CN202813436U - 一种耐高温型电热塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种耐高温型电热塞，用于在高温高湿高辐射等严酷条件下的加热或点火。该电热塞包括护套、发热体、绝缘材料、壳体、导线连接螺杆、接线柱、密封环、陶瓷环A、卡套、陶瓷环B、顶螺母和压紧螺母。所述发热体的一端焊接在护套上，一端与导线连接螺杆连接。护套内填充绝缘材料用于绝缘。在电热塞的尾部进行了耐高温的设计，即通过陶瓷环、密封环及卡套相配合的方式对壳体内的绝缘材料进行密封，所述陶瓷环、密封环及卡套均采用耐高温的材料制成。本实用新型采用9—12V电源，可使电热塞发热段快速达到930℃以上，并持续工作72小时以上。本实用新型的电热塞具有耐高温高湿、抗辐射、启动快、寿命长、可靠性高等特点，尤其适用于核电厂安全壳等密闭空间。

Description

一种耐高温型电热塞

技术领域

实用新型涉及一种电热塞，具体涉及一种耐高温的电热塞。

背景技术

在核电站发生设计基准事故或严重事故后，由于水蒸汽与燃料外壳中锆之间发生化学反应，在短时间内产生大量氢气。另外由于水的辐射分解以及堆芯熔融物与混凝土之间的反应，也将产生大量的氢气。如在严重事故条件下，氢气的产生速度可达2Kg/s以上。如果产生的大量氢气不能得到快速、有效的消除，一旦大范围、高浓度的氢气混合气发生爆炸，将会危及安全壳的完整性。因此美国、欧洲和中国等多个国家明确要求，必须考虑严重事故下保持安全壳完整性的措施，特别是必须考虑预计发生的各种可燃气体的燃烧效应。

为了防止发生事故后在安全壳内堆积大量的氢气，人们实用新型了利用点火器点火进行快速消除氢气的方法。但现有的氢气点火器只针对设计基准事故，具有能耗大、耐温低等缺点，如承受的最高环境温度不超过125℃。目前采用第三代技术建造的核电站一旦发生严重事故，安全壳内将短时间内产生大量氢气，同时环境温度高达300℃以上，因此以往的氢气点火器不能正常点火消氢。另外发生事故后，核电站的安全设备用电完全依赖备用电池，如果采用传统点火元件进行消除氢气，则由于其本身的大功率将很快耗完备用电池的宝贵电能，从而无法继续保护安全壳的安全。因此传统的点火元件由于具有承受环境温度低或自身能耗高等缺点，均不能满足第三代核电站关于严重事故条件下的使用要求。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种耐高温的电热塞，能够使点火器在高温、高湿及高辐射条件下实现可靠点火，且密封效果好，功率低。

本实用新型的耐高温型电热塞包括护套、发热体、绝缘材料、壳体、导线连接螺杆、接线柱、密封环、陶瓷环A、卡套、陶瓷环B、顶螺母和压紧螺母。其中护套、卡套、接线柱和密封环均采用耐高温材料制成。护套为中空的柱形结构，其一端开口，另一端封闭；陶瓷环A和陶瓷环B均为锥形柱台，陶瓷环A的外圆尺寸小于陶瓷环B的外圆尺寸，卡套为橄榄形。

