一种金属电加热管管口密封结构的制作方法

本实用新型涉及电加热管技术领域，具体涉及一种金属电加热管管口密封结构。

背景技术：

管状电加热元件被广泛应用于电气工程中，由于元件内部的电热合金丝必须与外部保持绝缘，因此需要对元件进行封口。目前在对电加热元件封口时，大都采用有机或无机材料直接封口，其中采用的有机材料多为硅橡胶，但硅橡胶使用一段时间后容易老化，因此封口处的硅橡胶容易产生裂纹，不能与金属管口保持紧密结合，这样会造成管口潮气进入，导致绝缘电阻下降；并且由于电加热元件的工作温度通常在200-400℃，而硅橡胶正常使用的温度在250℃左右，在这种高温状态下硅橡胶也难以保持绝缘密封的效果。目前也有采用无机材料对电加热元件直接进行封口的，如瓷釉，但由于无机材料自身脆性较大、弹性较差，密封效果不理想，也容易造成密封失效。

申请人曾申请过的专利cn201904925u公开的实用新型，曾介绍了一种金属管状电加热元件管口两机双层密封结构,它由烧结凝固在电加热元件套管管口内壁上的无机层和涂覆在所述无机层外侧上的有机层构成。该实用新型的两机双层密封结构解决了电加热元件管口由于不能完全密封导致绝缘电阻下降的问题,通过采用无机层和有机层相结合的双层结构,既能利用无机材料的热膨胀系数与加热管材热膨胀系数比较接近的特点,又可以充分利用有机材料弹性好、密封性好的特性,从而综合达到良好的密封效果,同时还提高了产品质量,使得电加热元件的使用寿命明显增加,保障了使用电加热元件的大型设备的正常运行,进而减小了设备的故障发生率,安全性也进一步提高。

上述双层密封结构，能够满足电加热元件一般环境使用的密封要求，但当该电加热元件用于一些高压状态的特殊环境，尤其是用于高压的水体环境使用时（如核反应堆试验），由于电加热元件工作和非工作状态切换时自身温度变化也很大，导致密封材料会产生一定收缩变形，进而导致无法抵御高强水压的浸润，外界水会从密封处进入到管体内部，导致短路烧毁，并进而引发安全事故。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够更好地提高密封效果，使得金属管电加热元件能够更好地在高压水体环境使用，提高产品安全性的金属电加热管管口密封结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种金属电加热管管口密封结构，包括金属套管，金属套管内部设置有电加热结构，电加热结构包括位于金属套管管口段轴心位置的引出棒，固定在引出棒前端的电热丝，金属套管外端固定有绝缘子，引出棒外端固定于绝缘子，密封结构还包括管口段从内到外依次填充设置于金属套管内壁和引出棒之间的无机密封层和有机密封层，其特征在于，金属套管管口位置还同轴套接固定设置有一个沿管口外端方向延伸的加强套管，加强套管内壁和绝缘子之间填充设置有加强密封层。

这样，设置了三层密封，极大地提高了金属套管内部密封隔绝效果。

进一步地，金属套管管口位置还同轴套设有一个金属材质的中间套管，中间套管和金属套管焊接密封固定，中间套管远离金属套管管口位置外部固定设置法兰盘，中间套管靠近金属套管管口位置外固定套接所述加强套管，加强套管为pvc材料制得。

这样，更加方便加强套管的安装固定。

进一步地，金属套管管口段内壁设置有内螺纹，所述无机密封层和有机密封层的外周均填充至内螺纹内。

这样，由于金属套管管口段内壁设置了内螺纹，故当电加热元件用于高压水体环境时，即使密封材料产生局部收缩变形，由于内螺纹的存在，一是提高了密封材料和管壁接触面积，二是螺纹使得密封材料和管壁接触方向存在两个方向，故即使密封材料发生某个方向上的收缩，仍然能够保持另一个方向上的接触。故这样就能够将密封材料局部收缩变形对密封性的影响降到最低。更好地保证了高压水体环境使用时的密封性。

作为优化，所述引出棒位于管口段的部分上设置有外螺纹，所述无机密封层和有机密封层的内侧均填充至外螺纹内。

这样，进一步提高引出棒和密封材料之间的密封效果。

作为优化，金属套管管口出内壁向内切削加工有一个台阶，台阶内嵌设固定有一圈金属密封环，所述绝缘子面对金属套管一端中部具有一个向外的凸台，所述凸台周缘压接密封固定在金属密封环内，凸台表面和有机密封层接触。

这样，通过设置的金属密封环，进一步提高金属套管管口处的密封效果。

进一步地，引出棒外端固定穿出绝缘子并形成接线螺杆，接线螺杆上设置有外螺纹并旋接有压紧螺母；压紧螺母和绝缘子之间还设置有垫片；所述垫片和压紧螺母均埋设于加强密封层内。

