核安全级电磁动截止阀多点位磁性阀位信号输出装置

摘要

核安全级电磁动截止阀多点位磁性阀位信号输出装置，包括导磁板、连接垫板、连接板、静铁芯、信号垫、信号杆、信号底板、信号调位垫、信号体、干簧管、小屏蔽套、上盖、永久磁铁。小屏蔽套与主阀套之间采用螺纹连接，连接处采用氩弧密封焊。小屏蔽套以其底端固定在主阀的静铁芯上，小屏蔽套内安装有信号杆，信号杆的一端与主阀动铁芯连接，另一端安装有永久磁铁，用于触发屏蔽套外的干簧管。小屏蔽套外面设有两个信号体，每个信号体上灌封3个干簧管。通过信号调整垫将两个信号体中的干簧管分别置于信号杆上永久磁铁的开阀位置和关阀位置。本发明采用了先进的磁传输技术和多点位结构，安全、可靠、体积小、重量轻，高耐蚀性、高耐辐照性。

说明书

技术领域

本发明涉及电磁动截止阀技术，特别是涉及核安全级电磁动截止阀多点位磁性阀位信号输出装置。

背景技术

电磁动截止阀是一种广泛应用于核电领域、石油化工领域及冶金领域等管路系统和控制系统中的重要管路附件，用其控制管路介质的接通、阻断或换向。电磁动截止阀与其它类别阀门相比，其最大优点就是无外漏，它将所有的运动部件均封闭在承压壳内，在保证无外漏的同时，也带来了无法将阀芯的开、关位置直接反馈到承压壳外部，无法监测到真实的阀位。随着科技的发展，现代化控制水平的提高以及电磁动截止阀在系统中应用位置重要性增强，在某些重要的领域和场合使用的电磁动截止阀必须要求将阀位准确地输出（如CAP1400核电机组堆项排气电磁动截止阀），以实现对阀位的真实监控及对整个电磁动截止阀实现远程控制，因此研究出一种能够真实反馈电磁动截止阀阀位的技术是非常必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种核安全级电磁动截止阀多点位磁性阀位信号输出装置，该阀在不改变传统电磁动截止阀无外漏优点的情况下，提供出一种真实的多点位阀位信号，以安全、可靠地实现对整个电磁动截止阀阀位状态的监控。同时在结构、选材等方面还要考虑满足高温、高压介质条件；满足抗振动、冲击、地震条件；满足高湿、高热、高辐射并具有一定外压的反应堆失水事故工况（LOCA）和管路破裂事故工况（MSLB）条件。

采用的技术方案是：

核安全级电磁动截止阀多点位磁性阀位信号输出装置，包括导磁板、第二连接垫板、压紧螺母、连接板、静铁芯、第二信号垫、信号杆、信号底板、信号调位垫、信号体、干簧管、螺母、小屏蔽套、第一信号垫、上盖、第一连接垫板、永久磁铁。所述的小屏蔽套与主阀套之间采用螺纹连接，以保证强度的需要，连接处采用氩弧密封焊，以保证密封的需要，确保高温高压介质在承压壳内无外漏。小屏蔽套以其底端固定在主阀的静铁芯上，小屏蔽套内安装有信号杆，信号杆的一端与主阀动铁芯连接，另一端安装有永久磁铁，用于触发屏蔽套外的干簧管。所述小屏蔽套外面设有两个信号体，每个信号体上灌封3个干簧管，以实现多点位触发，保证信号输出的安全性和可靠性。通过信号调整垫将两个信号体中的干簧管分别置于信号杆上永久磁铁的开阀位置和关阀位置，保证信号杆在开阀和关阀两个位置对不同干簧管进行触发。阀位信号输出装置在防护等级方面采用电磁动截止阀本体的防护结构，由小屏蔽套、导磁板、连接板、上盖组成，各零件之间设有密封件，保证其在高温、高压介质条件及高湿、高热及LOCA等环境条件下的防护等级可达IP68(即防水)。所述构成核安全级电磁动截止阀多点位磁性阀位信号输出装置。

