專利名稱：一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件技術(shù)領(lǐng)域[0001]實(shí)用新型涉及一種加熱元件，具體涉及一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件。
背景技術(shù)：
[0002]在核電站發(fā)生設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故或嚴(yán)重事故后，由于水蒸汽與燃料外殼中鋯之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氫氣。另外由于水的輻射分解以及堆芯熔融物與混凝土之間的反應(yīng)，也將產(chǎn)生大量的氫氣。如在嚴(yán)重事故條件下，氫氣的產(chǎn)生速度可達(dá)2Kg/s以上。 如果產(chǎn)生的大量氫氣不能得到快速、有效的消除，一旦大范圍、高濃度的氫氣混合氣發(fā)生爆炸，將會(huì)危及安全殼的完整性。因此美國(guó)、歐洲和中國(guó)等多個(gè)國(guó)家明確要求，必須考慮嚴(yán)重事故下保持安全殼完整性的措施，特別是必須考慮預(yù)計(jì)發(fā)生的各種可燃?xì)怏w的燃燒效應(yīng)。[0003]為了防止事故產(chǎn)生的氫氣發(fā)生大范圍、高濃度的爆炸，人們采用氫氣復(fù)合器、氫氣點(diǎn)火器等專用設(shè)備進(jìn)行氫氣消除。但以往氫氣點(diǎn)火器的點(diǎn)火裝置只針對(duì)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故，具有能耗大、耐溫低等缺點(diǎn)，如承受的最高環(huán)境溫度不超過(guò)125°C。而目前采用第三代技術(shù)建造的核電站一旦發(fā)生嚴(yán)重事故，安全殼內(nèi)將短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氫氣，同時(shí)環(huán)境溫度高達(dá) 300°C以上，因此以往的氫氣點(diǎn)火器不能正常點(diǎn)火消氫。另外發(fā)生嚴(yán)重事故后，核電站的安全設(shè)備用電可能完全依賴備用電池，如果采用傳統(tǒng)氫氣點(diǎn)火器進(jìn)行消除氫氣，會(huì)因?yàn)槠浔旧淼拇蠊β蕦⒑芸旌耐陚溆秒姵氐膶氋F電能，導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)保護(hù)安全殼的安全。故以往氫氣點(diǎn)火器的加熱元件不能滿足采用AP1000技術(shù)建造的第三代核電站關(guān)于嚴(yán)重事故條件下的使用要求。發(fā)明內(nèi)容[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，能夠使點(diǎn)火器在高溫條件下快速加熱或點(diǎn)火，且密封效果好，能耗低。[0005]該加熱元件包括螺旋線圈、殼體、絕緣材料、導(dǎo)線連接螺桿A、導(dǎo)線連接螺桿B、密封環(huán)、陶瓷環(huán)A、陶瓷環(huán)B、卡套A、卡套B、頂螺母和壓緊螺母。其中卡套A、卡套B和密封環(huán)均采用耐高溫材料制成。[0006]螺旋線圈包括電阻絲、絕緣管和金屬管。設(shè)電阻絲的兩端分別為A端和B端，電阻絲整體沿絕緣管的軸線對(duì)稱位于絕緣管內(nèi)，電阻絲的A端和B端均從絕緣管的同一端面伸出；在絕緣管的外部套裝金屬管。為了保證使用時(shí)電阻絲的熱量集中，升溫快，將套裝有絕緣管的金屬管加工成螺旋狀，形成螺旋線圈，螺旋線圈有一個(gè)輸出端，電阻絲的A端和B端均伸出螺旋線圈的輸出端。[0007]加熱元件整體的連接關(guān)系為所述殼體的一端封閉，一端開(kāi)孔，殼體的內(nèi)孔由直孔和錐形孔組成，所述錐形孔的大端位于殼體的開(kāi)口端。將螺旋線圈的輸出端從殼體的封閉端伸入殼體內(nèi)，電阻絲的A端通過(guò)直孔內(nèi)的絕緣材料后與位于殼體內(nèi)的導(dǎo)線連接螺桿A連接，電阻絲的B端通過(guò)直孔內(nèi)的絕緣材料后與位于殼體內(nèi)的導(dǎo)線連接螺桿B連接，保證電阻絲伸出螺旋線圈輸出端的部分完全位于絕緣材料內(nèi)。