一種帶泄漏檢測的電加熱液態(tài)金屬閥門的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于閥門的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種帶泄漏檢測的電加熱液態(tài)金屬閥門。
【背景技術(shù)】
[0002]液態(tài)金屬鈉、鉛鉍、鉛鋰等，由于具有良好的中子學(xué)性能、抗輻照性能和傳熱性能，已被廣泛的應(yīng)用于核能領(lǐng)域冷卻劑材料。用于快中子反應(yīng)堆的冷卻劑液態(tài)金屬(鈉、鉛鉍等)熔點約在80°C?150°C，其正常運行溫度范圍為200°C?600°C。同時，液態(tài)金屬鋰、鉛鋰等由于其良好的傳熱特性和氚增殖特性，在未來先進(jìn)核聚變反應(yīng)堆研宄中被優(yōu)先選為反應(yīng)堆中的冷卻劑材料和氚增殖材料。液態(tài)金屬的成功應(yīng)用需要研宄許多關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，例如傳熱和流動特性、磁流體動力學(xué)(MHD)效應(yīng)、液態(tài)金屬中雜質(zhì)成分在線監(jiān)測與凈化等問題。為了在堆外開展一系列關(guān)鍵技術(shù)實驗，并驗證先進(jìn)反應(yīng)堆核心技術(shù)，目前世界很多國家都已經(jīng)建造或正在建在液態(tài)金屬回路。
[0003]閥門作為液態(tài)金屬回路中的一個重要部件，對于回路安全穩(wěn)定的運行以及未來堆的運行非常關(guān)鍵。目前應(yīng)用的液態(tài)金屬閥門和普通的閥門區(qū)別不大，但對于液態(tài)金屬運行的環(huán)境還存在很多問題。I)液態(tài)金屬熔點比常規(guī)液體高很多，運行溫度范圍也比較高。由于在回路的運行過程中存在熱損失，且要保證運行溫度穩(wěn)定，目前一般采用的方法是在閥體上纏繞伴熱絲來給液態(tài)金屬加熱，這樣的方法存在加熱不夠均勻，而且效率低等。2)高溫液態(tài)金屬在高速流動條件下其閥門的密封也不是很穩(wěn)定可靠，容易造成密封波紋管的破壞，而對于普通閥門在閥門外漏的情況下并不具備自動檢測的功能，這對回路的運行連鎖安全性及穩(wěn)定性會造成大的影響。
[0004]在高溫液態(tài)重金屬裝置運行控制中，閥門是實現(xiàn)流量控制與穩(wěn)定運行的重要部件，本發(fā)明為了實現(xiàn)金屬需要加熱到熔點以上循環(huán)流動，在閥門閥體外部增設(shè)包覆外套并內(nèi)置電加熱絲和導(dǎo)熱的粉末物質(zhì)，并在閥桿密封結(jié)構(gòu)的第一道與第二道密封之間置入泄露電子報警支路。這種結(jié)構(gòu)特征的液態(tài)金屬閥門由閥體、閥桿、閥瓣、加熱裝置、檢漏裝置、手輪、閥蓋、波紋管等組成。相對于常規(guī)閥門，該發(fā)明中的閥門自帶有加熱裝置，而無需外加伴熱絲。當(dāng)閥門內(nèi)的密封波紋管破壞發(fā)生泄漏時，安裝在上端蓋的兩檢漏探針導(dǎo)通連通而導(dǎo)電，從而觸發(fā)泄露指示燈報警。
[0005]本發(fā)明在普通閥門的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩點改進(jìn)，能夠很好的解決以上問題。一個是在閥體外增設(shè)包覆外套并設(shè)置均勻的電加熱絲，電加熱絲與加熱控制單元相連，能夠?qū)崿F(xiàn)加熱功率的自動調(diào)節(jié)。在包覆外套內(nèi)填充具有良好的導(dǎo)熱性能和電絕緣性能的材料，通過電加熱絲給液態(tài)金屬加熱，提高了加熱效率和加熱均勻性。另外在閥體與閥蓋之間的間隙內(nèi)插入兩根檢漏探針，并通過閥蓋上的小孔引出，與外部的電源和報警器(如指示燈)相連形成開環(huán)回路。當(dāng)閥門外漏的液態(tài)金屬液位上升到與檢漏探針接觸時會引起回路導(dǎo)通，報警器響應(yīng)，并輸出開關(guān)信號供外部系統(tǒng)集成控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有的閥門存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種帶泄漏檢測的電加熱液態(tài)金屬閥門。它具有內(nèi)置電加熱單元和檢漏裝置，具有運行更加可靠、更加穩(wěn)定的優(yōu)點。
