CN103090985A - 贯穿高温高压氦气压力壳的铠装热电偶组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种贯穿高温高压氦气压力壳的铠装热电偶组件，涉及反应堆热工实验温度测量技术领域。该组件包括贯穿件，用于从压力壳引出并密封至少一个铠装热电偶，所述贯穿件进一步包括：筒体，用于从压力壳引出至少一个铠装热电偶；密封法兰，设置于所述筒体的一端，用于密封所述贯穿件筒体的一端，所述至少一个铠装热电偶从所述密封法兰穿出。本发明的铠装热电偶组件，用于多支铠装热电偶集中引出高温高压氦气压力壳，能够基本不降低压力壳的强度并保证气密性，可以在铠装热电偶测量端已经在压力壳内安装好的情况下，将电气引出端从内向外引出压力壳，拆装方便；本发明的装置结构简单、可靠性好、且耐高温。

Description

贯穿高温高压氦气压力壳的铠装热电偶组件
技术领域
本发明涉及反应堆热工实验温度测量技术领域，尤其涉及一种贯穿高温高压氦气压力壳的铠装热电偶组件。
背景技术
铠装热电偶具有普通热电偶的诸多优点，比如测温范围广、测量精度较高、响应速度快等，同时也具有普通热电偶不可比拟的许多特点，如牢固抗震、耐腐蚀、耐高温、热电性能稳定、容易挠曲、密封性好、尺寸长度范围大、耐压防爆等。因此，在火力发电站、航空发动机、核反应堆、以及石油冶炼等领域，尤其是在锅炉烟气、燃气轮机尾气排放、高温气冷堆一回路热氦气等高温气体测温领域，铠装热电偶测温是主要的测温手段。
铠装热电偶生产工艺成熟、一致性好、价格低廉、形式多样。其主要由中心的热电偶丝、不锈钢外套管及二者之间的绝缘材料组成，可根据应用要求整体拉制成不同直径，然后在不锈钢外套管的测温一端焊接不锈钢封堵，以达到热电偶本体的耐压密封的目的，而在电信号引出端安装电气接插件以达到可靠电气连接的目的。
在高温气冷堆子系统热态验证实验中，系统压力壳内部充满高温高压的氦气，众所周知，氦气是十分容易泄漏的气体，因此系统压力壳内数个测温点的铠装热电偶贯穿压力壳处的耐压和密封是重要的问题。在10MW高温气冷堆(HTR-10)中，采用的方法是在外径Φ3.17的铠装热电偶外套管外，用激光焊的方法焊接了一段特殊加工的外径Φ8的过渡管，该过渡管上还带有一个外径Φ15.9的底座，应用时Φ15.9的底座与加工好的热电偶贯穿件筒体封头用氩弧焊焊接以实现一回路气氛的密封。这种方法在保证良好绝缘的前提下，非常好地解决了高温高压氦气的密封问题，而且满足了核安全设备的要求。但是这种方法安装时，铠装热电偶只能从压力壳外向内插入，安装人员再进入压力壳内进行铠装热电偶的布置和测量端的固定。由于实验装置的压力壳内径都比较小，安装内部组件后人员无法再进入，因此在内部组件吊装到压力壳内之前就需要将铠装热电偶测量端安装布置好，故要求铠装热电偶电气引出端能够从压力壳内向外穿出后再进行密封。通常解决该问题的方法是采用普通的软密封材料和凹凸面法兰做贯穿件，在软密封材料和法兰凹凸槽上留有适当的直缝，铠装热电偶从其中穿出，压紧法兰后靠软密封材料的变形实现与铠装热电偶保护套管之间的密封，这种方法密封效果良好，能耐一定的温度，还可以很容易地装拆铠装热电偶。但是常用的石墨等无机软密封材料，不能满足氦气密封的要求，而聚四氟乙烯等有机软密封材料，耐高温性能较差，如果密封出现一定渗漏则更会加剧炽热气体泄漏，造成密封损坏。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种贯穿高温高压氦气压力壳的铠装热电偶组件，要求在其测量端已经在压力壳内安装好的情况下可将铠装热电偶的电气引出端从内向外引出压力壳，不降低压力壳的强度，且气密性好，又方便拆装。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种贯穿高温高压氦气压力壳的铠装热电偶组件，该组件包括贯穿件，用于从压力壳引出并密封至少一个铠装热电偶，所述贯穿件进一步包括：筒体，连接于压力壳上欲引出铠装热电偶的开孔处，所述铠装热电偶从其中穿过；密封法兰，设置于所述筒体的一端，用于密封所述贯穿件筒体的一端，所述至少一个铠装热电偶从所述密封法兰穿出。
优选地，所述贯穿件还包括：扩管，连接于所述筒体与所述密封法兰之间，且自所述筒体至所述密封法兰直径渐大。
优选地，所述密封法兰进一步包括：法兰座，与所述扩管相连；法兰盖，与所述法兰座相连，其上设置有开孔，所述开孔的数量与所述铠装热电偶的数量对应。
优选地，所述法兰座与所述法兰盖之间采用O型金属圈密封。
优选地，所述贯穿件还包括：铠装热电偶引出管，其一端与所述法兰盖上的所述开孔连接，所述铠装热电偶从所述铠装热电偶引出管穿出，其数量与所述开孔的数量对应。
优选地，所述贯穿件还包括：卡套组件，连接于所述铠装热电偶引出管的另一端，用于保证所述铠装热电偶引出管与从其中穿出的铠装热电偶之间的密封。
优选地，所述卡套组件为双卡套接头。
优选地，所述铠装热电偶的保护套管的材料为316L不锈钢。
优选地，所述铠装热电偶的保护套管的外径为Φ3。
优选地，所述铠装热电偶的保护套管的外表面光洁度优于3.2μm。
(三)有益效果
