阅读说明：本技术 一种适用于EAST托卡马克装置光学镜头保护的shutter装置 (Shutter device suitable for protection of EAST tokamak device optical lens ) 是由 胡广海 陈良 王一丰 邵林明 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于EAST托卡马克装置光学镜头保护的shutter装置,光学镜头位于光学炮筒最前端并与水平线成45度夹角,shutter装置包括不锈钢圆筒、内侧导轨和不锈钢滑轮、铁质盖板、吸铁石、限位滑轮、直线传动丝杆、固定丝杆、步进电机；内侧导轨和不锈钢滑轮通过插销连接然后安装在不锈钢圆筒内侧；铁质盖板通过插销连接在圆筒前端,可以自由上下转动,圆筒下端固定吸铁石能够提高盖板的密封性；直线传动丝杆一端焊接在圆筒的固定器上,穿过限位滑轮,另一端与固定丝杆之间通过内外螺纹连接；固定丝杆固定在步进电机转轴上,能够驱动直线传动丝杆和不锈钢圆筒做直线运动,从而完成前端盖板打开或者关闭动作,满足光学诊断测量需求并能够保护炮筒前端的光学镜头。(The invention discloses a shutter device suitable for protecting an optical lens of an EAST tokamak device, wherein the optical lens is positioned at the foremost end of an optical gun barrel and forms a 45-degree included angle with a horizontal line; the inner guide rail and the stainless steel pulley are connected through a bolt and then are arranged on the inner side of the stainless steel cylinder; the iron cover plate is connected to the front end of the cylinder through a bolt and can freely rotate up and down, and the sealing performance of the cover plate can be improved by fixing a magnet at the lower end of the cylinder; one end of the linear transmission screw rod is welded on the cylindrical fixer and passes through the limiting pulley, and the other end of the linear transmission screw rod is connected with the fixed screw rod through internal and external threads; the fixed screw rod is fixed on a rotating shaft of the stepping motor and can drive the linear transmission screw rod and the stainless steel cylinder to do linear motion, so that the opening or closing action of the front end cover plate is completed, the optical diagnosis and measurement requirements are met, and the optical lens at the front end of the gun barrel can be protected.)

一种适用于EAST托卡马克装置光学镜头保护的shutter装置

技术领域

本发明涉及一种适用于EAST托卡马克装置光学诊断系统镜头保护的shutter装置。

背景技术

目前，光学诊断系统普遍应用于托卡马克装置内等离子体光谱信息的测量，而光学镜头是所有光学诊断系统的核心部件，因此保护这些光学镜头不受到污染是设计光学诊断的重要组成部分。类似高尔夫球杆的耙式shutter因其构造简单而被广泛应用，但是实验发现耙式shutter很容易出现卡死现象，而且耙式shutter与镜头在空间上贴合较差，缝隙较大使得镜头仍然受到污染，如果缝隙太小容易造成shutter无法关闭的情况。另一方面，耙式shutter转动时力矩较大。之前EAST托卡马克装置大多光学镜头采用耙式shutter，实验过程中经常出现shutter卡死导致诊断不能工作。而且EAST托卡马克采用大量的锂蒸汽涂层进行壁处理，实验结束后打开真空室发现，耙式shutter保护的镜头大多受到锂颗粒的污染。

发明内容

为了克服托卡马克装置光学诊断系统镜头保护的不足，本发明提供了一种圆筒形shutter装置，该装置不仅能够很好的保护镜头，而且结构简单、工作稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于EAST托卡马克装置光学镜头保护的shutter装置，包括：

所述shutter装置包括不锈钢圆筒、铁质盖板和驱动部分，所述驱动部分包括步进电机、直线传动丝杆、固定丝杆、限位滑轮和固定器；

所述不锈钢圆筒、铁质盖板构成光学镜头的保护主体，所述光学镜头位于炮筒最前端，光学镜头端面与水平方向成45度夹角，所述炮筒位于不锈钢圆筒内，所述不锈钢圆筒内侧与炮筒之间设置有内侧导轨和不锈钢滑轮，铁质盖板通过插销与不锈钢圆筒前端上部连接，不锈钢圆筒前端下部固定有吸铁石，所述铁质盖板能够以插销为轴自由上下转动；所述不锈钢圆筒外侧安装固定器，直线传动丝杆外侧设置螺纹，固定丝杆内侧设置螺纹，直线传动丝杆一端固定焊接在固定器上，穿过限位滑轮，另一端和固定丝杆螺纹连接，固定丝杆另一端和步进电机的转轴固定连接，步进电机转动驱动固定丝杆转动，带动直线传动丝杆和不锈钢圆筒做直线运动；当圆筒运动到光学镜头的前部，不与光学镜头接触时，不锈钢圆筒前端的铁质盖板在重力和磁力吸附的作用下闭合，能够保护光学镜头；当圆筒向光学镜头的后部移动适当距离，不锈钢圆筒前端的铁质盖板会被光学镜头的炮筒前端顶住从而自动打开。