[0007]為了達(dá)到上述的功能，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種帶泄漏檢測的電加熱液態(tài)金屬閥門，包括手輪、閥桿、閥蓋、密封波紋管、閥瓣、傳熱介質(zhì)、電加熱絲、閥體、包覆外套、檢漏探針、報警器和加熱控制單元；包覆外套內(nèi)安裝有電加熱絲，且包覆外套內(nèi)填充了傳熱介質(zhì)，在包覆外套外側(cè)有加熱絲引線接頭并與加熱控制單元相連實現(xiàn)電加熱絲功率的調(diào)節(jié)；閥桿與閥體之間通過密封波紋管密封；在閥蓋與閥體之間的間隙內(nèi)設(shè)置有檢漏探針，通過閥蓋引出并與電源和報警器相連。
[0008]其中，閥體外部增設(shè)包覆外套，包覆外套是由兩個對稱的空腔部分連接而成，能夠方便加熱裝置的維護(hù)，包覆外套內(nèi)設(shè)置均勻分布的電加熱絲，并填充具有良好的導(dǎo)熱性能和電絕緣性能的材料，熱量通過填充材料傳遞給液態(tài)金屬使其溫度保持穩(wěn)定，而無需在閥體外纏繞伴熱絲，加熱效率及均勻性大大的提高，同時可以通過更換包覆外套或更換包覆外套內(nèi)的電加熱絲進(jìn)行維修，大大提升了裝置的易維護(hù)性；電加熱絲與加熱控制單元相連，能夠?qū)崿F(xiàn)加熱功率的自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)閥體在運行過程中的恒溫需求，具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。
[0009]其中，閥體與閥蓋之間的間隙內(nèi)插入兩根檢漏探針，并通過閥蓋上的小孔引出，與外部的電源和報警器相連形成開環(huán)回路，當(dāng)密封波紋管破壞泄漏時，流體會通過波紋管破口流出使得液面上升，當(dāng)液面與探針接觸時引起回路導(dǎo)通，報警器響應(yīng)，并能夠輸出開關(guān)信號供外部系統(tǒng)集成控制。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:
[0011](I)本發(fā)明通過在閥體外部增加帶加熱單元的對稱結(jié)構(gòu)包覆外套，易于加熱單元的更換和維護(hù)，同時能夠保證液態(tài)金屬加熱更加均勻，減少溫差應(yīng)力，實現(xiàn)閥門內(nèi)流體溫度自動化控制。
[0012](2)本發(fā)明通過增加一個泄漏檢測裝置，能夠?qū)﹂y門運行狀態(tài)實時檢測，能提高整體運行的安全性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為閥體加熱裝置的放大示意圖。
[0015]圖3為閥體加熱裝置側(cè)面圖。
[0016]圖中為手輪；2為閥桿；3為閥蓋；4為密封波紋管；5為閥瓣；6為傳熱介質(zhì)；7為電加熱絲；8為閥體；9為包覆外套；10為檢漏探針；11為報警器；12為加熱控制單元。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0018]如圖1-3所示，本發(fā)明是一種帶泄漏檢測的電加熱液態(tài)金屬閥門，包括手輪1、閥桿2、閥蓋3、密封波紋管4、閥瓣5、傳熱介質(zhì)6、電加熱絲7、閥體8、包覆外套9、檢漏探針10、報警器11和加熱控制單元12。電加熱絲7不與金屬壁面接觸，其加熱功率連續(xù)可調(diào)，能保證其內(nèi)流經(jīng)的液態(tài)金屬在要求的溫度下穩(wěn)定運行；包覆外套9是由兩個對稱的空腔部分連接而成，能夠方便加熱裝置的維護(hù)；檢漏探針10安裝好后不能與閥門任何金屬壁面接觸，且要保證探針10與閥蓋3導(dǎo)出孔間的電絕緣性和密封性能，當(dāng)液態(tài)金屬從密封波紋管4泄露出來后，隨著液面的上升，與檢漏探針10接觸使得檢漏回路導(dǎo)通，觸發(fā)報警器11響應(yīng)，并輸出開關(guān)信號供外部系統(tǒng)集成控制。
[0019]在普通閥門的基礎(chǔ)上，增加一個電加熱單元。在閥體外增設(shè)包覆外套9，包覆外套9是由兩個對稱的空腔部分連接而成，能夠方便加熱裝置的維護(hù)。包覆外套9內(nèi)設(shè)置有均勻的電加熱絲7，且在二者之間填充具有良好的導(dǎo)熱性能和電絕緣性能的材料，當(dāng)給電加熱絲7通電后能產(chǎn)生熱量，通過傳熱介質(zhì)6 (如氧化鎂等)及閥體8壁面將熱量傳遞給液態(tài)金屬。電加熱絲7引線與加熱控制單元12相連，可以根據(jù)需要和液態(tài)金屬運行的工況自動調(diào)節(jié)電加熱絲7的功率，從而調(diào)節(jié)閥門內(nèi)液態(tài)金屬的溫度。由于不同的條件下，在閥門處的溫度要求不同，可根據(jù)加熱單元控制器設(shè)定電加熱絲的功率，因此也增加了閥門的應(yīng)用范圍。
