CN213421830U - 加压装置及管式连接炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加压装置及管式连接炉，加压装置包括传力块、设置在所述传力块一侧并可在远离和靠近所述传力块的方向来回移动的转换组件；所述传力块的一端端面形成端塞定位其上的抵接面；所述转换组件与所述传力块以斜面相配合并提供竖直方向的压力，通过所述传力块转换成水平压力施加于端塞，将端塞压至包壳管的端口上。本实用新型的加压装置，用于管式连接炉中，通过传力块和转换组件的配合设置，将竖直压力转换为水平压力，给配合在包壳管端口上的端塞施加压力，使其稳定在包壳管的端口上。

Description

加压装置及管式连接炉

技术领域

本实用新型涉及核电设备技术领域，尤其涉及一种加压装置及管式连接炉。

背景技术

碳化硅(SiC)陶瓷材料由于优异的抗辐照和抗氧化性能以及极低的热中子吸收截面，在核能装置的材料选择中备受关注。尤其是近几年受到国际广泛关注的SiC复合材料燃料包壳，具备优异的事故容错能力，有希望大幅度提高核电安全性，避免放射性核物质的泄漏和扩散。

然而，由于SiC陶瓷非常脆且硬，并且制备大的、复杂形状的SiC材料非常困难，尤其是对于薄壁包壳长管的应用，因为里面装载核燃料，在装载核燃料后必须采用连接技术实现SiC包壳管和端塞的封装。薄壁加压、两端通孔密封、长管特性以及需要超过1200℃的高温，这些就对包壳管连接的设备提出了一些独特的要求，同时封装的问题也限制了SiC包壳的工程应用。

目前国内外的公开报道中，研究仅限于块体或者短管子模拟包壳连接，并没有真正实现薄壁长管的连接，普通的钎焊炉无法连接长的包壳管，即便生产使用大型的管式连接炉也会增加成本、降低效率、提高操作复杂性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种用于连接包壳管和端塞的加压装置及具有该加压装置的管式连接炉。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种加压装置，用于管式连接炉中，给配合在包壳管端口上的端塞施加压力，所述加压装置包括传力块、设置在所述传力块一侧并可在远离和靠近所述传力块的方向来回移动的转换组件；

所述传力块的一端端面形成端塞定位其上的抵接面；所述转换组件与所述传力块以斜面相配合并提供竖直方向的压力，通过所述传力块转换成水平压力施加于端塞，将端塞压至包壳管的端口上。

优选地，所述传力块的斜面设置在传力块相对另一端上并延伸至其侧面，所述转换组件的斜面设置在其朝向所述传力块的端面上。

优选地，所述转换组件包括与所述传力块斜面相配合的转换块、抵压在所述转换块上的加压块。

优选地，所述加压块包括一个或多个加压条。

优选地，所述加压装置还包括设置在所述传力块的相对另一端的端盖；

所述端盖朝向所述传力块的表面设有相对间隔的两个凸柱，两个所述凸柱之间的间隔形成导向槽，所述传力块和转换组件均置于所述导向槽内。

优选地，所述转换组件朝向所述端盖的端面与所述端盖的表面相对可滑动配合。

本实用新型还提供一种管式连接炉，包括炉体、支撑管以及以上任一项所述的加压装置；所述支撑管穿接在所述炉体上，所述加压装置设置在所述支撑管中。

优选地，所述支撑管为刚玉管。

优选地，所述管式连接炉还包括设置在所述支撑管内的定位装置、设置在所述支撑管内并连接所述定位装置一端的隔热装置、连接所述隔热装置并密封在所述支撑管的第一端端口处的冷却装置、依次连接所述冷却装置的第一密封夹紧装置和换气装置；所述加压装置位于所述定位装置的相对另一端；

所述换气装置、第一密封夹紧装置、冷却装置以及隔热装置中设有依次连通且用于包壳管穿设其中的定位通道，所述定位装置上设有与所述定位通道相连通且用于包壳管容置并定位其中的定位槽。

优选地，所述定位装置包括沿所述支撑管轴向延伸的定位基体、定位盖；

所述定位槽设置在所述定位基体上并沿定位基体的轴向延伸，贯穿所述定位基体的相对两端；所述定位盖配合在所述定位槽上并锁紧在所述定位基体上；所述传力块活动配合在所述定位基体上。

