CN217716689U - 一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，包括圆盘状的法兰本体，所述法兰本体中心处开设有进气孔，法兰本体上、以进气孔为中心设有若干个与耐压炉室端部预设的连接孔一一对应的安装孔；其中，法兰本体上还设有绕进气孔环形布设的多个径向测温孔，且每个径向测温孔的轴心均位于同一个圆上，每个径向测温孔上均可拆卸连接有测温保护套管；法兰本体的周向上设有安装座，便于与法兰基座连接。本实用新型法兰结构设计合理，可同时对气相渗氢炉内多个径向上不同深度的多个点的温度进行测定，方便全面监控炉内均温区温度，且测温保护套管为螺纹+密封圈结合方式，防止炉内压力泄露，并可根据作业要求进行拆装方便更换维修。

Description

一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰

技术领域

本实用新型属于气相渗氢工艺用装置技术领域，具体涉及一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰。

背景技术

在核反应堆中，容纳核燃料的锆合金包壳管作为第一道安全屏障，直接影响着整个核电厂的安全运行。在服役条件下，管内有燃料的热膨胀和裂变气体等压力作用(内压)；管外有冷却介质水的作用(外压)，而内压远远大于外压。内压力使包壳管引起两向应力，且环向应力大于纵向应力，包壳管吸氢后，过饱和的氢将会形成脆性相的氢化锆。而水冷核反应堆在运行中最棘手的问题之一就是氢化锆所造成的燃料棒破损。因此，研究氢化物的取向分布对核反应堆的安全性有着重要的意义。

图1为我司研发的一种气相渗氢炉，其主要由真空系统A、温控系统B、耐压炉室C和提供气源的气瓶D等组成，使用时将锆合金材料样品与氢氩混合气置于气相渗氢炉中，在高温、高压环境下，氢气扩散渗透至锆合金中形成氢化物，该氢化物是氢原子扩散至锆合金晶胞中形成的间隙固溶体，当氢含量达到固溶极限后则会在锆合金中析出氢化物即氢化锆，通过观测氢化物的取向因子可评价锆合金材料的核安全性。

目前，上述气相渗氢炉设备的温控系统为在法兰本体的1/2R开设一个通孔，在该处可插一支热电偶(热电阻)显示炉内温度，其存在的缺点是：一是由于在法兰本体上直接开孔并通过真空泥进行密封，容易造成炉内压力泄露的问题；二是由于只能插一只热电偶，无法监控均温区内多点温度，控温不准、均温区温度存在偏差，导致同炉样品易出现检测性能偏差大的问题。而核工业提出渗氢检测用气相渗氢炉均温区需检定径向(横向)、轴向(纵向)的要求。因此需测定气相渗氢炉均温区径向与轴向的温度差异，目前尚未有专门用于气相渗氢炉的多点测温装置。

有鉴于此，本发明人提出一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，该法兰在径向不同方位均设置有能够放置测温热电偶测温保护套管，因而可同时测定气相渗氢炉内多个(三个)径向上不同深度的多个点的温度，方便监控气相渗氢炉中均温区的温度，便于全面掌握炉内状况，同时通过在环形凹槽内设置密封圈以及径向测温孔与测温保护套管采用螺纹+密封圈连接方式，减少压力从连接处泄露的可能，保证气相渗氢炉平稳运行。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，包括圆盘状的法兰本体，所述法兰本体几何中心处开设有用于将气瓶内的气体引入耐压炉室内部的进气孔，所述法兰本体上、以进气孔为中心环形陈列有若干个安装孔，所述安装孔的数量和位置与耐压炉室端部预设的连接孔一一对应；

其中，所述法兰本体上还设置有多个径向测温孔，多个所述径向测温孔围绕进气孔环形均匀布设，且每个所述径向测温孔的轴心形成的虚拟圆与进气孔的圆心重合，每个径向测温孔上均可拆卸连接有向耐压炉室内部延伸的测温保护套管；

所述法兰本体的周面上设置有凸出的安装座，用于与气相渗氢炉上的法兰基座连接。

进一步地，所述径向测温孔由第一孔和第二孔形成的台阶孔组成，所述第一孔相对于第二孔远离耐压炉室设置，所述第二孔的内径大于第一孔的内径，且所述第二孔为螺纹孔，所述测温保护套管的端部设置有与第二孔相配合的外螺纹，并且在测温保护套管的周向上设置有六角螺母和弹性密封圈。

