蓄热式电加温高温电极引出装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电极引出装置技术领域，尤其是一种蓄热式电加温高温电极引出装置。


背景技术：

[0002]
电加温器是一种军工重点设备技术研发与性能验证的核心电加热设备。用于对流动的气态介质的升温加热。当加热介质在压力作用下通过电加热器加热腔，采用流体热力学原理均匀地带走电热元件内部工作中所产生的巨大热量，使被加热介质温度达到工艺要求。
[0003]
现有技术中，需要从电加温器的压力容器中将电源引出，通常直接采用一实心结构的电极来引出，为提高电极载流能力，通常做法是采用低电阻率材料或增大电流流通截面积，但低电阻率金属材料的热导率高，同时电极截面积的增大等同于传热面积的增加，在高温环境下直接导致传热量的增大，所以常规电极结构无法实现高温环境的大电流输送目的，当使用外部水冷时，由于实心结构可供冷却使用的表面积小，很难实现高效冷却需求，同时由于冷却效果差会导致密封件高温老化，并存在一定的安全隐患，无法满足使用要求。


技术实现要素：

[0004]
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的蓄热式电加温高温电极引出装置，从而可以有效的保证绝缘性，在满足电流输出的条件下，具有较好的冷却效果，满足使用要求。
[0005]
本实用新型所采用的技术方案如下：
[0006]
一种蓄热式电加温高温电极引出装置，包括电极引出段，所述电极引出段的中部开有截面呈“u”型的空腔，所述空腔内填充有陶瓷纤维隔热棉，在已经填充有陶瓷纤维隔热棉的空腔的尾部配合安装有电极接线段；
[0007]
所述电极引出段的外圆周面配合安装有第一绝缘陶瓷，所述第一绝缘陶瓷尾部的电极引出段上依次套有v形密封圈和第二绝缘陶瓷，所述第一绝缘陶瓷和第二绝缘陶瓷的外圆周面上同时安装有螺旋通道式水冷夹套，螺旋通道式水冷夹套的外圆周面套有外壳，所述外壳上设置有与螺旋通道式水冷夹套连通的冷却水出口和冷却水进口；
[0008]
所述第二绝缘陶瓷外侧的电极引出段上安装有间隔的平垫片，两个平垫片之间安装碟簧，位于外侧的平垫片外部安装压紧螺母。
[0009]
作为上述技术方案的进一步改进：
[0010]
所述电极引出段的结构为：包括连接头，所述连接头的一端面向外延伸有第一身段，第一身段的尾部延伸有第二身段，第二身段的外径小于第一身段的外径，所述第一身段和第二身段的内部同时开有空腔。
[0011]
所述电极引出段上开有内外压力平衡孔。
[0012]
所述第一绝缘陶瓷采用分体式结构，具体的结构特征为：包括互相扣接的多个圆
柱体结构，每个圆柱体结构的外径相同，位于头部的圆柱体结构上设置有凸起，凸起上设置有外螺纹结构。
[0013]
所述螺旋通道式水冷夹套的结构为：包括圆柱体段，所述圆柱体段的尾部延伸有螺旋段，螺旋段的尾部延伸有法兰盘，第二绝缘陶瓷的截面呈“凸”字型结构，第二绝缘陶瓷抵住法兰盘。
[0014]
第一绝缘陶瓷的长度大于第二绝缘陶瓷的长度。
[0015]
电极引出段的尾部与电极接线段焊接。
[0016]
所述电极接线段采用低电阻率的紫铜制作。
[0017]
所述电极接线段的头部螺旋连接在电极引出段中。
[0018]
所述电极接线段的尾部设置有一台阶，在台阶面上开有多个螺丝孔。
[0019]
本实用新型的有益效果如下：
[0020]
本实用新型结构紧凑、合理，操作方便，通过对电极引出段的独特设计，在外部水冷、绝缘陶瓷、陶瓷纤维隔热棉、v形密封圈等部件的配合作用下，可以方便的将电极顺利引出，保证绝缘性，以及在满足高温环境下的大电流输出的前提下，具有较好的冷却效果，满足使用要求。
[0021]
本实用新型有效的保证了压力容器与金属电极之间的绝缘与密封效果。
[0022]
本实用新型在电极引出段的空心结构内部填充隔热材料，以降低电极内部热传导。
[0023]
本实用新型所述的电极接线采用低电阻率紫铜，通过螺纹结构与电极杆进行初步连接，在螺纹连接完成后再进行焊接进一步减小搭接电阻。
[0024]
本实用新型在电极引出段有内外压力平衡开孔。
[0025]
本实用新型电极在使用过程中温度上升、长度增加，此时v型密封垫片相对安装空间增大，密封性能下降，采用碟簧对电极的膨胀量进行补偿，从而保证密封性能稳定。
附图说明
[0026]
图1为本实用新型的结构示意图。
[0027]
图2为本实用新型的爆炸图。
[0028]
图3为本实用新型的主视图。
[0029]
图4为图3中沿a-a截面的全剖视图。
[0030]
图5为本实用新型的电极引出段的结构示意图。
[0031]
图6为本实用新型绝缘陶瓷的结构示意图。
[0032]
图7为本实用新型螺旋通道式水冷夹套的结构示意图。
[0033]
其中：1、电极引出段；2、第一绝缘陶瓷；3、螺旋通道式水冷夹套；4、冷却水出口；5、冷却水进口；6、法兰盘；7、第二绝缘陶瓷；8、平垫片；9、碟簧；10、压紧螺母；11、电极接线段；12、螺丝孔；13、外壳；14、陶瓷纤维隔热棉；15、v形密封圈；