絕緣材料對(duì)螺旋線圈起絕緣防潮的作用，以保證點(diǎn)火器能夠有效的開(kāi)啟。為了保證該加熱元件在高溫、高濕條件下依然能正常啟動(dòng)并持續(xù)工作，在導(dǎo)線連接螺桿A和導(dǎo)線連接螺桿B的外圓周均采用耐高溫的密封方法。[0008]陶瓷環(huán)A和陶瓷環(huán)B均為錐形柱臺(tái)，陶瓷環(huán)A的外圓尺寸小于陶瓷環(huán)B的外圓尺寸，陶瓷環(huán)A和陶瓷環(huán)B依次安裝在殼體的錐形孔內(nèi)，其中陶瓷環(huán)A的一端與絕緣材料接觸，另一端通過(guò)卡套A與和陶瓷環(huán)B連接。保證瓷環(huán)A和陶瓷環(huán)B的錐形與殼體內(nèi)孔的錐形一致。陶瓷環(huán)A的外圓周與殼體內(nèi)表面間有間隙，陶瓷環(huán)B與殼體內(nèi)表面接觸。所述卡套A為橄欖形，中心有孔，用于貫穿導(dǎo)線連接螺桿A。導(dǎo)線連接螺桿A依次貫穿陶瓷環(huán)A、卡套A和陶瓷環(huán)B。為了保證密封的可靠性，在陶瓷環(huán)A與卡套A的連接側(cè)加工有與卡套A外形相匹配的凹槽，在陶瓷環(huán)B與卡套A的連接側(cè)加工有與卡套A外形相匹配的凹槽。導(dǎo)線連接螺桿B依次貫穿陶瓷環(huán)A、卡套B和陶瓷環(huán)B，卡套B的安裝形式與導(dǎo)卡套A的安裝形式相同。在陶瓷環(huán)A與殼體內(nèi)表面間安裝密封環(huán)，密封環(huán)為錐形，保證密封環(huán)的錐形與殼體內(nèi)孔的錐形一致。[0009]在殼體開(kāi)口端的外圓周上加工有螺紋，用于安裝頂螺母。兩個(gè)導(dǎo)線連接螺桿伸出陶瓷環(huán)B的部分加工有螺紋，用于安裝壓緊螺母。為了防止頂螺母與壓緊螺母接觸，在陶瓷環(huán)B的右端面上安裝兩個(gè)導(dǎo)線連接螺桿的位置加工有凸起。頂螺母向下依次擠壓陶瓷環(huán)B、 卡套、陶瓷環(huán)A和密封環(huán)，從而保證外界環(huán)境中的水蒸汽不能進(jìn)入殼體內(nèi)。供電時(shí)，電源導(dǎo)線分別連接在兩個(gè)導(dǎo)線連接螺桿上。[0010]所述電阻絲的材料鎳、鶴、箔、Fe-Cr-Al合金或鎳鉻合金,優(yōu)選鎳鉻合金。[0011]所述的絕緣材料為粉體材料的氧化鋁或氧化鎂，優(yōu)選氧化鎂。[0012]所述絕緣材料的厚度為5mm-50mm,優(yōu)選10mm-30mm。[0013]所述金屬管的管徑為lmm-6. 5mm,優(yōu)選所形成的螺旋線圈的長(zhǎng)度為 IOmm-IOOmm,優(yōu)選 20mm-50mm。[0014]所述陶瓷環(huán)A和陶瓷環(huán)B的材料可選用氧化鋁、氧化鋯、氮化硅，優(yōu)選氧化鋁和氮化硅。[0015]所述卡套A和卡套B的材質(zhì)可選用聚四氟乙烯、橡膠、石墨，優(yōu)選石墨。[0016]所述密封環(huán)的材質(zhì)可選用聚四氟乙烯、橡膠、石墨，優(yōu)選石墨。[0017]有益效果[0018](I)在本實(shí)用新型中采用密封環(huán)、陶瓷環(huán)和卡套的方法進(jìn)行密封，卡套A、卡套B和密封環(huán)均采用耐高溫、耐輻射材料制成；保證加熱元件在高溫、高輻射條件下依然能正常啟動(dòng)并持續(xù)工作。[0019](2)陶瓷環(huán)A與殼體間、密封環(huán)與陶瓷環(huán)B間以及密封環(huán)與殼體間均通過(guò)錐形面配合可保證密封的可靠性，能夠滿足高濕環(huán)境的要求。[0020](3)點(diǎn)火部位螺旋線圈型可保證電阻絲的熱量集中，升溫快，使加熱元件能耗低。[0021](4)采用2mm-4_的金屬管,加工簡(jiǎn)單同時(shí)便于熱量集中；20__50_的螺旋線圈利于螺旋線圈中間部位熱量的集中，從而保證該加熱元件升溫快。


[0022]圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖2為金屬管的橫截面示意圖。[0024]其中，I-螺旋線圈，2-殼體，3-絕緣材料、4-導(dǎo)線連接螺桿A、5_導(dǎo)線連接螺桿B、6-密封環(huán)、7-陶瓷環(huán)A、8-陶瓷環(huán)B、9-卡套A、10-卡套B、11-頂螺母，12-壓緊螺母，13-電阻絲，14-絕緣管。
