專利名稱：一種核電站用氫氣點(diǎn)火器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種點(diǎn)火器，具體涉及一種核電站用氫氣點(diǎn)火器。
背景技術(shù)：
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)。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
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，能夠在高溫條件下實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火消氫，且密封效果好，功率低。本發(fā)明的核電站用氫氣點(diǎn)火器包括蓋板、石墨墊片、箱體、陶瓷接線端子、點(diǎn)火部件和防水罩。當(dāng)供電電壓為120V或220V交流電時(shí)，點(diǎn)火部件選用耐高溫的螺旋線圈型加熱元件；當(dāng)供電電壓為9 12V電源時(shí)，點(diǎn)火部件選用耐高溫的封閉型電熱塞。所述箱體為無(wú)蓋的方形結(jié)構(gòu)，箱體采用耐高溫的不銹鋼材料。令箱體的開(kāi)口面為前端面，使用點(diǎn)火器時(shí)，耐高溫電纜穿過(guò)固定在箱體的底面或側(cè)面的填料涵進(jìn)入箱體內(nèi)，與固定在箱體內(nèi)表面的陶瓷接線端子連接。點(diǎn)火部件固定在箱體右側(cè)面的上方，點(diǎn)火部件的發(fā)熱段穿過(guò)箱體壁板，位于箱體夕卜。當(dāng)點(diǎn)火部件為耐高溫的螺旋線圈型加熱元件時(shí)，加熱元件直接固定在箱體上；當(dāng)點(diǎn)火部件為耐高溫的封閉型電熱塞時(shí)，電熱塞通過(guò)耐高溫的保護(hù)套管固定在箱體上。該保護(hù)套管的外層為不銹鋼，內(nèi)部套裝陶瓷套管。點(diǎn)火部件的導(dǎo)線連接螺桿通過(guò)帶陶瓷環(huán)保護(hù)的導(dǎo)線與陶瓷接線端子連接。所述箱體前端面所開(kāi)口的面積小于箱體前端面的面積，并沿開(kāi)口的四周加工有凸臺(tái)，在凸臺(tái)與箱體前端面垂直的面上加工有凹槽。蓋板通過(guò)螺栓固定在箱體的前端面，在箱體與蓋板之間采用石墨墊片進(jìn)行密封，為了防止外界水蒸氣進(jìn)入箱體內(nèi)，將箱體與蓋板之間的螺栓孔加工為盲孔。箱體的上表面固定有防水罩，防水罩右端伸出箱體部分的長(zhǎng)度大于點(diǎn)火部件的發(fā)熱段伸出箱體的長(zhǎng)度。防水罩前端的水平高度大于其后端的水平高度，當(dāng)噴淋水灑到防水罩上后，水向箱體背部流動(dòng)，從而避免水進(jìn)入箱體內(nèi)部和滴濺到點(diǎn)火部件的發(fā)熱段上。為了保護(hù)點(diǎn)火部件的發(fā)熱段，在其發(fā)熱段外面套裝有保護(hù)罩，保護(hù)罩的尺寸與點(diǎn)火部件發(fā)熱段的尺寸相匹配，保護(hù)罩可采用網(wǎng)狀、柵欄狀、半圓狀等。在箱體的后端面及底面均加工有連接座，便于點(diǎn)火器在不同使用環(huán)境下的固定與安裝。在所述點(diǎn)火部件導(dǎo)線連接螺桿接線端的外圓周采用耐高溫的密封裝置；耐高溫的密封裝置包括密封環(huán)、陶瓷環(huán)A、卡套和陶瓷環(huán)B，密封環(huán)和卡套均采用耐高溫材料制成，卡 套為橄欖形，其連接關(guān)系為卡套安裝在陶瓷環(huán)A和陶瓷環(huán)B之間；導(dǎo)線連接螺桿的接線端依次穿過(guò)陶瓷環(huán)A、卡套和陶瓷環(huán)B，陶瓷環(huán)B的外圓周與點(diǎn)火部件殼體內(nèi)表面接觸；陶瓷環(huán)A與點(diǎn)火部件殼體內(nèi)表面間安裝密封環(huán)，密封環(huán)與點(diǎn)火部件殼體內(nèi)表面接觸；陶瓷環(huán)A與卡套的連接側(cè)加工有與卡套外形相匹配的凹槽，在陶瓷環(huán)B與卡套的連接側(cè)加工有與卡套外形相匹配的凹槽。