进一步地，所述测温保护套管为空心结构，其长度根据需求进行设定，且与径向测温孔连接的一端为开口端，远离径向测温孔的一端为封闭端。

进一步地，所述径向测温孔为三个，且任意相邻两个径向测温孔之间的圆心角均为120°。

进一步地，所述法兰还包括堵头和弹性密封圈，所述堵头与径向测温孔螺纹连接，用于当不需要使用某个测温保护套管时取代其位置。

进一步地，所述法兰本体上、位于进气孔处焊接有中空的充气连接杆，所述充气连接杆的另一端内壁设置有内螺纹，用于通过充气管与气瓶的出口端连接。

进一步地，所述法兰本体上且与耐压炉室相贴合的端面上开设有环形凹槽，所述法兰本体与耐压炉室之间设有容置在环状凹槽上的O形密封圈。

进一步地，所述安装座上设置有轴线相互垂直且交叉的销钉孔和顶丝孔，所述顶丝孔的轴线与安装孔的轴线方向一致。

进一步地，所述法兰本体和安装座为一体成型结构。

进一步地，所述法兰本体和安装座采用不锈钢材质制作。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，该法兰一方面通过设置多个径向测温孔，每个径向测温孔上均可拆卸连接有向耐压炉室内部延伸的测温保护套管，测温保护套管的长度根据需求进行设定，测温保护套管用于放置测温热电偶，相比与现有技术只能够插入一支热电偶，该法兰可以均匀测出多个径向上不同深度的多个点的温度，便于对气相渗氢炉的均温区进行全面测定，另外能够根据作业需求通过堵头取代测温保护套管的位置，以适应不同的工作场景，扩大设备的适用范围；另一方面通过在法兰本体上且与耐压炉室相贴合的端面上开设有环形凹槽，环状凹槽上设置有O形密封圈，同时测温保护套管与径向测温孔(螺纹孔)采用螺纹+密封圈的连接方式，相比与现有技术密封效果更好且结构更加稳定，有效解决了炉内压力泄露的问题。

2、本实用新型一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，该法兰通过在周面上设置有凸出的安装座，安装座上设置有轴线相互垂直且交叉的销钉孔和顶丝孔，通过使用配套的销钉和顶丝可方便将法兰本体与法兰基座连接，避免在出装炉时法兰本体掉落，保证操作安全。

3、本实用新型一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，该法兰结构设计合理，制作成本低，工作可靠性高，使用效果好，便于推广使用。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型法兰应用于气相渗氢炉中的整体结构示意图；

图2为本实用新型法兰整体结构示意图；

图3为本实用新型法兰主视示意图；

图4为本实用新型图3中A-A剖视图；

图5为本实用新型法兰中测温保护套管结构示意图；

图6为本实用新型法兰中堵头结构示意图。

其中：1为法兰本体；2为测温保护套管；3为安装座；4为六角螺母；5为堵头；6为充气连接杆；11为进气孔；12为安装孔；13为径向测温孔；14为环形凹槽；21为开口端；22为封闭端；31为销钉孔；32为顶丝孔；131为第一孔；132为第二孔；A为真空系统；B为温控系统；C为耐压炉室；D为气瓶。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1～6所示，本实用新型一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，包括圆盘状的法兰本体1，法兰本体1几何中心处开设有用于将气瓶D内的气体引入耐压炉室C内部的进气孔11，为了便于与气源(气瓶D)连接，本实施例在法兰本体1上、位于进气孔11位置处焊接有中空的充气连接杆6，充气连接杆6的另一端内壁设置有内螺纹，用于通过充气管与气源(气瓶D)的出口端连接。法兰本体1上、以进气孔11为中心环形陈列有若干个安装孔12，安装孔12的数量和位置与耐压炉室C端部预设的连接孔一一对应，如附图2、3所示，本实用新型实施例的安装孔12数量设置有八个，该安装孔12均布在与法兰本体1中心进气孔11同心的圆4R/5的圆周上，且任意相邻两个安装孔12的圆心角为45°，安装时将螺栓穿过安装孔12与耐压炉室C端部预设的连接孔后，通过紧固螺母锁紧。