本实用新型的加压装置，用于管式连接炉中，通过传力块和转换组件的配合设置，将竖直压力转换为水平压力，给配合在包壳管端口上的端塞施加压力，使其稳定在包壳管的端口上。

本实用新型的管式连接炉，用于将端塞压至包壳管上，后续通过加热等能够成功烧结连接包壳管和端塞(特别是薄壁SiC包壳长管和端塞)，能满足连接所需要的加压、定位以及高温要求，且没有特别复杂的零件，零件制备工艺也较为简单，成本低；操作简单，有利于实现大规模的包壳长管的连接。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例的管式连接炉的结构框图；

图2是本实用新型一实施例的管式连接炉(除炉体外)的剖面结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的管式连接炉中加压装置的结构示意图；

图4是图3所示加压装置的分解结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、2所示，本实用新型一实施例的管式连接炉，用于连接包壳管和端塞，该管式连接炉包括炉体1、横向穿接在炉体1中的支撑管2、设置在支撑管2内的定位装置3、设置在支撑管2内并连接定位装置3一端的隔热装置4、连接隔热装置4并密封在支撑管2的第一端端口处的冷却装置5、依次连接冷却装置5的第一密封夹紧装置6和换气装置7、设置在支撑管2内并位于定位装置3相对另一端的加压装置8。

支撑管2的相对两端可凸出炉体1的相对两侧，以方便连接炉的组装及进行相关的操作。

其中，换气装置7、第一密封夹紧装置6、冷却装置5以及隔热装置4中设有依次连通且用于包壳管100穿设其中的定位通道，定位装置3上设有与定位通道相连通且用于包壳管100容置并定位其中的定位槽30；加压装置8在定位装置3的相对另一端，将端塞20压至包壳管100的端口上。

支撑管2为两端开放的管体，其第一端依次连接冷却装置5、第一密封夹紧装置6和换气装置7，相对的第二端可通过法兰密封(未图示)。

优选地，本实施例中，支撑管2选用刚玉管。

定位装置3包括定位基体31以及定位盖32。定位基体31沿支撑管2的轴向延伸，不需与支撑管2同等长度，只要能够对包壳管100轴向有足够定位长度即可。该定位基体31主要位于支撑管2轴向方向的中段位置。此外，该定位基体31的横截面呈半圆形，弧形侧面与支撑管2的内壁相配合，与弧形侧面相背的平面用于定位包壳管100，定位槽30设置在该平面上。

定位槽30设置在定位基体31上并沿定位基体31的轴向延伸，贯穿定位基体31的相对两端。定位盖32配合在定位槽30上并通过螺钉等锁紧在定位基体31上，从而将包壳管100锁紧定位在定位基体31上。作为选择，定位盖32可以沿着定位基体31的轴向延伸，与定位基体31等长；定位盖32也可以长度小于定位基体31轴向长度的盖体，可以是一个或多个设置。

定位槽30可优选V形槽，定位盖32配合其上的一面也具有V形槽，这样可以限制包壳管100在X、Y轴方向的移动以及转动。

包壳管100从换气装置7、第一密封夹紧装置6、冷却装置5以及隔热装置4中定位通道穿进其中，沿着定位通道进入支撑管2以及定位基体31上的定位槽30中，端部朝向加压装置8并与端塞200对接，通过加压装置8施加压力至端塞200上将其稳定在包壳管100的端口上，后续通过炉体工作进行高温加热，即可将端塞200和包壳管100烧结连接在一起。加压装置8施加压力可达0.01-1MPa。

具体地，加压装置8可包括传力块81、设置在传力块81一侧并可在远离和靠近传力块81的方向来回移动的转换组件。转换组件与传力块81以斜面相配合，从而在转换组件向靠近传力块81方向移动后，通过斜面驱使传力块81沿支撑管2轴向移动。

传力块81可以是柱体结构，活动配合在定位基体31的平面上，与定位槽30及其中的包壳管100相对。并且，传力块81可以沿着定位基体31轴向滑动。传力块81的一端端面(朝向包壳管100的一端)形成端塞200定位其上的抵接面；转换组件提供竖直方向的压力，通过传力块81转换成水平压力施加于端塞200，对端塞200加压使其稳定在包壳管100的端口上。

