CN111638243B - 一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段及气隙密封方法 - Google Patents

一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段及气隙密封方法 Download PDF

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Abstract

一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段及气隙密封方法，该试验段包括从外至内依次同轴芯布置的试验段外套管、外表面、加热块和内表面组成的试验段，通过管两端的外密封圈和内密封圈进行径向尺寸固定及气隙密封，通过特制法兰、压盖进行轴向固定。通过试验段外套管一端的进气口向内外气隙进行惰性气体填充，待一段时间后惰性气体充满气隙，关闭出气口阀门进行保压。上述填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段能够模拟出圆筒形加热棒气隙状态，所采用的两对锥密封能够保证试验段内外气隙的气密性，所采用的独特气路解决了圆筒形加热棒试验段惰性气体填充及气隙保压的问题。

Description

一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段及气隙密封方法
技术领域
本发明属于工业加热技术领域，涉及一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段及气隙密封方法。
技术背景
圆筒形加热棒具有较高安全性和较优经济性，越来越多地应用于工业加热领域。圆筒形加热棒结构复杂于传统圆柱形加热棒，内外表面与加热块之间会留有一定环形窄缝间隙用于调节加热块的肿胀，并在间隙内填充惰性气体以绝缘。虽然气隙的存在会增加导热热阻，但由于其双面加热的独特结构，在加热功率一定时圆筒形加热棒相比于传统圆柱形加热棒仍然具有温度较低的优势。换而言之，在加热棒安全温度限值一定的情况下，圆筒形加热棒可以有较高功率。为了提高间隙传热性能和减小表面内外压差，通常选择在间隙内充有1～4MPa的氦气。而窄缝空间气隙宽度及气隙压力的大小影响圆筒形加热棒换热性能，因此需要对圆筒形加热棒气隙进行试验研究。而小尺寸和大压力的气隙大大提高了圆筒形加热棒试验段气隙惰性气体填充及密封的要求。本发明正是基于这种要求提供了一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段及气隙密封方法，目的是解决圆筒形加热棒试验段填充间隙惰性气体及气隙密封的问题。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段及气隙密封方法，可以在试验中模拟圆筒形加热棒的气隙状态以研究气隙状态对加热棒换热性能影响的试验结果。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段，包括从外至内依次同轴芯布置的试验段外套管7、外表面8、加热块9和内表面10组成的试验段，试验段的两端通过外密封圈2和内密封圈11进行径向尺寸固定及气隙密封，通过法兰3和压盖1进行轴向固定；所述外表面8与加热块9之间的环形气隙为外气隙5，内表面10与加热块9之间的环形气隙为内气隙6。
所述外表面8和加热块9两端内边设置有一定倒角；所述外密封圈2和内密封圈11均为由聚四氟乙烯材料特制而成的环形垫圈，一端内边界处有环状锥形凸起，用于与外表面8和加热块9两端内边设置的倒角相装配，分别对外气隙5和内气隙6进行锥密封；所述外密封圈2一侧设有外密封圈气孔15。
所述外表面8通过法兰3压紧外密封圈2进行固定；所述加热块9通过压盖1压紧内密封圈11进行固定。
所述试验段外套管7两端分别开有进气口14和出气口16，进气口14和出气口16所连通的气道13包括布置在试验段外套管7两端内和法兰3内的两段水平气道和连通这两段水平气道的竖直气道三部分；所述竖直气道在试验段外套管7和法兰3的交界面处设置垫圈密封；所述水平气道与外密封圈气孔15相连；所述加热块9上开有与外密封圈气孔15相通的内气隙进气孔12；所述加热块9上距离内气隙进气孔预设位置处还开有外气隙进气孔4用于连通内外气隙。
所述的填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段填充惰性气体及密封的方法，所述进气口14连接气瓶；所述出气口16设置出气口阀门17；所述填充惰性气体方法为，先打开出气口阀门17，再打开气瓶开始向气隙内充气，惰性气体从试验段外套管的进气口14依次通过气道13、外密封圈气孔15、内气隙进气孔12进入内气隙6，再通过外气隙进气孔4进入外气隙5，待一段时间后惰性气体充满气隙，关闭出气口阀门进行保压。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明试验段，能够在试验过程中模拟出圆筒形加热棒的气隙状态。
