CN107123959A - 一种适用于高温高压的超大电流输电结构及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高温高压的超大电流输电结构及其工艺，主要由连接铜板、铜辫子、导电铜柱、冷却水管、冷却水接管压紧螺母、冷却水密封垫片、冷却水入口接管、冷却水出口接管组成，该结构能够实现高温高压条件下超大电流的传输，导电铜柱内冷却水流道结构的设计能及时带出输电结构自发热和来自高温高压侧的传导热量，控制输电结构温度在设计要求范围内。软铜辫子与连接铜板的压接成型工艺使得该结构具有传输电流大、结构紧凑、安装灵活方便、安全可靠等特点。

Description

一种适用于高温高压的超大电流输电结构及其工艺

技术领域

本发明涉及高温高压电加热热工试验及相关工业行业领域，具体地，涉及一种适用于高温高压的超大电流输电结构及其工艺。

背景技术

在针对反应堆的高温高压热工试验过程中，一般都采用直流电加热方式模拟其核释热，发热元件一般都安装于高温高压的容器内，所以要求输电结构贯穿高温高压容器的压力边界。这种输电结构设计有非常大的技术难度，尤其是针对于功率高而且安装操作空间有限的情况。在高功率情况下要求传输电流或电压高，输电电流高使得输电结构必须有足够的过电截面积，输电结构尺寸大，所以要求输电结构在满足输电功能的前提下紧凑设计，尽量减小体积，便于安装和运行。

发明内容

本发明提供了一种适用于高温高压的超大电流输电结构及其工艺，解决了现有的超大电流输电结构尺寸较大，结构不合理，不便于安装和运行的技术问题，实现了具有输电电流高、结构紧凑、安装灵活方便、安全可靠的技术效果。

针对于高温高压条件下实现这种超大电流输电的特殊要求，设计了一套能适用于高温高压条件下输电电流可高达10万安培的超大电流输电结构，该结构采用了特殊的设计方案、新型的加工工艺和制造方法，输电结构与发热件之间连接方便；软铜辫子设计能够吸收冷热态条件下的变形和收缩，保证输电结构在冷热态条件下的结构稳定性；软铜辫子与连接铜板之间的特殊加工工艺保证了输电结构可靠性和结构紧凑；导电铜柱内的冷却结构设计能使得输电结构在运行过程中温度保持在设计要求范围内，确保了结构的稳定和安全可靠运行。该设计具有输电电流高、结构紧凑、安装灵活方便、安全可靠等特点。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种适用于高温高压的超大电流输电结构，所述结构包括：

连接铜板、铜辫子、导电铜柱、冷却水管、冷却水接管压紧螺母、密封垫片、冷却水入口接管、冷却水出口接管；连接铜板通过铜辫子与导电铜柱上端连接，导电铜柱内开设有冷却流道，冷却水管一端延伸至冷却流道内，冷却水管通过冷却水接管压紧螺母与导电铜柱下端固定连接，冷却水接管压紧螺母内设有密封垫片，冷却水管另一端与冷却水入口接管和冷却水出口接管均连接。

其中，所述导电铜柱具体为T字型导电铜柱，铜辫子与T字型导电铜柱的横向端连接。T字型导电铜柱具有两端，一端是横向端，另一端为竖向端，横向端为横截面积较大的端。

其中，铜辫子的过流截面积与导电铜柱的过流截面积匹配。

其中，连接铜板通过把装有铜辫子的铜管压成方形，并在连接铜板上加工螺栓连接孔制成。

其中，冷却水入口接管和冷却水出口接管均焊接在冷却水接管压紧螺母上。

其中，上述结构能够满足电流高达10万安培，压力高达15MPa，温度高达300℃的高温高压条件超大电流传输功能。由于按照现有的常规设计方案和加工工艺，输电电流一般只能达到5～6万安培，本发明通过改进输电铜柱的结构以及与铜辫子及另外一端铜板的加工工艺，使得结构更加紧凑和可靠，在相同的尺寸下能够实现更高的输电电流。在运行的温度和压力方面，由于采用了铜管内局部冷却的方式，降低的输电铜管及周围边界的温度，即使在压力高达15MPa，温度高达300℃的高温高压条件也能安全稳定运行。

