[發(fā)明專利]一種帶泄漏檢測(cè)的電加熱液態(tài)金屬閥門

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510095000.9
• 申請(qǐng)日: 2015-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN104653789B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱志強(qiáng);黃少球;賀建;董必達(dá);汪海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): F16K1/00
• 分類號(hào): F16K1/00;F16K37/00;F16K49/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 楊學(xué)明,顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

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(cè)的電加熱液態(tài)金屬閥門。

背景技術(shù)

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(diǎn)約在80℃～150℃，其正常運(yùn)行溫度范圍為200℃～600℃。同時(shí)，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)堆研究中被優(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)用需要研究許多關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，例如傳熱和流動(dòng)特性、磁流體動(dòng)力學(xué)(MHD)效應(yīng)、液態(tài)金屬中雜質(zhì)成分在線監(jiān)測(cè)與凈化等問題。為了在堆外開展一系列關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)，并驗(yàn)證先進(jìn)反應(yīng)堆核心技術(shù)，目前世界很多國(guó)家都已經(jīng)建造或正在建在液態(tài)金屬回路。

閥門作為液態(tài)金屬回路中的一個(gè)重要部件，對(duì)于回路安全穩(wěn)定的運(yùn)行以及未來堆的運(yùn)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(duì)于液態(tài)金屬運(yùn)行的環(huán)境還存在很多問題。1)液態(tài)金屬熔點(diǎn)比常規(guī)液體高很多，運(yùn)行溫度范圍也比較高。由于在回路的運(yùn)行過程中存在熱損失，且要保證運(yùn)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(dòng)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(duì)于普通閥門在閥門外漏的情況下并不具備自動(dòng)檢測(cè)的功能，這對(duì)回路的運(yùn)行連鎖安全性及穩(wěn)定性會(huì)造成大的影響。

在高溫液態(tài)重金屬裝置運(yùn)行控制中，閥門是實(shí)現(xiàn)流量控制與穩(wěn)定運(yùn)行的重要部件，本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)金屬需要加熱到熔點(diǎn)以上循環(huán)流動(dòng)，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(bào)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(duì)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(shí)，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(bào)警。

本發(fā)明在普通閥門的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩點(diǎn)改進(jìn)，能夠很好的解決以上問題。一個(gè)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(dòng)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(bào)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(shí)會(huì)引起回路導(dǎo)通，報(bào)警器響應(yīng)，并輸出開關(guān)信號(hào)供外部系統(tǒng)集成控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)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(cè)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(yùn)行更加可靠、更加穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

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(cè)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(bào)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(shí)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(bào)警器相連。

其中，閥體外部增設(shè)包覆外套，包覆外套是由兩個(gè)對(duì)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(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)閥體在運(yùn)行過程中的恒溫需求，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

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(bào)警器相連形成開環(huán)回路，當(dāng)密封波紋管破壞泄漏時(shí)，流體會(huì)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(shí)引起回路導(dǎo)通，報(bào)警器響應(yīng)，并能夠輸出開關(guān)信號(hào)供外部系統(tǒng)集成控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：

(1)本發(fā)明通過在閥體外部增加帶加熱單元的對(duì)稱結(jié)構(gòu)包覆外套，易于加熱單元的更換和維護(hù)，同時(shí)能夠保證液態(tài)金屬加熱更加均勻，減少溫差應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)閥門內(nèi)流體溫度自動(dòng)化控制。