CN115148382A - 用于压力容器的电气贯穿件、压力容器、组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于压力容器的电气贯穿件、压力容器、组装方法。所述电气贯穿件包括：筒体组件，包括：筒体以及端板，其中，所述筒体的一端设置所述端板，所述筒体的另一端开口，所述端板上设置多个通孔；以及多个导体组件，穿入所述多个通孔中并在所述通孔处与所述端板焊接。

Description

用于压力容器的电气贯穿件、压力容器、组装方法

技术领域

本发明的实施例涉及电气工程技术领域，特别涉及一种用于压力容器的电气贯穿件、压力容器、组装方法。

背景技术

电气贯穿件用于实现容器内外的电气连接。现有技术中，电气贯穿件一般是用于核反应堆安全壳的电气贯穿件，该电气贯穿件的结构较为复杂。

在一些情况下，存在对简化的电气贯穿件的应用需求。例如，当小型反应堆试验样机在压力容器内运行时，需要结构更为简单和紧凑的电气贯穿件来实现压力容器内试验样机的电仪设备与压力容器外部的电气连接，并保证电气贯穿件压力边界的完整密封，防止放射性物质外泄。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于压力容器的电气贯穿件、压力容器、组装方法，以解决上述技术问题中的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，提出一种用于压力容器的电气贯穿件，包括：筒体组件，包括：筒体以及端板，其中，所述筒体的一端设置所述端板，所述筒体的另一端开口，所述端板上设置多个通孔；以及多个导体组件，穿入所述多个通孔中并在所述通孔处与所述端板焊接。

根据本发明的另一方面，提出一种压力容器，包括：壳体，其上设有开口；以及所述的电气贯穿件，所述电气贯穿件安装在所述壳体上并封闭所述开口，多个所述导体组件的一端位于所述壳体内侧，另一端位于所述壳体外侧。

根据本发明的另一方面，提出一种用于压力容器的电气贯穿件的组装方法，包括：将多个导体组件从筒体组件的端板的多个通孔穿过，其中所述筒体组件包括筒体以及所述端板，所述筒体的一端设置所述端板，所述筒体的另一端开口；将所述导体组件在所述通孔处与所述端板焊接。

在根据本发明的实施例的用于压力容器的电气贯穿件中，筒体的一端设置端板，筒体的另一端开口，多个导体组件安装在端板上，相较于现有技术中在筒体两端均设置端板并将导体组件安装至两个端板上而言，能够简化结构；并且，现有技术通常设置复杂的密封结构来实现导体组件与端板之间的密封，本发明将导体组件焊接到端板上，既能实现导体组件的固定，又能密封通孔，满足电气贯穿件的密封要求，结构更为简单。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于压力容器的电气贯穿件的示意图；

图2示出了图1的电气贯穿件的另一视角的示意图；

图3示出了图1的电气贯穿件的导线的示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的用于压力容器的电气贯穿件的组装方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。

在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

本申请的发明人意识到，在一些情况下，例如当小型反应堆试验样机在反应堆压力容器内的真空环境中运行时，现有技术中用于核反应堆安全壳的电气贯穿件并不适用。安全壳的电气贯穿件由于其使用环境的要求更高，因此结构较为复杂，体型较大，并且安装也较为麻烦，不便用于上述情况。

基于上述问题，本申请的发明人设计了如下将要描述的电气贯穿件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于压力容器的电气贯穿件的剖视图，图2示出了所述电气贯穿件的俯视图。参照图1和图2，所述电气贯穿件包括：筒体组件10，包括：筒体12以及端板14，其中，筒体12的一端设置端板14，筒体12的另一端开口，端板14上设置多个通孔16；以及多个导体组件20，穿入多个通孔16中并在通孔16处与端板14焊接。

筒体12和端板14可以焊接为一体，或者采用其他方式一体成型。筒体组件10设置为安装至压力容器的壳体上。压力容器的壳体设有开口，电气贯穿件通过筒体组件10安装到壳体之后，一方面能够封闭所述开口，保证压力容器的密封环境；另一方面，使得多个导体组件20的一端能够位于壳体内侧用于连接压力容器内部的电气装置，同时多个导体组件20的另一端位于壳体外侧用于连接压力容器外部的电气装置，从而实现压力容器内外的电气连接。

在一些实施例中，筒体组件10设置为焊接到压力容器的壳体的开口处。筒体组件10可以穿设到所述开口中，并使得端板14朝向所述压力容器内部，从而在开口处将筒体组件10与压力容器的壳体焊接在一起，并且多个导体组件20的一端可以伸入压力容器内。通过焊接实现筒体组件10与压力容器壳体连接处的密封，同时，再结合端板以及焊接在端板通孔处的导体组件20的封闭作用，能够完整地封闭所述壳体的开口，保证良好的密封性。可以根据需求调整筒体组件10穿设到开口的位置，使得端板14可以较多地伸入到压力容器内，或者较少地伸入并贴近开口处。