这样，安装时，可以通过旋转压紧螺母对绝缘子施力，使其内端更好地抵接在金属套管管口上并更好地压紧金属密封环使其变形，从而从而与绝缘子、封口材料和管壁结合紧密，进一步加强其密封效果，使整个电加热元件在长期存放条件下以及高压水体环境下的绝缘性能大大提高，保证密封效果。其中垫片可提高压紧均匀性，以更好地保证密封效果。

再进一步地，引出棒前半段和电热丝到金属套管内壁之间还设置有绝缘的填充材料。

这样可以更好地保证绝缘以及密封性。

该填充材料更好的选择是氧化镁材料。具有绝缘性好，热传导性好的优点。

无机密封层优选采用瓷釉材料。具有成本低廉，易于设置，密封效果好的特点。

有机密封层和加强密封层优选采用硅橡胶或者环氧树脂材料。具有成本低廉，易于设置，密封效果好的特点。具体实施时，更好的选择是，有机密封层采用环氧树脂材料，加强密封层采用硅橡胶材料。这样可以提高密封材料多样性，提高密封效果。

综上所述，本实用新型具有能够更好地提高密封效果，使得金属管电加热元件能够更好地在高压水体环境使用，提高产品安全性的优点。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1所示，一种金属电加热管管口密封结构，包括金属套管1，金属套管1内部设置有电加热结构，电加热结构包括位于金属套管管口段轴心位置的引出棒2，固定在引出棒2前端的电热丝3，金属套管1外端固定有绝缘子4，引出棒2外端固定于绝缘子4，密封结构还包括管口段从内到外依次填充设置于金属套管内壁和引出棒之间的无机密封层5和有机密封层6，其中，金属套管管口位置还同轴套接固定设置有一个沿管口外端方向延伸的加强套管13，加强套管13内壁和绝缘子2之间填充设置有加强密封层14。

这样，设置了三层密封，极大地提高了金属套管内部密封隔绝效果。

其中，金属套管管口位置还同轴套设有一个金属材质的中间套管15，中间套管15和金属套管1焊接密封固定，中间套管远离金属套管管口位置外部固定设置法兰盘16，中间套管15靠近金属套管管口位置外固定套接所述加强套管13，加强套管13为pvc材料制得。

这样，更加方便加强套管的安装固定。

其中，金属套管1管口段内壁设置有内螺纹7，所述无机密封层5和有机密封层6的外周均填充至内螺纹内。

这样，由于金属套管管口段内壁设置了内螺纹，故当电加热元件用于高压水体环境时，即使密封材料产生局部收缩变形，由于内螺纹的存在，一是提高了密封材料和管壁接触面积，二是螺纹使得密封材料和管壁接触方向存在两个方向，故即使密封材料发生某个方向上的收缩，仍然能够保持另一个方向上的接触。故这样就能够将密封材料局部收缩变形对密封性的影响降到最低。更好地保证了高压水体环境使用时的密封性。

其中，所述引出棒2位于管口段的部分上设置有外螺纹8，所述无机密封层和有机密封层的内侧均填充至外螺纹内。

这样，进一步提高引出棒和密封材料之间的密封效果。

其中，金属套管管口出内壁向内切削加工有一个台阶，台阶内嵌设固定有一圈金属密封环9，所述绝缘子4面对金属套管1一端中部具有一个向外的凸台，所述凸台周缘压接密封固定在金属密封环9内，凸台表面和有机密封层接触。

这样，通过设置的金属密封环，进一步提高金属套管管口处的密封效果。

其中，引出棒2外端固定穿出绝缘子并形成接线螺杆，接线螺杆上设置有外螺纹并旋接有压紧螺母10。

这样，安装时，可以通过旋转压紧螺母对绝缘子施力，使其内端更好地抵接在金属套管管口上并更好地压紧金属密封环使其变形，从而从而与绝缘子、封口材料和管壁结合紧密，进一步加强其密封效果，使整个电加热元件在长期存放条件下以及高压水体环境下的绝缘性能大大提高，保证密封效果。

其中，压紧螺母10和绝缘子之间还设置有垫片11；所述垫片和压紧螺母均埋设于加强密封层内。可提高压紧均匀性，以更好地保证密封效果。

其中，引出棒2前半段和电热丝3到金属套管内壁之间还设置有绝缘的填充材料12。

这样可以更好地保证绝缘以及密封性。

该填充材料12更好的选择是氧化镁材料。具有绝缘性好，热传导性好的优点。

实施时无机密封层5优选采用瓷釉材料。具有成本低廉，易于设置，密封效果好的特点。

实施时有机密封层6优选采用硅橡胶或者环氧树脂材料。具有成本低廉，易于设置，密封效果好的特点。具体实施时，更好的选择是，有机密封层采用环氧树脂材料，加强密封层采用硅橡胶材料。这样可以提高密封材料多样性，提高密封效果。