本發(fā)明的工作原理是使用點(diǎn)火器時(shí)，將電纜的一端穿過(guò)填料涵進(jìn)入箱體內(nèi)與固定在箱體內(nèi)表面的陶瓷接線端子連接，電纜的另一端接電源。點(diǎn)火部件的導(dǎo)線連接螺桿通過(guò)導(dǎo)線與陶瓷接線端子連接。當(dāng)核電站發(fā)生事故時(shí)，啟動(dòng)氫氣點(diǎn)火器，通電后加熱部件的發(fā)熱段溫度迅速上升至點(diǎn)火溫度，此時(shí)如果有可燃?xì)錃饣旌蠚鈹U(kuò)散到發(fā)熱段表面，氫氣混合氣就會(huì)發(fā)生小范圍的燃燒，從而快速消除氫氣。有益效果(I)本發(fā)明的點(diǎn)火器具有耐高溫高濕、抗輻射、啟動(dòng)快、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，在核電站發(fā)生失水事故或嚴(yán)重事故后，能夠可靠的點(diǎn)火，消除發(fā)生大范圍、高濃度氫氣混合氣爆炸所帶來(lái)的隱患。(2)為了保證箱體密封的可靠性及耐高溫性，在箱體與蓋板之間采用石墨墊片進(jìn)行密封，保證箱體在高溫環(huán)境依然具有很好的密封效果。(3)將端蓋與箱體連接的螺栓孔加工為盲孔，可進(jìn)一步提高密封性能，防止外界水蒸氣進(jìn)入箱體內(nèi)。(4)在箱體的開(kāi)口端加工有凹槽，當(dāng)有少量水蒸氣沿蓋板與箱體的連接處進(jìn)入時(shí)，會(huì)匯集在凹槽內(nèi)，而不會(huì)進(jìn)入箱體內(nèi)部，進(jìn)一步提高密封性能。(5)防水罩的前端的水平高度大于其后端的水平高度，可有效保護(hù)電熱塞不被噴淋水噴濺。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為箱體的側(cè)面剖視圖。其中，I-蓋板,2_石墨墊片,3-陶瓷接線端子、4_箱體、5-點(diǎn)火部件、6_防水罩、
7-凸臺(tái)，8-凹槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)施例提供一種耐高溫的點(diǎn)火器，該點(diǎn)火器能夠滿足采用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)。如圖I所示，箱體4為采用耐高溫的不銹鋼材料制成的無(wú)蓋的方形結(jié)構(gòu)，令箱體的開(kāi)口面為前端面。在箱體4的背部加工有4個(gè)固定孔，底面的左右兩側(cè)各有2個(gè)固定地腳，便于箱體4在墻面、地面等多種條件下的安裝固定。箱體4前端面所開(kāi)口的面積小于箱體4前端面的面積，并沿開(kāi)口的四周加工有凸臺(tái)7，在凸臺(tái)7與箱體4前端面垂直的面上加工有凹槽8。蓋板I通過(guò)螺栓固定在箱體4的前端面，在箱體4與蓋板I之間采用石墨墊片進(jìn)行密封，并將箱體4與蓋板I之間的螺栓孔加工為盲孔。 耐高溫電纜的一端通過(guò)固定在箱體4底部的填料涵進(jìn)入箱體4，并與箱體4內(nèi)的陶瓷接線端子3連接，使用時(shí)，電纜的另一端與電源接通。本實(shí)施例中的點(diǎn)火部件5為耐高溫的封閉型電熱塞，該耐高溫型電熱塞包括護(hù)套、發(fā)熱體、絕緣材料、殼體、導(dǎo)線連接螺桿、接線柱、密封環(huán)、陶瓷環(huán)A、卡套、陶瓷環(huán)B、頂螺母和壓緊螺母。其中護(hù)套、卡套、接線柱和密封環(huán)均采用耐高溫材料制成。護(hù)套為中空的柱形結(jié)構(gòu)，其一端開(kāi)口，另一端封閉；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，卡套為橄欖形。其連接關(guān)系為發(fā)熱體和導(dǎo)線連接螺桿均安裝在護(hù)套內(nèi)，其中發(fā)熱體的一端與護(hù)套封閉端連接，另一端與導(dǎo)線連接螺桿連接，導(dǎo)線連接螺桿的另一端伸出護(hù)套的開(kāi)口端；導(dǎo)線連接螺桿的軸線與護(hù)套的軸線重合，發(fā)熱體位于護(hù)套的軸線上；在護(hù)套的空隙內(nèi)壓入粉狀的絕緣材料。