在另一些实施例中，筒体组件10设置凸缘，通过紧固件将所述凸缘安装至压力容器的壳体的开口周边。凸缘可以设置在筒体12或端板14的周边，凸缘上开设第一连接孔，壳体的开口周边设置第二连接孔，或者壳体开口处设置另一凸缘，所述另一凸缘上设置第二连接孔，通过紧固件连接第一连接孔和第二连接孔，从而将凸缘安装至开口周边，并使得筒体组件10及其上的多个导体组件20一并封闭所述开口，同时端板14朝向所述压力容器内部。在安装凸缘时，还可以利用密封圈进行密封，保证安装处的密封性。可以将密封圈设置在凸缘与壳体或另一凸缘之间。凸缘可以为法兰，连接孔可以为螺纹孔，紧固件可以为螺栓。

现有技术中，一般在筒体两端均设置端板，导体组件安装至两个端板，有的还在筒体内设置额外的支撑板来辅助支撑导体组件。然而，在本发明的实施例中，发明人发现仅设置一个端板14即可满足对多个导体组件20的固定和支撑的要求，从而本发明仅在筒体12的一端设置端板14，筒体12的另一端开口，筒体内无需设置额外的支撑板，从而可以简化结构以及安装操作。

对于导体组件与端板之间的密封，现有技术中一般通过设置复杂的密封组件来实现密封，所述密封组件例如包括：密封帽、压紧环、密封环。本发明改进了密封方式，通过将导体组件20在通孔16处与端板14焊接来实现导体组件20与端板14连接处的密封，密封方式更为简单。通过焊接进行密封，其密封效果可以满足本发明实施例的应用场景对密封性的要求，并且满足密封的持久性、稳定性要求。

图3示出了图1的电气贯穿件的导线22的示意图，一并参照图1至图3，在一些实施例中，每个导体组件20包括：导线22，包括：绝缘材料21、包覆在绝缘材料21内的一个或多个导体23；以及两个连接器24，设置在导线22两端，连接器24包括：绝缘体、开设在绝缘体上的一个或多个导体连接孔；其中，导体23的两端分别插入导体连接孔内。

通过设置连接器24，一方面可以保证电气连接的密封性，通过连接器24的绝缘体进行密封；另一方面便于进行电气连接操作，只需将电气贯穿件的导线22的导体23插入导体连接孔中，并将电气装置的电连接部也插入相应的导体连接孔中，即可实现电气连接。绝缘体可以采用陶瓷材料，从而连接器24具有耐高温、耐辐照的特性。导线22所设置的导体23的数量以及连接器24所开设的导体连接孔的数量可以根据实际需求确定。

导线22可以是用于测量温度的热电偶，或传输其他测量信号的导线，也可以是传输低压电流的导线。导线22的导体23可以选用无氧铜芯线或NiCr-NiAl芯线，其中无氧铜芯线可用于低压动力供电及传输测量信号，NiCr-NiAl芯线可用于传输测量信号。导体23的具体材料可根据所需贯穿的信号确定，导线中的导体芯数可根据实际需求确定。导线22的绝缘材料21可以采用陶瓷材料，具体可以采用氧化镁。

在一些实施例中，连接器24可能具有比导线22更大的径向尺寸，以提供更好的密封和保护作用。在这样的情况下，存在导线22难以焊接到通孔16处的问题。具体地，由于导体组件20需要穿入通孔16中，如果连接器24的径向尺寸大于导线22的径向尺寸，那么通孔16的径向尺寸需要大于连接器24的径向尺寸，使得导体组件20能够从通孔16穿过，此时通孔16的径向尺寸会比导线22的径向尺寸大出许多，即通孔16的壁面和导线22之间的间隔较大，难以进行焊接。

为解决此技术问题，在本发明的一些实施例中，导体组件20还包括：环形连接件26，套设在导线22外并与导线22焊接，并且环形连接件26在通孔16处与端板14焊接。从而通过环形连接件26来实现导体组件20与端板14之间的焊接。环形连接件26的最大外径可以大于连接器24的最大外径，以便连接器24顺利穿过，并且环形连接件26能够与径向尺寸大于连接器24径向尺寸的通孔16的壁面贴近从而顺利实现焊接。环形连接件26的材料可以为不锈钢，环形连接件26可以提前与导线22焊接，并通过密封性检测后，再与导线22一起焊接固定在筒体组件10的端板14上。

