CN112700895A - 一种高温熔盐搅拌试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温熔盐搅拌试验装置，包括：用于存储高温熔盐的高压釜，用于控制所述高压釜温度的温控系统，用于控制所述高压釜气氛的气路系统，位于高压釜釜盖之上且底端与所述釜盖密封连接的密封筒体，以及用于搅拌高温熔盐的磁力搅拌组件；所述磁力搅拌组件包括外磁钢体、内磁回转体、搅拌杆，所述外磁钢体和内磁回转体分别设置于所述密封筒体的外部和内部，所述外磁钢体可在其旋转过程中通过磁力传动方式带动内磁回转体旋转，所述搅拌杆的上部分位于所述密封筒体的内部并与内磁回转体连接，所述搅拌杆的下部分穿过所述釜盖并与高压釜内的非密闭的样品舱连接。相比现有技术，本发明能有效模拟熔盐对材料的冲刷环境，且操作安全、简单。

Description

一种高温熔盐搅拌试验装置
技术领域
本发明涉及一种高温熔盐试验装置，尤其涉及一种高温熔盐搅拌试验装置。
背景技术
熔盐堆作为第四代核反应堆堆型之一，以其安全性、常压运行以及高热效率等特点著称。堆内结构材料(合金、炭素材料等)熔盐腐蚀是熔盐堆安全运行的关键问题之一。目前国内外研究单位关于材料的熔盐腐蚀研究主要采用静态腐蚀法。现有熔盐腐蚀试验装置存在以下缺点：（1）不能真实反应熔盐堆工况下熔盐冲刷对材料的腐蚀特性；（2）高温环境下实现熔盐与样品的分离时，操作复杂，且具有一定危险性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术由于采用静态腐蚀法而不能真实反应熔盐堆工况下熔盐冲刷对材料的腐蚀特性的不足，提供一种高温熔盐搅拌试验装置，能有效模拟熔盐对材料的冲刷环境，且操作安全、简单，同时确保试验过程中装置内部与外界隔绝，从而实现对材料的熔盐冲刷提供惰性气氛环境，以便于更科学地展开材料的熔盐冲刷研究。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种高温熔盐搅拌试验装置，包括：用于存储高温熔盐的高压釜，用于控制所述高压釜温度的温控系统，用于控制所述高压釜气氛的气路系统，位于高压釜釜盖之上且底端与所述釜盖密封连接的密封筒体，以及用于搅拌高温熔盐的磁力搅拌组件；所述磁力搅拌组件包括外磁钢体、内磁回转体、搅拌杆，所述外磁钢体和内磁回转体分别设置于所述密封筒体的外部和内部，所述外磁钢体可在其旋转过程中通过磁力传动方式带动内磁回转体旋转，所述搅拌杆的上部分位于所述密封筒体的内部并与内磁回转体连接，所述搅拌杆的下部分穿过所述釜盖并与高压釜内的非密闭的样品舱连接。
进一步地，所述磁力搅拌组件还包括升降螺母和轴用弹性挡圈；所述内磁回转体为具有卡槽的中空结构并与所述升降螺母连为一体；所述轴用弹性挡圈的外径稍大于所述升降螺母的内径而小于所述卡槽的外径；所述搅拌杆设有外螺纹，其顶端连接所述轴用弹性挡圈，中间通过螺纹咬合方式与所述升降螺母配合。
更进一步地，所述样品舱包括连接杆及至少两片搅拌叶片，所述连接杆具有内、外螺纹，并通过内螺纹与所述搅拌杆下端连接，通过外螺纹连接所述搅拌叶片，所述搅拌叶片之间用于夹持样品。
优选地，该装置还包括用于驱动所述外磁钢体旋转的电机以及用于固定所述电机的支撑架，所述支撑架上端连接所述电机，下端与所述密封筒体通过法兰连接。
优选地，所述支撑架的两侧设置有吊环。
优选地，所述釜盖上设置有气管，其一端通入高压釜内部，另一端与所述气路系统连接。
优选地，所述釜盖上设置有用于安装测温元件的测温套管，所述测温套管的上端开口，其下端深入至高压釜内部并密封。
更进一步优选地，所述测温套管为不锈钢材质。
相比现有技术，本发明技术方案及其进一步改进技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案通过磁力旋转功能可以实现熔盐的流动，进而模拟熔盐冲刷材料工况，这是现有采用静态腐蚀法的试验装置所无法实现的；
本发明技术方案中，电机与外磁钢体连接，搅拌杆与内磁回转体相连，内、外磁体之间设有密封筒体，密封筒体与高压釜釜盖固定连接为一体，磁力传递部分由静密封代替动密封，从根本上解决了以往填料密封无法克服的气体泄露问题，避免高温熔盐蒸汽与实验人员相接触，为操作人员的安全与健康提供保障；
此外，磁力搅拌组件具有升降功能，在不打开设备的情况下，能安全、方便的实现熔盐与样品的分离，避免熔盐吸水、氧化等问题，从而为更加准确地测试材料的熔盐冲刷腐蚀提供条件，以便于更科学地展开材料的熔盐冲刷腐蚀研究。
