一種帶泄漏檢測的電加熱液態金屬閥門的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于閥門的技術領域，具體是一種帶泄漏檢測的電加熱液態金屬閥門。
【背景技術】
[0002]液態金屬鈉、鉛鉍、鉛鋰等，由于具有良好的中子學性能、抗輻照性能和傳熱性能，已被廣泛的應用于核能領域冷卻劑材料。用于快中子反應堆的冷卻劑液態金屬(鈉、鉛鉍等)熔點約在80°C?150°C，其正常運行溫度范圍為200°C?600°C。同時，液態金屬鋰、鉛鋰等由于其良好的傳熱特性和氚增殖特性，在未來先進核聚變反應堆研宄中被優先選為反應堆中的冷卻劑材料和氚增殖材料。液態金屬的成功應用需要研宄許多關鍵科學技術問題，例如傳熱和流動特性、磁流體動力學(MHD)效應、液態金屬中雜質成分在線監測與凈化等問題。為了在堆外開展一系列關鍵技術實驗，并驗證先進反應堆核心技術，目前世界很多國家都已經建造或正在建在液態金屬回路。
[0003]閥門作為液態金屬回路中的一個重要部件，對于回路安全穩定的運行以及未來堆的運行非常關鍵。目前應用的液態金屬閥門和普通的閥門區別不大，但對于液態金屬運行的環境還存在很多問題。I)液態金屬熔點比常規液體高很多，運行溫度范圍也比較高。由于在回路的運行過程中存在熱損失，且要保證運行溫度穩定，目前一般采用的方法是在閥體上纏繞伴熱絲來給液態金屬加熱，這樣的方法存在加熱不夠均勻，而且效率低等。2)高溫液態金屬在高速流動條件下其閥門的密封也不是很穩定可靠，容易造成密封波紋管的破壞，而對于普通閥門在閥門外漏的情況下并不具備自動檢測的功能，這對回路的運行連鎖安全性及穩定性會造成大的影響。
[0004]在高溫液態重金屬裝置運行控制中，閥門是實現流量控制與穩定運行的重要部件，本發明為了實現金屬需要加熱到熔點以上循環流動，在閥門閥體外部增設包覆外套并內置電加熱絲和導熱的粉末物質，并在閥桿密封結構的第一道與第二道密封之間置入泄露電子報警支路。這種結構特征的液態金屬閥門由閥體、閥桿、閥瓣、加熱裝置、檢漏裝置、手輪、閥蓋、波紋管等組成。相對于常規閥門，該發明中的閥門自帶有加熱裝置，而無需外加伴熱絲。當閥門內的密封波紋管破壞發生泄漏時，安裝在上端蓋的兩檢漏探針導通連通而導電，從而觸發泄露指示燈報警。
[0005]本發明在普通閥門的基礎上進行了兩點改進，能夠很好的解決以上問題。一個是在閥體外增設包覆外套并設置均勻的電加熱絲，電加熱絲與加熱控制單元相連，能夠實現加熱功率的自動調節。在包覆外套內填充具有良好的導熱性能和電絕緣性能的材料，通過電加熱絲給液態金屬加熱，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，與外部的電源和報警器(如指示燈)相連形成開環回路。當閥門外漏的液態金屬液位上升到與檢漏探針接觸時會引起回路導通，報警器響應，并輸出開關信號供外部系統集成控制。
【發明內容】
[0006]針對現有的閥門存在的不足之處，本發明的目的是提供一種帶泄漏檢測的電加熱液態金屬閥門。它具有內置電加熱單元和檢漏裝置，具有運行更加可靠、更加穩定的優點。
[0007]為了達到上述的功能，本發明的技術方案為:一種帶泄漏檢測的電加熱液態金屬閥門，包括手輪、閥桿、閥蓋、密封波紋管、閥瓣、傳熱介質、電加熱絲、閥體、包覆外套、檢漏探針、報警器和加熱控制單元；包覆外套內安裝有電加熱絲，且包覆外套內填充了傳熱介質，在包覆外套外側有加熱絲引線接頭并與加熱控制單元相連實現電加熱絲功率的調節；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設置有檢漏探針，通過閥蓋引出并與電源和報警器相連。
[0008]其中，閥體外部增設包覆外套，包覆外套是由兩個對稱的空腔部分連接而成，能夠方便加熱裝置的維護，包覆外套內設置均勻分布的電加熱絲，并填充具有良好的導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金屬使其溫度保持穩定，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，同時可以通過更換包覆外套或更換包覆外套內的電加熱絲進行維修，大大提升了裝置的易維護性；電加熱絲與加熱控制單元相連，能夠實現加熱功率的自動調節，實現閥體在運行過程中的恒溫需求，具有結構簡單的特點。
[0009]其中，閥體與閥蓋之間的間隙內插入兩根檢漏探針，并通過閥蓋上的小孔引出，與外部的電源和報警器相連形成開環回路，當密封波紋管破壞泄漏時，流體會通過波紋管破口流出使得液面上升，當液面與探針接觸時引起回路導通，報警器響應，并能夠輸出開關信號供外部系統集成控制。
[0010]本發明與現有技術相比有益效果為:
[0011](I)本發明通過在閥體外部增加帶加熱單元的對稱結構包覆外套，易于加熱單元的更換和維護，同時能夠保證液態金屬加熱更加均勻，減少溫差應力，實現閥門內流體溫度自動化控制。
[0012](2)本發明通過增加一個泄漏檢測裝置，能夠對閥門運行狀態實時檢測，能提高整體運行的安全性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明裝置的主體結構示意圖。
[0014]圖2為閥體加熱裝置的放大示意圖。
[0015]圖3為閥體加熱裝置側面圖。