2、本发明试验段，采用了内外两对密封圈对内外气隙进行锥密封以保证试验段气密性，解决了圆筒形加热棒试验段气隙密封的困难。
3、本发明试验段，利用独特的气路向圆筒形加热棒试验段内填充惰性气体，解决了圆筒形加热棒气隙保压的问题。
附图说明
图1为本发明试验段整体示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明：
如图1所示，一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段，包括从外至内依次同轴芯布置的试验段外套管7、外表面8、加热块9和内表面10组成的试验段，试验段的两端通过外密封圈2和内密封圈11进行径向尺寸固定及气隙密封，通过法兰3和压盖1进行轴向固定。所述外表面8与加热块9之间的环形气隙为外气隙5，内表面10与加热块9之间的环形气隙为内气隙6。
如图1所示，所述外表面8和加热块9两端内边设置有一定倒角；所述外密封圈2和内密封圈11均为由聚四氟乙烯材料特制而成的环形垫圈，一端内边界处有环状锥形凸起，用于与外表面8和加热块9两端内边设置的倒角相装配，分别对外气隙5和内气隙6进行锥密封。所述外密封圈2一侧设有外密封圈气孔15。
如图1所示，所述外表面8通过法兰3压紧外密封圈2进行固定。所述加热块9通过压盖1压紧内密封圈11进行固定。
如图1所示，所述试验段外套管7两端分别开有进气口14和出气口16，进气口14和出气口16所连通的气道13包括布置在试验段外套管7和法兰3的两段水平气道和连通这两段水平气道的竖直气道三部分。所述竖直气道在试验段外套管7和法兰3的交界面处设置垫圈密封。所述水平气道与外密封圈气孔15相连。所述加热块9上开有与外密封圈气孔14相通的内气隙进气孔12。所述加热块9距离内气隙进气孔12一定位置处还开有外气隙进气孔4用于连通内外气隙。
如图1所示，本发明所述的填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段填充惰性气体及密封的方法，所述进气口14连接气瓶，所述出气口16设置出气口阀门17。先打开出气口阀门17，再打开气瓶开始向气隙内充气，惰性气体从试验段外套管的进气口14依次通过气道13、外密封圈气孔15、内气隙进气孔12进入内气隙6，再通过外气隙进气孔4进入外气隙5，待一段时间后惰性气体充满气隙，关闭出气口阀门进行保压。
以上内容仅用来说明本发明，让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能认定本发明的具体实施方式仅限于此。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段，其特征在于：包括从外至内依次同轴芯布置的试验段外套管(7)、外表面(8)、加热块(9)和内表面(10)组成的试验段，试验段的两端通过外密封圈(11)和内密封圈(2)进行径向尺寸固定及气隙密封，通过法兰(3)和压盖(1)进行轴向固定；所述外表面(8)与加热块(9)之间的环形气隙为外气隙(5)，内表面(10)与加热块(9)之间的环形气隙为内气隙(6)；
所述外表面(8)和加热块(9)两端内边设置有一定倒角；所述外密封圈(2)和内密封圈(11)均为由聚四氟乙烯材料特制而成的环形垫圈，一端内边界处有环状锥形凸起，用于与外表面(8)和加热块(9)两端内边设置的倒角相装配，分别对外气隙(5)和内气隙(6)进行锥密封；所述外密封圈(2)一侧设有外密封圈气孔(15)。
2.根据权利要求1所述的一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段，其特征在于：所述外表面(8)通过法兰(3)压紧外密封圈(2)进行固定；所述加热块(9)通过压盖(1)压紧内密封圈(11)进行固定。
3.根据权利要求1所述的一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段，其特征在于：所述试验段外套管(7)两端分别开有进气口(14)和出气口(16)，进气口(14)和出气口(16)所连通的气道(13)包括布置在试验段外套管(7)两端内和法兰(3)内的两段水平气道和连通这两段水平气道的竖直气道三部分；所述竖直气道在试验段外套管(7)和法兰(3)的交界面处设置垫圈密封；所述水平气道与外密封圈气孔(15)相连；所述加热块(9)上开有与外密封圈气孔(15)相通的内气隙进气孔(12)；所述加热块(9)上距离内气隙进气孔(12)预设位置处还开有外气隙进气孔(4)用于连通内外气隙。
4.权利要求3所述的一种填充惰性气体的圆筒形加热棒试验段填充惰性气体及密封的方法，其特征在于：所述进气口(14)连接气瓶；所述出气口(16)设置出气口阀门(17)；先打开出气口阀门(17)，再打开气瓶开始向气隙内充气，惰性气体从试验段外套管的进气口(14)依次通过气道(13)、外密封圈气孔(15)、内气隙进气孔(12)进入内气隙(6)，再通过外气隙进气孔(4)进入外气隙(5)，待一段时间后惰性气体充满气隙，关闭出气口阀门进行保压。
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