CN108195691A - 一种包壳管内压爆破试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包壳管内压爆破试验装置，包括真空加热装置、设置在所述真空加热装置中的包壳管、设置在所述真空加热装置中套设在所述包壳管外围的防护组件、设置在所述防护组件的一端与所述包壳管连通将压力介质输送至所述包壳管的压力介质输送管道、设置在所述防护组件的另一端与所述防护组件连通的压力介质释放装置；所述压力介质释放装置从所述真空加热装置伸出设置，以将防护组件中的介质输送至所述真空加热装置外。本发明的包壳管内压爆破试验装置能够将压力介质输送至真空加热装置外，避免爆破后的介质损坏真空加热装置中的重要部件，利于压力介质的回收和再利用。
Description
技术领域
本发明涉及试验装置，更具体地说，涉及一种包壳管内压爆破试验装置。
背景技术
传统泄压装置通常采用泄压阀，在系统内压力大于外界环境压力时能满足系统密封要求，但在高真空环境中泄漏率很高，不能满足本内压爆破试验机高真空度密封要求。传统内压爆破试验机爆破后压力介质直接释放，容易损坏加热炉内重要部件还有污染环境，另外，其为单一压力介质释放系统，无法实现多压力介质的释放。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种能够解决不能满足试验机高真空度密封要求、压力介质释放容易损坏重要部件还有污染环境以及无法多压力介质释放等弊端的包壳管内压爆破试验装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种包壳管内压爆破试验装置，包括真空加热装置、设置在所述真空加热装置中的包壳管、设置在所述真空加热装置中套设在所述包壳管外围的防护组件、设置在所述防护组件的一端与所述包壳管连通将压力介质输送至所述包壳管的压力介质输送管道、设置在所述防护组件的另一端与所述防护组件连通的压力介质释放装置；
所述压力介质释放装置从所述真空加热装置伸出设置，以将防护组件中的介质输送至所述真空加热装置外。
优选地，所述压力释放装置包括与所述防护组件连接且从所述真空加热装置伸出的压力介质释放管道以及设置在所述压力介质释放管道上的至少一个压力介质释放阀。
优选地，所述至少一个压力介质释放阀包括与所述压力介质释放管道连通且可自力复位高真空密封的气态压力介质释放阀以及与所述压力介质释放管道连通的液态压力释放阀。
优选地，所述防护组件包括套设在所述包壳管外围的防护套筒、以及设置在所述防护套筒两端的第一密封堵头和第二密封堵头；
所述防护套筒与所述压力介质释放管道连接；
所述压力介质输送管道通过设置密封卡环与所述第一密封堵头连接。
优选地，所述真空加热装置包括加热炉、设置在所述加热炉上的真空密封组件、设置在所述加热炉中的陶瓷基座、以及设置在所述陶瓷基座上的至少一段加热体；
所述包壳管设置在所述加热体中；
所述防护套筒套设在所述包壳管外围且设置在所述加热体中；
所述压力释放管道伸出所述陶瓷基座设置。
优选地，所述加热炉上设有供所述压力介质输送管道伸入的第一开口以及与所述第一开口相对设置供所述压力介质释放管道伸出的第二开口；
所述真空密封组件设置在所述第一开口处；
所述压力介质释放管道直径与所述第二开口的口径基本相等。
优选地，所述真空密封组件包括设置在所述第一开口上的真空法兰、以及固定所述真空法兰的真空密封快夹；
所述压力介质输送管道与所述密封卡环连接且通过所述真空密封快夹固定设置。
优选地，所述加热体为钼丝；
所述至少一段加热体包括依次设置的第一段加热体、第二段加热体、以及第三段加热体。
优选地，所述至少一段加热体上设有检测加热温度的至少一个温度探测头。
优选地，至少一个温度探测头包括设置在所述第一段加热体上的第一温度探测头、设置在所述第二加热体上的第二段探测头以及设置在所述第三段加热体上的第三温度探测头。
实施本发明的包壳管内压爆破试验装置，具有以下有益效果：本发明通过在真空加热装置中的包壳管的外围套设防护组件，并通过在防护组件的一端连接压力介质输送管道、在防护组件的另一端连接压力介质释放装置，该压力介质释放装置从该真空加热装置伸出设置将防护组件中的介质输送至真空加热装置外，从而使得包壳管爆破后的压力介质能够被输送至真空加热装置外，避免爆破后的介质损坏真空加热装置中的重要部件。
另外，该压力介质释放装置通过设置压力介质释放管道以及至少一个压力介质释放阀，在外部压力大于真空加热装置内部压力时，通过压差，该压力介质释放阀可实现阀门的自力密封，以保证真空加热装置的密封效果，使其达到更高的真空度，从而满足包壳管爆破的高真空度密封要求，还有可通过设置多个压力介质释放阀，实现多介质的排放。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明包壳管内压爆破试验装置的剖示图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1示出了本发明包壳管内压爆破试验装置的一个优选实施例。