本发明的铠装热电偶组件，用于多支铠装热电偶集中引出高温高压氦气压力壳，能够基本不降低压力壳的强度并保证气密性，可以在铠装热电偶测量端已经在压力壳内安装好的情况下，将电气引出端从内向外引出压力壳，拆装方便；本发明的装置结构简单、可靠性好、且耐高温。
附图说明
图1为依照本发明一种实施方式的铠装热电偶组件结构示意图；
图2为依照本发明一种实施方式的铠装热电偶组件中法兰盖的正视图；
其中：1、压力壳；2、筒体；3、扩管；4、法兰座；5、法兰盖；6、螺栓组件；7、铠装热电偶引出管；8、卡套组件；9、铠装热电偶；10、电器接插件；11、O型金属圈。
具体实施方式
本发明提出的贯穿高温高压氦气压力壳的铠装热电偶组件，结合附图及实施例详细说明如下。
如图1所示，依照本发明一种实施方式的贯穿高温高压氦气压力壳的铠装热电偶组件包括由筒体2扩管3和密封法兰组成的贯穿件，连接于压力壳1上欲引出铠装热电偶9的开孔处，铠装热电偶9从其中穿过。铠装热电偶9的测温端安装于压力壳1内的测温点，用以测量该点的温度；扩管3连接于筒体2与密封法兰之间，扩管3自筒体2至密封法兰直径渐大。密封法兰包括法兰座4与法兰盖5法兰座4与扩管3直径较大端连接，法兰盖5与法兰座5相连，且二者之间通过螺栓组件6相连，采用O型金属圈11密封，如图2所示，法兰盖5上设有开孔，外周的直径较大的开孔用于与螺栓组件6配合，中心部分直径较小的开孔与铠装热电偶配合，其数量也与要引出的铠装热电偶对应(图中为10个，但不限于此)。
本实施方式的组件的贯穿件还包括铠装热电偶引出管7及卡套组件8。铠装热电偶引出管7的一端与密封法兰5上的用于引出铠装热电偶的开孔连接，另一端与卡套组件8连接，铠装热电偶9从密封法兰和铠装热电偶引出管7穿出，铠装热电偶9和铠装热电偶引出管7之间的间隙由卡套组件8密封，穿出后封装铠装热电偶9的电气接插件10。卡套组件8优选为双卡套接头。
在本实施方式的组件中，铠装热电偶9的保护套管的材料优选为316L不锈钢，外径为Φ3，外表面光洁度优于3.2μm，但不限于此。
本发明的上述组件使用时的装配过程如下：
将贯穿件的筒体2、扩管3、和法兰座4分别用氩弧焊焊接在一起；贯穿件筒体2的远离压力壳1的一端与贯穿件扩管3的直径较小一端对齐；贯穿件扩管3的直径较大一端与法兰座4一端对齐；将铠装热电偶引出管7的一端与卡套组件8以氩弧焊焊接，另一端焊接在法兰盖5的开孔处；要保证所有焊接处内表面光洁平整。铠装热电偶9的测量端在壳内构件吊装入压力壳1之前安装并固定好；在壳内构件吊装入压力壳1之后，将铠装热电偶9的接线端从贯穿件内拉出并依次穿过法兰盖5上的开孔、铠装热电偶引出管7和双卡套组件8。保证铠装热电偶9在壳内安装时有一定的弯曲度，以消除结构受热变形后造成的应力；用螺栓组件6将法兰座4与法兰盖5连接并在法兰座4与法兰盖5之间紧固密封O型金属圈11，再按双卡套安装规程紧固双卡套组件8以实现双卡套组件8与铠装热电偶9之间的密封；最后将铠装热电偶电气接插件10封装在铠装热电偶9的接线端。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种贯穿高温高压氦气压力壳的铠装热电偶组件，其特征在于，该组件包括贯穿件，用于从压力壳引出并密封至少一个铠装热电偶，所述贯穿件进一步包括：
筒体，连接于压力壳上欲引出铠装热电偶的开孔处，所述铠装热电偶从其中穿过；
密封法兰，设置于所述筒体的一端，用于密封所述贯穿件筒体的一端，所述至少一个铠装热电偶从所述密封法兰穿出。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述贯穿件还包括：
扩管，连接于所述筒体与所述密封法兰之间，且自所述筒体至所述密封法兰直径渐大。
3.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述密封法兰进一步包括：
法兰座，与所述扩管相连；
法兰盖，与所述法兰座相连，其上设置有开孔，所述开孔的数量与所述铠装热电偶的数量对应。
4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述法兰座与所述法兰盖之间采用O型金属圈密封。
5.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述贯穿件还包括：
铠装热电偶引出管，其一端与所述法兰盖上的所述开孔连接，所述铠装热电偶从所述铠装热电偶引出管穿出，其数量与所述开孔的数量对应。
6.如权利要求5所述的组件，其特征在于，所述贯穿件还包括：
卡套组件，连接于所述铠装热电偶引出管的另一端，用于保证所述铠装热电偶引出管与从其中穿出的铠装热电偶之间的密封。
7.如权利要求6所述的铠装热电偶组件，其特征在于，所述卡套组件为双卡套接头。
8.如权利要求1-7任一项所述的组件，其特征在于，所述铠装热电偶的保护套管的材料为316L不锈钢。
9.如权利要求1-7任一项所述的铠装热电偶组件，其特征在于，所述铠装热电偶的保护套管的外径为Φ3。
10.如权利要求1-7任一项所述的铠装热电偶组件，其特征在于，所述铠装热电偶的保护套管的外表面光洁度优于3.2μm。
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