在護(hù)套外面套裝殼體，護(hù)套外表面與殼體內(nèi)表面接觸，護(hù)套的封閉端伸出殼體；在護(hù)套開(kāi)口端所在側(cè)，沿殼體端面面加工有錐形孔，所述錐形孔的大端位于殼體端面，陶瓷環(huán)A、陶瓷環(huán)B的錐形均與該錐形孔的錐形一致。護(hù)套開(kāi)口端的端部位于該錐形空內(nèi)，導(dǎo)線連接螺桿伸出殼體；在殼體的錐形孔內(nèi)壓入絕緣材料，使護(hù)套位于殼體的中間位置，絕緣材料的端面與護(hù)套開(kāi)口端的端面平齊。在錐形孔內(nèi)的導(dǎo)線連接螺桿上依次套裝有陶瓷環(huán)A、卡套和陶瓷環(huán)B，陶瓷環(huán)A的一端與護(hù)套開(kāi)口端的端部接觸，另一端與卡套接觸，卡套的另一端與陶瓷環(huán)B接觸。在陶瓷環(huán)A上與卡套的連接處加工有與卡套外形相匹配的凹槽；在陶瓷環(huán)B上與卡套的連接處加工有與卡套外形相匹配的凹槽；陶瓷環(huán)A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。在陶瓷環(huán)A與殼體內(nèi)表面間安裝錐形密封環(huán)，密封環(huán)的錐形與錐形孔的錐形一致；殼體上錐形孔所在端的外圓周上加工有螺紋，用于安裝頂螺母；導(dǎo)線連接螺桿伸出頂螺母的部分加工有螺紋，用于安裝壓緊螺紋。為了防止頂螺母與壓緊螺母接觸，在陶瓷環(huán)B上安裝導(dǎo)線連接螺桿的位置加工有凸起；在殼體的外圓周上加工有接線柱。電熱塞通過(guò)耐高溫的保護(hù)套管固定在箱體4右側(cè)面的上方，使電熱塞的發(fā)熱段穿過(guò)箱體4壁板位于箱體4外。固定電熱塞的保護(hù)套管的外層為不銹鋼，內(nèi)部套裝陶瓷套管。電熱塞的導(dǎo)線連接螺桿通過(guò)帶陶瓷環(huán)保護(hù)的導(dǎo)線與陶瓷接線端子連接。所述電熱塞發(fā)熱段外面套裝有保護(hù)罩，保護(hù)罩的尺寸與點(diǎn)火部件發(fā)熱段的尺寸相匹配，保護(hù)罩可采用網(wǎng)狀、柵欄狀、半圓狀等形狀。
在箱體4的上表面固定有防水罩6，防水罩6右端伸出箱體4部分的長(zhǎng)度大于電熱塞的發(fā)熱段伸出箱體4的長(zhǎng)度，防水罩6的前端的 水平高度大于其后端的水平高度。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，其特征在于，包括蓋板(I)、石墨墊片(2)、陶瓷接線端子(3)、箱體(4)和點(diǎn)火部件(5)，所述箱體(4)為耐高溫的不銹鋼材料制成的無(wú)蓋方形結(jié)構(gòu)；令箱體(4)的開(kāi)口面為前端面，耐高溫電纜穿過(guò)固定在箱體(4)的底面或側(cè)面的填料涵進(jìn)入箱體(4)內(nèi)，與固定在箱體(4)內(nèi)表面的陶瓷接線端子(3)連接；點(diǎn)火部件(5)固定在箱體(4)右側(cè)面的上方，點(diǎn)火部件(5)的發(fā)熱段穿過(guò)箱體(4)壁板，位于箱體(4)外；點(diǎn)火部件(5)的導(dǎo)線連接螺桿通過(guò)帶陶瓷環(huán)保護(hù)的導(dǎo)線與陶瓷接線端子(3)連接； 所述箱體(4)前端面所開(kāi)口的面積小于箱體(4)前端面的面積，并沿開(kāi)口的四周加工有凸臺(tái)(7)，在凸臺(tái)(7)與箱體(4)前端面垂直的面上加工有凹槽(8)； 所述蓋板(I)通過(guò)螺栓固定在箱體(4)的前端面，箱體(4)與蓋板(I)之間的螺栓孔為盲孔；在箱體(4)與蓋板(I)之間采用石墨墊片(2)進(jìn)行密封； 在所述點(diǎn)火部件(5)導(dǎo)線連接螺桿的接線端采用耐高溫的密封裝置； 所述箱體(4)的后端面及底面均加工有固定連接座。
2.如權(quán)利要求I所述的一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，其特征在于；所述耐高溫的密封裝置包括密封環(huán)、陶瓷環(huán)A、卡套和陶瓷環(huán)B，密封環(huán)和卡套均采用耐高溫材料制成，卡套為橄欖形，其連接關(guān)系為卡套安裝在陶瓷環(huán)A和陶瓷環(huán)B之間；導(dǎo)線連接螺桿的接線端依次穿過(guò)陶瓷環(huán)A、卡套和陶瓷環(huán)B，陶瓷環(huán)B的外圓周與點(diǎn)火部件(5)殼體內(nèi)表面接觸；陶瓷環(huán)A與點(diǎn)火部件(5)殼體內(nèi)表面間安裝密封環(huán)，密封環(huán)與點(diǎn)火部件(5)殼體內(nèi)表面接觸；陶瓷環(huán)A與卡套的連接側(cè)加工有與卡套外形相匹配的凹槽，在陶瓷環(huán)B與卡套的連接側(cè)加工有與卡套外形相匹配的凹槽。
