[发明专利]一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒

权利要求书

1.一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒，其特征在于，包括环形金属包壳、内部发热芯体、贯穿式上端塞和封闭式下端塞；

环形金属包壳包括由外至内套装的外包壳(1)和内包壳(2)；

内部发热芯体包括陶瓷芯(3)、电热丝(4)和铠装热电偶(5)；陶瓷芯(3)固定于外包壳(1)和内包壳(2)之间，电热丝(4)采用直布式结构布置于陶瓷芯(3)的圆形贯穿孔道中，采用蛇形结构依次穿过不同的圆形贯穿孔道进行限位，铠装热电偶(5)布置于陶瓷芯(3)边壁处的半圆形贯穿孔道中，通过陶瓷芯(3)的挤压作用实现与外包壳(1)和内包壳(2)的紧密接触；

贯穿式上端塞和封闭式下端塞分别设置在环形金属包壳的顶部和底部；

贯穿式上端塞包括顶部陶瓷盖(6)、内通道贯穿管(7)、非发热段导线(8)和顶端固定螺纹(9)；顶部陶瓷盖(6)用于将电热丝(4)露出陶瓷芯体的转弯处遮盖，内外边壁处带与陶瓷芯(3 )相同的半圆形贯穿孔道，将铠装热电偶(5)从孔道中引出；内通道贯穿管(7)的底端与内包壳(2)顶部焊接，顶端与外包壳(1)侧面的开孔焊接，形成将内通道工质引出环形加热棒外的流道；非发热段导线(8)的数量为两根，分别与电热丝(4)穿出陶瓷芯(3)的两电极相连；顶端固定螺纹(9)的底端与外包壳(1)顶端焊接，顶部的外螺纹用于电加热棒与上封头的连接固定，中心带贯穿孔道，铠装热电偶(5)和非发热段导线(8)均从孔道内部穿出，并分别与温度采集系统和外接供电电源连接，孔道中涂有高温密封胶，用于将电加热棒内部与外界隔绝。

2.根据权利要求1所述的一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒，其特征在于，顶部陶瓷盖(6)总体呈环形结构，底部开有半圆状槽，采用与陶瓷芯(3)相同的材料加工而成；内通道贯穿管(7)为与内包壳(2)内径和材质相同的金属直管或弯管。

3.根据权利要求1所述的一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒，其特征在于，非发热段导线(8)材质选用铜或铂电阻小的金属，外部包覆刚玉管绝缘层，其作用是在绝缘且不发热的条件下将电热丝(4)与外接电源接通，防止陶瓷芯以外的区域因短路或过热而烧毁；顶端固定螺纹(9)为带外螺纹的金属环形结构。

4.根据权利要求1所述的一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒，其特征在于，封闭式下端塞底部陶瓷盖(10)和底部封板(11)，底部陶瓷盖(10)用于将电热丝(4)露出陶瓷芯体的转弯处遮盖，底部封板(11)分别与外包壳(1)和内包壳(2)底部焊接，将加热棒内部与外界隔绝。

5.根据权利要求4所述的一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒，其特征在于，底部陶瓷盖(10)采用与陶瓷芯(3)相同的材料加工而成，总体呈环形结构，顶部开有半圆状槽，底部封板(11)为金属环形板。

6.根据权利要求1所述的一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒，其特征在于，外包壳(1)和内包壳(2)分别用于模拟环形燃料内外包壳，几何尺寸与实际环形燃料相等，内外包壳共同构成发热芯体的支撑结构，并形成环形燃料的内外通道。

7.根据权利要求1所述的一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒，其特征在于，陶瓷芯(3)的材质选择氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷或氮化硼陶瓷，结构为中心带多个圆形贯穿孔道且边壁带多个半圆形贯穿孔道的短环形柱。

8.根据权利要求1所述的一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒，其特征在于，电热丝(4)通过陶瓷芯(3)将热量导出，并实现与外包壳(1)、内包壳(2)和铠装热电偶(5)的绝缘，电热丝(4)能够在陶瓷芯(3)中自由膨胀。

9.根据权利要求1所述的一种可测量壁面温度场的耐高温环形电加热棒，其特征在于，铠装热电偶(5)用于测量外包壳(1)和内包壳(2)的内壁面温度，并通过调节铠装热电偶(5)的长度测量不同轴向位置的壁温。