其中，转换组件位于传力块81的上方，从而可以提供下压的力作用在传力块81上，通过斜面配合驱使传力块81向包壳管100方向移动，进而对端塞200加压。

本实施例中，传力块81的斜面811设置在传力块81相对另一端(背向端塞200的一端)上并延伸至其侧面，朝向转换组件。转换组件的斜面84设置在其朝向传力块81的端面上。

该转换组件可包括与传力块81斜面相配合的转换块82、抵压在转换块82上的加压块83。加压块83和转换块82提供压力至传力块81，通过斜面配合将竖直压力转换为水平压力通过传力块81作用于端塞200。

加压块83包括一个或多个加压条，可以固定或可分离地设置在转换块82上。转换组件或者其中的加压块83采用耐高温的难熔金属制成，如钨、钼等。

转换组件进一步还包括端盖85，设置在传力块81的相对另一端(背向端塞200的一端)，同时也位于转换组件背向隔热装置4的一侧，配合在定位基体31的端部。传力块81与端盖85之间不连接，两者之间留有间隔为传力块81的水平移动提供让位空间。

端盖85的外周形状可对应支撑管2的内周形状设置。

端盖85朝向传力块81的表面设有相对间隔的两个凸柱86，两个凸柱86之间的间隔形成导向槽，传力块81和转换组件均置于导向槽内。具体地，传力块81在导向槽内受其定位和导向，能够在导向槽中沿定位基体31向包壳管100方向移动。

转换组件主要以其转换块82容置在导向槽内，加压块83可以凸出在导向槽外。转换组件朝向端盖85的端面与端盖85对应的表面相对可滑动配合，从而转换组件整体可相对端盖85上下移动，通过相对端盖85的上下移动驱使传力块81水平移动。

隔热装置4与加压装置8相对，位于定位装置3的另一端。隔热装置4在支撑管2的第一端内设置，靠近该端的端口，起到隔热的作用，避免炉体1内进行高温加热时热量传递到炉体1外的冷却装置5等装置上，防止能量过多的流失以及散发到管式连接炉外部造成高温烫伤。

该隔热装置4包括设置在支撑管2的第一端内并沿支撑管2轴向延伸的隔热主体41；隔热主体41的一端与定位基体31相接，相对的另一端与冷却装置5相接。

其中，隔热主体41的相对两端可分别设置凸出周缘的台阶。隔热主体41一端的台阶与定位基体31配合，通过螺栓等件锁紧在一起；另一端的台阶与冷却装置5配合，通过螺栓等件锁紧在一起。

隔热主体41内设有贯穿其相对两端的定位通道40，该定位通道40与定位槽30平行相接且相连通。

隔热主体41采用隔热材料制成。

冷却装置5连接隔热装置4并密封在支撑管2的第一端端口上，进一步起到降温的作用。该冷却装置5可包括配合在支撑管2的第一端端口上的冷却座体51。冷却座体51的一端设有向支撑管2内部延伸的连接端52，连接端52与隔热装置4的隔热主体41相接。

冷却座体51内设有贯穿其相对两端及连接端52的定位通道50，该定位通道50与隔热装置4内的定位通道40平行相接且相连通。

冷却座体51内设有与其定位通道50相隔绝的冷却环道53，冷却环道53环绕定位通道50，用于冷却水在其中流通，对冷却座体51和包壳管100起到降温冷却的作用。冷却座体51上设有分别连通该冷却环道53的进水口54和出水口55，分别用于输入冷却水和排出冷却水。

位于支撑管2内的连接端52上还设有至少一个通气孔56，通气孔56连通冷却座体51内的定位通道50和支撑管2的内部空间。

进一步地，冷却装置5还包括设置在冷却座体51朝向支撑管2的一端周缘的第一密封耳57、设置在支撑管2的第一端外周的固定环58、第一夹头59。

第一密封耳57还凸出支撑管2的周缘，固定环58与第一密封耳57配合，第一夹头59夹持在第一密封耳57和固定环58上，将第一密封耳57和固定环58的外端部包覆，从而将冷却座体51紧固密封在支撑管2的端口上。第一密封耳57和固定环58之间还设有密封圈510，将两者之间的缝隙进一步密封。

