CN104653789A - 一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门，包括手轮、阀杆、阀盖、密封波纹管、阀瓣、传热介质、电加热丝、阀体、包覆外套、检漏探针、报警器和加热控制单元；包覆外套内采用对称的空腔结构，其内安装有电加热丝，并填充了传热介质，在包覆外套外侧有加热丝引线接头并与加热控制单元相连实现电加热丝功率的调节；阀杆与阀体之间通过密封波纹管密封；在阀盖与阀体之间的间隙内设置有检漏探针，并通过阀盖引出并与电源和报警器相连。相对于常规阀门该发明中带有的加热装置能为阀门内的液态金属加热，而无需外加伴热丝。当阀门内的密封波纹管破坏发生泄漏时，安装在上端盖的两检漏探针导通连通而导电，从而触发泄露指示灯报警。

Description

一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门
技术领域
本发明属于阀门的技术领域，具体是一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门。
背景技术
液态金属钠、铅铋、铅锂等，由于具有良好的中子学性能、抗辐照性能和传热性能，已被广泛的应用于核能领域冷却剂材料。用于快中子反应堆的冷却剂液态金属(钠、铅铋等)熔点约在80℃～150℃，其正常运行温度范围为200℃～600℃。同时，液态金属锂、铅锂等由于其良好的传热特性和氚增殖特性，在未来先进核聚变反应堆研究中被优先选为反应堆中的冷却剂材料和氚增殖材料。液态金属的成功应用需要研究许多关键科学技术问题，例如传热和流动特性、磁流体动力学(MHD)效应、液态金属中杂质成分在线监测与净化等问题。为了在堆外开展一系列关键技术实验，并验证先进反应堆核心技术，目前世界很多国家都已经建造或正在建在液态金属回路。
阀门作为液态金属回路中的一个重要部件，对于回路安全稳定的运行以及未来堆的运行非常关键。目前应用的液态金属阀门和普通的阀门区别不大，但对于液态金属运行的环境还存在很多问题。1)液态金属熔点比常规液体高很多，运行温度范围也比较高。由于在回路的运行过程中存在热损失，且要保证运行温度稳定，目前一般采用的方法是在阀体上缠绕伴热丝来给液态金属加热，这样的方法存在加热不够均匀，而且效率低等。2)高温液态金属在高速流动条件下其阀门的密封也不是很稳定可靠，容易造成密封波纹管的破坏，而对于普通阀门在阀门外漏的情况下并不具备自动检测的功能，这对回路的运行连锁安全性及稳定性会造成大的影响。
在高温液态重金属装置运行控制中，阀门是实现流量控制与稳定运行的重要部件，本发明为了实现金属需要加热到熔点以上循环流动，在阀门阀体外部增设包覆外套并内置电加热丝和导热的粉末物质，并在阀杆密封结构的第一道与第二道密封之间置入泄露电子报警支路。这种结构特征的液态金属阀门由阀体、阀杆、阀瓣、加热装置、检漏装置、手轮、阀盖、波纹管等组成。相对于常规阀门，该发明中的阀门自带有加热装置，而无需外加伴热丝。当阀门内的密封波纹管破坏发生泄漏时，安装在上端盖的两检漏探针导通连通而导电，从而触发泄露指示灯报警。
本发明在普通阀门的基础上进行了两点改进，能够很好的解决以上问题。一个是在阀体外增设包覆外套并设置均匀的电加热丝，电加热丝与加热控制单元相连，能够实现加热功率的自动调节。在包覆外套内填充具有良好的导热性能和电绝缘性能的材料，通过电加热丝给液态金属加热，提高了加热效率和加热均匀性。另外在阀体与阀盖之间的间隙内插入两根检漏探针，并通过阀盖上的小孔引出，与外部的电源和报警器(如指示灯)相连形成开环回路。当阀门外漏的液态金属液位上升到与检漏探针接触时会引起回路导通，报警器响应，并输出开关信号供外部系统集成控制。
发明内容
针对现有的阀门存在的不足之处，本发明的目的是提供一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门。它具有内置电加热单元和检漏装置，具有运行更加可靠、更加稳定的优点。
为了达到上述的功能，本发明的技术方案为：一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门，包括手轮、阀杆、阀盖、密封波纹管、阀瓣、传热介质、电加热丝、阀体、包覆外套、检漏探针、报警器和加热控制单元；包覆外套内安装有电加热丝，且包覆外套内填充了传热介质，在包覆外套外侧有加热丝引线接头并与加热控制单元相连实现电加热丝功率的调节；阀杆与阀体之间通过密封波纹管密封；在阀盖与阀体之间的间隙内设置有检漏探针，通过阀盖引出并与电源和报警器相连。
其中，阀体外部增设包覆外套，包覆外套是由两个对称的空腔部分连接而成，能够方便加热装置的维护，包覆外套内设置均匀分布的电加热丝，并填充具有良好的导热性能和电绝缘性能的材料，热量通过填充材料传递给液态金属使其温度保持稳定，而无需在阀体外缠绕伴热丝，加热效率及均匀性大大的提高，同时可以通过更换包覆外套或更换包覆外套内的电加热丝进行维修，大大提升了装置的易维护性；电加热丝与加热控制单元相连，能够实现加热功率的自动调节，实现阀体在运行过程中的恒温需求，具有结构简单的特点。
