穿墙体及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种密封用保护管道的套管，特别是涉及一种用于核电穿墙保护密封的穿墙体及其使用方法。
【背景技术】
[0002]从20世纪60年代开始，英国、美国和德国开始研发高温气冷堆。1964年，英国与欧共体合作建造的世界第一座高温气冷堆龙(Dragon，20Mffth)堆建成临界。其后，德国建成了 15丽e的高温气冷试验堆AVR和30(Mffe的核电原型堆THTR-300。美国建成了 4(Mffe的实验高温气冷堆桃花谷(Peach-Bottom)堆和330Mffe的圣符伦堡(Fort.St.Vrain)核电原型堆。2002年底，“第四代核能系统国际论坛”和美国能源部联合发布了《第四代核能系统技术路线图》，选取了包括超高温气冷堆在内的六中核反应堆型作为未来的研究重点。
[0003]然而直接测量装置均是实验装置，国外高温气冷堆氦气检测技术没有固化，只能做实验测量，无法作为成套装备用于商用堆。
[0004]高温气冷堆是国际公认的一种安全堆型，是未来陷阱核能系统的一个重要发展方向，2006年初，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中将大型压水堆及高温气冷堆核电站列为重大科技专项之一，高温气冷堆是具有第四代核能安全特性的核电技术，被国际认为是第四代核能系统中最有可能率先实现商业化的技术。
[0005]高温气冷堆是具有第四代特征的先进堆型，由于其冷却剂中载带数量可观的石墨粉尘，石墨粉尘上富集大量放射性核素，是高温气冷堆放射性产生的源头。如果能对其进行直接测量，即相当于得到了高温气冷堆放射性水平的第一手数据，为研究高温气冷堆的辐射安全特性提供第一手材料，对于掌握这种第四代反应堆在各种工况下的整体辐射特点有重要意义。
[0006]参见图1和图2，在工作时，即高温气冷堆O发电时，内管20受热会发生膨胀，其径向膨胀会使其密封件之间的压力更为紧密，从而对其密封性能有利，满足核电密封要求。然而内管20受热后的轴向膨胀会和固定在墙体上的热膨胀不那么明显的外管22产生相对运动，若内管20、外管22之间采用简单的密封填充物来填充的话，由于内管20、外管22之间产生相对运动，会使密封填充物使用寿命很短。无法达到核电站的要求。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题至少以下目的之一是提供一种结构简单、成本低、操作简便、使用寿命长、直线度高、同轴度高、保证管体的伸缩空间又兼顾密封性的穿墙体。
[0008]本发明穿墙体，包括外管，其用于与墙体固定；内管，其套装于外管内；和波纹管，其两端分别与外管、内管密封固定。
[0009]本发明穿墙体，其中所述波纹管的一端与外管的一端密封固定，波纹管的另一端与内管的正对外管的另一端处密封固定。
[0010]本发明穿墙体，其中所述波纹管包括第一波纹管和第二波纹管。所述第一波纹管、第二波纹管的一端分别与外管的两端固定，第一波纹管、第二波纹管的另一端与内管正对的外管中部处密封固定。
[0011]优选的，第一波纹管、第二波纹管、外管、内管的中部形成的密封空间，充有氦气，所述氦气用于检测所述密封空间是否泄漏。
[0012]本发明穿墙体，其中所述内管外套装有中管。所述中管的一端与内管靠近高温气冷堆的一侧密封固定，中管和内管之间有间隙；所述波纹管包括第一波纹管和第二波纹管。所述外管远离高温气冷堆的一端与第一波纹管的一端密封固定；所述第一波纹管的另一端与所述中管的另一端密封固定。
[0013]优选的，第一波纹管、第二波纹管、外管、中管形成的密封空间，充有氦气，所述氦气用于检测所述密封空间是否泄漏。
[0014]本发明穿墙体，其中所述第二波纹管的一端与外管靠近高温气冷堆的一端密封固定，第二波纹管的另一端与中管密封固定。
[0015]本发明穿墙体，其中所述第一波纹管的一端通过第一连接圈与外管密封固定。所述第一连接圈的外端面与外圈密封固定，第一连接圈内端面与第一波纹管的一端密封固定。
[0016]本发明穿墙体，其中所述第二波纹管的一端通过第二连接圈与外管密封固定。所述第二连接圈的外端面与外圈密封固定，第二连接圈内端面与第二波纹管的一端密封固定。
[0017]本发明穿墙体，其中所述内管正对第一连接圈的内端面的位置固定有第一套筒。所述第一套筒与第一连接圈的内端面有间隙。
[0018]本发明穿墙体，其中所述中管正对第二连接圈的内端面的位置固定有第二套筒。所述第二套筒与第二连接圈的内端面有间隙。