进一步的，所述的不锈钢圆筒前端下部设置吸铁石，当圆筒运动到光学镜头的前部，圆筒前端的铁质盖板在重力和磁力吸附的共同作用下闭合，能够提高盖板的密封性能及镜头的保护效果。

进一步的，所述的不锈钢圆筒内侧安装有内侧导轨和不锈钢滑轮，滑轮通过插销与内侧导轨连接，减小圆筒在炮筒上滑动阻力，防止shutter装置出现卡死现象。

进一步的，所述的直线传动丝杆一端与固定器焊接，穿过限位滑轮后与固定丝杆通过螺纹连接，固定丝杆另一端和步进电机转轴连接，通过步进电机转动驱动固定丝杆转动，通过螺纹的转动带动直线传动丝杆在水平方向移动；直线传动丝杆和限位滑轮之间有间隙，当直线传动丝杆发生轻微形变的情况下，能够不影响直线传动丝杆水平移动。

进一步的，所述限位滑轮包括两个滑轮，两个滑轮并排设置，安装在U形块中，两个滑轮中间的槽所围成的空间作为限位孔。

进一步的，炮筒以准直的不锈钢圆筒为主体，炮筒前端为椭圆形凸起，用于顶起铁质盖板。

有益效果：

本发明一种适用于EAST托卡马克装置光学诊断系统镜头保护的shutter装置，具有较好密封性，提高了光学镜头保护效果；其次，直线传动丝杆在较短直线行程内(大约5cm)即可实现shutter的打开或关闭动作，便于步进电机操作。此外，直线传动丝杆采用滑轮式水平固定器，可以保障直线传动丝杆在发生轻微形变的情况下不出现卡死。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为铁质盖板示意图；

图3为不锈钢导轨示意图；

图4为限位滑轮示意图。

其中：炮筒1，不锈钢圆筒2，铁质盖板3，吸铁石4，不锈钢导轨5，固定器6，直线传动丝杆7，限位滑轮8，固定丝杆9。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

具体的，根据本发明的一个实施例，如图1所示，提出一种适用于EAST托卡马克装置内光学诊断系统光学镜头保护的shutter装置，包括有不锈钢炮筒1，将光学镜头固定在最前端，炮筒1以准直的不锈钢圆筒2为主体，炮筒前端为椭圆形凸起，用于顶起铁质盖板；炮筒1内置光学镜头并聚集到后端连接光纤，炮筒1前端光学镜头平面与水平面成45度夹角，shutter装置由不锈钢圆筒2和铁质盖板3构成保护镜头的主体，铁质盖板3通过销与圆筒2连接并能够自由转动，如图2所示；

不锈钢圆筒2内侧与炮筒1之间具有空隙，并在不锈钢圆筒2内侧安装有不锈钢导轨5，通过固定销安装不锈钢滑轮，使不锈钢圆筒2能够在炮筒上平滑移动，如图3所示；

不锈钢圆筒2前端下部固定有吸铁石4，固定器6焊接固定在不锈钢圆筒2外侧；shutter装置的驱动部分包括直线传动丝杆7、限位滑轮8、固定丝杆9和步进电机，直线传动丝杆7设置外螺纹，一端与固定器6焊接固定，并穿过限位滑轮8，限位滑轮8如图4，所述限位滑轮包括两个滑轮，两个滑轮并排设置，安装在U形块中，两个滑轮中间的槽所围成的空间作为限位孔；直线传动丝杆7另一端通过螺纹与固定丝杆9的一端连接，固定丝杆9设置内螺纹，其另一端与步进电机的转轴固定；通过步进电机转动驱动固定丝杆9转动，从而带动直线传动丝杆7和不锈钢圆筒2做直线运动，当不锈钢圆筒2运动到前端，铁质盖板3在重力和磁力吸附的共同作用下处于闭合状态而保护镜头，当不锈钢圆筒2向后运动适当距离，铁质盖板3上端顶住炮筒前端，当不锈钢圆筒2继续向后运动，则铁质盖板2被炮筒顶起而处于打开状态。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。