CN106134422B - 一种热管工质除气提纯充装装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种热管工质除气提纯充装装置，包括3个细长型容器、7个二通球阀、1个三通球阀、加热膜、真空泵、温控仪和若干连接管路。本发明采用了真空除气方法，实现在整个工质充装过程中的除气和提纯；本发明采用加热膜加热充装容器，使热管工质充装过程中，充装工质与热管保持同等温度，再配合重力灌装方法，保证了工质充装的高精度；本发明采用了三级充装，可以递进进行真空提纯操作，除去热管工质中溶解的空气，保证热管工作的有效性和可靠性；本发明采用重力灌装方法，选用的容器为细长型，配备高强度玻璃制造的液位计，可直接观察充装量，采用细长的形状可以直接提高的充装精度，实现热管工质的高精度充装。

Description

一种热管工质除气提纯充装装置及方法

技术领域

本发明涉及一种工质充装的装置及方法，特别是涉及一种热管工质充装装置和方法，能用于航天器复合热管中工质的有效充装。

背景技术

在复合热管辅助工作腔中如何充装满足质量和特性要求的相变材料，是目前急需解决的问题，本方法即用于复合热管中工质的有效充装。现有的充装装置仅是采用一般的针管灌装方法，操作随意性较大，充装量不能把握，难以实现热管的精确充装，并且不能除去工质中溶解的空气等杂质，难以保证充装质量，制约了复合热管的发展。在本方法中，充分考虑了工质常温液态、密度低、表面张力较高的物理特性，实现了工质提纯、高精度充装、充装温度可控等技术要求，克服了传统方法中不能提纯处理、充装精度无法保证的缺点。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单，操作方便、性能可靠、充装精度高的热管工质除气提纯充装装置及方法。

本发明的技术解决方案是：一种热管工质除气提纯充装装置，包括第一容器C1、第二容器C2、第三容器C3、第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第四阀门V4、第五阀门V5、第六阀门V6、第七阀门V7、第八阀门V8、加热膜W1、真空泵、温控仪和若干连接管路，第一阀门V1安装在连接第一容器C1、第二容器C2的管路上，第四阀门V4安装在连接第二容器C2、第三容器C3的管路上，第六阀门V6安装在连接第三容器C3和热管的管路上，加热膜W1包覆在第三容器C3外与温控仪连接，第二阀门V2安装在连接第二容器C2与真空泵的管路上，第五阀门V5安装在连接第三容器C3与真空泵的管路上，第七阀门V7安装在连接热管与真空泵的管路上，第八阀门V8安装在真空泵与第二容器C2、第三容器C3、热管连通的主管路上，真空泵安装有真空计，第一容器C1、第二容器C2、第三容器C3上分别安装有液位计，第三阀门V3安装在连接第三容器C3与氮气系统的管路上。

所述的第一容器C1、第二容器C2和第三容器C3为细长的圆柱型容器，L：D≥6，其中L为容器长度，D为容器直径。

所述的第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第四阀门V4、第五阀门V5、第六阀门V6、第七阀门V7为二通球阀；第八阀门V8为三通球阀。

一种热管工质除气提纯充装方法，通过以下步骤实现：

第一步，热管工质除气提纯充装装置中的所有阀门关闭，沿第一容器C1的壁面向第一容器C1中缓缓倒入需充装的工质；

第二步，开启第二阀门V2、第五阀门V5、第七阀门V7和第八阀门V8，并启动真空泵，对第二容器C2、第三容器C3和热管腔体抽真空；

第三步，通过真空泵的真空计观察第二容器C2、第三容器C3和热管腔体中的真空度降到低于1Pa时，关闭第二阀门V2，继续对第三容器C3和热管腔体抽真空；

第四步，打开第一阀门V1，观察第一容器C1的液位计、第二容器C2的液位计，至适量工质从第一容器C1流入第二容器C2，关闭第一阀门V1；

第五步，等待至少5min，关闭真空泵和第五阀门V5、第七阀门V7、第八阀门V8，开启第四阀门V4，观察第二容器C2的液位计和第三容器C3的液位计，至适量工质从第二容器C2流入第三容器C3，关闭第四阀门V4；

第六步，等待至少5min，通过加热膜W1加热第三容器C3，观察温控仪使第三容器C3的温度控制在高于工质使用温度15℃以上；

第七步，开启第六阀门V6，让工质充入热管腔体中，若工质不能顺利充入热管则进行第八步，若工质能顺利充入热管，直接进行第九步；

第八步，开启第三阀门V3，用氮气将工质压入热管中；

第九步，观察第三容器C3的液位计，当第三容器C3的液面位置不再下降，说明工质已经充满热管腔体，关闭第六阀门V6；

第十步，冷却热管，将热管从热管工质除气提纯充装装置中取出。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明采用了真空除气方法，实现在整个工质充装过程中的除气和提纯；

