CN104217772A - 高温高压电气贯穿件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核反应堆技术领域，涉及贯穿件，尤其涉及一种高温高压电气贯穿件。它解决了现有技术设计不够合理，安全系数低，密封性差等技术问题。本高温高压电气贯穿件包括压力监测组件和至少一根电极，本贯穿件还包括具有空腔的法兰盘，所述的压力监测组件设置在法兰盘上，所述的电极包括贯穿所述空腔且与法兰盘密封固连的筒状绝缘体，以及贯穿该筒状绝缘体且两端分别延伸至法兰盘外的导体，所述的筒状绝缘体通过高温烧结成型且与所述的导体连为一体式。与现有的技术相比，本发明优点在于：设计合理，结构简单，整体结构强度高，安全系数高，密封和绝缘效果好。
Description
技术领域
本发明属于核反应堆技术领域，涉及贯穿件，尤其涉及一种高温高压电气贯穿件。
背景技术
堆型高温气冷堆：用氦气作冷却剂，出口温度高的核反应堆。高温气冷堆采用涂敷颗粒燃料，以石墨作慢化剂。它具有热效率高，燃耗深，转换比高等优点。电气贯穿件用于连接反应堆内、外设备，因此其不仅要能够耐受长期辐照、腐蚀、高温和老化，保证正常运行条件下的密封及电气连续性，还需要具有在各种事故工况(如地震、LOCA)等情况下满足上述要求。现有的电气贯穿件一般包括筒体，在筒体两端设置端盖，在筒体内设有若干导线，该结构简单，容易制造，但是该电气贯穿件包括但不限于下述缺点：1、当筒体安装在包括墙体等上时，其结构强度较差，容易变形。2、设计不合理，其耐辐照、腐蚀和耐高温能力差，容易老化，使用寿命短。3、密封性差，容易泄露。4、电气贯穿件在连续工作的时候，稳定性较差。
为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种高温气冷堆一回路电气贯穿件[申请号：201020616267.0]，由贯穿件本体、壳内接线箱和壳外接线箱组成，其特征在于：所述贯穿件本体，包括筒体、置于筒体内的导体组件、装有压力监测组件套装于所述导体组件一端的端板法兰、以及套装于所述导体组件另一端的端板，其中筒体的两端分别与端板法兰及端板焊接形成一体。
上述方案在一定程度上改进了现有电气贯穿件的部分问题，但该方案的结构较为复杂，另外，该电气贯穿件的密封性差，容易泄露，导致整个反应堆设备的工作稳定性变差，其次，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构更简单，能提高反应堆设备工作时的稳定性，密封性更好，安全可靠的高温高压电气贯穿件。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本高温高压电气贯穿件包括压力监测组件和至少一根电极，其特征在于，本贯穿件还包括具有空腔的法兰盘，所述的压力监测组件设置在法兰盘上，所述的电极包括贯穿所述空腔且与法兰盘密封固连的筒状绝缘体，以及贯穿该筒状绝缘体且两端分别延伸至法兰盘外的导体，所述的筒状绝缘体通过高温烧结成型且与所述的导体连为一体式。在本发明中，筒状绝缘体是直接与导体一起高温烧结固定，保证了筒状绝缘体和导体之间的高密封性，另外，筒状绝缘体与法兰盘也是高度密封，提高了反应堆设备工作时的稳定性；另外，该结构简单，容易制造和安装，无形中提高了生产效率。
作为一种优化方案，在上述的高温高压电气贯穿件中，所述的导体上设有位于所述的筒状绝缘体两端且均与筒状绝缘体和导体固连的封接环。封接环和筒状绝缘体之间采用钎焊工艺固连，封接环和导体之间采用钎焊工艺固连，确保密封性和连接强度。
在上述的高温高压电气贯穿件中，所述的封接环和法兰盘焊接固连，在封接环和法兰盘的焊接面上设有压板，所述的压板通过压紧机构固定在法兰盘上。压板可保证封接环和法兰盘之间受力均匀。
在上述的高温高压电气贯穿件中，所述封接环和法兰盘的焊接面与压板之间设有密封胶层，所述的压板远离密封胶层的一端面上设有套装在导体上的瓷瓶，瓷瓶可以解决大电流放电现象。
在上述的高温高压电气贯穿件中，所述的法兰盘由核级不锈钢锻件制成；所述的导体由铜棒制成；所述的筒状绝缘体由氧化铝陶瓷制成。核级不锈钢为0Cr18Ni9，其使用寿命至少为60年；氧化铝陶瓷为A-95，其具有化学稳定性优良，绝缘强度高，击穿强度超过18KV/mm,抗折强度超过280Mpa等优点。
在上述的高温高压电气贯穿件中，所述的压板由聚醚醚酮材料制成。聚醚醚酮：具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能，延长了本发明的使用寿命。