上述的永久磁铁与信号杆之间采用不锈钢罩滚压工艺，确保在运动条件下不脱落。干簧管与信号体的封装采用环氧树脂低温灌封，中温固化工艺，使干簧管牢固固定于信号体内，保证在振动、地震等条件下外表强度及内部惰性气体不外泄，进而实现长寿命的目标。引线与干簧管之间连接采用特殊卡套压接形式，保证连接牢固可靠。信号底板、信号调位垫、信号体成形后，套入小屏蔽套，并利用单个螺母压紧，并在螺母上端设有防松措施，保证位置固定，牢固耐用，可防止振动、冲击、地震等恶劣条件对其产生影响。上盖、主阀外壳、连接板用多个螺钉连接，各件之间设有密封件沟槽，保证装在沟槽中第一连接垫板、第二连接垫板密封件在内压、外压条件下不变形，从而保证其固有的密封性能。

上述的永久磁铁利用先进的磁传输技术的磁场可穿透性能，将信号杆位置状态成功输出到承压壳外，并利用干簧管触点的闭合与断开将该信号输出到控制台，形成无源触点信号，以实现真实、可靠地远程监控阀位的功能。

上述的干簧管的数量增加为多个，实现冗余设计。每个信号体中，封装有至少3个规格型号一致的干簧管，使得该装置在开阀位置和关阀位置均实现多点输出，如果存在一个或二个干簧管失效，该装置仍能保证其固有功能而将真实阀位信号可靠输出。

上述的小屏蔽套与主阀屏蔽套合二为一，形成整个承压壳；信号杆与主阀动铁芯采用螺纹连接，以实现其能随主阀阀芯一起运动，反应真实阀位位置；上盖、连接板与主阀电磁头的外壳通过螺钉连接，形成与主阀电磁头一致的高防护结构，构成电磁动截止阀高度集成，整体合二为一，使电磁动截止阀主体有机结合成为一体集成结构设计，使整个信号输出装置体积小、重量轻，达到小型化目标。

上述的小屏蔽套与主阀阀套采用氩弧焊密封形式，有效隔离了系统管路高温高压介质进入到信号装置内。氩弧密封焊结构及工艺是保证其具有高防护性能的一个方面；上盖与连接板之间、连接板与外壳之间均采用硅橡胶沟槽密封结构形式。硅橡胶沟槽密封结构可防止环境中高湿水气进入到信号输出装置内部，并具有较高的承受内压和外压能力，硅橡胶材料的选用使其具有较高的耐核辐射能力。上述材料和密封结构是保证其高防护性能的另一个方面；信号体、信号底板、信号调位垫均选用新型高分子材料聚醚醚酮，干簧管封装材料选用环氧树脂，干簧管引线选用硅橡胶材料，这三种材料均具有较强的耐核辐射能力，确保整个信号装置的高耐辐射能力，构成高防护性、高耐蚀性、高耐辐照性。

上述的导磁板选择精密软磁合金材料制造，小屏蔽套选择高强度耐热不锈钢制造，连接板、信号杆、上盖、等均选用耐蚀性极佳的不锈钢制造。

上述的永磁铁选择耐高温的衫祜合金。

上述的信号体、信号调位垫、信号底板均采用新型高分子材料——聚醚醚酮；干簧管的封装选用绝缘性能、耐温及耐辐照性能极佳的环氧树脂制造；

上述的干簧管引线选用硅橡胶外皮的铜芯导线，第二连接板垫和第一连接板垫等密封件均选用耐温和耐辐照性能很好的硅橡胶制造。

本发明的主要优点：

1、先进的磁传输技术：

多点位磁性阀位信号输出装置巧妙地利用磁场的可穿透性能，将阀芯位置状态成功输出到承压壳外，并利用干簧管触点的闭合与断开将该信号输出到控制台，形成无源触点信号，以实现真实、可靠地远程监控阀位的功能。

2、多点位结构，使其更加安全可靠：

多点位磁性阀位信号输出装置通过增加干簧管的数量，实现冗余设计。每个信号体中，封装有3个规格型号一致的干簧管，使得该装置在开阀位置和关阀位置均实现多点输出，如果存在1个或2个干簧管失效，该装置仍能保证其固有功能而将真实阀位信号可靠输出。

