CN112374733A - 一种可视化高温石英热管封装装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可视化高温石英热管封装装置和方法，包括设置在箱体外并与箱体连接的抽真空系统和设置在箱体内的石英热管，石英热管第一端连接可旋转的固定卡盘，石英热管第二端即石英热管充装口依次与金属连接管、阀门、金属把柄、活动卡盘连接，活动卡盘可旋转，也可以沿着活动卡盘导轨移动，喷灯设置在石英热管充装口下方并固定在喷灯座上，喷灯座可以沿着喷灯座导轨移动。本发明的装置和方法，使得石英热管能够像金属热管一样，大量封装应用于特定的场合，解决了石英热管的封装问题，在真空箱体中封装，避免了由于石英热管内的高真空，使石英热管充装口软化后被吸入石英热管的风险。
Description
技术领域
本发明属于热管技术领域，具体涉及一种可视化高温石英热管封装装置和方法。
背景技术
热管是一种高性能传热元件，它利用相变原理进行传热的高效传热装置，具有传热温差小、传热性能高、远距离传输热量和控温特性良好等优点，目前已经在电子、太阳能、核能、空间飞行器等领域开始应用。
高温热管是热管的一种，具有工作温度高、传热能力强、成本低、传输距离远等优点。高温热管一般以碱金属钾、钠、锂等作为工质，运行温度均在500℃以上，超高温热管运行温度更是达到1500℃以上，因此高温热管的外壳一般均采用耐高温的金属材质，如不锈钢、高温合金、钼等材料，这些材料有足够的耐温性能和机械性能。然而，这些材料均不是透明材料，无法像常温热管一样，通过可视化的方法去研究相关性能，如高温热管内部是固-气-液三相流，相比常温热管的气-液两相流更为复杂，目前的相关理论研究非常少。因此高温热管的可视化研究对高温热管理论的发展具有重要作用，而高温下，透明材料非常少，目前已知性能较好的材料为高纯石英玻璃，高纯石英玻璃为纯度大于99.99%的二氧化硅，其结构非常稳定，软化为1730℃，没有具体的熔点，热加工性能优异，因此非常适合作为高温热管可视化材料。
然而已公开的石英热管非常有限，目前公布的石英热管均温重力辅助热管，如CN105698410A所公开的适应可视化热管，其虽然实现了可视化，但是，还没有很好的解决封口问题，因此，高温石英热管应用受到封口问题制约，无法像常规热管一样，大量应用和实验研究。封口是在热管充装完成后，最后一步工作，至关重要，若封装不好，前面工作全部浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可视化高温石英热管封装装置和方法，该可视化高温石英热管封装装置能够有效的解决石英热管封口困难的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种可视化高温石英热管封装装置，包括设置在箱体外并与箱体连接的抽真空系统和设置在箱体内的石英热管，石英热管第一端连接可旋转的固定卡盘，石英热管第二端即石英热管充装口依次与金属连接管、阀门、金属把柄、活动卡盘连接，活动卡盘可旋转，也可以沿着活动卡盘导轨移动，喷灯设置在石英热管充装口下方并固定在喷灯座上，喷灯座可以沿着喷灯座导轨移动。
较佳的，石英热管采用高纯度的透明石英玻璃材质。
具体的，箱体为金属或透明材料。
较佳的，活动卡盘和喷灯座的移动可以是手动或电机控制。
较佳的，活动卡盘与固定卡盘旋转由同步电机控制，保持转速一致。
较佳的，抽真空系统包括真空泵，用来对箱体进行抽真空。
一种可视化高温石英热管封装装置和方法，包括以下步骤：
步骤（1），启动抽真空系统，对箱体内抽真空，直到真空度接近或达到石英热管内的真空度；
步骤（2），启动活动卡盘与固定卡盘，带动石英热管旋转，转速控制在5-1000转/min；
步骤（3），打开喷灯，对石英热管充装口加热，加热温度控制在石英玻璃软化点以上；
步骤（4），当石英热管充装口在高温下逐渐软化后，移动喷灯座，使得喷灯产生的高温尽可能覆盖整个石英热管充装口；