在上述的高温高压电气贯穿件中，所述的压紧机构包括一端面与压板贴靠的压紧盘，在压紧盘上设有若干螺钉，在法兰盘上设有若干螺孔，所述的螺钉与螺孔一一对应且螺纹连接。易于安装和拆卸。
在上述的高温高压电气贯穿件中，所述的压紧盘上设有若干供所述瓷瓶穿过的让位孔。方便安装。
在上述的高温高压电气贯穿件中，所述的法兰盘包括相互扣合的第一法兰片和第二法兰片，第一法兰片和第二法兰片相互扣合时形成上述的空腔。第一法兰片和第二法兰片通过若干螺栓固连在一起，方便安装和拆卸。
在上述的高温高压电气贯穿件中，所述的法兰盘通过固定结构定位。固定结构为设置在第一法兰片和/或第二法兰片上的定位台阶，方便安装和固定。
与现有的技术相比，本高温高压电气贯穿件的优点在于：1、设计合理，结构简单。2、筒状绝缘体是直接与导体一起高温烧结固定，保证了筒状绝缘体和导体之间的高密封性，另外，筒状绝缘体与法兰盘也是高度密封，提高了反应堆设备工作时的稳定性。3、结构强度高。4、安全系数高。
附图说明
图1是本发明提供的结构示意图。
图2是图1中A-A向剖视结构示意图。
图中，法兰盘1、空腔1a、第一法兰片11、A密封圈11a、B密封圈11b、螺栓11c、定位台阶11d、第二法兰片12、沉槽13、电极2、筒状绝缘体21、导体22、压力监测组件3、封接环4、压板5、压紧盘51、螺钉52、螺孔53、弹簧垫片54、瓷瓶6、让位孔61、密封胶层7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-2所示，本高温高压电气贯穿件包括压力监测组件3和至少一根电极2，本贯穿件还包括具有空腔1a的法兰盘1，为了保证至少60年的使用寿命，该法兰盘1由核级不锈钢(0Cr18Ni9)锻件制成，所述的压力监测组件3设置在法兰盘1上，这里的法兰盘1包括相互扣合的第一法兰片11和第二法兰片12，第一法兰片11和第二法兰片12相互扣合时形成上述的空腔1a，第一法兰片11和第二法兰片12通过焊接固连，再者，为了防止泄露，在第一法兰片11和第二法兰片12之间设有密封机构，这里的密封机构包括设置在第一法兰片11和第二法兰片12之间的A密封圈11a与B密封圈11b，另外，为了方便安装和拆卸，这里的第一法兰片11和第二法兰片12通过若干螺栓11c固连在一起,在第一法兰片11和第二法兰片12的连接处用氩弧焊进行封接。另外，所述的法兰盘1通过固定结构定位；具体的，这里的固定结构包括设置在第一法兰片11和/或第二法兰片12上的定位台阶11d,可方便用于安装和固定。
在本实施例中，如图2所示，电极2包括贯穿所述空腔1a且与法兰盘1密封固连的筒状绝缘体21，以及贯穿该筒状绝缘体21且两端分别延伸至法兰盘1外的导体22，该导体22由铜棒制成，所述的筒状绝缘体21通过高温烧结成型且与所述的导体22连为一体式，筒状绝缘体21由氧化铝陶瓷(A-95)制成，A-95具有化学稳定性优良，绝缘强度高，击穿强度超过18KV/mm,抗折强度超过280Mpa等优点。
筒状绝缘体21是直接与导体22一起高温烧结固定，保证了筒状绝缘体21和导体22之间的密封性，另外，筒状绝缘体21与法兰盘1也是高度密封，具体的，在导体22上设有位于所述的筒状绝缘体21两端且均与筒状绝缘体21和导体22固连的封接环4，封接环4和法兰盘1焊接固连，在封接环4和法兰盘1的焊接面上设有压板5，该压板5由聚醚醚酮材料制成，聚醚醚酮具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能，可延长了本发明的使用寿命，为了能将压板5牢靠固定在法兰盘1，所述的压板5通过压紧机构固定在法兰盘1上，具体的，如图2所示，这里的压紧机构包括一端面与压板5贴靠的压紧盘51，在压紧盘51上设有若干螺钉52，在法兰盘1上设有若干螺孔53，所述的螺钉52与螺孔53一一对应且螺纹连接，在螺钉52上套设有弹簧垫片54，弹簧垫片54的一端面贴靠在螺钉52的头部上，另一端面贴靠在压紧盘51上，可防止螺钉5松懈。
本发明中的封接环4和筒状绝缘体21之间采用钎焊工艺固连，封接环4和导体22之间采用钎焊工艺固连，钎焊采用进口VFS高温封接炉，采用24点全方位测温，全自动补给自动升温系统，做到在高温区焊接温度差距保证在±2摄氏度，从而保证产品的可靠性、一致性要求。另外，在封接环4和法兰盘1的焊接面与压板5之间设有密封胶层7，所述的压板5远离密封胶层7的一端面上设有套装在导体22上的瓷瓶6，为了提高密封性，在压板5和瓷瓶6之间、瓷瓶6和导体22之间分别设有密封胶，用于进一步提高密封的作用。
