CN103077647A - 一种液滴下落控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液滴下落控制装置，它包括双层坩埚，驱动电机，其特征在于在底部开有小孔的双层坩埚，上端采用法兰密封和波纹管密封相结合的形式，防止液态物质被氧化。调节杆连接坩埚底部小孔和驱动电机的从动轮，驱动电机驱动主动轮带动从动轮运动，实现螺杆升降组件的提升，通过控制调节杆的提升距离和频率来实现控制下落液滴的大小和频率。本发明所提供的装置主要通过采用双层坩埚结构来解决液态物质在高温下的盛放，与此同时，通过电机控制液滴下落的频率和大小，克服倾倒式一次只能实现一滴下落的缺点。

Description

一种液滴下落控制装置

技术领域

本发明涉及一种能控制液滴下落的装置，能控制下落液滴的大小和频率，用于反应堆换热器中。

背景技术

反应堆换热器破口事故是反应堆安全事故中重点研究对象。当换热器发生破口之后，冷却剂会与水反应发生反应，从而引起蒸汽爆炸致换热器压力、温度和成分的剧烈变化，直接影响换热器乃至反应堆的安全运行。研究冷却剂液滴滴入水中的反应，目的是研究破口事故时冷却剂与水接触最小单元的反应机理和蒸汽爆炸机理。开展冷却剂与水接触传热传质以及化学反应的机理实验研究，可以获得其相互接触作用的机理以及寻求解决方案；为我国先进核能系统反应堆换热器结构设计、性能评价、优化提供实验指导和理论依据。

目前关于冷却剂液滴滴入水中的实验，大部分研究没有开展腐蚀性的冷却剂开展实验。针对强腐蚀性液滴如铅铋合金滴入水的实验，在高温环境下几乎所有的钢材都不能用来盛放液态铅铋。由于材料的限制，采用耐高温不锈钢坩埚只能适用于低温液滴滴入水中的实验中。目前，可以用来盛放高温强腐蚀性液体坩埚材料主要是陶瓷，由于陶瓷不易加工，获得高温腐蚀性液滴的方法目前主要是采用直接倾倒陶瓷坩埚，手动控制难以实现液滴下落大小并且一次只能滴入一次，每次滴入后需要重新装样以进行下一次实验。因此，液滴下落装置中要么采用不具有强腐蚀性的物质，要么采用低温不具有腐蚀性液滴来避免对坩埚耐腐蚀耐高温材料的选择。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术不足，提供一种液滴下落控制装置，实现既可以实现盛放高温强腐蚀性液体，也可以盛放低温液体；采用电机控制液滴下落装置，实现液滴大小和频率的控制。

本发明解决其技术问题拟采用的方案是：一种液滴下落控制装置，包括：驱动电机1、由内层坩埚2和外层坩埚3构成的双层坩埚、加热炉4、保温层5、充放气口6、调节杆7、波纹管8、导向杆9、从动轮10、主动轮11、坩埚底部小孔12、坩埚上法兰13和固定杆14；内层坩埚2外壁紧贴3内壁，坩埚上法兰13上开有充放氩气口6；加热炉4紧靠外层坩埚3外壁，为坩埚内液态物质提供加热作用；在外热炉4的外层包上保温层5，为坩埚提供保温作用；调节杆7通过锥形塞和坩埚底部小孔12相连；主动轮11连接坩埚上法兰13和导向杆9，控制充放气口6的方向；波纹管8连接坩埚上法兰13和固定杆14，导向杆9穿过固定杆14，连接坩埚上法兰13和从动轮10，固定杆14固定导向杆9和调节杆7的左右方向，使调节杆7不致于左右移动，只能上下移动；从动轮10连接导向杆9和主动轮11，主动轮11和驱动电机1连接；固体或液体放入内层坩埚2内，通过充放气口6往内层坩埚2中充入氩气，内层坩埚2的上法兰13采用法兰密封和波纹管8相结合的密封形式，防止液体和坩埚被氧化，通过加热炉4加热至预设温度形成液体；所述调节杆7底部呈圆锥形，旋转调节杆7使得底部圆锥与坩埚底部小孔12之间产生间隙，通过1控制调节杆7的提升量，同时控制调节杆7上升的高度以及频率，导向杆9起着控制调节杆7的方向，保证调节杆7水平方向移动距离小，使得液体从小孔流出并形成液滴，同时驱动电机控制调节杆的开启频率实现液滴连续下滴。

在所述外层坩埚3和内层坩埚2的间隔为1mm，能够有效实现温度的传热；在外层坩埚3侧壁开有2个带有螺纹小孔，小孔并不穿透外层坩埚3，通过螺母将内层坩埚2固定在外层坩埚3里。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明采用双层坩埚结构，可克服单层坩埚的缺点，根据不同的液态物质选择不同的内层坩埚材料，可以盛放腐蚀，高温的物质；

（2）本发明坩埚上法兰采用波纹管和上法兰相结合的密封形式，可防止液态物质的氧化；

（3）本发明采用步进电机控制调节杆上升频率和距离来实现液滴下落频率和大小，克服现有倾倒式一次只能倒入一滴的不足，实现液滴的连续滴落。

附图说明

图1是液滴下落控制装置的构造图，包括：1.驱动电机，2.内层坩埚，3.外层坩埚，4.加热炉，5.保温层，6.冲放气口，7.调节杆，8.波纹管，9.导向杆，10.从动轮，11.主动轮,12坩埚底部小孔、13坩埚上法兰、14固定杆。

