CN114050438B - 一种贯穿密封结构以及安装方法 - Google Patents

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Abstract

为解决现有技术中安装元件贯穿双层压力容器安装时贯穿密封安装困难的技术问题，本发明实施例提供一种贯穿密封结构以及安装方法，包括：中空连接件，贯穿外压力容器壁与内压力容器壁，一端位于内压力容器内；以及承压管，设于内压力容器内，两端分别密封连接一个所述中空连接件；所述中空连接件与外压力容器壁和内压力容器壁密封连接。本发明实施例通过贯穿两层容器壁的中空连接件与两层容器壁的密封连接和位于容器内的承压管，实现了中空连接件和承压管在贯穿两层容器壁的同时保证了中空连接件和承压管内部与压力容器的密封，从而，通过在中空连接件和承压管的内部中空结构内设置安装元件，实现了安装元件的方便的密封安装。

Description

一种贯穿密封结构以及安装方法
技术领域
本发明涉及一种贯穿密封结构以及安装方法。
背景技术
在很多热工流体实验和测试中，经常面临贯穿两层甚至多层压力边界安装电热元件和传感器的场景。一般需要电热元件和传感器探头贯穿内层压力边界安装，其信号线缆贯穿外层压力边界。传感器探头的贯穿密封可通过螺纹、密封垫片、法兰等的方式实现，但信号线缆的贯穿密封呈现较大的难度。
工业上普遍使用电气贯穿件来实现线缆贯穿压力边界的密封和绝缘，如核电厂安全壳电气贯穿件、压力容器电气贯穿件等。但当压力容器内为高温高压(给个范围)水环境时，电气贯穿件绝缘难度较大。
在贯穿双层压力容器的情景中，有一类安装元件因为特殊需要，密封问题就变得非常棘手。比如电加热元件和热电偶。电加热元件伸出冷段较短，热电偶的铠装段较短，他们在贯穿双层圆筒形压力容器时铠装或护套只能贯穿第一层压力容器，贯穿第二层压力容器的必须是多芯的线缆，从而密封问题就变得非常棘手。
发明内容
为解决现有技术中安装元件贯穿双层压力容器安装时贯穿密封安装困难的技术问题，本发明实施例提供一种贯穿密封结构以及安装方法。
本发明实施例通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供一种贯穿密封结构，包括：
中空连接件，贯穿外压力容器壁与内压力容器壁，一端位于内压力容器内；以及
承压管，设于内压力容器内，两端分别密封连接一个所述中空连接件；
所述中空连接件与外压力容器壁和内压力容器壁密封连接。
进一步的，所述承压管为金属软管。
进一步的，所述中空连接件包括：第一中空连接件；所述第一中空连接件包括：
内中空底座，用于贯穿内压力容器壁，内中空底座与内压力容器壁焊接，一端位于内压力容器内；
内中空压紧接头，位于内压力容器内，一端设有中空连接腔，另一端与承压管的一端密封连接；以及
中空连接腔，设有中空密封垫，通过中空密封垫与内中空底座的一端密封连接。
进一步的，所述中空密封垫为中空椭球形密封垫，中空连接腔与内中空底座挤压所述中空椭球形密封垫形成密封。
进一步的，所述中空连接件还包括：第二中空连接件；所述第二中空连接件包括：
外中空底座，位于外压力容器外，一端与外压力容器壁外侧焊接；
外中空压紧接头，用于贯穿外压力容器壁，一端位于内压力容器内并与承压管的另一端密封连接，另一端通过密封圈与外中空底座的另一端密封连接；以及
外中空压紧螺帽，设有用于密封外中空底座和外中空压紧接头连接处的中空腔。
进一步的，所述外中空压紧螺帽的内侧螺纹用于与外中空压紧接头的侧部通过螺纹密封连接。
进一步的，所述外中空压紧螺帽的内部空腔顶部用于与外中空压紧接头的顶部卡扣连接；所述外中空压紧接头上部通过环形密封圈与外中空底座的另一端密封连接。
进一步的，所述中空密封垫采用紫铜制成。
进一步的，所述中空连接件均采用耐高温不锈钢制成。
第二方面，本发明实施例提供一种所述贯穿密封结构的安装方法，包括：
在承压管的两端分别焊接第一中空连接件和第二中空连接件；
在与第一中空连接件相应位置的外压力容器壁和内压力容器壁处开孔；在于第二中空连接件相应位置的外压力容器壁和内压力容器壁处开孔；
第一中空连接件和第二中空连接件分别贯穿相应的所述开孔后穿出；
将各个中空连接件与外压力容器壁和内压力容器壁的开孔处密封；
将安装元件的一端从第一中空连接件的外端部套入直至安装元件的一端的电缆从第二中空连接件的外端部穿出，完成安装。