3.如權(quán)利要求I所述的一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，其特征在于，所述防水罩(6)固定在箱體(4)的上表面,防水罩(6)右端伸出箱體(4)部分的長(zhǎng)度大于點(diǎn)火部件(5)的發(fā)熱段伸出箱體(4)的長(zhǎng)度。
4.如權(quán)利要求3所述的一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，其特征在于，所述防水罩(6)前端的水平高度大于其后端的水平高度。
5.如權(quán)利要求I所述的一種耐高溫氫氣點(diǎn)火器，其特征在于，當(dāng)供電電壓為120V或220V的交流電時(shí)，所述點(diǎn)火部件(5)為耐高溫的螺旋線圈型加熱元件；當(dāng)供電電壓為9 12V電源時(shí)，所述點(diǎn)火部件(5)為耐高溫的封閉型電熱塞。
6.如權(quán)利要求5所述的一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，其特征在于，所述耐高溫的螺旋線圈型加熱兀件直接固定在箱體(4)上。
7.如權(quán)利要求5所述的一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，其特征在于，所述電熱塞通過(guò)耐高溫的保護(hù)套管固定在箱體(4)上。
8.如權(quán)利要求7所述的一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，其特征在于，所述保護(hù)套管的外層為不銹鋼，內(nèi)部套裝陶瓷套管。
9.如權(quán)利要求I所述的一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，其特征在于，進(jìn)一步包括保護(hù)罩，所述保護(hù)罩套裝在其發(fā)熱段外面，保護(hù)罩的尺寸與點(diǎn)火部件(5)發(fā)熱段的尺寸相匹配。
10.如權(quán)利要求9所述的一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，其特征在于，所述保護(hù)罩為網(wǎng)狀、柵欄狀或半圓狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，包括蓋板、石墨墊片、箱體、填料涵、陶瓷接線端子、點(diǎn)火部件和防水罩。點(diǎn)火部件采用耐高溫的螺旋線圈型加熱元件或耐高溫的封閉型電熱塞。為適應(yīng)高溫高濕環(huán)境，在箱體與蓋板之間采用石墨墊片密封；將箱體與蓋板間的螺栓孔加工為盲孔；在箱體前端面的開(kāi)口四周加工凸臺(tái)，在凸臺(tái)與箱體前端面垂直的面上加工凹槽；箱體的上表面固定防水罩，避免水滴濺到點(diǎn)火部件的發(fā)熱段上。該氫氣點(diǎn)火器功率小于145W，加熱元件表面溫度高到930℃以上，并可持續(xù)工作72小時(shí)，具有耐高溫高濕、抗輻射、啟動(dòng)快、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。在核電站發(fā)生失水等嚴(yán)重事故后，能夠可靠點(diǎn)火，消除發(fā)生大范圍、高濃度氫氣混合氣爆炸的隱患。
文檔編號(hào)F23Q7/22GK102878578SQ20121035905
公開(kāi)日2013年1月16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, 付嫚, 邱健, 朱敏, 潘如東, 董強(qiáng), 翁明輝, 牛立宏, 黃燦華, 李琳 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