具体实施方式

如图1所示，本发明的控制装置包括：驱动电机1、内层坩埚2、外层坩埚3、加热炉4、保温层5、充放气口6、调节杆7、波纹管8、导向杆9、从动轮10、主动轮11、坩埚底部小孔12、坩埚上法兰13、固定杆14。内层坩埚2外壁紧贴3内壁，上法兰上开有充放氩气口6；加热炉4紧靠外层坩埚3外壁，为坩埚内液态物质提供加热作用；在外热炉4的外层包上保温层5，为坩埚提供保温作用；调节杆7通过锥形塞和坩埚底部小孔12相连（小孔直径为3mm）；主动轮11连接坩埚上法兰和导向杆9，控制充放气口6的方向；波纹管8连接上法兰13和固定杆14导向杆穿过固定杆，连接坩埚上法兰和从动轮，固定杆固定导向杆、调节杆的左右方向，使其不致于左右移动，只能上下移动；从动轮10连接导向杆9和主动轮11，主动轮11和驱动电机1连接；固体或液体放入内层坩埚2内，通过充放气口6往内层坩埚2中充入氩气，坩埚上法兰13采用法兰密封和波纹管8相结合的密封形式（采用法兰密封坩埚，同时从上法兰引出波纹管连接到固定杆上来密封），防止液体和坩埚被氧化，通过加热炉4加热至预设温度形成液体。调节杆7底部呈圆锥形，旋转调节杆7使得底部圆锥与坩埚底部小孔12之间产生间隙，通过驱动电机1控制调节杆7的提升量，同时控制调节杆7上升的高度以及频率，导向杆9起着控制调节杆7的方向，保证水平方向移动距离小，使得液体从小孔流出并形成液滴，同时驱动电机1控制调节杆7的开启频率实现液滴连续下滴。

本发明工作过程如下：内层坩埚2紧靠外层坩埚3，能够有效地实现温度的传热；在外层坩埚3侧壁开有2个带有螺纹小孔，小孔并不穿透外层坩埚3，通过螺母将内层坩埚2固定在外层坩埚3里。坩埚底部开有小孔12。驱动电机1驱动主动轮11来带动从动轮10运动，实现螺杆升降组件的提升；导向杆9起控制升降杆7的方向，使升降杆7不致左右移动太剧烈。驱动电机1可以精确控制液滴下落的频率。坩埚上法兰采用法兰密封和波纹管8密封相结合的方式。坩埚内部是微正压氩气环境，内层坩埚2内外层均和空气隔绝，可以防止液滴，内层坩埚2和外层坩埚3内壁氧化。通过驱动电机1控制调节杆7的提升达到控制液滴下落的功能。调节杆7底部呈圆锥形，通过旋转调节杆7使得调节杆7底部圆锥与坩埚底部小孔12之间产生间隙，使得液体从小孔流出并形成液滴。与倾倒式装置比较，本发明能够准确控液滴的大小和下落频率，并可以连续多次重复实验。

总之，本发明有效的解决了液滴下落大小和频率的控制。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种液滴下落控制装置，其特征在于包括：驱动电机（1）、由内层坩埚（2）和外层坩埚（3）构成的双层坩埚、加热炉（4）、保温层（5）、充放气口（6）、调节杆（7）、波纹管（8）、导向杆（9）、从动轮（10）、主动轮（11）、坩埚底部小孔（12）、坩埚上法兰（13）和固定杆（14）；内层坩埚（2）外壁紧贴（3）内壁，坩埚上法兰（13）上开有充放氩气口（6）；加热炉（4）紧靠外层坩埚（3）外壁，为坩埚内液态物质提供加热作用；在外热炉（4）的外层包上保温层（5），为坩埚提供保温作用；调节杆（7）通过锥形塞和坩埚底部小孔（12）相连；主动轮（11）连接坩埚上法兰（13）和导向杆（9)，控制充放气口（6）的方向；波纹管（8）连接坩埚上法兰（13）和固定杆（14），导向杆（9）穿过固定杆（14），连接坩埚上法兰（13）和从动轮（10），固定杆（14）固定导向杆（9）和调节杆（7）的左右方向，使调节杆（7）不致于左右移动，只能上下移动；从动轮（10）连接导向杆（9）和主动轮（11），主动轮（11）和驱动电机（1）连接；固体或液体放入内层坩埚（2）内，通过充放气口（6）往内层坩埚（2）中充入氩气，内层坩埚（2）的上法兰（13）采用法兰密封和波纹管（8）相结合的密封形式，防止液体和坩埚被氧化，通过加热炉（4）加热至预设温度形成液体；所述调节杆（7）底部呈圆锥形，旋转调节杆（7）使得底部圆锥与坩埚底部小孔（12）之间产生间隙，通过（1）控制调节杆（7）的提升量，同时控制调节杆（7）上升的高度以及频率，导向杆（9）起着控制调节杆（7）的方向，保证调节杆（7）水平方向移动距离小，使得液体从小孔流出并形成液滴，同时驱动电机控制调节杆的开启频率实现液滴连续下滴。

2.根据权利要求1所述的一种液滴下落控制装置，其特征在于：在所述外层坩埚（3）紧靠内层坩埚（2），能够有效实现温度的传热；在外层坩埚（3）侧壁开有2个带有螺纹小孔，小孔并不穿透外层坩埚（3），通过螺母将内层坩埚（2）固定在外层坩埚（3）里。

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