具體實(shí)施方式
[0025]
以下結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。[0026]本實(shí)施例提供一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，該加熱元件能夠滿足采用 AP1000技術(shù)建造的第三代核電站在嚴(yán)重事故條件下耐高溫及低功率的使用要求，并可靠地啟動(dòng)。其具體的使用條件為電壓120V，功率120W-145W。[0027]該加熱元件包括螺旋線圈I、殼體2、絕緣材料3、導(dǎo)線連接螺桿A4、導(dǎo)線連接螺桿 B5、密封環(huán)6、陶瓷環(huán)A7、陶瓷環(huán)B8、卡套A9、卡套B10、端蓋、頂螺母11和壓緊螺母12。所述螺旋線圈I包括電阻絲13、絕緣管14和金屬管。本實(shí)施例中的電阻絲13為單一電阻-溫度系數(shù)的電阻絲13，電阻絲13選用鎳制成。設(shè)電阻絲13的兩端分別為A端和B端，電阻絲 13整體沿絕緣管14的軸線對(duì)稱位于絕緣管14內(nèi)，電阻絲13的A端和B端均從絕緣管14 的同一端面伸出；如圖2所示。在絕緣管14的外部套裝金屬管。為了保證使用時(shí)電阻絲13 的熱量集中，升溫快，將套裝有絕緣管的金屬管加工成螺旋狀，形成螺旋線圈1，螺旋線圈I 有一個(gè)輸出端。電阻絲13的A端和B端均伸出螺旋線圈I的輸出端。本實(shí)施例中金屬管的管徑為3mm,形成的螺旋線圈I的長(zhǎng)度為45mm。[0028]加熱元件整體的連接關(guān)系為殼體2的一端封閉，一端開(kāi)孔，殼體2的內(nèi)孔由直孔和錐形孔組成，所述錐形孔的大端位于殼體2的開(kāi)口端，在所述直孔內(nèi)安裝IOmm的絕緣材料并壓緊。將螺旋線圈I的輸出端從殼體2的封閉端伸入殼體2內(nèi)，使電阻絲13的A端通過(guò)絕緣材料3后與導(dǎo)線連接螺桿A4連接，電阻絲13的B端通過(guò)絕緣材料3后與導(dǎo)線連接螺桿B5連接，保證電阻絲13伸出螺旋線圈I輸出端的部分完全位于絕緣材料3內(nèi)。本實(shí)施例中的絕緣材料3為氧化鎂粉體，絕緣材料3對(duì)電阻絲13起絕緣防潮的作用，以保證點(diǎn)火器能夠有效的開(kāi)啟。為了保證該加熱元件在高溫、高濕條件下依然能正常啟動(dòng)并持續(xù)工作，在導(dǎo)線連接螺桿A4和導(dǎo)線連接螺桿B5的外圓周均采用密封環(huán)6、陶瓷環(huán)和卡套相配合的方法進(jìn)行密封。[0029]所述陶瓷環(huán)A7和陶瓷環(huán)B8均為錐形柱臺(tái)，陶瓷環(huán)A7的外圓尺寸小于陶瓷環(huán)B8 的外圓尺寸，本實(shí)施例中陶瓷環(huán)A7和陶瓷環(huán)B8的材料均為氮化硅。陶瓷環(huán)A7和陶瓷環(huán)B8 依次安裝在殼體2的錐形孔內(nèi)，保證瓷環(huán)A和陶瓷環(huán)B8的錐形與殼體2內(nèi)孔的錐形一致。 其中陶瓷環(huán)A7的外圓周與殼體2內(nèi)表面間有間隙，陶瓷環(huán)B8與殼體2內(nèi)表面接觸。陶瓷環(huán) A7的一端與絕緣材料3接觸，另一端通過(guò)卡套A9與和陶瓷環(huán)B8連接；卡套A9為橄欖形， 中心有孔，用于貫穿導(dǎo)線連接螺桿A4。導(dǎo)線連接螺桿A4依次貫穿陶瓷環(huán)A7、卡套A9和陶瓷環(huán)B8。為了保證密封的可靠性，在陶瓷環(huán)A7與卡套A9的連接側(cè)加工有與卡套A9外形相匹配的凹槽，在陶瓷環(huán)B8與卡套A9的連接側(cè)加工有與卡套A9外形相匹配的凹槽。導(dǎo)線連接螺桿B5依次貫穿陶瓷環(huán)A7、卡套BlO和陶瓷環(huán)B8，卡套BlO的安裝形式與導(dǎo)卡套A9的安裝形式相同。本實(shí)施例中卡套A9和卡套BlO的材料為石墨。