本发明的包壳管内压爆破试验装置能够将压力介质输送至真空加热装置外，避免爆破后的介质损坏真空加热装置中的重要部件。还有能够满足包壳管爆破的高真空度密封要求，实现多介质的排放。
如图1所示，该包壳管内压爆破试验装置，其包括真空加热装置11、设置在该真空加热装置11中的包壳管12、设置在该真空加热装置11中套设在该包壳管12外围的防护组件14、设置在该防护组件14的一端与该包壳管12连通将压力介质输送至包壳管12的压力介质输送管道15、设置在该防护组件14的另一端与该防护组件14连通的压力介质释放装置16。该真空加热装置11能够给该包壳管12加热，并使该包壳管12处于真空环境。该包壳管12可用于核反应堆，该防护组件14可用于防止爆破后压力介质流向真空加热装置11中，损坏真空加热装置11中的重要部件。该压力介质输送管道15能够将压力介质输送至包壳管12进行升压爆破。该压力介质释放装置16能够将压力介质输送至真空加热装置11外，避免压力介质污染该真空加热装置11。
该真空加热装置11包括加热炉111、设置在该加热炉111上的真空密封组件113、设置在该加热炉111中的陶瓷基座112、以及设置在该陶瓷基座112上的至少一段加热体114。该加热炉111可形成用于加热包壳管12的密闭空间，该真空密封组件113能够对该加热炉111进行真空密封，提高该加热炉的真空度还有密闭性。该陶瓷基座112可用于安装该加热体114，该加热体114为电加热体，能够通过电导通而产生热量。
该加热炉111为耐高温、高压的金属材质制成并通有循环冷却水保护。该加热炉111上设有供该压力介质输送管道15伸入的第一开口1111以及与该第一开口1111相对设置的第二开口1112。可以理解地，通过该第一开口1111，该压力介质输送管道15能够伸入与该包壳管12连接，以给该包壳管12输送压力介质。通过该第二开口1112，该压力介质释放装置16能够从该第二开口1112伸出，以将压力介质释放输送至真空加热装置外释放。另外，该加热炉111上还设有可供抽真空的阀门，以便于对该加热炉111抽真空。
该陶瓷基座112设置在该第二开口1112的上方，且与该第二开口1112连通，以便于该压力介质释放装置16从该陶瓷基座112和该第二开口1112伸出。该陶瓷基座112可作为该加热体114的安装座。
该真空密封组件113设置在该第一开口1111处，以密封该第一开口1111。该真空密封组件113包括设置在该第一开口1111上的真空法兰1131以及固定该真空法兰1131的真空密封快夹1132。具体地，该真空法兰1131与该加热炉111顶部的法兰接口通过真空密封快夹1132连接，以密封该第一开口1111。
在本实施例中，该加热体114可以采用钼丝制成，钼丝材质加热体适合在高真空，高温环境中长期运行，不易在真空中受损，符合包壳管12在真空环境中测试的要求。可以理解地，采用钼丝做加热体，其加热效果佳、稳定性高。
该至少一段加热体包括一段加热体、两段加热体、三段加热体或者多段加热体。在本实施例中，优选地，该至少一段加热体包括依次设置的第一段加热体、第二段加热体、以及第三段加热体。可以理解地，通过设置多段加热体，通过功率调节可以使得该包壳管12能够均匀受热升温。
该包壳管12设置在该加热体114中，且穿设在该防护组件14中。该包壳管12是核反应堆安全的第一道屏障，能够保证在长期运行条件下包容芯片核裂变产生的放射性裂变产物，不产生放射性物质的泄露。该包壳管12可采用锆合金制成，其具有强度高、耐腐蚀性能好、中子吸收截面低等特点。可以理解地，该包壳管12的材质不限于锆合金，也可采用最新研制的具有强度高，耐腐蚀性能好，不产生氢爆等特点的材质。
该至少一段加热体上设有检测加热温度的至少一个温度探测头13该至少一个温度探测头13包括一个温度探测头、两个温度探测头或者三个温度探测头。在本实施例中，优选地，该至少一个温度探测头包括设置在该第一段加热体上的第一温度探测头131、设置在该第二加热体上的第二段温度探测头132以及设置在该第三段加热体上的第三温度探测头133。相比于单点测温，通过设置多个温度探测头进行分段测温可以保证整个包壳管温度均匀性，避免测量精度受影响。可以理解地，该温度探测头的数量可以跟该加热体的段数相一致。
该第一温度探测头131、该第二温度探测头132以及该第三温度探测头133分别伸入防护组件14中与该包壳管连接，用于检测对应加热体加热后，包壳管12上对应位置的温度，以保证包壳管12加热均匀。该第一温度探测头131、该第二温度探测头132以及该第三温度探测头133均可自带压力传感器，则可保证该第一温度探测头131、该第二温度探测头132以及该第三温度探测头133紧靠包壳管12外表面同时不至使该包壳管12表面产生缺陷，以达到准确控制温度和不影响包壳管12内压性能测量的作用。