其连接关系为：发热体和导线连接螺杆均安装在护套内，其中发热体的一端与护套封闭端连接，另一端与导线连接螺杆连接，导线连接螺杆的另一端伸出护套的开口端；导线连接螺杆的轴线与护套的轴线重合，发热体位于护套的轴线上；在护套的空隙内压入粉状的绝缘材料。在护套外面套装壳体，护套外表面与壳体内表面接触，护套的封闭端伸出壳体；在护套开口端所在侧，沿壳体端面面加工有锥形孔，所述锥形孔的大端位于壳体端面，陶瓷环A、陶瓷环B的锥形均与该锥形孔的锥形一致。护套开口端的端部位于该锥形空内，导线连接螺杆伸出壳体；在壳体的锥形孔内压入绝缘材料，使护套位于壳体的中间位置，绝缘材料的端面与护套开口端的端面平齐。在锥形孔内的导线连接螺杆上依次套装有陶瓷环A、卡套和陶瓷环B，陶瓷环A的一端与护套开口端的端部接触，另一端与卡套接触，卡套的另一端与陶瓷环B接触。在陶瓷环A上与卡套的连接处加工有与卡套外形相匹配的凹槽；在陶瓷环B上与卡套的连接处加工有与卡套外形相匹配的凹槽；陶瓷环A与壳体内表面间有间隙，陶瓷环B与壳体内表面接触。在陶瓷环A与壳体内表面间安装锥形密封环，密封环的锥形与锥形孔的锥形一致；壳体上锥形孔所在端的外圆周上加工有螺纹，用于安装顶螺母；导线连接螺杆伸出顶螺母的部分加工有螺纹，用于安装压紧螺母。为了防止顶螺母与压紧螺母接触，在陶瓷环B上安装导线连接螺杆的位置加工有凸起；在壳体的外圆周上加工有接线柱。

发热体可以采用单一电阻-温度系数的电阻丝，也可采用串联的两种不同电阻-温度系数的电阻丝。如果采用串联的两种不同电阻-温度系数的电阻丝，则其中较小电阻-温度系数的电阻丝与护套的封闭端焊接在一起，较大电阻-温度系数的电阻丝焊接在导线连接螺杆上。电阻丝可选用镍、钨、箔、Fe-Cr-Al合金或镍铬合金等材料。

陶瓷环A和陶瓷环B的材料为氧化铝、氧化锆或氮化硅等，优选氧化铝和氮化硅。

卡套和密封环的材料为聚四氟乙烯、橡胶或石墨，优选石墨。

绝缘材料为粉状的氧化铝或氧化镁，优选氧化镁。

护套和接线柱的材料为Ti合金钢或Inconel钢。

有益效果：

（1）在本实用新型中的密封环、陶瓷环及卡套均采用耐高温的材料制成，保证密封装置在高温、高辐射条件下依然起作用，从而使电热塞在高温能正常启动并持续工作。

（2）陶瓷环A与壳体间、密封环与陶瓷环B间以及密封环与壳体间均通过锥形面配合可保证密封的可靠性，保证该电热塞在高湿的环境下依然能正常工作。

（3）功率低，本实用新型耐高温型能够在电压9V-12V，功率70W-95W的条件下使电热塞的发热段快速达到930℃以上，并持续工作72小时以上。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1-护套、2-发热体、3-绝缘材料、4-壳体、5-导线连接螺杆、6-接线柱、7-密封环、8-陶瓷环A、9-卡套、10-陶瓷环B、11-顶螺母、12-压紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实施例提供一种耐高温的电热塞，能够满足采用AP1000技术建造的第三代核电站在严重事故条件下耐高温及低功率的使用要求，并可靠地启动。本实施例中电热塞具体的使用条件为电压9V-12V，功率70W-95W。

该电热塞包括护套1、发热体2、绝缘材料3、壳体4、导线连接螺杆5、接线柱6、密封环7、陶瓷环A8、卡套9、陶瓷环B10、顶螺母11、绝缘端子和压紧螺母12。其中护套1为中空的柱形结构，其一端开口，另一端封闭；陶瓷环A8和陶瓷环B10均为锥形柱台，陶瓷环A8的外圆尺寸小于陶瓷环B10的外圆尺寸，卡套9为橄榄形。