[0020]在基于以上的基礎(chǔ)上，增加了一個泄漏檢測的功能。在閥蓋3上加工一個小孔，其內(nèi)安裝兩個檢漏探針10，通過引線與外部的電源和報警器11 (如指示燈)相連形成一個開環(huán)回路。當(dāng)密封波紋管4破壞造成泄漏時，流體會通過波紋管破口流出使得液面上升，當(dāng)液面與探針10接觸時兩探針連接，引起回路導(dǎo)通，報警器11響應(yīng)，并輸出開關(guān)信號供外部系統(tǒng)集成控制。
[0021]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種帶泄漏檢測的電加熱液態(tài)金屬閥門，其特征在于:包括手輪⑴、閥桿⑵、閥蓋(3)、密封波紋管(4)、閥瓣(5)、傳熱介質(zhì)(6)、電加熱絲(7)、閥體(8)、包覆外套(9)、檢漏探針(10)、報警器(11)和加熱控制單元(12);包覆外套(9)為對稱空腔結(jié)構(gòu)，空腔內(nèi)安裝有電加熱絲(7)，且其內(nèi)填充滿了傳熱介質(zhì)(6);在包覆外套(9)外側(cè)有加熱絲引線接頭并與加熱控制單元(12)相連實現(xiàn)電加熱絲(7)功率的調(diào)節(jié)；閥桿(2)與閥體(8)之間通過密封波紋管⑷密封；在閥蓋⑶與閥體⑶之間的間隙內(nèi)設(shè)置有檢漏探針(10)，通過閥蓋(3)引出并與電源和報警器(11)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶泄漏檢測的電加熱液態(tài)金屬閥門，其特征在于:閥體(8)外部增設(shè)包覆外套(9)，包覆外套(9)是由兩個對稱的空腔部分連接而成，能夠方便加熱裝置的維護(hù)和拆卸，在閥體(8)與包覆外套(9)之間設(shè)置均勻分布的電加熱絲(7)，并填充具有良好的導(dǎo)熱性能和電絕緣性能的材料，熱量通過填充材料傳遞給液態(tài)金屬使其溫度保持穩(wěn)定，而無需在閥體(8)外纏繞伴熱絲，加熱效率及均勻性大大的提高，同時可以通過更換包覆外套(9)或更換包覆外套內(nèi)的電加熱絲(7)進(jìn)行維修，大大提升了裝置的易維護(hù)性；電加熱絲(7)與加熱控制單元(12)相連，能夠?qū)崿F(xiàn)加熱功率的自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)閥體(8)在運行過程中的恒溫需求，具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶泄漏檢測的電加熱液態(tài)金屬閥門，其特征在于:閥體(8)與閥蓋(3)之間的間隙內(nèi)插入兩根檢漏探針(10)，并通過閥蓋(3)上的小孔引出，與外部的電源和報警器(11)相連形成開環(huán)回路，當(dāng)密封波紋管(4)破壞泄漏時，流體會通過波紋管⑷破口流出使得液面上升，當(dāng)液面與探針(10)接觸時引起回路導(dǎo)通，報警器(11)響應(yīng)，并能夠輸出開關(guān)信號供外部系統(tǒng)集成控制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶泄漏檢測的電加熱液態(tài)金屬閥門，包括手輪、閥桿、閥蓋、密封波紋管、閥瓣、傳熱介質(zhì)、電加熱絲、閥體、包覆外套、檢漏探針、報警器和加熱控制單元；包覆外套內(nèi)采用對稱的空腔結(jié)構(gòu)，其內(nèi)安裝有電加熱絲，并填充了傳熱介質(zhì)，在包覆外套外側(cè)有加熱絲引線接頭并與加熱控制單元相連實現(xiàn)電加熱絲功率的調(diào)節(jié)；閥桿與閥體之間通過密封波紋管密封；在閥蓋與閥體之間的間隙內(nèi)設(shè)置有檢漏探針，并通過閥蓋引出并與電源和報警器相連。相對于常規(guī)閥門該發(fā)明中帶有的加熱裝置能為閥門內(nèi)的液態(tài)金屬加熱，而無需外加伴熱絲。當(dāng)閥門內(nèi)的密封波紋管破壞發(fā)生泄漏時，安裝在上端蓋的兩檢漏探針導(dǎo)通連通而導(dǎo)電，從而觸發(fā)泄露指示燈報警。
【IPC分類】F16K49-00, F16K37-00, F16K1-00
【公開號】CN104653789
【申請?zhí)枴緾N201510095000
【發(fā)明人】朱志強, 黃少球, 賀建, 董必達(dá), 汪海
【申請人】中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年3月3日