该防护组件14包括套设在该包壳管12外围的防护套筒141、以及设置在该防护套筒141两端的第一密封堵头142和第二密封堵头143。该防护套筒141可防止爆破后的介质向该加热炉1111释放，导致加热炉1111中的部件损坏。该第一密封堵头142和该第二密封堵头143以保证该包壳管12加压的密封性。
该防护套筒141套设在该包壳管12的外围且设置在该加热体114中。该防护套筒141可以呈圆筒状，其直径大于该包壳管12的直径，小于该加热体114的直径。且该防护套筒141的长度大于该包壳管12的长度，使得，该包壳管12能够整个设置在该防护套筒141中。
该第一密封堵头142和该第二密封堵头143均为耐高温高压密封堵头，其分别置于防护套筒141的内部，与该包壳管12连接，保证了包壳管12与整个加压系统的密封性，避免包壳管12泄压。
该压力介质输送管道15通过设置密封卡环17与该第一密封堵头142连接，以保证该包壳管12的密封性，还有保证压力介质能够输送至包壳管12中进行加压爆破。该压力介质输送管道15与该真空法兰1131连接且通过该真空密封快夹1132固定设置，从而保证了该加热炉111的密封性。该压力介质输送管道15可根据不同温度条件输送不同的压力介质，其可连接不同的介质源。在本实施例中，该压力介质输送管道15可输送气态压力介质，也可以输送液态压力介质。
该压力介质释放装置16从该真空加热装置11伸出设置，以将防护组件14中的介质输送至真空加热装置11外，以利于压力介质的回收和再利用。避免压力介质污染环境。该压力介质释放装置16包括与该防护组件14连接且从该真空加热装置11伸出设置的压力介质释放管道161以及设置在该压力介质释放管道161上且可自力复位高真空密封的至少一个压力介质释放阀162。该压力介质释放管道161能够将压力介质输送至真空加热装置11外。
该压力介质释放管道161可采用耐高温、耐高压的金属制成。该压力介质释放管道161与该防护套筒141连接，且伸出该陶瓷基座112设置，以输送该防护套筒141中的介质。该压力介质释放管道161的直径与该第二开口1112的口径基本相等，以达到密封的作用，保持该加热炉111处于真空状态。该压力介质释放管道161的长度可根据实际需要设置，其可将压力介质输送至回收装置，以便于压力介质的回收和再利用。
该至少一个压力介质释放阀162包括一个压力介质释放阀、两个压力介质释放阀或者多个压力介质释放阀。可以理解地，该至少一个压力介质释放阀162的数量可根据该压力介质输送管道15所输送的压力介质的数量进行设置。在本实施例中，优选地，该至少一个压力介质释放阀162包括与该压力介质释放管道161连通的气态压力介质释放阀1621以及与该压力介质释放管道161连通的液态压力释放阀1622。
该气态压力介质释放阀1621和该液态压力介质释放阀1622，具有以下作用，第一，在对该加热炉111抽真空的过程中，外部压力大于加热炉111内部压力，通过压差，该气态压力介质释放阀1621实现阀门的自力密封；该液态压力介质释放阀1622可通过手动螺纹紧固密封；保证加热炉111中的真空度和密封效果。第二，在包壳管12爆破后，释放出的气态压力介质会导致内部压强增大，使气态压力介质释放阀1621自动打开，达到泄压的效果，该液态压力释放阀1622能够将爆破后的液体压力介质释放，便于压力介质回收再利用。
以下以加入液态介质进行爆破和加入气态介质进行爆破为例具体说明该包壳管内压爆破试验装置的应用原理。
在操作系统中设定第一温度T1，该第一温度T1低于400℃，将该包壳管12安装在该防护套筒141中，且与该第一密封堵头142和该第二密封堵头143连接，通过密封卡环17将该压力介质输送管道15与该第一密封堵头142连接，并将该压力介质输送管道15的一端固定在真空法兰1131上，用真空密封快夹1132固定，输入液态压力介质，具体地，输入高温硅油。启动双动力真空抽取系统对该加热炉111进行抽真空，带加热炉111真空度达到10-3Pa后进行加热升温，升温速率为10℃min-1，达到第一温度T1保温1h后开始泵入液体介质升压，直至包壳管12爆破，该包壳管12爆破后，液态介质沿该压力介质释放管道161输送至液态压力介质释放阀1622释放。
