[发明专利]一种耐高温的双螺旋线圈型加热元件

说明书

技术领域

发明涉及一种加热元件，具体涉及一种耐高温的双螺旋线圈型加热元件。

背景技术

在核电站发生设计基准事故或严重事故后，由于水蒸汽与燃料外壳中锆之间发生化学反应，在短时间内产生大量氢气。另外由于水的辐射分解以及堆芯熔融物与混凝土之间的反应，也将产生大量的氢气。如在严重事故条件下，氢气的产生速度可达2Kg/s以上。如果产生的大量氢气不能得到快速、有效的消除，一旦大范围、高浓度的氢气混合气发生爆炸，将会危及安全壳的完整性。因此美国、欧洲和中国等多个国家明确要求，必须考虑严重事故下保持安全壳完整性的措施，特别是必须考虑预计发生的各种可燃气体的燃烧效应。

为了防止事故产生的氢气发生大范围、高浓度的爆炸，人们采用氢气复合器、氢气点火器等专用设备进行氢气消除。但以往氢气点火器的点火装置只针对设计基准事故，具有能耗大、耐温低等缺点，如承受的最高环境温度不超过125℃。而目前采用第三代技术建造的核电站一旦发生严重事故，安全壳内将短时间内产生大量氢气，同时环境温度高达300℃以上，因此以往的氢气点火器不能正常点火消氢。另外发生严重事故后，核电站的安全设备用电可能完全依赖备用电池，如果采用传统氢气点火器进行消除氢气，会因为其本身的大功率将很快耗完备用电池的宝贵电能，导致无法继续保护安全壳的安全。故以往氢气点火器的加热元件不能满足采用AP1000技术建造的第三代核电站关于严重事故条件下的使用要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种耐高温的双螺旋线圈型加热元件，能够在高温、高湿和高辐射条件下实现快速加热或点火，且密封效果好，能耗低。

该加热元件包括螺旋线圈、壳体、绝缘材料、导线连接螺杆A、导线连接螺杆B、密封环、陶瓷环A、陶瓷环B、卡套A、卡套B、顶螺母和压紧螺母。其中卡套A、卡套B和密封环均采用耐高温材料制成。

所述螺旋线圈包括电阻丝、绝缘管和金属管。电阻丝贯穿绝缘管，在绝缘管的外部套装金属管。为了保证使用时电阻丝的热量集中，升温快，将套装有绝缘管的金属管对折后加工成螺旋状，形成螺旋线圈，螺旋线圈有两个平行的输出端。设电阻丝的两端分别为A端和B端，电阻丝的A端和B端分别伸出螺旋线圈的两个输出端。

其整体的连接关系为：所述壳体的一端封闭，一端开孔，壳体内孔由直孔和锥形孔组成，所述锥形孔的大端位于壳体的开口端。将螺旋线圈的两个输出端从壳体的封闭端伸入壳体内，从而使电阻丝的A端通过直孔内的绝缘材料后与位于壳体内的导线连接螺杆A连接，电阻丝的B端通过直孔内的绝缘材料后与位于壳体内的导线连接螺杆B连接，保证电阻丝伸出螺旋线圈输出端的部分完全位于绝缘材料内。绝缘材料对螺旋线圈起绝缘防潮的作用，以保证点火器能够有效的开启。为了保证该加热元件在高温、高湿条件下依然能正常启动并持续工作，在导线连接螺杆A和导线连接螺杆B的外圆周均采用耐高温的密封方法。

所述陶瓷环A和陶瓷环B均为锥形柱台，陶瓷环A的外圆尺寸小于陶瓷环B的外圆尺寸，陶瓷环A和陶瓷环B依次安装在壳体的锥形孔内，其中陶瓷环A的一端与绝缘材料接触，另一端通过卡套A与和陶瓷环B连接。保证瓷环A和陶瓷环B的锥形与壳体内孔的锥形一致。陶瓷环A的外圆周与壳体内表面间有间隙，陶瓷环B与壳体内表面接触。所述卡套A为橄榄形，中心有孔，用于贯穿导线连接螺杆A。导线连接螺杆A依次贯穿陶瓷环A、卡套A和陶瓷环B。为了保证密封的可靠性，在陶瓷环A与卡套A的连接侧加工有与卡套A外形相匹配的凹槽，在陶瓷环B与卡套A的连接侧加工有与卡套A外形相匹配的凹槽。导线连接螺杆B依次贯穿陶瓷环A、卡套B和陶瓷环B，卡套B的安装形式与导卡套A的安装形式相同。在陶瓷环A与壳体内表面间安装密封环，密封环为锥形，保证密封环的锥形与壳体内孔的锥形一致。

在壳体开口端的外圆周上加工有螺纹，用于安装顶螺母。两个导线连接螺杆伸出陶瓷环B的部分加工有螺纹，用于安装压紧螺母。为了防止顶螺母与压紧螺母接触，在陶瓷环B的右端面上安装两个导线连接螺杆的位置加工有凸起。顶螺母向下依次挤压陶瓷环B、卡套、陶瓷环A和密封环，从而保证外界环境中的水蒸汽不能进入壳体内。供电时，电源导线分别连接在两个导线连接螺杆上。

所述电阻丝的材料镍、钨、箔、Fe-Cr-Al合金或镍铬合金，优选镍铬合金。

所述的绝缘材料为粉体材料的氧化铝或氧化镁，优选氧化镁。

所述绝缘材料的厚度为5mm-50mm，优选10mm-30mm。