其中，阀体与阀盖之间的间隙内插入两根检漏探针，并通过阀盖上的小孔引出，与外部的电源和报警器相连形成开环回路，当密封波纹管破坏泄漏时，流体会通过波纹管破口流出使得液面上升，当液面与探针接触时引起回路导通，报警器响应，并能够输出开关信号供外部系统集成控制。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)本发明通过在阀体外部增加带加热单元的对称结构包覆外套，易于加热单元的更换和维护，同时能够保证液态金属加热更加均匀，减少温差应力，实现阀门内流体温度自动化控制。
(2)本发明通过增加一个泄漏检测装置，能够对阀门运行状态实时检测，能提高整体运行的安全性。
附图说明
图1为本发明装置的主体结构示意图。
图2为阀体加热装置的放大示意图。
图3为阀体加热装置侧面图。
图中：1为手轮；2为阀杆；3为阀盖；4为密封波纹管；5为阀瓣；6为传热介质；7为电加热丝；8为阀体；9为包覆外套；10为检漏探针；11为报警器；12为加热控制单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1-3所示，本发明是一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门，包括手轮1、阀杆2、阀盖3、密封波纹管4、阀瓣5、传热介质6、电加热丝7、阀体8、包覆外套9、检漏探针10、报警器11和加热控制单元12。电加热丝7不与金属壁面接触，其加热功率连续可调，能保证其内流经的液态金属在要求的温度下稳定运行；包覆外套9是由两个对称的空腔部分连接而成，能够方便加热装置的维护；检漏探针10安装好后不能与阀门任何金属壁面接触，且要保证探针10与阀盖3导出孔间的电绝缘性和密封性能，当液态金属从密封波纹管4泄露出来后，随着液面的上升，与检漏探针10接触使得检漏回路导通，触发报警器11响应，并输出开关信号供外部系统集成控制。
在普通阀门的基础上，增加一个电加热单元。在阀体外增设包覆外套9，包覆外套9是由两个对称的空腔部分连接而成，能够方便加热装置的维护。包覆外套9内设置有均匀的电加热丝7，且在二者之间填充具有良好的导热性能和电绝缘性能的材料，当给电加热丝7通电后能产生热量，通过传热介质6(如氧化镁等)及阀体8壁面将热量传递给液态金属。电加热丝7引线与加热控制单元12相连，可以根据需要和液态金属运行的工况自动调节电加热丝7的功率，从而调节阀门内液态金属的温度。由于不同的条件下，在阀门处的温度要求不同，可根据加热单元控制器设定电加热丝的功率，因此也增加了阀门的应用范围。
在基于以上的基础上，增加了一个泄漏检测的功能。在阀盖3上加工一个小孔，其内安装两个检漏探针10，通过引线与外部的电源和报警器11(如指示灯)相连形成一个开环回路。当密封波纹管4破坏造成泄漏时，流体会通过波纹管破口流出使得液面上升，当液面与探针10接触时两探针连接，引起回路导通，报警器11响应，并输出开关信号供外部系统集成控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门，其特征在于：包括手轮(1)、阀杆(2)、阀盖(3)、密封波纹管(4)、阀瓣(5)、传热介质(6)、电加热丝(7)、阀体(8)、包覆外套(9)、检漏探针(10)、报警器(11)和加热控制单元(12)；包覆外套(9)为对称空腔结构，空腔内安装有电加热丝(7)，且其内填充满了传热介质(6)；在包覆外套(9)外侧有加热丝引线接头并与加热控制单元(12)相连实现电加热丝(7)功率的调节；阀杆(2)与阀体(8)之间通过密封波纹管(4)密封；在阀盖(3)与阀体(8)之间的间隙内设置有检漏探针(10)，通过阀盖(3)引出并与电源和报警器(11)相连。
2.根据权利要求1所述的一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门，其特征在于：阀体(8)外部增设包覆外套(9)，包覆外套(9)是由两个对称的空腔部分连接而成，能够方便加热装置的维护和拆卸，在阀体(8)与包覆外套(9)之间设置均匀分布的电加热丝(7)，并填充具有良好的导热性能和电绝缘性能的材料，热量通过填充材料传递给液态金属使其温度保持稳定，而无需在阀体(8)外缠绕伴热丝，加热效率及均匀性大大的提高，同时可以通过更换包覆外套(9)或更换包覆外套内的电加热丝(7)进行维修，大大提升了装置的易维护性；电加热丝(7)与加热控制单元(12)相连，能够实现加热功率的自动调节，实现阀体(8)在运行过程中的恒温需求，具有结构简单的特点。
3.根据权利要求1所述的一种带泄漏检测的电加热液态金属阀门，其特征在于：阀体(8)与阀盖(3)之间的间隙内插入两根检漏探针(10)，并通过阀盖(3)上的小孔引出，与外部的电源和报警器(11)相连形成开环回路，当密封波纹管(4)破坏泄漏时，流体会通过波纹管(4)破口流出使得液面上升，当液面与探针(10)接触时引起回路导通，报警器(11)响应，并能够输出开关信号供外部系统集成控制。
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