第一夹头59优选采用金属夹头。

另外，冷却座体51背向支撑管2(朝向第一密封夹紧装置6)的一端周缘设有凸出的第二密封耳511，用于与第一密封夹紧装置6配合实现紧密连接。

第一密封夹紧装置6连接冷却装置5，与加压装置8、定位装置3配合，提供一定的连接压力并且保证包壳管100连接的位置精度。

第一密封夹紧装置6包括与冷却装置5紧密相接的第一夹紧支撑座61、用于紧密贴合在包壳管100上的第一夹紧环62、连接并调节第一夹紧环62的夹持程度的第一夹紧调节件63。第一夹紧支撑座61内设有贯穿其相对两端的定位通道60，该定位通道60与冷却装置5内的定位通道50平行相接且相连通。

第一夹紧环62设置在第一夹紧支撑座61内的定位通道60中，第一夹紧调节件63的一端连接第一夹紧环62，另一端位于第一夹紧支撑座61的外周上。第一夹紧调节件63可以是调节螺栓，通过旋转该第一夹紧调节件63即可将第一夹紧环62紧密夹紧在包壳管100上或者松开包壳管100。

第一夹紧支撑座61朝向冷却座体51的一端周缘设有与第二密封耳511配合的第一凸环64；通过第二夹头65夹持在第二密封耳511和第一凸环64上，将第二密封耳511和第一凸环64的外端部包覆，进而将冷却座体51和第一夹紧支撑座61紧密相接。另外，第二密封耳511和第一凸环64的配合面之间还设置密封圈实现两者之间的缝隙密封。

第二夹头65优选采用金属夹头。

第一夹紧支撑座61朝向换气装置7(背向冷却座体51)的一端周缘设有第二凸环66，用于与换气装置7的对应部件配合实现紧密相接。

第一夹紧支撑座61内还设有与其定位通道60相隔绝的气体流道67，气体流道67与冷却座体51内的定位通道50相连通。

换气装置7用于对支撑管2内部空间进行抽真空或充入惰性气体等气体。该换气装置7可包括与第一密封夹紧装置6紧密相接的换气主体71。换气主体71内部设有腔室70，换气主体71上设有连通腔室70的气阀72。

换气装置7的定位通道形成在腔室70中并与第一密封夹紧装置6的定位通道60平行相接且相连通。腔室70与第一夹紧支撑座61内的气体流道67、冷却座体51内的定位通道50和通气孔56依次连通，形成连通支撑管2的内部空间的换气通道，换气装置7通过换气通道对支撑管2的内部空间抽真空或充气。充气主要充入惰性气体如氮气或氩气等，使包壳管100和端塞200处于惰性气氛下连接。

换气主体71朝向第一密封夹紧装置6的一端周缘设有凸出的第一连接耳73。第一连接耳73与第一夹紧支撑座61上的第二凸环66配合，通过第三夹头74夹持在第一连接耳73和第二凸环66上，将第一连接耳73和第二凸环66的外端部包覆，进而将换气主体71和第一夹紧支撑座61紧密相接。

第一连接耳73和第二凸环66的配合面之间还设置密封圈实现两者之间的缝隙密封。

对于换气主体71，其背向第一密封夹紧装置6的一侧可以是密封设置，设有与定位通道相对应的通孔连通腔室70；或者，腔室70贯穿换气主体71背向第一密封夹紧装置6的一侧。

对应地，本实用新型的管式连接炉还包括连接换气装置7的第二密封夹紧装置9。第二密封夹紧装置9中设有用于包壳管100穿设的定位通道90，与换气装置7内的定位通道相连通。

第二密封夹紧装置9包括与换气装置7紧密相接的第二夹紧支撑座91、用于紧密贴合在包壳管100上的第二夹紧环92、连接并调节第二夹紧环92的夹持程度的第二夹紧调节件93。定位通道90设置在第二夹紧支撑座8内并贯穿其相对两端。

第二夹紧环92设置在第二夹紧支撑座91内的定位通道90中，第二夹紧调节件93的一端连接第二夹紧环92，另一端位于第二夹紧支撑座91的外周上。第二夹紧调节件93可以是调节螺栓，通过旋转该第二夹紧调节件93即可将第二夹紧环92紧密夹紧在包壳管100上或者松开包壳管100。