需要说明的是，本实用新型实施例在法兰本体1的周面上设置有一块凸出的安装座3，安装座3上设置有轴线相互垂直且交叉的销钉孔31和顶丝孔32，顶丝孔32的轴线与安装孔12的轴线方向一致，使用时通过配套的销钉和顶丝将法兰本体1和法兰基座连接，避免在出装炉时法兰本体1意外掉落，危害操作人员的安全。具体实施时，法兰本体1和安装座3采用一体加工成型结构，并使用不锈钢材质制作，这是因为不锈钢在使用中可以有效抗腐蚀、点蚀和生锈，而且不锈钢的刚性很强，难以磨损，从而能够延长设备的使用寿命。

本实用新型在法兰本体1上还设置有围绕进气孔11均匀布设的多个径向测温孔13，且每个径向测温孔13的轴心均位于同一个虚拟圆上，该虚拟圆的圆心与进气孔11的圆心(或者法兰本体中心)重合，每个径向测温孔13上均可拆卸连接有向耐压炉室C内部延伸的测温保护套管2；其中，测温保护套管2为空心结构，用于放置测温热电偶，其长度根据实际需求进行定制，且与径向测温孔13连接的一端为开口端21，另一端为封闭端22，加工时可由一根棒材(如不锈钢棒材)从上端面向下钻孔制成，钻孔时没有将该棒材钻穿，从而在套管的底部形成封闭端22。通过以上设置，可满足核工业对渗氢检测用气相渗氢炉均温区径向(横向)、轴向(纵向)的检定要求，实现同时测定气相渗氢炉内多个径向上不同深度的多个点的温度，以便全面监控气相渗氢炉均温区。

具体的，本实施例径向测温孔13由第一孔131和第二孔132形成的台阶孔组成，第一孔131相对于第二孔132远离耐压炉室C设置，第二孔132的内径大于第一孔131的内径，且第二孔132为螺纹孔，测温保护套管2的端部设置有与第二孔132相配合的外螺纹，并且在测温保护套管2的周向上设置有固定的六角螺母4和弹性密封圈(图中未示出)，安装测温保护套管2，通过工具扭动六角螺母4，测温保护套管2的外螺纹随即旋入径向测温孔13的螺纹孔中，并且通过六角螺母4与法兰本体1的背面挤压使弹性密封圈产生形变，即采用螺纹+密封圈结合的方式起到了很好的密封效果，防止炉内压力从测温保护套管2与径向测温孔13的连接处泄露。

需要说明的是，本实用新型实施例在法兰本体1上、且与耐压炉室C相贴合的端面上开设有环形凹槽14，环形凹槽14介于安装孔12所在圆与径向测温孔13所在圆之间，法兰本体1与耐压炉室C之间设有容置在环状凹槽14上的O形密封圈，防止炉内压力从法兰本体1与耐压炉室C结合面的间隙处泄露，进一步保证工作时炉内压力稳定。

优选的，本实用新型径向测温孔13和测温保护套管2为配套的三个，且任意相邻两个径向测温孔13之间的圆心角均为120°，通过设置三个径向测温孔13，有效的克服了现有技术中仅设置一个径向测温孔而造成气相渗氢炉均温区检定不准确/不全面的缺陷。并且，通过设置三个径向测温孔13能够均匀测出三个径向方向的温度以及三个径向测温孔13内不同深度的温度。本实施例径向测温孔13的数量合理设置为三个，其原因是如果数量少于三个，则不能准确全面的反映气相渗氢炉内的温度，如果数量多于三个，则会增多散热点，为控制温度带来了困难，同时也会增加气相渗氢炉压力容器的安全风险。

另外本实用新型法兰安装于气相渗氢炉上，考虑到实际工作条件，可参照作业要求，例如当不需要针对核工业如此严格的测定要求时，普通测定时仅需保留一个测温保护套管2进行工作温度监控，可将其余测温保护套管2拆除，此时通过如图6所示的堵头5与径向测温孔13螺纹连接，以取代测温保护套管2的位置，优选的，堵头5与法兰本体1之间设置有防泄露的弹性密封圈，以解决拆除测温保护套管2后炉内压力泄露的问题，从而使该气相渗氢炉能够满足不同测定作业需求，实现一体多用，节约成本。