[0016]圖中為手輪；2為閥桿；3為閥蓋；4為密封波紋管；5為閥瓣；6為傳熱介質；7為電加熱絲；8為閥體；9為包覆外套；10為檢漏探針；11為報警器；12為加熱控制單元。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步描述。
[0018]如圖1-3所示，本發明是一種帶泄漏檢測的電加熱液態金屬閥門，包括手輪1、閥桿2、閥蓋3、密封波紋管4、閥瓣5、傳熱介質6、電加熱絲7、閥體8、包覆外套9、檢漏探針10、報警器11和加熱控制單元12。電加熱絲7不與金屬壁面接觸，其加熱功率連續可調，能保證其內流經的液態金屬在要求的溫度下穩定運行；包覆外套9是由兩個對稱的空腔部分連接而成，能夠方便加熱裝置的維護；檢漏探針10安裝好后不能與閥門任何金屬壁面接觸，且要保證探針10與閥蓋3導出孔間的電絕緣性和密封性能，當液態金屬從密封波紋管4泄露出來后，隨著液面的上升，與檢漏探針10接觸使得檢漏回路導通，觸發報警器11響應，并輸出開關信號供外部系統集成控制。
[0019]在普通閥門的基礎上，增加一個電加熱單元。在閥體外增設包覆外套9，包覆外套9是由兩個對稱的空腔部分連接而成，能夠方便加熱裝置的維護。包覆外套9內設置有均勻的電加熱絲7，且在二者之間填充具有良好的導熱性能和電絕緣性能的材料，當給電加熱絲7通電后能產生熱量，通過傳熱介質6 (如氧化鎂等)及閥體8壁面將熱量傳遞給液態金屬。電加熱絲7引線與加熱控制單元12相連，可以根據需要和液態金屬運行的工況自動調節電加熱絲7的功率，從而調節閥門內液態金屬的溫度。由于不同的條件下，在閥門處的溫度要求不同，可根據加熱單元控制器設定電加熱絲的功率，因此也增加了閥門的應用范圍。
[0020]在基于以上的基礎上，增加了一個泄漏檢測的功能。在閥蓋3上加工一個小孔，其內安裝兩個檢漏探針10，通過引線與外部的電源和報警器11 (如指示燈)相連形成一個開環回路。當密封波紋管4破壞造成泄漏時，流體會通過波紋管破口流出使得液面上升，當液面與探針10接觸時兩探針連接，引起回路導通，報警器11響應，并輸出開關信號供外部系統集成控制。
[0021]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種帶泄漏檢測的電加熱液態金屬閥門，其特征在于:包括手輪⑴、閥桿⑵、閥蓋(3)、密封波紋管(4)、閥瓣(5)、傳熱介質(6)、電加熱絲(7)、閥體(8)、包覆外套(9)、檢漏探針(10)、報警器(11)和加熱控制單元(12);包覆外套(9)為對稱空腔結構，空腔內安裝有電加熱絲(7)，且其內填充滿了傳熱介質(6);在包覆外套(9)外側有加熱絲引線接頭并與加熱控制單元(12)相連實現電加熱絲(7)功率的調節；閥桿(2)與閥體(8)之間通過密封波紋管⑷密封；在閥蓋⑶與閥體⑶之間的間隙內設置有檢漏探針(10)，通過閥蓋(3)引出并與電源和報警器(11)相連。
2.根據權利要求1所述的一種帶泄漏檢測的電加熱液態金屬閥門，其特征在于:閥體(8)外部增設包覆外套(9)，包覆外套(9)是由兩個對稱的空腔部分連接而成，能夠方便加熱裝置的維護和拆卸，在閥體(8)與包覆外套(9)之間設置均勻分布的電加熱絲(7)，并填充具有良好的導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金屬使其溫度保持穩定，而無需在閥體(8)外纏繞伴熱絲，加熱效率及均勻性大大的提高，同時可以通過更換包覆外套(9)或更換包覆外套內的電加熱絲(7)進行維修，大大提升了裝置的易維護性；電加熱絲(7)與加熱控制單元(12)相連，能夠實現加熱功率的自動調節，實現閥體(8)在運行過程中的恒溫需求，具有結構簡單的特點。
3.根據權利要求1所述的一種帶泄漏檢測的電加熱液態金屬閥門，其特征在于:閥體(8)與閥蓋(3)之間的間隙內插入兩根檢漏探針(10)，并通過閥蓋(3)上的小孔引出，與外部的電源和報警器(11)相連形成開環回路，當密封波紋管(4)破壞泄漏時，流體會通過波紋管⑷破口流出使得液面上升，當液面與探針(10)接觸時引起回路導通，報警器(11)響應，并能夠輸出開關信號供外部系統集成控制。
【專利摘要】本發明公開了一種帶泄漏檢測的電加熱液態金屬閥門，包括手輪、閥桿、閥蓋、密封波紋管、閥瓣、傳熱介質、電加熱絲、閥體、包覆外套、檢漏探針、報警器和加熱控制單元；包覆外套內采用對稱的空腔結構，其內安裝有電加熱絲，并填充了傳熱介質，在包覆外套外側有加熱絲引線接頭并與加熱控制單元相連實現電加熱絲功率的調節；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設置有檢漏探針，并通過閥蓋引出并與電源和報警器相連。相對于常規閥門該發明中帶有的加熱裝置能為閥門內的液態金屬加熱，而無需外加伴熱絲。當閥門內的密封波紋管破壞發生泄漏時，安裝在上端蓋的兩檢漏探針導通連通而導電，從而觸發泄露指示燈報警。
【IPC分類】F16K49-00, F16K37-00, F16K1-00
【公開號】CN104653789
【申請號】CN201510095000
【發明人】朱志強, 黃少球, 賀建, 董必達, 汪海
【申請人】中國科學院合肥物質科學研究院
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年3月3日