本申请中的超大电流输电结构具有如下特点：

(1)输电结构设置有冷却结构，能够将输电结构自发热以及通过上端铜柱传导的热量及时导出，确保运行过程中输电结构温度不持续上升，维持在设计可控的水平，保证输电结构不会由于在超大电流和高温条件下由于发热而烧毁。

(2)输电结构的铜柱和连接铜板之间采用软铜辫子连接，便于实际操作过程中的安装以及冷热态运行条件下变形和收缩的缓冲，确保安全稳定运行，具有安装灵活的特点。

(3)连接铜板采用压接成型的方式加工，具体操作方式为先将软铜辫子装入铜管内，然后再将铜管和铜辫子整体压成方形铜板形状，在将圆形铜管压成方形铜板的过程中可以使铜管内的铜辫子变得紧密(常规设计采用焊接方案，焊接过程中容易出现焊接不牢固和部分软铜辫子烧断的现象，使得结构的实际可通过电流显著降低)。

本申请还提供了超大电流输电结构的加工及安装工艺，所述工艺包括：

1)按照设计要求对导电铜柱进行加工，将导电铜柱加工为T字型结构，导电铜柱内加工有冷却水流道；

2)将铜辫子一端与导电铜柱的横向端焊接；

3)将铜辫子另外一端根据安装的具体要求预留足够的长度后装入铜管内，然后再采用整体压接的方法将装满软铜辫子的铜管压成方形连接铜板，然后在连接铜板上加工螺栓连接孔；

4)将冷却水入口接管和冷却水出口接管)焊接到冷却水接管压紧螺母上；

5)将冷却水密封垫片放入冷却水接管压紧螺母内，拧紧螺纹；

6)将冷却水进出口接管分别连接到外部冷却回路相应的接口上。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

(1)导电铜柱内部设计有冷却流道，通过外部通冷却水进行强迫循环冷却的方式，确保输电结构温度在设计要求正常运行范围内。

(2)输电结构的导电铜柱和连接铜板之间采用软铜辫子，具有安装灵活方便，并且能够吸收热态条件下的热膨胀功能。

(3)连接铜板采用软铜辫子压接成型方案，减少焊接，降低了连接部件处的电阻，可提高单位面积的输电电流，使得输电结构更紧凑和可靠。

通过上述特殊设计使得该输电结构能够实现高温高压条件下超大电流的传输和稳定运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中超大电流输电结构的结构示意图；

1.连接铜板；2.铜辫子；3.导电铜柱；4.高温高压压力边界；5.冷却水管；6.冷却水接管压紧螺母；7.冷却水密封垫片；8.冷却水入口接管；9.冷却水出口接管。

具体实施方式

本发明提供了一种适用于高温高压的超大电流输电结构及其工艺，解决了现有的超大电流输电结构尺寸较大，结构不合理，不便于安装和运行的技术问题，实现了具有输电电流高、结构紧凑、安装灵活方便、安全可靠的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1，本申请提供了用于高温高压条件下的超大电流输电结构包括：1.连接铜板；2.铜辫子；3.导电铜柱；4.高温高压压力边界(该结构的功能是实现外部输电电极与高温高压环境内的输电电极的连接，所以要求输电结构贯穿高温高压容器的压力边界，此处的高温高压压力边界就是所述需要贯穿高温高压容器的压力边界)；5.冷却水管；6.冷却水接管压紧螺母；7.冷却水密封垫片；8.冷却水入口接管；9.冷却水出口接管。

其主要特点在于：

(1)输电结构设置有冷却结构，能够将输电结构自发热以及通过上端铜柱传导的热量及时导出，确保运行过程中输电结构温度不持续上升，维持在设计可控的水平，保证输电结构不会由于在超大电流和高温条件下由于发热而烧毁。

