[发明专利]一种双层薄壁槽钢筋全焊接的环形真空容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种双层薄壁槽钢筋全焊接的环形真空容器，具体涉及一种适用于核聚变装置领域中的真空容器。

背景技术

在现代常规磁体的热核聚变实验装置运行过程中，由于等离子体运行的环形真空容器处于复杂的电磁环境里，其结构必须符合常规磁体核聚变实验装置的工程和物理设计要求，要有足够的强度承受包括重量、气压、冷热媒质压强、温升、各种电磁力冲击等作用的影响，又要满足相应的电磁参数要求，其中最重要的要求是有足够高的环向电阻，以利于真空容器内气体击穿和初始等离子体电流的建立。一般真空容器选用不锈钢材料制造，通过增加容器的壁厚来加强整体的结构强度，采用波纹管段或分段绝缘形式来增加其环向电阻值，但这些方式不但会加大容器的尺寸和重量，还使得容器结构复杂且不易加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种双层薄壁槽钢筋全焊接的环形真空容器，它能既简化容器结构又满足常规磁体核聚变实验装置的工程和物理要求，其结构简单且能满足装置的强度和环向电阻要求。

本发明是这样实现的，一种双层薄壁槽钢筋全焊接的环形真空容器，它包括多个D形截面的扇形段，每个扇形段包括内壁、外壁、槽钢筋和窗口，内壁、外壁和槽钢筋连为一个整体，每个扇形段夹层布有多条槽钢筋，外壁上有与各自槽钢筋位置对应的塞焊孔。

所述的多个扇形段焊接在一起构成环形真空容器。

所述的内壁、外壁、槽钢筋选用Inconel625镍基材料。

本发明的优点是，器壁结构简单又能满足常规磁体核聚变实验装置真空容器的结构强度和环向电阻要求，加工焊接容易，重量轻。

附图说明

图1为一种双层薄壁槽钢筋全焊接的环形真空容器结构图；

图2为图1的俯视图；

图3为器壁结构图；

图4为槽钢筋结构图。

图中：1内壁，2外壁，3槽钢筋，4塞焊孔，5窗口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：

本发明采取的技术路线如下：一种双层薄壁槽钢筋全焊接的环形真空容器，容器器壁主要由内壁、外壁和槽钢筋焊接而成；器壁材料选用镍基材料-Inconel625。

根据电阻计算公式：ρLS---(1)]]>

式中R为电阻，ρ为电阻率，L为长度，S为面积。

由公式(1)可知，电阻大小与材料的电阻率成正比，与面积成反比。容器采用薄壁结构，可以减小截面面积，增大环向电阻值；选用电阻率高和机械性能好的镍基材料，可以增大环向电阻值同时提高容器的结构强度。容器所采用的薄壁结构，内、外壁厚均为5毫米，经计算环向电阻值达到了146μΩ，比采用相同尺寸不锈钢材料时的环向电阻值提高了64％；双层壁间采用多条加强筋结构，通过焊接使得容器整体具有足够的强度；由于两壁夹层间距较小且夹层中间加强筋无法与外壁焊接，加强筋选用槽钢形式，与内壁采用角焊缝连接、与外壁采用塞焊方式连接,通过选用合适的塞焊孔径和孔间距，保证外壁与槽钢有足够的连接强度；槽钢较宽，与外壁上塞焊孔易对准，且外壁薄，焊接更容易。

如图所示，一种双层薄壁槽钢筋全焊接的环形真空容器。容器材料选用Inconel625镍基材料。容器上根据核聚变装置的工程和物理实验要求开设有大小不一的窗口5。整个容器包括20个D形截面的扇形段；器壁主要由内壁1、外壁2、槽钢筋3组成；内、外壁厚均为5mm，槽钢筋厚2.5mm，宽30mm，高20mm。每个扇形段夹层布有多条槽钢筋3；外壁2上有与各自槽钢筋3位置对应的塞焊孔4，孔径为Φ12mm，根据位置不同孔距为50mm—80mm。焊接槽钢筋3时，先将槽钢筋3与内壁1通过角焊缝焊接在一起，然后安装外壁2，并将外壁2上各塞焊孔4与对应的槽钢筋3对齐，用焊接方式将塞焊孔4填满，使得内壁1、外壁2和槽钢筋3连为一个整体；器壁加工好后加工焊接窗口5。待20个扇形段加工完后，再将20段焊接连成一个整环。为使焊缝满足真空性能要求，焊接全部采用氩弧焊。