参照图1，通孔16可以设置为台阶孔的形式，包括相连接的第一孔和第二孔，第一孔的孔径大于第二孔的孔径，在第一孔和第二孔的连接处形成台阶部，第一孔开设在端板14背离筒体12的面上，第二孔开设在端板14靠近筒体12的面上，第一孔的孔径大于环形连接件26的径向尺寸，第二孔的孔径小于环形连接件26的径向尺寸，第二孔的孔径大于连接器24的径向尺寸和导线22的径向尺寸。从而，在组装时，按照从第一孔穿向第二孔的顺序，一端的连接器24和导线22可以从通孔16顺利穿过，直至环形连接件26到达通孔16处时，环形连接件26可以进入第一孔，然后在台阶部处被阻挡，此时可以完成环形连接件26与端板14之间的焊接。即环形连接件26可以在第一孔处与端板14焊接。第一孔的轴向尺寸可以大于第二孔的轴向尺寸，使得通孔16的更多部分形成第一孔以容纳更大厚度的环形连接件26，以实现更稳固的焊接和密封效果。

在一些实施例中，导线22还包括：不锈钢护套25，套设在绝缘材料21外；和/或连接器24还包括：不锈钢壳体，包围在绝缘体外。通过设置不锈钢护套25和不锈钢壳体，可以实现对内部导体的电磁屏蔽，减小外部干扰因素对导体传输信号的影响，还可以防止电磁泄漏。筒体组件10也可以采用不锈钢材料。不锈钢护套25、不锈钢壳体以及筒体组件10的材料具体可以采用核级不锈钢。

在本发明的实施例中，同一个电气贯穿件的多个导体组件20包括：用于供电的导体组件、用于传输测量信号的导体组件。现有技术中，用于供电的导体组件和用于传输测量信号的导体组件一般分别设置在不同的电气贯穿件中，以防止两者之间相互干扰。与之不同的，在本发明的实施例中，一方面通过设置不锈钢护套25和不锈钢壳体进行了电磁屏蔽，另一方面在本发明的应用场景中导体受到干扰的程度可能相对较小，因而可以将用于供电的导体组件和用于传输测量信号的导体组件布置在同一个电气贯穿件中，从而可以减少电气贯穿件的数量，使电气贯穿件的布置更紧凑。

在一些实施例中，导体组件20的长度不小于300mm，以保证电气贯穿件良好的密封性和绝缘性。由于导体组件20设置在通孔16中，因此通孔16处的密封一方面依赖于导体组件20与端板14之间的焊接，另一方面则依赖导体组件20自身的密封性。本申请的发明人发现，如果导体组件的长度过小，例如小于300mm，导线22的绝缘材料21难以提供良好的密封作用。除了长度之外，导体组件20的密封性还与绝缘材料21的纯度和压实密度有关，两者需要达到一定要求。

端板14上具体安装的导体组件20的数量可以根据电气贯穿件的实际使用需求及筒体组件10的尺寸确定。端板14上的多个通孔16可以均匀布置，彼此之间保持大致相同的间隔，从而使得多个导体组件20可以均匀地布置在端板14上。参照图2，多个导体组件20可以按照正三角形式排布，每个导体组件20占据正三角的一个顶点。当然，在其他实施例中，也可以选择按照正方形或其他形式排布。

在一些实施例中，多个导体组件20中，靠近端板14中心设置的导体组件20的长度大于靠近端板14边缘设置的导体组件20的长度，以便将电气贯穿件两端的连接器24与外部配套的电连接部进行连接。对于布置多个导体组件20的电气贯穿件来说，如果多个导体组件20的长度一致，那么在进行电气连接时，在将靠近端板14边缘的导体组件20进行连接之后，靠近端板14中心的导体组件20将难以实现连接。因此需要加长靠近端板14中心的导体组件20的长度，以提供余量。

根据上述描述，本发明的电气贯穿件结构简单、密封性好、结构紧凑、安全可靠性高，方便与反应堆压力容器内、外的电气设备进行电气连接。本发明的电气贯穿件的整体漏率小于5×10^-8Pa.m³/s。良好的密封性来源于导体组件20与端板14之间的焊接以及导体组件20的导线22的绝缘材料21的特定长度。本发明中对于导线22以及连接器24等的材料选择，保证本发明的电气贯穿件可在高温环境使用，具体地，本发明的电气贯穿件可在400℃环境下使用。本发明的电气贯穿件可以在低压环境下使用。相较而言，现有技术中用于核反应堆安全壳的电气贯穿件使用压力较高，并且使用温度较低。本发明的电气贯穿件能够在低压和高温环境中使用。

根据本发明的另一方面，提出一种压力容器，包括：壳体，其上设有开口；以及如上所描述的电气贯穿件，所述电气贯穿件安装在所述壳体上，筒体组件10封闭所述开口，多个导体组件20的一端位于所述壳体内侧，另一端位于所述壳体外侧。