在操作系统中设定第二温度T2，该第二温度T2高于400℃，将该包壳管12安装在该防护套筒141中，且与该第一密封堵头142和该第二密封堵头143连接，通过密封卡环17将该压力介质输送管道15与该第一密封堵头142连接，并将该压力介质输送管道15的一端固定在真空法兰1131上，用真空密封快夹1132固定，输入气态压力介质，具体地，输入惰性气体Ar。启动双动力真空抽取系统对该加热炉111进行抽真空，带加热炉111真空度达到10-3Pa后进行加热升温，升温速率为10℃/min，达到第二温度T2保温1h后开始泵入液体介质升压，直至包壳管12爆破，该包壳管12爆破后，气态介质沿该压力介质释放管道161输送至气态压力介质释放阀1622释放。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，包括真空加热装置(11)、设置在所述真空加热装置(11)中的包壳管(12)、设置在所述真空加热装置(11)中套设在所述包壳管(12)外围的防护组件(14)、设置在所述防护组件(14)的一端与所述包壳管(12)连通将压力介质输送至所述包壳管(12)的压力介质输送管道(15)、设置在所述防护组件(14)的另一端与所述防护组件(14)连通的压力介质释放装置(16)；
所述压力介质释放装置(16)从所述真空加热装置(11)伸出设置，以将防护组件(14)中的介质输送至所述真空加热装置(11)外。
2.根据权利要求1所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述压力释放装置(16)包括与所述防护组件(14)连接且从所述真空加热装置(11)伸出设置的压力介质释放管道(161)以及设置在所述压力介质释放管道(161)上且的至少一个压力介质释放阀(162)。
3.根据权利要求2所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述至少一个压力介质释放阀(162)包括与所述压力介质释放管道(161)连通且可自力复位高真空密封的气态压力介质释放阀(1621)以及与所述压力介质释放管道(161)连通的液态压力释放阀(1622)。
4.根据权利要求2所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述防护组件(14)包括套设在所述包壳管(12)外围的防护套筒(141)、以及设置在所述防护套筒(141)两端的第一密封堵头(142)和第二密封堵头(143)；
所述防护套筒(141)与所述压力介质释放管道(161)连接；
所述压力介质输送管道(15)通过设置密封卡环(17)与所述第一密封堵头(142)连接。
5.根据权利要求4所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述真空加热装置(11)包括加热炉(111)、设置在所述加热炉(111)上的真空密封组件(113)、设置在所述加热炉(111)中的陶瓷基座(112)、以及设置在所述陶瓷基座(112)上的至少一段加热体；
所述包壳管(12)设置在所述加热体(114)中；
所述防护套筒(141)套设在所述包壳管(12)外围且设置在所述加热体(114)中；
所述压力释放管道(161)伸出所述陶瓷基座(112)设置。
6.根据权利要求5所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述加热炉(111)上设有供所述压力介质输送管道(15)伸入的第一开口(1111)以及与所述第一开口(1111)相对设置供所述压力介质释放管道(161)伸出的第二开口(1112)；
所述真空密封组件(113)设置在所述第一开口(1111)处；
所述压力介质释放管道(161)直径与所述第二开口(1112)的口径基本相等。
7.根据权利要求6所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述真空密封组件(113)包括设置在所述第一开口(1111)上的真空法兰(1131)、以及固定所述真空法兰(1131)的真空密封快夹(1132)；
所述压力介质输送管道(15)与所述密封卡环(17)连接且通过所述真空密封快夹(1132)固定设置。
8.根据权利要求4所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述加热体为钼丝；
所述至少一段加热体(114)包括依次设置的第一段加热体、第二段加热体、以及第三段加热体。
9.根据权利要求8所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，所述至少一段加热体上设有检测加热温度的至少一个温度探测头(13)。
10.根据权利要求9所述的包壳管内压爆破试验装置，其特征在于，至少一个温度探测头(13)包括设置在所述第一段加热体上的第一温度探测头(131)、设置在所述第二加热体上的第二段探测头(132)以及设置在所述第三段加热体上的第三温度探测头(133)。
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