步骤（5），当石英热管充装口全部塌缩后，将喷灯停留在石英热管充装口与石英热管的连接端处，待位于金属把柄一侧的石英热管充装口部分冷却硬化后，移动活动卡盘，移动速度控制在5-5000mm/min，直到石英热管充装口与石英热管分离为止；
步骤（6），保持喷灯的位置，持续对石英热管封口处加热，使得封口处残余的已经塌缩为实心的石英热管充装口逐渐在表面张力作用下与石英热管熔融为一体；
步骤（7），逐渐降低喷灯的温度，每次降温不超过500℃；
步骤（8），关闭装置，取出石英热管，放入退火炉中退火处理。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
（1）本发明的可视化高温石英热管封装装置和方法，使得石英热管能够像金属热管一样，大量封装应用于特定的场合，解决了石英热管的封装问题。
（2）本发明的可视化高温石英热管封装装置和方法，在真空箱体中封装，避免了由于石英热管内的高真空，使石英热管充装口软化后被吸入石英热管的风险。
（3）本发明的可视化高温石英热管封装装置和方法，在真空环境中封装石英热管，极大的降低了封装难度和漏气、杂质等污染的概率，同时提高了封装的可靠性。
（4）本发明的可视化高温石英热管封装装置和方法，结构简单，操作便捷，因而适用性更广。
附图说明
图1是本发明一种可视化高温石英热管封装装置结构示意图。
图2本发明一种可视化高温石英热管封装方法中步骤（6）的过程示意图。
其中标号解释：石英热管1、石英热管充装口2、金属连接管3、阀门4、金属把柄5、活动卡盘6、固定卡盘7、喷灯8、喷灯座9、喷灯座导轨10、活动卡盘导轨11、真空泵12，箱体13。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人在下面以实施例的方式做详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
结合图1， 一种可视化高温石英热管封装装置，包括设置在箱体13外部的真空泵12，和设置在箱体13内部的石英热管1、石英热管充装口2、金属连接管3、阀门4、金属把柄5、活动卡盘6、固定卡盘7、喷灯8、喷灯座9、喷灯座导轨10和活动卡盘导轨11，其中，石英热管1第一端设置在可转动的固定卡盘7内，石英热管1第二端即石英热管充装口2与金属连接管3密封连接，阀门4第一端连接金属连接管3，金属连接管3的作用是连接阀门4与石英热管充装口2，因为石英热管充装口2的材质为石英材料，无法直接与阀门4连接。阀门4第二端连接金属把柄5，阀门4的作用是密封，因为在封口前石英热管1刚刚充装工质完毕，并且石英热管1内部是真空的，所以从充装系统取下来之前需要阀门4关闭，避免空气进入石英热管1。金属把柄5设置在活动卡盘6内，金属把柄5用于加持活动卡盘6，活动卡盘6可以转动，也可以沿着活动卡盘导轨11移动，喷灯8设置在石英热管充装口2下方并固定在喷灯座9上，喷灯座9可以沿着喷灯座导轨10移动。
在本发明的一个实例中，喷灯8可以是氢氧焰加热，也可以是乙炔氧气燃烧加热，还可以是等离子束、激光、电磁感应、电阻丝等加热方式。
在本发明的一个实例中，箱体13可以是全金属结构，也可以是全透明材料或者金属材料与透明材料组合结构。
在本发明的一个实例中，石英热管1位高纯度的透明石英玻璃。
在本发明的一个实例中，真空泵12可以对箱体13内抽真空。
一种可视化高温石英热管封装装置和方法，包括以下步骤：
步骤（1），启动真空泵12，对箱体13内抽真空，直到真空度接近或达到石英热管1内的真空度；
步骤（2），启动活动卡盘6与固定卡盘7，带动石英热管1、金属连接管3、阀门4和金属把柄5同步旋转，转速控制在5-1000转/min；
步骤（3），打开喷灯8，对石英热管充装口2加热，加热温度控制在石英玻璃软化点以上；
步骤（4），当石英热管充装口2在高温下逐渐软化后，由于其内部是中空的，所以充装管会塌缩，最终会成为实心结构，沿着喷灯座导轨10移动喷灯座9，使得喷灯8产生的高温尽可能覆盖整个石英热管充装口2，石英热管充装口2塌缩的面积越大，封装时的安全性越高；