(2)输电结构的铜柱和连接铜板之间采用软铜辫子连接，便于实际操作过程中的安装以及冷热态运行条件下变形和收缩的缓冲，确保安全稳定运行，具有安装灵活的特点。

(3)连接铜板采用压接成型的方式加工，具体操作方式为先将软铜辫子装入铜管内，然后再将铜管和铜辫子整体压成方形铜板形状，在将圆形铜管压成方形铜板的过程中可以使铜管内的铜辫子变得紧密(常规设计采用焊接方案，焊接过程中容易出现焊接不牢固和部分软铜辫子烧断的现象，使得结构的实际可通过电流显著降低)。

高温高压条件下超大电流输电结构加工及安装工艺流程如下：

1)按照设计要求进行导电铜柱(部件3)加工，导电铜柱设计成T字型结构，铜柱内设计有冷却水流道，实现强迫循环冷却。

2)T型铜柱设计方案增加了软铜辫子与铜柱焊接的操作面积，同时使得软铜辫子的过流截面积与导电铜柱的过流截面积匹配。

3)软铜辫子另外一端根据安装的具体要求预留足够的长度后装入铜管内，然后再采用整体压接的方法将装满软铜辫子的铜管压成方形连接铜板，在压接过程中软铜辫子受力自动变得致密紧实，然后再根据实际情况在连接铜板上加工螺栓连接孔。

4)将冷却水入口接管(部件8)和冷却水出口接管(部件9)焊接到冷却水接管压紧螺母(部件6)上。

5)将冷却水密封垫片(部件7)放入冷却水接管压紧螺母(部件6)内，拧紧螺纹，实现冷却水的密封。

6)将冷却水进出口接管分别连接到外部冷却回路相应的接口上。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

(1)导电铜柱内部设计有冷却流道，通过外部通冷却水进行强迫循环冷却的方式，确保输电结构温度在设计要求正常运行范围内。

(2)输电结构的导电铜柱和连接铜板之间采用软铜辫子，具有安装灵活方便，并且能够吸收热态条件下的热膨胀功能。

(3)连接铜板采用软铜辫子压接成型方案，减少焊接，降低了连接部件处的电阻，可提高单位面积的输电电流，使得输电结构更紧凑和可靠。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种适用于高温高压的超大电流输电结构，其特征在于，所述结构包括：

连接铜板、铜辫子、导电铜柱、冷却水管、冷却水接管压紧螺母、密封垫片、冷却水入口接管、冷却水出口接管；连接铜板通过铜辫子与导电铜柱上端连接，导电铜柱内开设有冷却流道，冷却水管一端延伸至冷却流道内，冷却水管通过冷却水接管压紧螺母与导电铜柱下端固定连接，冷却水接管压紧螺母内设有密封垫片，冷却水管另一端与冷却水入口接管和冷却水出口接管均连接。

2.根据权利要求1所述的适用于高温高压的超大电流输电结构，其特征在于，所述导电铜柱具体为T字型导电铜柱，铜辫子与T字型导电铜柱的横向端连接。

3.根据权利要求2所述的适用于高温高压的超大电流输电结构，其特征在于，铜辫子的过流截面积与导电铜柱的过流截面积匹配。

4.根据权利要求1所述的适用于高温高压的超大电流输电结构，其特征在于，连接铜板通过把装有铜辫子的铜管压成方形，并在连接铜板上加工螺栓连接孔制成。

5.根据权利要求1所述的适用于高温高压的超大电流输电结构，其特征在于，冷却水入口接管和冷却水出口接管均焊接在冷却水接管压紧螺母上。

6.一种权利要求1-5所述的超大电流输电结构的加工及安装工艺，其特征在于，所述工艺包括：

1)按照设计要求对导电铜柱进行加工，将导电铜柱加工为T字型结构，导电铜柱内加工有冷却水流道；

2)将铜辫子一端与导电铜柱的横向端焊接；

3)将铜辫子另外一端根据安装的具体要求预留足够的长度后装入铜管内，然后再采用整体压接的方法将装满软铜辫子的铜管压成方形连接铜板，然后在连接铜板上加工螺栓连接孔；

4)将冷却水入口接管和冷却水出口接管焊接到冷却水接管压紧螺母上；

5)将冷却水密封垫片放入冷却水接管压紧螺母内，拧紧螺纹；

6)将冷却水进出口接管分别连接到外部冷却回路相应的接口上。