[0019]本发明穿墙体，其中所述第二波纹管的直径大于第一波纹管的直径。
[0020]本发明穿墙体与现有技术不同之处在于由于高温气冷堆安置于墙体内侧，而取样装置要从墙体外部通过管道伸入墙体内侧，来获取需要检测的装置，那么墙体和管道之间的固定及密封成为了穿墙段得技术问题。穿墙段直线距离较长，且对于穿墙隧道体的直线度、同轴度等要求较高，所以增加了隧道体的研发与制造难度；穿墙段直接与取样段相连，穿墙段的密封性要求也极高。
[0021]本发明穿墙体即高温气冷堆发电时，内管受热会发生膨胀，其径向膨胀会使其密封件之间的压力更为紧密，从而对其密封性能有利，满足核电密封要求。然而内管受热后的轴向膨胀会和固定在墙体上的热膨胀不那么明显的外管产生相对运动，为确保内管与外管之间的间隙既保证密封作用又能使用内管、外管之间的相对运动，故两管之间采用波纹管密封。
[0022]本发明穿墙体中高温气冷堆工作时，取出物质经过取样段之前的温度大概在700°C左右，随后经过多个冷却装置降温后也将达到100摄氏度左右。然而即使是100°C左右的温度也会让内管因受热变膨胀。但外管受到墙体热传递的作用，温度变化量较小，导致其热膨胀量较小。内管和外管会发生轴向相对位移。在内管、外管产生轴向相对位移之后利用波纹管的可伸展性来补偿轴向移动的差距，从而使墙体的内侧、外侧通过波纹管隔离密封，防止墙体内侧压力过高。若内管、外管之间不利用波纹管进行密封连接，而采用内管、外管直接焊接成一体的密封的情况下，若高温气冷堆产生泄漏，导致墙体内侧的压力过大致使墙体某个点为出现凹槽或凸起的现象。
[0023]本发明穿墙体中波纹管是带有波纹的可伸展的管材，为使其在狭小的空间内，尽可能的有更多的延展量。因此可以采用与外管长度相同的波纹管对外管和内管进行密封，从而避免因波纹管可伸长的距离过小导致的波纹管拉断的现象。
[0024]本发明穿墙体中通过第一波纹管、中管与内管之间形成的空腔和墙体外侧的常温空气连通，大大降低了上述内管的温度，从而确保内管的密封性能不受温度的影响。
[0025]本发明穿墙体中由于内管和外管之间的间隙较大，以内管、外管的内径之比为1:3为例，其之间的缝隙较大。若直接用波纹管与内管、外管之间固定，势必需要一个圆台形的波纹管，然而圆台形波纹管中直径较小的部位气体压强较大，容易因分压不均造成连接处的泄漏。所以本发明通过连接盘将内管、外管与波纹管之间密封固定，只需要使用圆柱形的波纹管即可，并不需要圆台形的波纹管即可完成高质量的密封，从而延长波纹管的使用寿命O
[0026]本发明穿墙体中由于穿墙体穿墙管道的密封，在内管和外管产生相对运动的时候由于核级墙体厚度较大，内管在穿过墙体的一段会产生一定的弯曲量。为克服弯曲量对伸长后的内管的伸长位置的影响，需要第一套筒与第一连接圈之间、第二套筒与第二连接圈之间形成滑动导轨结构，当然加入滚轮变为滚动摩擦也可。并且，在温度达到工作温度的最大值时，第一套筒与第一连接圈之间可恰好无间隙。因为内管和外管之间的相对运动中，波纹管对其仅仅起到密封的作用，然而波纹管与内管、波纹管与中管之间形成的空间是否与外界接触，仅仅起到了对其降温或避免内部压强过大的情况，并不是本发明能否确保墙体内侧与墙体外侧密封的关键，所以可以有间隙，也可以恰好无间隙。
[0027]本发明穿墙体中第一连接圈与第一波纹管通过第一波纹管连接筒密封固定，第一波纹管连接筒可作为第一连接圈与第一套筒之间的滑动导向块。因为第一连接圈靠近墙体外侧，第一波纹管连接筒和第一套筒之间相互支撑，有助于消除内管因长度过长和重力造成位置偏移过大的现象。
[0028]本发明穿墙体中第一波纹管、第二波纹管分别靠近墙体的外侧、内侧，高温气冷堆工作时，靠近墙体内侧的第二波纹管势必会温度更高，所以为保证其密封性能，尽可能将其作得更大，使其能够承受的压强、热量均更高。并且为适应更大热伸缩量的内管的一段，直径更大的第二波纹管可更好的随着内管的热伸缩而移动，避免扯坏第二波纹管。
[0029]下面结合附图对本发明的穿墙体及其使用方法作进一步说明。
【附图说明】
[0030]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0031]图1是穿墙体所在装置的结构示意图；
[0032]图2是图1中A处的局部放大图；
[0033]图3是穿墙体又一变形结构所在装置的结构示意图；.
[0034]图4是图3中B处的局部放大图；
[0035]图5是图2、图4中C处的局部放大图；
[0036]图6是图2中D处的局部放大图；
[0037