(2)本发明采用加热膜加热充装容器，使热管工质充装过程中，充装工质与热管保持同等温度，再配合重力灌装方法，保证了工质充装的高精度；

(3)本发明优化提纯、充装流程，采用了三级充装，可以递进进行真空提纯操作，除去热管工质中溶解的空气，保证热管工作的有效性和可靠性；

(4)本发明采用重力灌装方法，选用的容器为细长的圆柱型，配备高强度玻璃制造的液位计，可直接观察充装量，采用细长的形状(容器长度L：D容器直径≥6)可以直接提高的充装精度，实现热管工质的高精度充装；

(5)本发明还设置了与氮气系统的接口，能进一步保证热管工质的顺利充装；

(6)本发明的装置结构简单，操作方便。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明流程框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括第一容器C1、第二容器C2、第三容器C3、第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第四阀门V4、第五阀门V5、第六阀门V6、第七阀门V7、第八阀门V8、加热膜W1、真空泵、温控仪和若干连接管路，第一阀门V1安装在连接第一容器C1和第二容器C2的管路上，第四阀门V4安装在连接第二容器C2、第三容器C3的管路上，第六阀门V6安装在连接第三容器C3和热管的管路上，加热膜W1包覆在第三容器C3外与温控仪连接，第二阀门V2安装在连接第二容器C2与真空泵的管路上，第五阀门V5安装在连接第三容器C3与真空泵的管路上，第七阀门V7安装在连接热管与真空泵的管路上，第八阀门V8安装在真空泵与第二容器C2、第三容器C3、热管连通的主管路上，真空泵安装有真空计，第一容器C1、第二容器C2和第三容器C3上分别安装有液位计，第三阀门V3安装在连接第三容器C3与氮气系统的管路上。

第一容器C1、第二容器C2、第三容器C3为细长的圆柱型容器，容器长度L：容器直径D≥6，容器长度、容器直径及比例可根据实际充装工质种类和体积而定。

第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第四阀门V4、第五阀门V5、第六阀门V6、第七阀门V7为二通球阀；第八阀门V8为三通球阀。

本发明的充装方法如图2所示，通过以下步骤实现：

1，热管工质除气提纯充装装置中的所有阀门关闭，沿壁面向第一容器C1中缓缓倒入需充装的工质；

2，开启第二阀门V2、第五阀门V5、第七阀门V7和第八阀门V8，并启动真空泵，对第二容器C2、第三容器C3和热管腔体抽真空；

3，通过真空计观察真空度降到1Pa，关闭第二阀门V2，继续对第三容器C3和热管腔体抽真空；

4，打开第一阀门V1，观察第一容器C1和第二容器C2的液位计，至适量工质从第一容器C1流入第二容器C2，关闭第一阀门V1；

5，等待至少5min，关闭真空泵和第五阀门V5、第七阀门V7、第八阀门V8，开启第四阀门V4，观察第二容器C2及第三容器C3的液位计，至适量工质从第二容器C2流入第三容器C3，关闭第四阀门V4；

6，等待至少5min，通过加热膜W1加热第三容器C3，观察温控仪使第三容器C3的温度控制在高于工质使用温度15℃以上；

7，开启第六阀门V6，让工质充入热管腔体中，若工质不能顺利充入热管，开启第三阀门V3，用氮气将工质压入热管中，若工质能顺利充入热管，观察第三容器C3的液位计，当第三容器C3的液面位置不再下降，说明工质已经充满热管腔体，关闭第六阀门V6；