本实用新型一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰使用过程如下：

先根据测定需求，设置相应数量的测温保护套管2，我们以核燃料的锆合金包壳产品性能检验为例，将三个测温保护套管2(分别标记为第一、第二和第三测温保护套管)与三个径向测温孔13(分别对应标记为第一、第二和第三径向测温孔)稳固连接；然后将安装座3与气相渗氢炉一端的法兰基座连接，装好销钉拧紧顶丝，并在法兰本体1的背面环形凹槽14放置好O形密封圈，再通过螺栓组将法兰与耐压炉室C连接；其次根据需要的测温点个数及间距调整好后，在第一径向测温孔内的第一测温保护套管内放置测温热电偶，进而测出气相渗氢炉内第一径向测温孔相对应的位置的温度，记为第一径向温度，同理，在第二径向测温孔内的第二测温保护套管内放置测温热电偶，进而测出气相渗氢炉内第二径向测温孔相对应的位置的温度，记为第二径向温度，在第三径向测温孔内的第三测温保护套管内放置测温热电偶，进而测出气相渗氢炉内第三径向测温孔相对应的位置的温度，记为第三径向温度；最后将三个径向的各温度点进行对比，即能够有效的检定出气相渗氢炉均温区，同时能够有效的反映出气相渗氢炉均温区的温度差。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，包括圆盘状的法兰本体(1)，所述法兰本体(1)几何中心处开设有用于将气瓶(D)内的气体引入耐压炉室(C)内部的进气孔(11)，所述法兰本体(1)上、以进气孔(11)为中心环形陈列有若干个安装孔(12)，所述安装孔(12)的数量和位置与耐压炉室(C)端部预设的连接孔一一对应；

其中，所述法兰本体(1)上还设置有多个径向测温孔(13)，多个所述径向测温孔(13)围绕进气孔(11)环形均匀布设，且每个所述径向测温孔(13)的轴心形成的虚拟圆与进气孔(11)的圆心重合，每个径向测温孔(13)上均可拆卸连接有向耐压炉室(C)内部延伸的测温保护套管(2)；

所述法兰本体(1)的周面上设置有凸出的安装座(3)，用于与气相渗氢炉上的法兰基座连接。

2.根据权利要求1所述的一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，所述径向测温孔(13)由第一孔(131)和第二孔(132)形成的台阶孔组成，所述第一孔(131)相对于第二孔(132)远离耐压炉室(C)设置，所述第二孔(132)的内径大于第一孔(131)的内径，且所述第二孔(132)为螺纹孔，所述测温保护套管(2)的端部设置有与第二孔(132)相配合的外螺纹，并且在测温保护套管(2)的周向上设置有六角螺母(4)和弹性密封圈。

3.根据权利要求1或2所述的一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，每个所述测温保护套管(2)均为空心结构，其长度根据需求进行设定，且与径向测温孔(13)连接的一端为开口端(21)，远离径向测温孔(13)的一端为封闭端(22)。

4.根据权利要求3所述的一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，所述径向测温孔(13)为三个，且任意相邻两个径向测温孔(13) 之间的圆心角均为120°。

5.根据权利要求2所述的一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，所述法兰还包括堵头(5)和弹性密封圈，所述堵头(5)与径向测温孔(13)螺纹连接，用于当不需要使用某个测温保护套管(2)时取代其位置。

6.根据权利要求1所述的一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，所述法兰本体(1)上、位于进气孔(11)处焊接有中空的充气连接杆(6)，所述充气连接杆(6)的另一端内壁设置有内螺纹，用于通过充气管与气瓶(D)的出口端连接。

7.根据权利要求1所述的一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，所述法兰本体(1)上且与耐压炉室(C)相贴合的端面上开设有环形凹槽(14)，所述法兰本体(1)与耐压炉室(C)之间设有容置在环形凹槽(14)上的O形密封圈。

8.根据权利要求1所述的一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，所述安装座(3)上设置有轴线相互垂直且交叉的销钉孔(31)和顶丝孔(32)，所述顶丝孔(32)的轴线与安装孔(12)的轴线方向一致。

9.根据权利要求1～8任一所述的一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，所述法兰本体(1)和安装座(3)为一体成型结构。

10.根据权利要求9所述的一种气相渗氢炉用带保护套管的多点测温法兰，其特征在于，所述法兰本体(1)和安装座(3)采用不锈钢材质制作。

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