本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例的一种贯穿密封结构以及安装方法，通过贯穿两层容器壁的中空连接件与两层容器壁的密封连接和位于容器内的承压管，实现了中空连接件和承压管在贯穿两层容器壁的同时保证了中空连接件和承压管内部与压力容器的密封，从而，通过在中空连接件和承压管的内部中空结构内设置安装元件，实现了安装元件的方便的密封安装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为贯穿密封结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-内中空底座；2-中空椭球形密封垫；3-电加热元件或热电偶；4-内中空压紧接头；5-金属软管；6-外中空压紧接头；7-外中空底座；8-环形密封圈；9-外中空压紧螺帽；10-连接电缆；11-外焊点；12-内焊点；13-外压力容器；14-内压力容器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
为解决现有技术中安装元件贯穿双层压力容器安装时贯穿密封安装困难的技术问题，参考图1所示，本发明实施例提供一种贯穿密封结构，包括：
中空连接件，贯穿外压力容器壁与内压力容器壁，一端位于内压力容器内；以及
承压管，设于内压力容器内，两端分别密封连接一个所述中空连接件；
所述中空连接件与外压力容器壁和内压力容器壁密封连接。
内压力容器位于外压力容器内，当需要贯穿外压力容器器壁和内压力容器器壁安装安装元件如电加热元件或热电偶3时，现有技术存在密封安装困难的问题。
参考图1所示，上部的中空连接件、承压管和下部的中空连接件与两个压力容器构成了贯穿密封结构，当安装元件需要安装时，将安装元件的上端置于承压管内，将安装元件上端的连接电缆10从上端的中空连接件伸出，将安装元件的下端从下部的中空连接件伸出，从而方便的实现了对安装元件的密封安装。所述安装元件可以为冷段较短的电热元件或铠装段较短的热电偶。从而，本发明实施例可以解决高温高压条件下冷段较短的电热元件，铠装段较短的热电偶贯穿双层圆筒形压力容器密封安装的难题。
从而，本发明实施例通过贯穿两层容器壁的中空连接件与两层容器壁的密封连接和位于容器内的承压管，实现了中空连接件和承压管在贯穿两层容器壁的同时保证了中空连接件和承压管内部与压力容器的密封，从而，通过在中空连接件和承压管的内部中空结构内设置安装元件，实现了安装元件的方便的密封安装。
进一步的，所述承压管为金属软管5。
本发明实施例通过采用金属软管的两端连接中空连接件，使得一方面降低了安装在外压力容器和内压力容器上的中空连接件对芯度、方位角一致的精度要求，高温高压实验中各部件热膨胀不对等产生的误差可通过金属软管的弯曲或微变形来调整。
进一步的，所述中空连接件包括：第一中空连接件；所述第一中空连接件包括：内中空底座1，用于贯穿外压力容器壁与内压力容器壁，内中空底座与内压力容器壁焊接，一端位于内压力容器内；内中空压紧接头4，位于内压力容器内，一端设有中空连接腔，另一端与承压管的一端密封连接；以及中空连接腔，设有中空密封垫，通过中空密封垫与内中空底座的一端密封连接。
可选地，内中空底座1通过内焊点12与内压力容器14内壁焊接。
进一步的，所述中空密封垫为中空椭球形密封垫2，中空连接腔与内中空底座挤压所述中空椭球形密封垫形成密封。进一步的，所述中空密封垫采用紫铜制成。
参考图1所示，第一中空连接件可以为下中空连接件。下中空连接件包括内中空底座1和内中空压紧接头4，内中空底座1的下端从外压力容器穿出，内中空底座的上端位于内压力容器内；内中空底座通过中空椭球形密封垫2与内中空压紧接头4的中空连接腔密封连接。
进一步的，所述中空连接件还包括：第二中空连接件；所述第二中空连接件包括：外中空底座7，位于外压力容器外，一端与外压力容器壁外侧焊接；外中空压紧接头6，用于贯穿外压力容器壁与内压力容器壁，一端位于内压力容器内并与承压管的另一端密封连接，另一端通过密封圈与外中空底座的另一端密封连接；以及外中空压紧螺帽9，设有用于密封外中空底座和外中空压紧接头连接处的中空腔。
参考图1所示，第二中空连接件可以为上中空连接件。上中空连接件包括外中空底座7、外中空压紧接头6和外中空压紧螺帽；外中空底座7与外压力容器的外壁焊接；外中空底座7的外侧通过螺纹与外中空压紧螺帽螺纹连接；外中空底座7的顶部通过密封圈与外中空压紧接头密封连接。
进一步的，所述外中空压紧螺帽9的内侧螺纹用于与外中空压紧接头6的侧部通过螺纹密封连接。
进一步的，所述外中空压紧螺帽的内部空腔顶部用于与外中空压紧接头的顶部卡扣连接；所述外中空压紧接头上部通过环形密封圈8与外中空底座7的另一端密封连接。
参考图1所示，高温高压水环境下的密封功能主要是通过中空椭球形密封垫2和环形密封圈8的挤压形变形成的密封面来实现的。环形密封圈8受挤压形成的面密封实现外层压力容器13内外的承压密封；中空椭球形密封垫2受挤压形成的密封面分别实现外层压力容器13内外、内层压力容器14内外、内层压力容器14与大气环境的承压密封。
可选地，外中空底座7通过外焊点11与外压力容器外壁焊接。