8，冷却热管，将热管从热管工质除气提纯充装装置中取出。

实施例

以充装十毫升、使用温度在25℃的正十二烷为例，具体介绍充装过程。

将装置中的所有阀门关闭，沿壁面向第一容器C1中缓缓倒入需充装的正十二烷；开启第二阀门V2、第五阀门V5、第七阀门V7和第八阀门V8，并启动真空泵，对第二容器C2、第三容器C3和热管腔体抽真空；当通过真空计观察真空度降到1Pa时，关闭第二阀门V2，继续对第三容器C3和热管腔体抽真空；打开第一阀门V1，观察第一容器C1及第二容器C2的液位计，使二十毫升的正十二烷从第一容器C1流入第二容器C2，关闭第一阀门V1；等待5min，关闭真空泵和第五阀门V5、第七阀门V7、第八阀门V8，开启第四阀门V4，观察第二容器C2及第三C3的液位计，使十五毫升的正十二烷从第二容器C2流入第三容器C3，关闭第四阀门V4；等待5min，通过加热膜W1加热第三容器C3，观察温控仪使第三容器C3的温度40℃以上；开启第六阀门V6，让正十二烷充入热管腔体中，若正十二烷不能顺利充入热管，则开启第三阀门V3，用氮气将正十二烷压入热管中，观察第三容器C3的液位计，当第三容器C3的液面位置不再下降，说明正十二烷已经充满热管腔体，关闭第六阀门V6和第三阀门V3；若正十二烷能顺利充入热管，当观察第三容器C3的液位计，第三容器C3的液面位置不再下降时，关闭第六阀门V6；冷却热管，将热管从装置中取出。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (4)

1.一种热管工质除气提纯充装装置，其特征在于：包括第一容器(C1)、第二容器(C2)、第三容器(C3)、第一阀门(V1)、第二阀门(V2)、第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、第五阀门(V5)、第六阀门(V6)、第七阀门(V7)、第八阀门(V8)、加热膜(W1)、真空泵、温控仪和若干连接管路，第一阀门(V1)安装在连接第一容器(C1)、第二容器(C2)的管路上，第四阀门(V4)安装在连接第二容器(C2)、第三容器(C3)的管路上，第六阀门(V6)安装在连接第三容器(C3)和热管的管路上，加热膜(W1)包覆在第三容器(C3)外与温控仪连接，第二阀门(V2)安装在连接第二容器(C2)与真空泵的管路上，第五阀门(V5)安装在连接第三容器(C3)与真空泵的管路上，第七阀门(V7)安装在连接热管与真空泵的管路上，第八阀门(V8)安装在真空泵与第二容器(C2)、第三容器(C3)、热管连通的主管路上，真空泵安装有真空计，第一容器(C1)、第二容器(C2)和第三容器(C3)上分别安装有液位计，第三阀门(V3)安装在连接第三容器(C3)与氮气系统的管路上。

2.根据权利要求1所述的一种热管工质除气提纯充装装置，其特征在于：所述的第一容器(C1)、第二容器(C2)和第三容器(C3)为细长的圆柱型容器，L：D≥6，其中L为容器长度，D为容器直径。

3.根据权利要求1所述的一种热管工质除气提纯充装装置，其特征在于：所述的第一阀门(V1)、第二阀门(V2)、第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、第五阀门(V5)、第六阀门(V6)、第七阀门(V7)为二通球阀；第八阀门(V8)为三通球阀。

4.一种利用权利要求1所述的热管工质除气提纯充装装置的热管工质除气提纯充装方法，其特征在于通过以下步骤实现：

第一步，热管工质除气提纯充装装置中的所有阀门关闭，沿第一容器(C1)的壁面向第一容器(C1)中缓缓倒入需充装的工质；

第二步，开启第二阀门(V2)、第五阀门(V5)、第七阀门(V7)和第八阀门(V8)，并启动真空泵，对第二容器(C2)、第三容器(C3)和热管腔体抽真空；

第三步，通过真空泵的真空计观察第二容器(C2)、第三容器(C3)和热管腔体中的真空度降到低于1Pa时，关闭第二阀门(V2)，继续对第三容器(C3)和热管腔体抽真空；

第四步，打开第一阀门(V1)，观察第一容器(C1)、第二容器(C2)的液位计，至适量工质从第一容器(C1)流入第二容器(C2)，关闭第一阀门(V1)；

第五步，等待至少5min，关闭真空泵和第五阀门(V5)、第七阀门(V7)、第八阀门(V8)，开启第四阀门(V4)，观察第二容器(C2)的液位计和第三容器(C3)的液位计，至适量工质从第二容器(C2)流入第三容器(C3)，关闭第四阀门(V4)；

第六步，等待至少5min，通过加热膜(W1)加热第三容器(C3)，观察温控仪使第三容器(C3)的温度控制在高于工质使用温度15℃以上；

第七步，开启第六阀门(V6)，让工质充入热管腔体中，若工质不能顺利充入热管则进行第八步，若工质能顺利充入热管，直接进行第九步；

第八步，开启第三阀门(V3)，用氮气将工质压入热管中；

第九步，观察第三容器(C3)的液位计，当第三容器(C3)的液面位置不再下降，说明工质已经充满热管腔体，关闭第六阀门(V6)；

第十步，冷却热管，将热管从热管工质除气提纯充装装置中取出。