第二夹紧支撑座91朝向换气装置7的一端周缘设有凸出的密封连接耳94，换气主体71朝向第二夹紧支撑座91的一端周缘设有凸出的第二连接耳75。密封连接耳94与第二连接耳75配合，通过第四夹头95夹持在密封连接耳94与第二连接耳75上，将密封连接耳94与第二连接耳75的外端部包覆，进而将第二夹紧支撑座91和换气主体71紧密相接。

密封连接耳94与第二连接耳75的配合面之间还设置密封圈实现两者之间的缝隙密封。

另外，本实施例中，如图2中所示，第二夹紧支撑座91包括支撑座体911和配合在支撑座体911背向换气装置7一侧的夹紧端盖912，便于拆装及包壳管100的穿设。支撑座体911和夹紧端盖912之间也通过凸出的连接耳和夹头实现密封连接。

本实用新型的管式连接炉，适用于SiC包壳管及SiC端塞等的连接，实现包壳管100和端塞200在真空、空气或者保护气氛下连接，连接温度可达1700℃，连接压力可达0.01-1MPa。

进一步地，本实用新型的管式连接炉还包括支撑在炉体1下方的支撑座10，还包括设置在炉体1上的温度传感器、温度数据采集器、温度控制器、降压变压器、控制面板等，实现对应的操作及功能。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种加压装置，用于管式连接炉中，给配合在包壳管端口上的端塞施加压力，其特征在于，所述加压装置包括传力块、设置在所述传力块一侧并可在远离和靠近所述传力块的方向来回移动的转换组件；

所述传力块的一端端面形成端塞定位其上的抵接面；所述转换组件与所述传力块以斜面相配合并提供竖直方向的压力，通过所述传力块转换成水平压力施加于端塞，将端塞压至包壳管的端口上。

2.根据权利要求1所述的加压装置，其特征在于，所述传力块的斜面设置在传力块相对另一端上并延伸至其侧面，所述转换组件的斜面设置在其朝向所述传力块的端面上。

3.根据权利要求2所述的加压装置，其特征在于，所述转换组件包括与所述传力块斜面相配合的转换块、抵压在所述转换块上的加压块。

4.根据权利要求3所述的加压装置，其特征在于，所述加压块包括一个或多个加压条。

5.根据权利要求1-4任一项所述的加压装置，其特征在于，所述加压装置还包括设置在所述传力块的相对另一端的端盖；

所述端盖朝向所述传力块的表面设有相对间隔的两个凸柱，两个所述凸柱之间的间隔形成导向槽，所述传力块和转换组件均置于所述导向槽内。

6.根据权利要求5所述的加压装置，其特征在于，所述转换组件朝向所述端盖的端面与所述端盖的表面相对可滑动配合。

7.一种管式连接炉，其特征在于，包括炉体、支撑管以及权利要求1-6任一项所述的加压装置；所述支撑管穿接在所述炉体上，所述加压装置设置在所述支撑管中。

8.根据权利要求7所述的管式连接炉，其特征在于，所述支撑管为刚玉管。

9.根据权利要求7所述的管式连接炉，其特征在于，所述管式连接炉还包括设置在所述支撑管内的定位装置、设置在所述支撑管内并连接所述定位装置一端的隔热装置、连接所述隔热装置并密封在所述支撑管的第一端端口处的冷却装置、依次连接所述冷却装置的第一密封夹紧装置和换气装置；所述加压装置位于所述定位装置的相对另一端；

所述换气装置、第一密封夹紧装置、冷却装置以及隔热装置中设有依次连通且用于包壳管穿设其中的定位通道，所述定位装置上设有与所述定位通道相连通且用于包壳管容置并定位其中的定位槽。

10.根据权利要求9所述的管式连接炉，其特征在于，所述定位装置包括沿所述支撑管轴向延伸的定位基体、定位盖；

所述定位槽设置在所述定位基体上并沿定位基体的轴向延伸，贯穿所述定位基体的相对两端；所述定位盖配合在所述定位槽上并锁紧在所述定位基体上；所述传力块活动配合在所述定位基体上。

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