3、与电磁动截止阀高度集成，整体合二为一：

多点位磁性阀位信号输出装置通过巧妙的结构设计，与电磁动截止阀主体有机结合成为一体，主要表现在：1）小屏蔽套与主阀屏蔽套合二为一，形成整个承压壳。2）信号杆与主阀动铁芯采用螺纹连接，以实现其能随主阀阀芯一起运动，反应真实阀位位置。3）上盖、连接板与主阀电磁头的外壳通过螺钉连接，形成与主阀电磁头一致的高防护结构。上述集成结构设计，使整个信号输出装置体积小、重量轻，达到小型化目标。

4、高防护性、高耐蚀性、高耐辐照性：

多点位磁性阀位信号输出装置具有高防护性、高耐蚀性、高耐辐照性的优点，主要表现在以下几个方面：

1）多点位磁性阀位信号输出装置的小屏蔽套与主阀阀套采用氩弧焊密封形式，有效隔离了系统管路高温高压介质进入到信号装置内。氩弧密封焊结构及工艺是保证其具有高防护性能的一个方面；

2）多点位磁性阀位信号输出装置的上盖与连接板之间、连接板与外壳之间均采用硅橡胶沟槽密封结构形式。硅橡胶沟槽密封结构可防止环境中高湿水气进入到信号输出装置内部，并具有较高的承受内压和外压能力，硅橡胶材料的选用使其具有较高的耐核辐射能力。上述材料和密封结构是保证其高防护性能的另一个方面。

3）信号体、信号底板、调整垫均选用新型高分子材料聚醚醚酮，干簧管封装材料选用环氧树脂，干簧管引线选用硅橡胶材料，这三种材料均具有较强的耐核辐射能力，确保整个信号装置的高耐辐射能力。

4）所有与介质和环境接触的零件均选用耐蚀性很好的不锈钢材料，保证整个信号输出装置的耐蚀性。

5、良好的抗震性能

 在多点位磁性阀位信号输出装置中，小屏蔽套与主阀套之间的螺纹连接方式，永磁铁与信号杆之间的不锈钢罩滚压工艺，干簧管与信号体的环氧树脂封装工艺，引线与干簧管之间的特殊卡套压接形式以及信号底板、调整垫、信号体成形后，利用螺母压紧并在螺母上端设有防松措施等结构和工艺的实施，均使该信号输出装置具有较强的抗振动、抗冲击和抗地震等恶劣条件的性能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