实施例1

采用具有单一电阻-温度系数的电阻丝为发热体2，将电阻丝的一端与导线连接螺杆5焊接后安装在材质为Ti合金耐高温钢护套1内，其中电阻丝与护套1封闭端的端口焊接，导线连接螺杆5伸出护套1的开口端。向护套1内的空隙内加入高纯度氧化铝并压紧，确保电阻丝及导线连接螺杆5位于护套1的中间位置，即导线连接螺杆5的轴线与护套1的轴线重合，发热体2位于护套1的轴线上；同时使电阻丝与护套1间、导线连接螺杆5与护套1间绝缘。在护套1外面套装壳体4，壳体4的两端均开口，护套1外表面与壳体4内表面接触，护套1的封闭端伸出壳体4。在护套1开口端，沿壳体4端面面加工有锥形孔，所述锥形孔的大端位于壳体4的端面。陶瓷环A8和陶瓷环B10的锥形该锥形孔锥形一致。护套1的开口端位于该锥形孔内，导线连接螺杆5伸出壳体4。向壳体4的锥形孔内加入5-10mm的高纯度氧化铝并压紧，使护套1位于壳体4的中间位置，氧化铝压紧后的端面与护套1开口端的端面平齐。在锥形孔内的将导线连接螺杆5上依次套装氧化铝陶瓷环A8、聚四氟乙烯卡套9、氧化铝陶瓷环B10，其中氧化铝陶瓷环A8的端部与氧化铝压紧后的端面接触，在陶瓷环A8与壳体4内表面间安装橡胶密封环7，密封环7的外圆周为锥形，密封环7的锥形与壳体4内孔的锥形一致。壳体4开有锥形孔一端的外圆周上加工有螺纹，用于安装顶螺母11。导线连接螺杆5伸出顶螺母11的部分加工有螺纹，用于安装压紧螺母12。在陶瓷环B10上导线连接螺杆5伸出的位置加工有凸起，使顶螺母11与压紧螺母12间绝缘。通过拧紧压紧螺母12依次向下挤压陶瓷环B10、卡套9、陶瓷环A8和密封环7来保证密封的可靠性，从而保护外界环境中的水蒸汽不进入壳体4内。在壳体4的外圆周上加工有接线柱6。

实施例2

采用串联两种不同电阻—温度系数的电阻丝为发热体2，其中电阻—温度系数较大的电阻丝与导线连接螺杆5焊接，电阻—温度系数较小的电阻丝另一端与材质为Inconel合金耐高温钢护套1的封闭端口焊接，导线连接螺杆5伸出护套1的开口端。向护套1内的空隙内加入高纯度氧化镁并压紧，确保电阻丝及导线连接螺杆5位于护套1的中间位置。在护套1外面套装壳体4，壳体4的两端均开口，护套1外表面与壳体4内表面接触，护套1的封闭端伸出壳体4。在护套1开口端，沿壳体4端面加工有锥形孔，所述锥形孔的大端位于壳体4的端面；陶瓷环A8和陶瓷环B10的锥形该锥形孔锥形一致。护套1的开口端位于该锥形孔内，导线连接螺杆5伸出壳体4。向壳体4的锥形孔内加入5-10mm的高纯度氧化铝并压紧，使护套1位于壳体4的中间位置，氧化铝压紧后的端面与护套1开口端的端面平齐。在锥形孔内的将导线连接螺杆5上依次套装氧化铝陶瓷环A8、石墨卡套9、氧化铝陶瓷环B10，其中氧化铝陶瓷环A8的端部与氧化铝压紧后的端面接触，在陶瓷环A8与壳体4内表面间安装石墨密封环7，密封环7的外圆周为锥形，密封环7的锥形与壳体4内孔的锥形一致。壳体4开有锥形孔一端的外圆周上加工有螺纹，用于安装顶螺母11。导线连接螺杆5伸出顶螺母11的部分加工有螺纹，用于安装压紧螺纹。在陶瓷环B10上导线连接螺杆5伸出的位置加工有凸起，使顶螺母11与压紧螺母12间绝缘。通过拧紧压紧螺母12依次向下挤压陶瓷环B10、卡套9、陶瓷环A8和密封环7来保证密封的可靠性，从而保护外界环境中的水蒸汽不进入壳体4内。在壳体4的外圆周上加工有接线柱6。

本实用新型的工作原理是：通过接线柱6和导线连接螺杆5接通电源后，电阻丝快速发热并逐步稳定在一个恒定数值，从而使电热塞护套1的表面温度迅速升高并稳定在930℃以上，而耐高温的密封材料保证该电热塞在高温高湿的条件下依然能正常工作。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐高温型电热塞，其特征在于，包括护套（1）、发热体（2）、绝缘材料（3）、壳体（4）、导线连接螺杆（5）、接线柱（6）、密封环（7）、陶瓷环A（8）、卡套（9）、陶瓷环B（10）、顶螺母（11）和压紧螺母（12）；所述护套（1）、卡套（9）、接线柱（6）和密封环（7）均采用耐高温材料制成；

