[发明专利]具有电绝缘功能的高温高压混合器

说明书

技术领域

本发明涉及热工水力试验研究领域，具体是指具有电绝缘功能的高温高压混合器。

背景技术

在高温高压热工水力试验中，电绝缘一直是困扰试验本体设计的技术问题，这是由于在试验中一般采用电加热模拟反应堆的核释热或锅炉高温火焰产生的热量，而本体的出口温度通常远大于常规绝缘垫圈所能承受的问题，不能通过常规的绝缘法兰实现试验本体的电绝缘。为此，需要采用特殊的结构设计把高温高压条件的绝缘问题转变为低温高压的绝缘问题。同时，高温高压热工试验本体的出口可能为过热蒸汽或干度较高的饱和蒸汽，以换热器的形式对其直接冷却，不仅增加了换热器的设计温度，提高了设计难度，而且由于蒸汽在换热器中从汽相变为液相，密度有很大变化，可能引起水锤、流动不稳定性等损坏换热器结构的物理现象。为此，需要采用混合器把本体出口蒸汽与低温过冷水充分混合，使换热器进口流体的温度降低到饱和温度或拟临界温度以下，从而使换热器中的流体密度变化很小，避免了水锤、流动不稳定性等现象。因此，在高温高压热工水力试验中，电绝缘的结构设计和汽水混合器设计是不能回避的技术问题，如果有一种混合器既可使本体出口蒸汽与过冷水充分混合又可实现电绝缘功能，那么可取消本体出口的高温高压绝缘装置及其相关的附件和管道，节约试验装置的建造成本，也可大幅缩短本体出口的高温蒸汽管道长度，提高了试验装置的安全性。本专利技术正是基于这一工程背景和技术需求，通过技术创新和试验验证获得专利技术。

通过以上对国内外文献和专利技术的查询表明，至今为止，未见关于适用于具有电绝缘功能的高温高压混合器的专利记录。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有电绝缘功能的高温高压混合器，该混合器要求既可使试验本体可实现电绝缘功能，要求加工容易，工艺简单，能有效防止汽液混合时可能出现的倒流。本发明解决了高温高压热工水力试验中不能回避的电绝缘结构设计和汽水混合器设计等技术问题，可取消本体出口的高温高压绝缘装置及其相关的附件和管道，节约试验装置的建造成本，也可大幅缩短本体出口的高温蒸汽管道长度，提高了试验装置的安全性。

本发明的实现方案如下：具有电绝缘功能的高温高压混合器，包括互相连通的绝缘法兰A和绝缘法兰B，绝缘法兰A和绝缘法兰B之间设置有绝缘密封垫圈，还包括三通管，三通管包括互相连通的主管和侧管，主管的一端与绝缘法兰B远离绝缘法兰A的一端连接，主管的另一端连接到异型管接头管的出口端端面，还包括内套管，内套管的一端延伸到绝缘法兰A的中空内部，内套管的另一端与异型管接头管的出口端端面连接，内套管的外径小于主管的内径，内套管的内部与异型管接头管的内部连通形成热流通道，内套管的外壁与主管内径面之间存在间隙A，内套管的外壁与绝缘法兰B之间存在间隙B，内套管的外壁与绝缘法兰A之间存在间隙C，间隙A、间隙B、间隙C互相连通并构成冷流通道。

上述结构的设计原理为：本发明利用内套管、异型管接头管、三通管的主管、绝缘法兰A和绝缘法兰B按照上述结构设计后形成2个流通通道，一个是间隙A、间隙B、间隙C构成的冷流通道，一个是内套管内部、异型管接头管内部构成的热流通道，利用试验旁路的低温过冷水从支管进入到主管，然后流通在冷流通道内，这样就隔离了绝缘密封垫圈与内套筒中的高温蒸汽，把高温高压条件的绝缘问题转变为低温高压的绝缘问题。为了能充分混合冷流通道和热流通道流体，可以在绝缘法兰A的端面加载一个渐缩大小头，渐缩大小头和绝缘法兰A圆形通道形成的混合腔室，这样的混合腔室对水平来流的高温蒸汽和低温过冷水进行混合，冷流通道内的低温过冷水处于高速过流状态，在渐缩大小头和冷流通道内高速低温过冷水的作用下，混合腔室形成较大强度的涡流，促使高温蒸汽和低温过冷水充分混合。

另外，为了起到绝对的绝缘效果，本发明需要加设一个高纯陶瓷圈，高纯陶瓷圈的设计方案有2种，具体情况如下：

高纯陶瓷圈的安装方案之一为：内套管远离异型管接头管的一端为混合界面端，混合界面端的外径面套设有一圈与内套管同轴的高纯陶瓷圈。

高纯陶瓷圈的安装方案之二为：内套管远离异型管接头管的一端连接有一段小套管，小套管外径小于内套管外径，小套管的外径面套设有与小套管同轴的高纯陶瓷圈，还包括螺钉，螺钉从小套管外径面插入到小套管内部，高纯陶瓷圈处于螺钉与内套管之间，高纯陶瓷圈的内径尺寸介于内套管的外径尺寸与内径尺寸之间，高纯陶瓷圈的外径尺寸大于内套管的外径尺寸。即沿混合界面端的端面向异型管接头管方向对内套筒外壁进行打薄处理，打薄处理后，内套筒存在高外径端，高纯陶瓷圈套设在台阶缺口处，同时采用螺钉插入台阶缺口。