核安全级电磁动截止阀多点位磁性阀位信号输出装置，包括导磁板1、第二连接垫板2、压紧螺母3、连接板4、静铁芯5、第二信号垫6、信号杆7、信号底板8、信号调位垫9、信号体10、干簧管11、螺母12、小屏蔽套13、第一信号垫14、上盖15、第一连接垫板16、永久磁铁17。所述的小屏蔽套13与主阀套之间选采用螺纹连接，以保证强度的需要，连接处采用氩弧密封焊，以保证密封的需要，确保高温高压介质在承压壳内无外漏。小屏蔽套13以其底端固定在主阀的静铁芯5上，并用压紧螺母3压紧。小屏蔽套13内安装有信号杆7，信号杆7的一端与主阀动铁芯连接，另一端安装有永久磁铁17，用于触发屏蔽套外的干簧管11。永久磁铁17与信号杆7之间采用不锈钢罩滚压工艺，确保在运动条件下不脱落；所述小屏蔽套13外面设有两个信号体10，每个信号体上灌封三个干簧管11，干簧管11与信号体10的封装采用环氧树脂低温灌封，中温固化工艺，使干簧管牢固固定于信号体内，保证在振动、地震等条件下外表强度及内部惰性气体不外泄，进而实现长寿命的目标，以实现多点位触发。通过信号调位垫9将两个信号体10中的干簧管11分别置于信号杆上永久磁铁17的开阀位置和关阀位置，保证信号杆7在开阀和关阀两个位置对不同干簧管11进行触发。所述永久磁铁利用先进的磁传输技术的磁场可穿透性能，将信号杆位置状态成功输出到承压壳外，并利用干簧管触点的闭合与断开将该信号输出到控制台，形成无源触点信号，以实现真实、可靠地远程监控阀位的功能。所述干簧管11的数量增加为多个，实现冗余设计。每个信号体中，封装有至少三个规格型号一致的干簧管11，使得该装置在开阀位置和关阀位置均实现多点输出，如果存在一个或二个干簧管失效，该装置仍能保证其固有功能而将真实阀位信号可靠输出。触发引线与干簧管11之间连接采用特殊卡套压接形式，保证连接牢固可靠。信号底板8、第二信号垫6、信号调位垫9、信号体10成形后，套入小屏蔽套13，并利用单个螺母12压紧，用第一信号垫14密封，并在螺母12上端设有防松措施，保证位置固定，牢固耐用，可防止振动、冲击、地震等恶劣条件对其产生影响。阀位信号输出装置在防护等级方面采用电磁动截止阀本体的防护结构，由小屏蔽套13、导磁板1、连接板4、上盖15组成，其上盖15、主阀外壳、连接板4用多个螺钉连接，各件之间设有密封件沟槽，保证装在沟槽中第一连接垫板16、第二连接垫板2密封件在内压、外压条件下不变形，从而保证其固有的密封性能。保证其在高温、高压介质条件及高湿、高热及LOCA等环境条件下的防护等级可IP68(即防水)。所述小屏蔽套13与主阀屏蔽套合二为一，形成整个承压壳；信号杆7与主阀动铁芯采用螺纹连接，以实现其能随主阀阀芯一起运动，反应真实阀位位置；上盖15、连接板4与主阀电磁头的外壳通过螺钉连接，形成与主阀电磁头一致的高防护结构，构成电磁动截止阀高度集成，整体合二为一，使电磁动截止阀主体有机结合成为一体集成结构设计，使整个信号输出装置体积小、重量轻，达到小型化目标。所述小屏蔽套13与主阀阀套采用氩弧焊密封形式，有效隔离了系统管路高温高压介质进入到信号装置内。氩弧密封焊结构及工艺是保证其具有高防护性能的一个方面；上盖15与连接板4之间、连接板4与外壳之间均采用硅橡胶沟槽密封结构形式。硅橡胶沟槽密封结构可防止环境中高湿水气进入到信号输出装置内部，并具有较高的承受内压和外压能力，硅橡胶材料的选用使其具有较高的耐核辐射能力。上述材料和密封结构是保证其高防护性能的另一个方面；信号体10、信号底板8、信号调位垫9均选用新型高分子材料聚醚醚酮，干簧管11封装材料选用环氧树脂，干簧管引线选用硅橡胶材料，这三种材料均具有较强的耐核辐射能力，确保整个信号装置的高耐辐射能力，构成高防护性、高耐蚀性、高耐辐照性。所述导磁板1选择精密软磁合金材料制造，小屏蔽套13选择高强度耐热不锈钢制造，连接板4、信号杆7、上盖15、等均选用耐蚀性极佳的不锈钢制造。所述导磁板1选择精密软磁合金材料制造，小屏蔽套13选择高强度耐热不锈钢制造，连接板4、信号杆7、上盖15、等均选用耐蚀性极佳的不锈钢制造。所述导磁板1选择精密软磁合金材料制造，小屏蔽套13选择高强度耐热不锈钢制造，连接板4、信号杆7、上盖15、等均选用耐蚀性极佳的不锈钢制造。所述的永磁铁17选择耐高温的衫祜合金。所述的信号体10、信号调位垫9、信号底板8均采用新型高分子材料——聚醚醚酮；干簧管11的封装选用绝缘性能、耐温及耐辐照性能极佳的环氧树脂制造；所述的干簧管引线选用硅橡胶外皮的铜芯导线，第二连接板垫2和第一连接板垫16密封件均选用耐温和耐辐照性能很好的硅橡胶制造。

工作原理

当电磁动截止阀处于关闭状态时，信号杆上的永磁铁位于图1所示位置，即与下端信号体中的干簧管对应，永久磁铁的磁场将穿过小屏蔽套，触发下端信号体中的干簧管，此时由于上端信号体中的干簧管与永磁铁的距离较远，所受磁志较小，不被触发。因此下端信号体中干簧管上的引线将向控制室输出关阀触发信号。当电磁动截止阀开阀过程中，信号杆将带动永磁铁向上运动，运动至与上端信号体中的干簧管对应位置后停止，此时主阀处于开阀状态，在永磁铁运动过程中，下端信号体中的干簧管触点所受磁力瞬间减小，触点脱开，运动到位后，上端信号体中的干簧管所受磁力瞬间增大而被触发，因此上端信号体中干簧管上的引线将向控制室输出关阀触发信号。