适用于高温高压条件下圆柱形输电结构的绝缘密封结构的制作方法

本发明属于高温高压电加热热工试验及相关工业行业领域，具体涉及一种适用于高温高压条件下圆柱形输电结构的绝缘密封结构。

背景技术：

在针对反应堆的高温高压热工试验过程中，一般都采用直流电加热方式模拟其核释热，发热元件一般都安装于高温高压的容器内，所以要求输电结构贯穿高温高压容器的压力边界，同时需要实现输电结构与筒体之间的绝缘和输电结构贯穿压力边界处的高温高压密封。在现有的技术条件下若只考虑高压条件下的绝缘或者高温下的密封，通过一般的技术手段或者材料比较容易解决，但是需要同时解决高温高压条件下的绝缘和密封问题有非常大的技术难度。在高温高压条件下一般的绝缘材料很容易失效，使得输电结构和其他结构之间出现放电现象，导致绝缘失效或者密封失效出现高温高压介质的泄漏。

尤其是电压达到200伏特以上的高压环境下，普通的密封结构已经不能满足其使用要求，在运行过程中绝缘密封面的温度升高，很容易超过了绝缘密封材料要求的温度范围，造成绝缘密封结构失效，造成输电危险。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是目前在针对反应堆的高温高压热工试验过程中不能进行有效密封，导致输电结构和其他结构之间出现放电现象，导致绝缘失效或者密封失效出现高温高压介质的泄漏，其目的在于提供一种适用于高温高压条件下圆柱形输电结构的绝缘密封结构，该密封结构能够在高温高压条件下同时实现输电结构绝缘和密封要求，防止了输电结构和其他结构之间出现放电现象，也杜绝了绝缘失效或者密封失效出现高温高压介质的泄漏的情况发生。

本发明通过下述技术方案实现：

适用于高温高压条件下圆柱形输电结构的绝缘密封结构，包括输电结构，所述输电结构中设置有冷却流道，在输电结构外壁套有绝缘筒，绝缘筒外部套有绝缘法兰筒体端和承压筒体，且承压筒体设置在绝缘法兰筒体端上方，绝缘法兰筒体端远离承压筒体的一端连接有绝缘法兰自由端，绝缘法兰自由端和绝缘法兰筒体端之间设置有绝缘垫片，且输电结构同时穿过绝缘垫片和绝缘法兰自由端，绝缘法兰自由端中设置有密封环，密封环套在输电结构上，绝缘法兰自由端远离绝缘法兰筒体端的一端设置有压紧件，输电结构穿过压紧件。目前核反应堆的高温高压热工试验过程中，都是在高温高压环境中，其实验压力达到15mpa，温度达到300℃，其中输电电压可达200伏特，而目前的密封结构都是针对于高温或高压这一单一环境中有效，而高温高压两个同时存在的特殊环境，将造成现有的密封方式失效，导致输电结构和其他结构之间出现放电现象，导致绝缘失效或者密封失效出现高温高压介质的泄漏，针对于高温高压条件圆柱形输电结构的绝缘和密封性能的特殊要求，设计了一套能适用于高温高压条件下，即实验压力达到15mpa，温度达到300℃环境中，输电电压可达200伏特的输电结构绝缘密封结构，该结构采用了特殊的设计方案，输电结构设计有冷却流道，降低了绝缘密封面的温度，即实验稳定运行中能够确保密封面温度在150℃以内，控制在绝缘密封材料要求的温度范围内，使得绝缘密封结构安全可靠运行。该结构具有绝缘性能好、结构紧凑、安装灵活方便、可靠性高等特点。

绝缘法兰自由端与绝缘垫片接触的端面内凹形成若干个凹槽，绝缘垫片与绝缘法兰自由端接触的端面凸起形成若干个凸台，且凸台分别插入到对应的凹槽中形成配合。绝缘垫片和绝缘法兰自由端的配合如同锯齿状，增大接触面积和密封过程中起伏状，使得密封效果更好，同时配合将绝缘垫片采用聚四氟乙烯制成，聚四氟乙烯，俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，在满足绝缘要求的同时增强了密封性能。

还在绝缘法兰自由端中设置有安装孔，输电结构穿过安装孔。安装孔分为安装孔一和安装孔二，安装孔一和安装孔二同轴，安装孔一的直径大于安装孔二的直径，安装孔一设置在安装孔二上方并且相互光滑连接，绝缘筒的底端设置在安装孔一中，输电结构同时穿过安装孔一和安装孔二。安装孔设计为两种直径，与输电结构圆柱形铜棒的变径设计配合，平衡高压侧的作用力，确保结构稳定。

密封环的优选数量为两个，且沿着输电结构的轴线方向设置。在导电铜柱的下部采用两级o环密封，配合o环压紧件设计的方案实现最终的密封功能。还在压紧件上设置有紧固螺栓，紧固螺栓穿过压紧件后设置在绝缘法兰自由端中，且压紧件与位于最下方的密封环接触。紧固螺栓是用于固定压紧件，从而将密封环压紧在绝缘法兰自由端中。

