组件7进行连接能够实现精确的运动传递，提高了探针弹出和收回的位置精度。
43.在一些实施例中，探针组件轴19和线圈盒轴21由复合碳纤维材料制成，在满足转动连接要求的同时，也可以起到润滑的作用，减小摩擦阻力。
44.在一些实施例中，支撑底座1、固定架一2、固定架二9、顶板一17、顶板二18、驱动连接杆4、从动连接杆5、线圈盒801和线圈盒盖子804可使用316l不锈钢和铬锆铜材料加工而成，也可以使用性能更好的复合碳纤维材料加工而成；绕线筒802由绝缘陶瓷材料加工而成，如氮化硼、氧化铝陶瓷等。
45.在本实施例中，处于不同部件的螺钉12相互间，虽然以同一个标记“12”进行标记，但是不能作为对螺钉12之间限定，如仅仅局限于单个型号螺钉12的限定等，在一些场景下，本公开中不同部件的螺钉12，可根据实际需要进行型号更换，使得其中一种或多种不同部件相互间的螺钉12型号不一。
46.在一些公开中，本实施例中公开的弹出式偏滤器探针系统为一个集成化结构，独立于偏滤器靶板10，可整体安装和拆卸；偏滤器靶板10上开有2cm宽的矩形孔，弹出式偏滤器探针系统穿过矩形孔，固定安装在偏滤器靶板10或者后端支撑结构上；这种集成化结构可使弹出式偏滤器探针系统易于安装和拆卸，且维修也更加方便。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.以上显示和描述了本公开的基本原理、主要特征和本公开的优点。本行业的技术人员应该了解，本公开不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本公开的原理，在不脱离本公开精神和范围的前提下，本公开还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本公开范围内。