其次，在压紧盘51上设有若干供所述瓷瓶6穿过的让位孔61，方便瓷瓶6安装。为了能提高电极2和法兰盘1之间的连接强度，在法兰盘1的两端分别设有沉槽13，压板5的一端面贴靠在沉槽13的槽底面上，沉槽13的深度尺寸等于或小于压板5的厚度尺寸。
本发明的各项性能指标：
工作电压：6.6Kv；
工作电流为：538A；
气压试验：腔体内部可承受4.0Mpa气体压力，断面可承受8.0Mpa气体压力；
泄漏率：整个设备的泄漏率为0.1Mpa氦气小于1.0×10-8Pa.m3/s，使用寿命：60年。
本发明的设计温度为240℃；工作温度为150℃；设计压力为8.1Mpa；工作压力为7.0Mpa；额定电压为8000V；工作电压为6000V；工作电流为50A；短时过载电流1s为50A，1K-1s为26A。
本发明铜棒的热膨胀系数为1.65×10-5/℃，不锈钢的热膨胀系数为1.74×10-5/℃，陶瓷热膨胀系数为7.85×10-6/℃，提别是提高了法兰盘1、筒状绝缘体21和电极2之间的密封性，且绝缘效果好，可将泄露降至最低，优化了反应堆设备工作时的稳定性，同时也就提高了反应堆设备运行时的安全系数；另外，本发明结构简单，易于制造和安装，生产效率高。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了法兰盘1、空腔1a、第一法兰片11、A密封圈11a、B密封圈11b、螺栓11c、定位台阶11d、第二法兰片12、沉槽13、电极2、筒状绝缘体21、导体22、压力监测组件3、封接环4、压板5、压紧盘51、螺钉52、螺孔53、弹簧垫片54、瓷瓶6、让位孔61、密封胶层7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种高温高压电气贯穿件，包括压力监测组件(3)和至少一根电极(2)，其特征在于，本贯穿件还包括具有空腔(1a)的法兰盘(1)，所述的压力监测组件(3)设置在法兰盘(1)上，所述的电极(2)包括贯穿所述空腔(1a)且与法兰盘(1)密封固连的筒状绝缘体(21)，以及贯穿该筒状绝缘体(21)且两端分别延伸至法兰盘(1)外的导体(22)，所述的筒状绝缘体(21)通过高温烧结成型且与所述的导体(22)连为一体式。
2.根据权利要求1所述的高温高压电气贯穿件，其特征在于，所述的导体(22)上设有位于所述的筒状绝缘体(21)两端且均与筒状绝缘体(21)和导体(22)固连的封接环(4)。
3.根据权利要求2所述的高温高压电气贯穿件，其特征在于，所述的封接环(4)和法兰盘(1)焊接固连，在封接环(4)和法兰盘(1)的焊接面上设有压板(5)，所述的压板(5)通过压紧机构固定在法兰盘(1)上。
4.根据权利要求3所述的高温高压电气贯穿件，其特征在于，所述封接环(4)和法兰盘(1)的焊接面与压板(5)之间设有密封胶层(7)，所述的压板(5)远离密封胶层(7)的一端面上设有套装在导体(22)上的瓷瓶(6)。
5.根据权利要求1或2或3所述的高温高压电气贯穿件，其特征在于，所述的法兰盘(1)由核级不锈钢锻件制成；所述的导体(22)由铜棒制成；所述的筒状绝缘体(21)由氧化铝陶瓷制成。
6.根据权利要求3所述的高温高压电气贯穿件，其特征在于，所述的压板(5)由聚醚醚酮材料制成。
7.根据权利要求4所述的高温高压电气贯穿件，其特征在于，所述的压紧机构包括一端面与压板(5)贴靠的压紧盘(51)，在压紧盘(51)上设有若干螺钉(52)，在法兰盘(1)上设有若干螺孔(53)，所述的螺钉(52)与螺孔(53)一一对应且螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的高温高压电气贯穿件，其特征在于，所述的压紧盘(51)上设有若干供所述瓷瓶(6)穿过的让位孔(61)。
9.根据权利要求1所述的高温高压电气贯穿件，其特征在于，所述的法兰盘(1)包括相互扣合的第一法兰片(11)和第二法兰片(12)，第一法兰片(11)和第二法兰片(12)相互扣合时形成上述的空腔(1a)。
10.根据权利要求9所述的高温高压电气贯穿件，其特征在于，所述的法兰盘(1)通过固定结构定位。
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