本发明实施例的所有焊点均满足相应承压条件下的焊缝质量标准。
进一步的，所述中空连接件均采用耐高温不锈钢制成。
第二方面，本发明实施例提供一种所述贯穿密封结构的安装方法，包括：
在承压管的两端分别焊接第一中空连接件和第二中空连接件；
在与第一中空连接件相应位置的外压力容器壁和内压力容器壁处开孔；在于第二中空连接件相应位置的外压力容器壁和内压力容器壁处开孔；
第一中空连接件和第二中空连接件分别贯穿相应的所述开孔后穿出；
将各个中空连接件与外压力容器壁和内压力容器壁的开孔处密封；
将安装元件的一端从第一中空连接件的外端部套入直至安装元件的一端的电缆从第二中空连接件的外端部穿出，完成安装。
本发明实施例的核心思路是将承压管两端的中空连接件连接，安装元件只需贯穿内层压力容器14密封安装，安装元件尾端的连接电缆10依次通过承压管以及相应的中空连接件后穿出，免除了连接电缆10贯穿外层压力容器13的密封工序。
参考图1所示，当安装元件为冷段较短的电热元件时，由于特殊需求，从内层压力容器14贯穿而出的电加热元件3的冷段较短，不足以延伸到外压力容器13外面，此时选用本发明实施例的贯穿密封结构进行高温高压水环境下的密封，将连接电缆10贯穿到外层压力容器13之外，跟测控系统连接，从而实现密封安装。
其具体步骤包括：
根据电热元件的外径尺寸，在外压力容器13和内压力容器14壁面依次开孔，同时将孔径适宜的内中空底座和外中空底座7焊接在压力容器壁上；焊接过程中，尽可能最大可能控制两个底座的对芯度误差、方位角误差；将金属软管5、内中空压紧接头4和外中空压紧接头6通过焊接连接，焊接后的整体可以从外层压力容器13开孔中穿出。
开启组装流程：电热元件将中空椭球形密封垫2串在内中空压紧接头4；将环形密封圈8套入外中空压紧接头6；将套好的内中空压紧接头4和外中空压紧接头6分别通过外层压力容器壁13上的孔塞入，从中空外压紧接头6和金属软管5内部伸入中空内六角扳手旋紧内压紧接头4；外中空压紧接头6顶部旋入外中空压紧螺帽9，使用扳手旋紧，安装完毕；电热元件的连接电缆10从金属软管5和外中空压紧接头6中空结构中穿出后连接电源。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种贯穿密封结构，其特征在于，包括：
中空连接件，贯穿外压力容器壁与内压力容器壁，一端位于内压力容器内；以及
承压管，设于内压力容器内，两端分别密封连接一个所述中空连接件；
所述中空连接件与外压力容器壁和内压力容器壁密封连接；
所述中空连接件包括：第一中空连接件；所述第一中空连接件包括：
内中空底座，用于贯穿内压力容器壁，内中空底座与内压力容器壁焊接，一端位于内压力容器内；
内中空压紧接头，位于内压力容器内，一端设有中空连接腔，另一端与承压管的一端密封连接；以及
中空连接腔，设有中空密封垫，通过中空密封垫与内中空底座的一端密封连接；
所述中空密封垫为中空椭球形密封垫，中空连接腔与内中空底座挤压所述中空椭球形密封垫形成密封；
所述中空连接件还包括：第二中空连接件；所述第二中空连接件包括：
外中空底座，位于外压力容器外，一端与外压力容器壁外侧焊接；
外中空压紧接头，用于贯穿外压力容器壁，一端位于内压力容器内并与承压管的另一端密封连接，另一端通过密封圈与外中空底座的另一端密封连接；以及
外中空压紧螺帽，设有用于密封外中空底座和外中空压紧接头连接处的中空腔。
2.如权利要求1所述贯穿密封结构，其特征在于，所述承压管为金属软管。
3.如权利要求1所述贯穿密封结构，其特征在于，所述外中空压紧螺帽的内侧螺纹用于与外中空压紧接头的侧部通过螺纹密封连接。
4.如权利要求3所述贯穿密封结构，其特征在于，所述外中空压紧螺帽的内部空腔顶部用于与外中空压紧接头的顶部卡扣连接；所述外中空压紧接头上部通过环形密封圈与外中空底座的另一端密封连接。
5.如权利要求1-4任意一项所述贯穿密封结构，其特征在于，所述中空密封垫采用紫铜制成。
6.如权利要求5所述贯穿密封结构，其特征在于，所述中空连接件均采用耐高温不锈钢制成。
7.一种权利要求1-6任意一项所述贯穿密封结构的安装方法，其特征在于，包括：
在承压管的两端分别焊接第一中空连接件和第二中空连接件；
在与第一中空连接件相应位置的外压力容器壁和内压力容器壁处开孔；在于第二中空连接件相应位置的外压力容器壁和内压力容器壁处开孔；
第一中空连接件和第二中空连接件分别贯穿相应的所述开孔后穿出；
将各个中空连接件与外压力容器壁和内压力容器壁的开孔处密封；
将安装元件的一端从第一中空连接件的外端部套入直至安装元件的一端的电缆从第二中空连接件的外端部穿出，完成安装。
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