步骤（5），石英热管充装口2全部塌缩后，将喷灯8停留在石英热管充装口2与石英热管1的连接端处（石英热管充装口2左侧）待位于金属把柄5一侧的石英热管充装口2（石英热管充装口2右侧）部分冷却硬化后，沿着活动卡盘导轨11背离石英热管1（向右）移动活动卡盘6，移动速度控制在5-5000mm/min，直到石英热管充装口2与石英热管1分离为止，喷灯8将石英热管充装口2烧软密封，原本的石英热管充装口2是空心的，喷灯8的火焰停留在这儿，会将石英热管充装口2烧熔后变成实心的，石英热管充装口2由于是石英玻璃材质，只能变软，变软以后由于活动卡盘6的旋转作用还是会保持原来的结构；
步骤（6），结合图2，保持喷灯8的位置，持续对石英热管1封口处（石英热管充装口2与石英热管1的连接端处）加热，使得封口处残余的已经塌缩为实心的石英热管充装口2逐渐在表面张力作用下与石英热管1熔融为一体；
步骤（7），逐渐降低喷灯8的温度，每次降温不超过500℃，否则石英热管1封口处会残留很大的热应力，冷却后可能会裂开；
步骤（8），关闭所有设备，取出石英热管1，放入退火炉中退火处理后即可正常使用。
Claims (8)
1.一种可视化高温石英热管封装装置，其特征在于，包括设置在箱体外并与箱体连接的抽真空系统和设置在箱体内的石英热管，石英热管第一端连接可旋转的固定卡盘，石英热管第二端即石英热管充装口依次与金属连接管、阀门、金属把柄、活动卡盘连接，活动卡盘可旋转，也可以沿着活动卡盘导轨移动，喷灯设置在石英热管充装口下方并固定在喷灯座上，喷灯座可以沿着喷灯座导轨移动。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，石英热管采用高纯度的透明石英玻璃材质。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，箱体采用金属或透明材料。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，控制活动卡盘和喷灯座移动采用手动或电机控制。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，控制活动卡盘与固定卡盘旋转由同步电机控制。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，抽真空系统包括真空泵，用来对箱体进行抽真空。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的装置的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1），启动抽真空系统，对箱体内抽真空，直到真空度接近或达到石英热管内的真空度；
步骤（2），启动活动卡盘与固定卡盘，带动石英热管旋转，转速控制在5-1000转/min；
步骤（3），打开喷灯，对石英热管充装口加热，加热温度控制在石英玻璃软化点以上；
步骤（4），当石英热管充装口在高温下逐渐软化后，移动喷灯座，使得喷灯产生的高温尽可能覆盖整个石英热管充装口；
步骤（5），当石英热管充装口全部塌缩后，将喷灯停留在石英热管充装口与石英热管的连接端处，待位于金属把柄一侧的石英热管充装口部分冷却硬化后，移动活动卡盘，移动速度控制在5-5000mm/min，直到石英热管充装口与石英热管分离为止；
步骤（6），保持喷灯的位置，持续对石英热管封口处加热，使得封口处残余的已经塌缩为实心的石英热管充装口逐渐在表面张力作用下与石英热管熔融为一体；
步骤（7），逐渐降低喷灯的温度，每次降温不超过500℃；
步骤（8），关闭装置，取出石英热管，放入退火炉中退火处理。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，启动活动卡盘与固定卡盘，带动石英热管旋转，保持活动卡盘与固定卡盘的转速一致。
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