[發明專利]一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒

有效

• 申請號: 202111520253.8
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114222383B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 桂淼;單建強;陳鎧東;吳攀;單嘉潤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;浙江青核軟件科技有限公司
• 主分類號: H05B3/40
• 分類號: H05B3/40;G21C17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒，其特征在于，包括環形金屬包殼、內部發熱芯體、貫穿式上端塞和封閉式下端塞；

環形金屬包殼包括由外至內套裝的外包殼(1)和內包殼(2)；

內部發熱芯體包括陶瓷芯(3)、電熱絲(4)和鎧裝熱電偶(5)；陶瓷芯(3)固定于外包殼(1)和內包殼(2)之間，電熱絲(4)采用直布式結構布置于陶瓷芯(3)的圓形貫穿孔道中，采用蛇形結構依次穿過不同的圓形貫穿孔道進行限位，鎧裝熱電偶(5)布置于陶瓷芯(3)邊壁處的半圓形貫穿孔道中，通過陶瓷芯(3)的擠壓作用實現與外包殼(1)和內包殼(2)的緊密接觸；

貫穿式上端塞和封閉式下端塞分別設置在環形金屬包殼的頂部和底部；

貫穿式上端塞包括頂部陶瓷蓋(6)、內通道貫穿管(7)、非發熱段導線(8)和頂端固定螺紋(9)；頂部陶瓷蓋(6)用于將電熱絲(4)露出陶瓷芯體的轉彎處遮蓋，內外邊壁處帶與陶瓷芯(3 )相同的半圓形貫穿孔道，將鎧裝熱電偶(5)從孔道中引出；內通道貫穿管(7)的底端與內包殼(2)頂部焊接，頂端與外包殼(1)側面的開孔焊接，形成將內通道工質引出環形加熱棒外的流道；非發熱段導線(8)的數量為兩根，分別與電熱絲(4)穿出陶瓷芯(3)的兩電極相連；頂端固定螺紋(9)的底端與外包殼(1)頂端焊接，頂部的外螺紋用于電加熱棒與上封頭的連接固定，中心帶貫穿孔道，鎧裝熱電偶(5)和非發熱段導線(8)均從孔道內部穿出，并分別與溫度采集系統和外接供電電源連接，孔道中涂有高溫密封膠，用于將電加熱棒內部與外界隔絕。

2.根據權利要求1所述的一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒，其特征在于，頂部陶瓷蓋(6)總體呈環形結構，底部開有半圓狀槽，采用與陶瓷芯(3)相同的材料加工而成；內通道貫穿管(7)為與內包殼(2)內徑和材質相同的金屬直管或彎管。

3.根據權利要求1所述的一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒，其特征在于，非發熱段導線(8)材質選用銅或鉑電阻小的金屬，外部包覆剛玉管絕緣層，其作用是在絕緣且不發熱的條件下將電熱絲(4)與外接電源接通，防止陶瓷芯以外的區域因短路或過熱而燒毀；頂端固定螺紋(9)為帶外螺紋的金屬環形結構。

4.根據權利要求1所述的一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒，其特征在于，封閉式下端塞底部陶瓷蓋(10)和底部封板(11)，底部陶瓷蓋(10)用于將電熱絲(4)露出陶瓷芯體的轉彎處遮蓋，底部封板(11)分別與外包殼(1)和內包殼(2)底部焊接，將加熱棒內部與外界隔絕。

5.根據權利要求4所述的一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒，其特征在于，底部陶瓷蓋(10)采用與陶瓷芯(3)相同的材料加工而成，總體呈環形結構，頂部開有半圓狀槽，底部封板(11)為金屬環形板。

6.根據權利要求1所述的一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒，其特征在于，外包殼(1)和內包殼(2)分別用于模擬環形燃料內外包殼，幾何尺寸與實際環形燃料相等，內外包殼共同構成發熱芯體的支撐結構，并形成環形燃料的內外通道。

7.根據權利要求1所述的一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒，其特征在于，陶瓷芯(3)的材質選擇氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷或氮化硼陶瓷，結構為中心帶多個圓形貫穿孔道且邊壁帶多個半圓形貫穿孔道的短環形柱。

8.根據權利要求1所述的一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒，其特征在于，電熱絲(4)通過陶瓷芯(3)將熱量導出，并實現與外包殼(1)、內包殼(2)和鎧裝熱電偶(5)的絕緣，電熱絲(4)能夠在陶瓷芯(3)中自由膨脹。

9.根據權利要求1所述的一種可測量壁面溫度場的耐高溫環形電加熱棒，其特征在于，鎧裝熱電偶(5)用于測量外包殼(1)和內包殼(2)的內壁面溫度，并通過調節鎧裝熱電偶(5)的長度測量不同軸向位置的壁溫。