在陶瓷環(huán)A7與殼體2內(nèi)表面間安裝密封環(huán)6，密封環(huán)6為錐形，保證密封環(huán)6的錐形與殼體2內(nèi)孔的錐形一致。[0030]所述殼體2開(kāi)口端的外圓周上加工有螺紋，用于安裝頂螺母11。兩個(gè)導(dǎo)線連接螺桿伸出陶瓷環(huán)B8的部分加工有螺紋，用于安裝壓緊螺母。為了使頂螺母11與壓緊螺母12 間絕緣，在陶瓷環(huán)B8的右端面上安裝兩個(gè)導(dǎo)線連接螺桿的位置加工有凸起。頂螺母11向下依次擠壓陶瓷環(huán)B8、卡套、陶瓷環(huán)A7和密封環(huán)6，從而保證外界環(huán)境中的水蒸汽不能進(jìn)入殼體2內(nèi)。供電時(shí)，電源導(dǎo)線分別連接在兩個(gè)導(dǎo)線連接螺桿上。[0031]該加熱元件的工作原理是本實(shí)施例采用120V交流電為電源，接通電源后，電阻絲13快速發(fā)熱，從而使加熱元件螺旋線圈I的表面溫度在2分鐘內(nèi)即可達(dá)到930°C以上。由于在加熱元件的尾部采用耐高溫的密封環(huán)、陶瓷環(huán)以及卡套相配合的方法進(jìn)行密封，即使在聞溫、聞濕條件下，依然能正常啟動(dòng)并持續(xù)工作。本實(shí)施例的加熱兀件具有耐聞溫聞濕、 抗輻射、啟動(dòng)快、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。尤其適用于核電廠安全殼等密閉空間。[0032]綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，其特征在于，包括螺旋線圈(I)、殼體(2)、絕緣材料(3)、導(dǎo)線連接螺桿A (4)、導(dǎo)線連接螺桿B (5)、密封環(huán)(6)、陶瓷環(huán)A (7)、陶瓷環(huán)B(8)、卡套A (9)、卡套B (10)、頂螺母(11)和壓緊螺母(12);其中卡套A (9)、卡套B (10)和密封環(huán)(6)均采用耐高溫材料制成； 所述螺旋線圈(I)包括電阻絲(13)、絕緣管和金屬管；設(shè)電阻絲(13)的兩端分別為A端和B端，電阻絲(13)整體沿絕緣管的軸線對(duì)稱位于絕緣管內(nèi)，電阻絲(13)的A端和B端均從絕緣管的同一端面伸出；在絕緣管的外部套裝金屬管；將套裝有絕緣管的金屬管加工成螺旋狀，形成螺旋線圈(I )，螺旋線圈(I)有一個(gè)輸出端；電阻絲(13)的A端和B端均伸出螺旋線圈(I)的輸出端； 加熱元件整體的連接關(guān)系為所述殼體(2)的一端封閉，一端開(kāi)孔，殼體(2)的內(nèi)孔由直孔和錐形孔組成，所述錐形孔的大端位于殼體(2)的開(kāi)口端；將螺旋線圈(I)的輸出端從殼體(2)的封閉端伸入殼體(2)內(nèi)，電阻絲(13)的A端通過(guò)直孔內(nèi)的絕緣材料(3)后與位于殼體(2)內(nèi)的導(dǎo)線連接螺桿A (4)連接，電阻絲(13)的B端通過(guò)直孔內(nèi)的絕緣材料(3)后與位于殼體(2)內(nèi)的導(dǎo)線連接螺桿B (5)連接，保證電阻絲(13)伸出螺旋線圈(I)輸出端的部分完全位于絕緣材料(3)內(nèi)；陶瓷環(huán)A (7)和陶瓷環(huán)B (8)均為錐形柱臺(tái)，陶瓷環(huán)A(7)的外圓尺寸小于陶瓷環(huán)B (8)的外圓尺寸，陶瓷環(huán)A (7)和陶瓷環(huán)B (8)依次安裝在殼體(2)的錐形孔內(nèi)，其中陶瓷環(huán)A (7)的一端與絕緣材料(3)接觸，另一端通過(guò)卡套A (9)與和陶瓷環(huán)B (8)連接；保證陶瓷環(huán)A (7)和陶瓷環(huán)B (8)的錐形與殼體(2)內(nèi)孔的錐形一致；陶瓷環(huán)A (7)的外圓周與殼體(2)內(nèi)表面間有間隙，陶瓷環(huán)B (8)與殼體(2)內(nèi)表面接觸；所述卡套A (9)為橄欖形，中心有孔，用于貫穿導(dǎo)線連接螺桿A (4);導(dǎo)線連接螺桿A(4)依次貫穿陶瓷環(huán)A (7)、卡套A (9)和陶瓷環(huán)B (8);在陶瓷環(huán)A (7)與卡套A (9)的連接側(cè)加工有與卡套A (9)外形相匹配的凹槽，在陶瓷環(huán)B (8)與卡套A (9)的連接側(cè)加工有與卡套A (9)外形相匹配的凹槽；導(dǎo)線連接螺桿B (5)依次貫穿陶瓷環(huán)A (7)、卡套B(10)和陶瓷環(huán)B (8)，卡套B (10)的安裝形式與導(dǎo)卡套A (9)的安裝形式相同；在陶瓷環(huán)A (7)與殼體(2)內(nèi)表面間安裝密封環(huán)(6)，密封環(huán)(6)為錐形，保證密封環(huán)(6)的錐形與殼體(2)內(nèi)孔的錐形一致； 在殼體(2)開(kāi)口端的外圓周上加工有螺紋，用于安裝頂螺母(11);兩個(gè)導(dǎo)線連接螺桿伸出陶瓷環(huán)B (8)的部分加工有螺紋，用于安裝壓緊螺母(12);為了防止頂螺母(11)與壓緊螺母(12)接觸，在陶瓷環(huán)B (8)的右端面上安裝兩個(gè)導(dǎo)線連接螺桿的位置加工有凸起。
2.如權(quán)利要求1所述的一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，其特征在于，所述金屬管的管徑為lmm-6. 5mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，其特征在于，所述螺旋線圈(I)的長(zhǎng)度為lOmm-lOOmm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，其特征在于，所述電阻絲(13)的材料為鎳、鎢、箔、Fe-Cr-Al合金或鎳鉻合金。
5.如權(quán)利要求1所述的一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，其特征在于，所述的絕緣材料(3)為粉狀的氧化鋁或氧化鎂。
6.如權(quán)利要求1所述的一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，其特征在于，所述絕緣材料(3)的厚度為5mm-50mm。
7.如權(quán)利要求I所述的一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，其特征在于，所述陶瓷環(huán)A(7)和陶瓷環(huán)B (8)的材料為氧化鋁、氧化鋯或氮化硅。
8.如權(quán)利要求I所述的一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，其特征在于，所述卡套A(9)和卡套B (10)的材料為聚四氟乙烯、橡膠或石墨。
9.如權(quán)利要求I所述的一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，其特征在于，所述密封環(huán)(6)的材料為聚四氟乙烯、橡膠或石墨。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種耐高溫的螺旋線圈型加熱元件，能夠在高溫、高濕、高輻射等苛刻條件下實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，且密封效果好，能耗低。本實(shí)用新型采用120V電源，可使加熱元件快速達(dá)到930℃以上，并持續(xù)工作72小時(shí)以上。該加熱元件采用螺旋型的加熱線圈，保證使用時(shí)電阻絲的熱量集中，升溫快。為了適應(yīng)高溫環(huán)境，在加熱元件的尾部進(jìn)行了耐高溫設(shè)計(jì)，即通過(guò)陶瓷環(huán)、密封環(huán)及卡套相配合的方式對(duì)殼體內(nèi)的絕緣材料進(jìn)行密封，使絕緣材料能夠有效的對(duì)加熱線圈起絕緣防潮的作用，保證加熱元件順利啟動(dòng)。本實(shí)用新型的耐高溫雙螺旋線圈型加熱元件尤其適用于核電廠等密閉空間。
文檔編號(hào)H05B3/40GK202818645SQ20122049088
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者趙文江, 宋春景, 李琳, 邱健, 朱敏, 潘如東, 董強(qiáng), 翁明輝, 牛立宏, 黃燦華, 覃亮 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所, 上海核工程研究設(shè)計(jì)院