其中护套（1）为中空的柱形结构，其一端开口，另一端封闭；陶瓷环A（8）和陶瓷环B（10）均为锥形柱台，陶瓷环A（8）的外圆尺寸小于陶瓷环B（10）的外圆尺寸，卡套（9）为橄榄形；

其连接关系为：发热体（2）和导线连接螺杆（5）均安装在护套（1）内，其中发热体（2）的一端与护套（1）封闭端连接，另一端与导线连接螺杆（5）连接，导线连接螺杆（5）的另一端伸出护套（1）的开口端；导线连接螺杆（5）的轴线与护套（1）的轴线重合，发热体（2）位于护套（1）的轴线上；在护套（1）的空隙内压入粉状的绝缘材料（3）；在护套（1）外面套装壳体（4），护套（1）外表面与壳体（4）内表面接触，护套（1）的封闭端伸出壳体（4）；在护套（1）开口端所在侧，沿壳体（4）端面加工有锥形孔，所述锥形孔的大端位于壳体（4）的端面；陶瓷环A（8）、陶瓷环B（10）的锥形均与该锥形孔的锥形一致；护套（1）开口端的端部位于该锥形空内，导线连接螺杆（5）伸出壳体（4）；在壳体（4）的锥形孔内压入绝缘材料（3），使护套（1）位于壳体（4）的中间位置，绝缘材料（3）的端面与护套（1）开口端的端面平齐；在锥形孔内的导线连接螺杆（5）上依次套装有陶瓷环A（8）、卡套（9）和陶瓷环B（10），陶瓷环A（8）的一端与护套（1）开口端的端部接触，另一端与卡套（9）接触，卡套（9）的另一端与陶瓷环B（10）接触；在陶瓷环A（8）上与卡套（9）的连接处加工有与卡套（9）外形相匹配的凹槽；在陶瓷环B（10）上与卡套（9）的连接处加工有与卡套（9）外形相匹配的凹槽；陶瓷环A（8）与壳体（4）内表面间有间隙，陶瓷环B（10）与壳体（4）内表面接触；在陶瓷环A（8）与壳体（4）内表面间安装锥形密封环（7），密封环（7）的锥形与锥形孔的锥形一致；壳体（4）上锥形孔所在端的外圆周上加工有螺纹，用于安装顶螺母（11）；导线连接螺杆（5）伸出顶螺母（11）的部分加工有螺纹，用于安装压紧螺母（12）；为了防止顶螺母（11）与压紧螺母（12）接触，在陶瓷环B（10）上安装导线连接螺杆（5）的位置加工有凸起；在壳体（4）的外圆周上加工有接线柱（6）。

2.如权利要求1所述的一种耐高温型电热塞，其特征在于，所述发热体（2）为单一电阻-温度系数的电阻丝。

3.如权利要求1所述的一种耐高温型电热塞，其特征在于，所述发热体（2）为串联的两种不同电阻-温度系数的电阻丝，其中电阻-温度系数较小的电阻丝与护套（1）的封闭端连接，电阻-温度系数较大的电阻丝与导线连接螺杆（5）连接。

4.如权利要求2或3所述的一种耐高温型电热塞，其特征在于，所述电阻丝的材料为镍、钨、箔、Fe-Cr-Al合金或镍铬合金。

5.如权利要求1所述的一种耐高温型电热塞，其特征在于，所述陶瓷环A（8）和陶瓷环B（10）的材料为氧化铝、氧化锆或氮化硅。

6.如权利要求1所述的一种耐高温型电热塞，其特征在于，所述卡套（9）和密封环（7）的材料为聚四氟乙烯、橡胶或石墨。

7.如权利要求1所述的一种耐高温型电热塞，其特征在于，所述绝缘材料（3）为粉状的氧化铝或氧化镁。

8.如权利要求1所述的一种耐高温型电热塞，其特征在于，所述护套（1）和接线柱（6）的材料为Ti合金钢或Inconel钢。

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