根据本发明的另一方面，提出一种用于压力容器的电气贯穿件的组装方法，如图4所示，所述方法包括：

步骤S1，将多个导体组件20从筒体组件10的端板14的多个通孔16穿过，其中筒体组件10包括筒体12以及端板14，筒体12的一端设置端板14，筒体12的另一端开口；

步骤S2，将导体组件20在通孔16处与端板14焊接。

通过上述步骤S1和S2，可以组装获得所述电气贯穿件。

在一些实施例中，所述组装方法还包括：将导线22的导体23的两端分别插入两个连接器24的导体连接孔内，以获得导体组件20。

在一些实施例中，在将导线22的导体23的两端分别插入两个连接器24的导体连接孔内之前，还包括：将环形连接件26套设在导线22外并与导线22焊接。

相应地，将导体组件20在通孔16处与端板14焊接，包括：将环形连接件26在通孔16处与端板14焊接。

即，将导线22依次与环形连接件26和连接器24组装，以获得导体组件20，然后再将导体组件20与端板14进行安装。在组装获得导体组件20之后，还可以进行无损及气密性检测，待检测合格后再与筒体组件10组装。

在一些实施例中，将具有第一长度的导体组件20焊接在靠近端板14中心的通孔16处，将具有第二长度的导体组件20焊接在靠近端板14边缘的通孔16处，第一长度大于第二长度。

在一些实施例中，将用于供电的导体组件以及用于传输测量信号的导体组件安装至同一个端板14上。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。为了清楚地示出各个部件的细节，附图中的各个部件并不是按比例绘制的，所以附图中的各个部件的比例也不应作为一种限制。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (13)

1.一种用于压力容器的电气贯穿件，包括：

筒体组件，包括：筒体以及端板，其中，所述筒体的一端设置所述端板，所述筒体的另一端开口，所述端板上设置多个通孔；以及

多个导体组件，穿入所述多个通孔中并在所述通孔处与所述端板焊接。

2.根据权利要求1所述的电气贯穿件，其特征在于，每个所述导体组件包括：

导线，包括：绝缘材料、由所述绝缘材料包覆的一个或多个导体；

两个连接器，设置在所述导线两端，所述连接器包括：绝缘体、开设在所述绝缘体上的一个或多个导体连接孔；

其中，所述导体的两端分别插入所述导体连接孔内。

3.根据权利要求2所述的电气贯穿件，其特征在于，所述导体组件还包括：环形连接件，套设在所述导线外并与所述导线焊接，并且所述环形连接件在所述通孔处与所述端板焊接。

4.根据权利要求2所述的电气贯穿件，其特征在于，所述导线还包括：不锈钢护套，套设在所述绝缘材料外；和/或

所述连接器还包括：不锈钢壳体，包围在所述绝缘体外。

5.根据权利要求4所述的电气贯穿件，其特征在于，同一个所述电气贯穿件的多个所述导体组件包括：用于供电的导体组件、用于传输测量信号的导体组件。

6.根据权利要求1所述的电气贯穿件，其特征在于，所述导体组件的长度不小于300mm。

7.根据权利要求2所述的电气贯穿件，其特征在于，所述多个导体组件中，靠近所述端板中心设置的导体组件的长度大于靠近所述端板边缘设置的导体组件的长度。

8.根据权利要求1所述的电气贯穿件，其特征在于，所述筒体组件设置为焊接到所述压力容器的壳体的开口处；或者

所述筒体组件设置凸缘，通过紧固件将所述凸缘安装至所述压力容器的壳体的开口周边。

9.一种压力容器，包括：

壳体，其上设有开口；以及

根据权利要求1-8任一项所述的电气贯穿件，所述电气贯穿件安装在所述壳体上并封闭所述开口，多个所述导体组件的一端位于所述壳体内侧，另一端位于所述壳体外侧。

10.一种用于压力容器的电气贯穿件的组装方法，包括：

将多个导体组件从筒体组件的端板的多个通孔穿过，其中所述筒体组件包括筒体以及所述端板，所述筒体的一端设置所述端板，所述筒体的另一端开口；

将所述导体组件在所述通孔处与所述端板焊接。

11.根据权利要求10所述的组装方法，其特征在于，还包括：

将导线的导体的两端分别插入两个连接器的导体连接孔内，以获得所述导体组件。

12.根据权利要求11所述的组装方法，其特征在于，在所述将导线的导体的两端分别插入两个连接器的导体连接孔内之前，还包括：

将环形连接件套设在所述导线外并与所述导线焊接；

所述将所述导体组件在所述通孔处与所述端板焊接，包括：

将所述环形连接件在所述通孔处与所述端板焊接。

13.根据权利要求11所述的组装方法，其特征在于，将具有第一长度的导体组件焊接在靠近所述端板中心的所述通孔处，将具有第二长度的导体组件焊接在靠近所述端板边缘的所述通孔处，所述第一长度大于所述第二长度。

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