[發明專利]一種復合管道真空穿透組件

在審

• 申請號: 201611186914.7
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN108204523A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 江濤;李波;曹誠志;李偉;潘宇東
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: F17D1/02
• 分類號: F17D1/02;F16L51/02
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 劉昕宇

本發明屬于穿透組件，特別涉及一種復合管道真空穿透組件。一種復合管道真空穿透組件，包括主真空室壁穿透件，主真空室壁穿透件為階梯狀陀羅結構，二次包容管道，二次包容管道為中空管狀零件，冷屏穿透件，冷屏穿透件為中空環形零件，雙層波紋管補償器，雙層波紋管補償器由直徑不同的內外兩段套接的波紋管和兩端真空接口法蘭焊接段組成，端頭結構，端頭結構為帶有底面的雙層圓柱體結構，在端頭結構的底面上設置有氣體進出口。本發明的顯著效果是：提高了管道使用壽命和應用范圍，解決了傳統穿透結構可能對真空室壁和低溫冷屏壁兩級真空環境的破壞問題。

技術領域

本發明屬于穿透組件，特別涉及一種復合管道真空穿透組件。

背景技術

氣體加料系統是國際熱核聚變試驗堆(ITER)裝置的組成系統之一，它負責將來自氣源工廠的工作氣體輸送到指定的氣體閥門箱，然后根據ITER裝置運行需要將氣體注入到主真空室內。氣體注入管線需要沿途穿過低溫冷屏和主真空室壁后到達注入點，考慮到低溫冷屏的結構和溫度特點以及主真空室的高真空氣密性要求，需要在兩個貫穿處給予特殊的結構考慮，以保證管道在各種工況下安全運行，同時滿足管道檢測、維護以及工藝性等的要求。復合管道真空穿透組件的設計研究涉及超高真空技術、低溫、熱力學、流體動力學、機械、材料、中子輻照等多學科，技術含量較高，制造難度較大。整個組件管道結構主要考慮滿足高真空密封、大溫差造成的位移變化時對管道的影響，以及管道安裝、檢測、維護和工藝性等方面的要求。

氣體注入管線為雙層包容管道，其中內管為氣體輸運管道，管道一端直接需與主真空室相通，主真空室在非送氣狀態時保持<10^‐4Pa量級的高真空(定期還會240℃左右的烘烤)，另一端與氣源端的隔離閥門相接(接到氣體閥門箱)；外管為包容管，起二次包容和保護作用，兩管間隙內充入惰性氣體作為保護氣體。

傳統這類穿透件，結構都較為簡單，如圖1所示，一端大氣，一端真空，中間以標準CF法蘭密封連接到真空室壁。大多數穿透部件還僅僅是單管穿透單層真空的結構，送氣管道采用直接密封焊接到標準CF法蘭上，當穿透部分發生較大變形位移時(如：低溫或高溫烘烤)很容易造成真空泄漏，管道結構無法將軸向變形位移傳遞。特別是對與兩級真空壓力容器的穿透，如果直接使用傳統穿透件，由于兩級真空壓力容器壁的變形不同極易造成穿透部分真空泄露。

發明內容

本發明針對現有技術缺陷，提供一種復合管道真空穿透組件。

本發明是這樣實現的：一種復合管道真空穿透組件，包括

主真空室壁穿透件，主真空室壁穿透件為階梯狀陀羅結構，該主真空室壁穿透件的直徑與真空室壁開孔相匹配，

二次包容管道，在主真空室壁穿透件的后端與二次包容管道固定連接，二次包容管道為中空管狀零件，在二次包容管道中設置同樣為中空管狀零件的送氣管，二次包容管道連接兩側真空室壁和低溫冷屏壁，對內部送氣管道的波紋管起到二次包容和保護作用，

冷屏穿透件，二次包容管道的另一端與冷屏穿透件固定連接，冷屏穿透件為中空環形零件，最中心圓環的直徑與送氣管的尺寸相匹配，外環的內徑與二次包容管道的內徑相匹配，冷屏穿透件的外徑尺寸與低溫冷屏壁上的預留通道尺寸相匹配，冷屏穿透件的外環與壁焊接，冷屏穿透件主要起到支撐作用；配合波紋管以及端頭結構，將低溫冷屏區域的真空邊界向右側延伸

雙層波紋管補償器，冷屏穿透件的另一端與雙層波紋管補償器固定連接，雙層波紋管補償器由直徑不同的內外兩段套接的波紋管和兩端真空接口法蘭焊接段組成，其中直徑較小的波紋管與冷屏穿透件中較小直徑的環相匹配，直徑較大的波紋管與冷屏穿透件中較大直徑的環相匹配，雙層波紋管補償器解決了多級真空隔離、位移補償和對氣體管道保護的作用，