[發明專利]一種精密熱氦檢漏用電加熱元件和檢漏方法

有效

• 申請號: 202110472077.9
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113532759B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 諶繼明;冷楨;段旭如;蔣世杰;王平懷;李濘;王焜;許敏;任元國;周毅;陳新
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院;成都國光電氣股份有限公司
• 主分類號: G01M3/20
• 分類號: G01M3/20;H05B3/02;H05B3/04;H05B3/40
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 董和煦

本發明屬于元器件技術領域，具體涉及一種精密熱氦檢漏用電加熱元件和檢漏方法。本發明中，電加熱元件安裝在加熱棒套筒內部，加熱棒套筒開口部設有電加熱棒連接法蘭，與內部的電加熱棒連接；加熱棒套筒的外壁上安裝有套筒連接法蘭，在電加熱棒連接法蘭與套筒連接法蘭之間的加熱棒套筒上，連接有三通接頭，三通接頭與加熱棒套筒內部連通，另一端連接至氦氣輸入口；真空室底部開有通孔，通孔上設有與套筒連接法蘭相配合的安裝基礎，加熱棒套筒插入通孔內，通過套筒連接法蘭與真空室固定安裝。本發明能有效降低電加熱元件高溫下的漏率并能實現大型真空腔室內被檢工件均勻高效升溫的技術要求，滿足大型真空腔室真空室加熱系統的使用需求。

技術領域

本發明屬于元器件技術領域，具體涉及一種精密熱氦檢漏用電加熱元件和檢漏方法。

背景技術

電加熱元件是廣泛應用于機械制造行業加熱領域的。電加熱元件根據使用范圍和使用情況的不同，常常具有不同的形狀尺寸特征。第一壁、包層和偏濾器是核聚變反應堆的核心部件，在運行中承受高熱負荷和強中子沉積的核熱，屬真空室內部件。為及時將熱量移出，使部件材料工作在允許溫度范圍內，部件內部設計了復雜的氣體或液體冷卻通道，以在運行中均勻冷卻部件，避免部件材料承受不可接受的熱應力。為維持核聚變等離子體穩定燃燒，冷卻介質是不允許有些許泄漏的。對于國際熱核實驗堆(ITER)，要求真空室內部件冷卻通道的氦泄漏率低于1x10^-10Pa.m³/s。只有當真空熱氦檢漏系統的檢測靈敏度優于該水平時，才能給出部件的準確漏率，成為世界上最嚴的檢漏要求，超出以往2個數量級以上。這些部件的冷卻通道含有許多封閉的焊縫，在完成制造、水壓試驗后，需要對其進行高溫高壓下的真空氦檢漏試驗，以驗證真空室內部件在正常工作條件下的密閉性和可靠性。試驗時，ITER要求部件需經歷一次高溫循環(80℃至250±20℃再至80℃)和冷卻通道內部氦氣壓力的多次循環(100Pa至4.2±0.2MPa)，以防加工制造過程中的某些外來物質堵塞冷卻通道壁中的缺陷而造成誤判。在整個熱循環中需監測部件的漏率值，并滿足要求。

在整個熱氦檢漏測試過程中，需對被測工件均勻升溫(工件內外溫差不大于 55℃)，這類被測工件尺寸較大，所需真空室體積也較大(10m³左右)，因此該電加熱元件需實現大型真空腔室內被檢工件均勻穩定升溫功效。由于裸露電加熱絲會在高溫下出現離子發射或固體高溫升華蒸汽，對真空系統有影響，因此要用管式加熱器。這樣就存在其本身的密封性問題以及同樣的與真空室壁的接口密封問題。普通的管式加熱器在高溫下有較高的漏率，且無法被檢漏，放入真空室后在高溫下將極大地影響真空室高溫下的本底漏率，使其無法滿足熱氦檢漏的要求，因此需對電加熱元件重新設計以降低其在高溫下的漏率，并且使其能單獨檢漏，避免電加熱元件影響大型真空室高溫下本底漏率。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種精密的熱氦檢漏用電加熱元件，能有效降低電加熱元件高溫下的漏率并能實現大型真空腔室內被檢工件均勻高效升溫的技術要求，滿足大型真空腔室真空室加熱系統的使用需求。

本發明采用的技術方案：

一種精密熱氦檢漏用電加熱元件，包括電加熱棒、加熱棒套筒、電加熱元件連接法蘭、套筒連接法蘭、金屬密封圈，加熱棒套筒為一端封閉一端開孔的棒狀結構，電加熱元件安裝在加熱棒套筒內部，加熱棒套筒開口部設有電加熱棒連接法蘭，與內部的電加熱棒連接；加熱棒套筒的外壁上安裝有套筒連接法蘭，在電加熱棒連接法蘭與套筒連接法蘭之間的加熱棒套筒上，連接有三通接頭，三通接頭與加熱棒套筒內部連通，另一端連接至氦氣輸入口；真空室底部開有通孔，通孔上設有與套筒連接法蘭相配合的安裝基礎，加熱棒套筒插入通孔內，通過套筒連接法蘭與真空室固定安裝。

所述套筒連接法蘭與安裝基礎之間設有金屬密封圈。

所述真空室的外壁上分別連接有真空泵組和氦質譜檢漏儀；真空室的外壁上還安裝有全量程規和熱電偶，全量程規實時檢測真空室內部真空度，熱電偶實時檢測真空室內部溫度。

所述真空泵組對真空室進行排氣并達到低真空。