[发明专利]一种大型双层薄壁D型截面真空室窗口组焊定位装置

说明书

技术领域

本发明属于环形磁约束核聚变试验研究装置技术领域，具体涉及一种托克马克装置真空室窗口组焊定位装置。

背景技术

托卡马克是环形磁约束核聚变试验研究装置，它的主体主要由真空室、支撑和若干组磁场线圈组成。环流器2号A(HL-2A)改造与升级项目HL-2M装置真空室是HL-2M装置最主要部件之一，它是等离子体容器并直接运行的场所。真空室结构为D形截面的双层-薄壁-全焊接式-环状结构，整个真空室由20个扇形段组焊而成，每个扇形段中心夹角为18°±0.02°。单个扇形段主要由内壳、外壳、端面筋板、流道以及各种形式的窗口组成。其中，内壳、外壳为等距D形截面的旋转曲面，内外壳夹层空腔内布置流道，流道用于扇形段内外壳之间的连接与加强作用的同时还作为水气流通的通道，单个扇形段两端分别焊接1个端面筋板，各扇形段两端端面筋板相焊组成真空室的环状结构，每个扇形段上开设大小、位置不同的窗口用于试验诊断。内外壳壁厚5.4mm,内壳内表面到外壳外表面距离30mm,内环直径为2m，外环直径为5.22m，环高3.02m。上述结构如图1～3所示。

真空室是一种超高真空容器，各扇形段壳体上均开设了大小不同的窗口，所有窗口均采用超高真空法兰连接，各个窗口都要从真空室外部的磁场线圈之间引出，在环流器运行过程中用于等离子体的诊断。由于磁场线圈间隙小，整个设备系统布置的约束限制，真空室壳体上的窗口都有很高的尺寸位置公差要求。

对于此种大型薄壁全焊接结构容器，其在机床上的装夹及精加工中的震动问题难以解决，高精度的窗口密封面及窗口位置尺寸公差很难采用焊后加工的方法来保证。带来的要求是工艺采取法兰与接管焊接为窗口组件后加工为成品，单个扇形段壳体窗口位置开孔到位，窗口组件与壳体焊后不加工，焊后窗口位置尺寸公差应满足图纸要求。

因此，需要设计一种装置来控制扇形段壳体与窗口组件的复杂焊接变形。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大型双层薄壁D型截面真空室窗口组焊定位装置，以保证真空室20个扇形段的窗口组件焊后满足图纸尺寸公差要求。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种大型双层薄壁D型截面真空室窗口组焊定位装置，所述的大型双层薄壁D型截面真空室结构为D形截面的双层薄壁全焊接式环状结构，真空室由20个扇形段组焊而成，每个扇形段上根据真空室结构设定开设以下7个窗口中的5～7个：设备中心线与D形截面扇形段中的直段的中心线在同一条直线上，两个对穿窗口的中心轴线同轴并且与设备中心线平行，中平面窗口的中心轴线垂直于中设备中心线，在中平面窗口两侧设置两个水平窗口，水平窗口的中心轴线与中平面窗口的中心轴线相互平行，在水平窗口和对穿窗口之间设置两个斜窗口；窗口组焊定位装置包括侧板、筋板、连接板、底板和定位轴；

其中，两块侧板分布在D形截面扇形段中的直段的两侧，两块侧板都是C字形并且相互平行，侧板的外形与扇形段外壳型面一致，在扇形段窗口处的侧板与窗口法兰面平行；

两块侧板通过在二者之间均匀布置的矩形筋板焊接在一起，筋板与侧板共同构成窗口组焊定位装置的空间构架；

七块连接板垂直于侧板，连接板的位置对应扇形段的5～7个窗口法兰，扇形段上开设窗口的数量少于7个时，未开设窗口位置处对应的连接板空置；在连接板上设置螺栓孔，组焊时连接板与扇形段上对应的5～7个窗口法兰用螺栓连接，对窗口组件进行定位；

在外侧板上对应两个水平窗口的位置上设置两块底板，在底板上设置地脚螺栓孔，用于固定窗口组焊定位装置；

在与两个对穿窗口对应的两块连接板上分别设置一个轴孔，定位轴穿过轴孔与对穿窗口法兰的内孔配合，对扇形段定位，定位轴与轴孔之间采用螺栓连接。

进一步的，如上所述的一种大型双层薄壁D型截面真空室窗口组焊定位装置，在两块侧板之间均匀布置10～15块矩形筋板。

本发明技术方案的有益效果在于：在真空室各扇形段壳体与窗口组件焊接时，窗口的位置尺寸公差由高精度的定位装置来保证，能有效控制窗口焊接变形，保证20个扇形段窗口位置尺寸的一致性，同时能大大提高窗口组对焊接效率。

附图说明

图1为真空室总图主视图；

图2为真空室单个扇形段图；

图3为图2的左视图；

图4为组焊定位装置主视图；

图5为图4的俯视图；

图6为组焊定位装置定位轴图；

图7为与定位轴相配的连接板图；

图8为图3与图4的组装图。