绝缘法兰自由端中设置有紧固件，且紧固件同时穿过绝缘法兰自由端和绝缘法兰筒体端，在紧固件上设置有垫片，垫片分别压紧在绝缘法兰自由端和绝缘法兰筒体端上。紧固件的数量为若干个，其绕着输电结构的轴线设置，绝缘垫片设置在紧固件围绕形成的区域中。紧固件时用于将绝缘法兰自由端和绝缘法兰筒体端连接在一起，同时拉紧实现对绝缘垫片的夹紧固定。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)通过局部冷却的设计方式，降低了绝缘密封结构的局部温度，在实验稳定运行中能够确保密封面温度在150℃以内，使得现有使用温度范围内的绝缘密封材料能够满足要求；

(2)通过绝缘法兰面上锯齿形凹槽结构设计，中间采用聚四氟乙烯垫片绝缘密封的方案，增强了密封性能；

(3)通过自由端绝缘法兰凸台结构和输电结构配合设计，平衡高压侧的作用力；

(4)导电铜柱下部双级o环密封设计的方案，满足冷热态条件下输电结构存在热胀冷缩时的密封要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为绝缘法兰自由端的局部放大图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-输电结构，2-承压筒体，3-绝缘筒，4-紧固件，5-垫片，6-绝缘法兰筒体端，7-绝缘法兰自由端，8-绝缘垫片，9-密封环，10-压紧件，11-紧固螺栓。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1所示，适用于高温高压条件下圆柱形输电结构的绝缘密封结构，包括输电结构1，所述输电结构1中设置有冷却流道，冷却流道是在高温高压运行过程中对输电结构内通冷却水，实现局部冷却，通过强迫冷却水流动实现局部冷却，确保绝缘密封在高温条件下仍然有效。在输电结构1外壁套有绝缘筒3，绝缘筒3外部套有绝缘法兰筒体端6和承压筒体2，且承压筒体2设置在绝缘法兰筒体端6上方，绝缘法兰筒体端6远离承压筒体2的一端连接有绝缘法兰自由端7，通过在输电结构1外设计有绝缘筒3和绝缘法兰结构，实现输电结构1与其他部件之间的绝缘，绝缘法兰自由端7和绝缘法兰筒体端6之间设置有聚四氟乙烯制成的绝缘垫片8，且输电结构1同时穿过绝缘垫片8和绝缘法兰自由端7，绝缘法兰自由端7中设置有两个密封环9，且密封环9沿着输电结构1的轴线方向设置并套在输电结构1上，绝缘法兰自由端7远离绝缘法兰筒体端6的一端设置有压紧件10，输电结构1穿过压紧件10。绝缘法兰和输电结构配合的凸台结构设计平衡来自高压侧的作用力，达到能在高压条件下稳定运行的效果。

如图2所示，绝缘法兰自由端7与绝缘垫片8接触的端面内凹形成安装槽，用于安装绝缘垫片8，安装槽的底部内凹形成若干个凹槽，绝缘垫片8与绝缘法兰自由端7接触的端面凸起形成若干个凸台，且凸台分别插入到对应的凹槽中形成配合。绝缘法兰密封面上锯齿形凹槽结构设计，配合采用聚四氟乙烯垫片绝缘密封的方案，在满足绝缘要求的同时增强了密封性能。

绝缘法兰自由端7中设置有安装孔，输电结构1穿过安装孔。而安装孔分为安装孔一和安装孔二，安装孔一和安装孔二同轴，安装孔一的直径大于安装孔二的直径，安装孔一设置在安装孔二上方并且相互光滑连接，绝缘筒3的底端设置在安装孔一中，输电结构1同时穿过安装孔一和安装孔二，其与输电结构圆柱形铜棒的变径设计配合，平衡高压侧的作用力，确保结构稳定。

压紧件10上设置有紧固螺栓11，紧固螺栓11穿过压紧件10后设置在绝缘法兰自由端7中，且压紧件10与位于最下方的密封环9接触。按照要求将o形密封环9安装到绝缘法兰自由端7内，然后再安装压紧件10，通过紧固螺栓11紧固，将o形密封环9压紧，实现密封。

绝缘法兰自由端7中设置有若干个紧固件4，且紧固件4同时穿过绝缘法兰自由端7和绝缘法兰筒体端6，在紧固件4上设置有垫片5，垫片5分别压紧在绝缘法兰自由端7和绝缘法兰筒体端6上，紧固件4绕着输电结构1的轴线设置，绝缘垫片8设置在紧固件4围绕形成的区域中。紧固件4采用螺栓螺母。

该密封结构的安装方式如下：

在输电结构1外安装绝缘筒3，将安装有绝缘筒3的圆柱形输电结构穿过承压筒体2的压力边界及绝缘法兰筒体端6，将绝缘垫片8安装到绝缘法兰自由端7上，然后穿过输电结构1，与绝缘法兰筒体端6对接，再通过紧固件4连接，在紧固件的下端安装垫片5，垫片5也是绝缘的，按照要求将o形密封环9安装到绝缘法兰自由端7内，然后再安装o形密封环9的压紧件10，通过压紧环紧固螺栓11紧固，将o形密封环9压紧，实现密封，在高温高压运行过程中对输电结构内通冷却水，实现局部冷却。

该结构采用绝缘法兰、聚四氟乙烯绝缘密封垫片和双级o环密封等方案实现绝缘和密封功能，在运行过程中通过降低绝缘密封面局部温度的方法保证热态条件下绝缘密封结构的稳定性。通过绝缘法兰和输电结构配合的凸台结构设计平衡来自高压侧的作用力。该结构具有绝缘电压高、结构紧凑、安装灵活方便、稳定可靠等特点。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。