[0034]
101、连接头；102、第一身段；103、第二身段；104、空腔；
[0035]
201、外螺纹结构；202、圆柱体结构；
[0036]
301、圆柱体段；302、螺旋段。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
[0038]
如图1-图7所示，本实施例的蓄热式电加温高温电极引出装置，包括电极引出段1，电极引出段1的中部开有截面呈“u”型的空腔104，空腔104内填充有陶瓷纤维隔热棉14，在已经填充有陶瓷纤维隔热棉14的空腔104的尾部配合安装有电极接线段11；
[0039]
电极引出段1的外圆周面配合安装有第一绝缘陶瓷2，第一绝缘陶瓷2尾部的电极引出段1上依次套有v形密封圈15和第二绝缘陶瓷7，第一绝缘陶瓷2和第二绝缘陶瓷7的外圆周面上同时安装有螺旋通道式水冷夹套3，螺旋通道式水冷夹套3的外圆周面套有外壳13，外壳13上设置有与螺旋通道式水冷夹套3连通的冷却水出口4和冷却水进口5；
[0040]
第二绝缘陶瓷7外侧的电极引出段1上安装有间隔的平垫片8，两个平垫片8之间安装碟簧9，位于外侧的平垫片8外部安装压紧螺母10。
[0041]
电极引出段1的结构为：包括连接头101，连接头101的一端面向外延伸有第一身段102，第一身段102的尾部延伸有第二身段103，第二身段103的外径小于第一身段102的外径，第一身段102和第二身段103的内部同时开有空腔104。
[0042]
第一身段102的壁厚为15mm。
[0043]
电极引出段1上开有内外压力平衡孔。
[0044]
第一绝缘陶瓷2采用分体式结构，具体的结构特征为：包括互相扣接的多个圆柱体结构202，每个圆柱体结构202的外径相同，位于头部的圆柱体结构202上设置有凸起，凸起上设置有外螺纹结构201。
[0045]
螺旋通道式水冷夹套3的结构为：包括圆柱体段301，圆柱体段301的尾部延伸有螺旋段302，螺旋段302的尾部延伸有法兰盘6，第二绝缘陶瓷7的截面呈“凸”字型结构，第二绝缘陶瓷7抵住法兰盘6。
[0046]
第一绝缘陶瓷2的长度大于第二绝缘陶瓷7的长度。
[0047]
电极引出段1的尾部与电极接线段11焊接。
[0048]
电极接线段11采用低电阻率的紫铜制作。
[0049]
电极接线段11的头部螺旋连接在电极引出段1中。
[0050]
电极接线段11的尾部设置有一台阶，在台阶面上开有多个螺丝孔12。
[0051]
实际安装过程中：
[0052]
首先，将电极引出段1引出安装好，然后在空腔104内嵌入陶瓷纤维隔热棉14，根据电极引出段1的长度，选择适当的多个圆柱体结构202，扣接形成第一绝缘陶瓷2，将第一绝缘陶瓷2套在电极引出段1的外圆周面，第一绝缘陶瓷2的外圆周面套螺旋通道式水冷夹套3和外壳13，然后在第一绝缘陶瓷2的尾部安装v形密封圈15和第二绝缘陶瓷7，第二绝缘陶瓷7与法兰盘6抵住，电极引出段1的尾部螺旋安装电极接线段11(螺纹连接后，还可以进行焊接，保证连接的可靠性)，然后在第二绝缘陶瓷7的尾部分别安装平垫片8、碟簧9和压紧螺母10，电极接线段11与电缆接线箱体连接即可。安装方便，绝缘效果好，满足电流的同时还具有较好的冷却功能，综合性能强。
[0053]
电极热量的组成：
[0054]
(一)热传导做功——容器内高温介质对电极的热传导。导热系数越小热传导做功越少。
[0055]
(二)电阻发热做功——电极在电流的作用的产生热量。电阻率越小电极发热做功越少。
[0056]
本实用新型中，电极温度来自于高温热传导和电流做功两方面，理想的电极材料是电阻率和导热系数均较低，但实际情况是金属材料的电阻率与导热系数近似为对称关系，即电阻率越小材料的导热系数就越大，此性能对电极设计影响极大，在选择低热导热系数材料的同时，也会伴随着电阻发热做功的增加，电极设计过程中应取二者做功总和进行评估，取其中需要功耗较低的选材作为电极材料。
[0057]
电极的截面积与热传导做功量成正比，与电阻发热量做功成反比，合理的电极截面积可有效降低电极温度及电极冷却需求。
[0058]
在容器内环境温度、电流密度、电极材料、电极载流面积一定的前提下，外部冷却换热效果直接决定了电极接线端温度的高低。
[0059]
为强化冷却效果本方案采用的方式主要有以下二方面：
[0060]
一、增加冷侧换热效率
[0061]
水冷夹套采用螺旋通道结构，增加了冷却水在通道内的流速，同时增大了水冷夹套与冷却水接触的换热面积，从而实现了提高换热效率的目的。
[0062]
二、增加电极杆的散热面积
[0063]
在电极与冷煤之间的温差及冷却换热系数一定的情况下，电极表面积与冷却功率成正比，本实用新型中在不改变电极截面积的前提下，将电极制成空心结构，实现增加冷却面积的效果。
[0064]
以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。