附图说明
图1为本发明高温熔盐搅拌试验装置一个优选实施例的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为磁力搅拌组件的结构示意图；
图4为样品舱的结构示意图。
图5为高压釜的结构示意图。
图6为气路系统的结构示意图。
图中附图标记的含义具体如下：
1、高压釜，101、釜体，102、釜盖，103、气管，104、测温套管，2、加热炉，3、冷却装置，4、气路系统，401、真空泵，402、压力表，403-1、球阀，403-2、球阀，403-3、球阀，404、减压阀，405、连接管，5、磁力搅拌组件，501、外磁钢体，502、内磁回转体，503、升降螺母，504、搅拌杆，505、轴用弹性挡圈，506、卡槽，6、样品舱，601、搅拌叶片，602、连接杆，603、样品，7、密封筒体，8、支撑架，9、吊环，10、减速电机。
具体实施方式
针对现有技术由于采用静态腐蚀法而不能真实反应熔盐堆工况下熔盐冲刷对材料的腐蚀特性的不足，本发明的解决思路是通过磁力旋转功能可以实现熔盐的流动，进而模拟熔盐冲刷材料工况，并通过特殊的结构设计使得磁力传递部分由静密封代替动密封，从根本上解决以往填料密封无法克服的气体泄露问题，避免高温熔盐蒸汽与实验人员相接触，为操作人员的安全与健康提供保障。
具体而言，本发明的高温熔盐搅拌试验装置，包括：用于存储高温熔盐的高压釜，用于控制所述高压釜温度的温控系统，用于控制所述高压釜气氛的气路系统，位于高压釜釜盖之上且底端与所述釜盖密封连接的密封筒体，以及用于搅拌高温熔盐的磁力搅拌组件；所述磁力搅拌组件包括外磁钢体、内磁回转体、搅拌杆，所述外磁钢体和内磁回转体分别设置于所述密封筒体的外部和内部，所述外磁钢体可在其旋转过程中通过磁力传动方式带动内磁回转体旋转，所述搅拌杆的上部分位于所述密封筒体的内部并与内磁回转体连接，所述搅拌杆的下部分穿过所述釜盖并与高压釜内的非密闭的样品舱连接。
为了能够在不打开设备的情况下，安全、方便地实现熔盐与样品的分离，避免熔盐吸水、氧化等问题，本发明进一步提出以下技术方案：
所述磁力搅拌组件还包括升降螺母和轴用弹性挡圈；所述内磁回转体为具有卡槽的中空结构并与所述升降螺母连为一体；所述轴用弹性挡圈的外径稍大于所述升降螺母的内径而小于所述卡槽的外径；所述搅拌杆设有外螺纹，其顶端连接所述轴用弹性挡圈，中间通过螺纹咬合方式与所述升降螺母配合。
为了便于公众理解，下面通过一个优选实施例并结合附图来对本发明的技术方案进行详细说明：
本实施例的高温熔盐搅拌试验装置如图1和图2所示，包括高压釜1、加热炉2、冷却装置3、气路系统4、磁力搅拌组件5、样品舱6、密封筒体7、支撑架8、吊环9和减速电机10。
如图1、图2所示，样品舱6置于高压釜1内，并与磁力搅拌组件5连接；密封筒体7内放置部分磁力搅拌组件5，并与高压釜1上端密封固定；减速电机10固定在支撑架8上端，用于带动磁力搅拌组件5旋转或升降；支撑架8的上端连接减速电机10，下端与密封筒体7通过法兰连接，并且在支撑架8的两侧设有用以升降该高温熔盐搅拌试验装置的吊环9；冷却装置3固定安装在高压釜1的釜体法兰下端。
图3示出了本实施例的磁力搅拌组件5，其包括外磁钢体501、内磁回转体502、升降螺母503、搅拌杆504、轴用弹性挡圈505和卡槽506；其中，外磁钢体501设置于密封筒体7的外部，而磁力搅拌组件5的其余部件则设置于密封筒体7的内部；内磁回转体502为具有卡槽506的中空结构并与升降螺母503连为一体；搅拌杆504设有外螺纹，顶端与轴用弹性挡圈505连接，底端与样品舱6连接，中间通过螺纹咬合方式与升降螺母503配合；轴用弹性挡圈505外径稍大于升降螺母503内径，小于卡槽506外径；减速电机10驱动外磁刚体501旋转，并通过磁力传动方式带动内磁回转体502和升降螺母503旋转，最终带动搅拌杆504和轴用弹性挡圈505升降，当轴用弹性挡圈505下降至卡槽506底部时，轴用弹性挡圈505被卡槽506挡住，不再往下降，此时，搅拌杆504被轴用弹性挡圈505卡住，亦不再下降，内磁回转体502继续旋转，搅拌杆504由下降模式转为旋转模式，带动样品舱6旋转，从而实现搅拌熔盐功能。
图4示出了本实施例的样品舱6，其包括两片搅拌叶片601以及连接杆602；连接杆602加工成内外螺纹，内螺纹与搅拌杆504下端连接，外螺纹连接搅拌叶片601，样品603夹持于相邻两片搅拌叶片601之间；通过搅拌叶片601旋转实现对熔盐的搅拌，从而实现对样品603的冲刷。
图5示出了本实施例的高压釜1，其包括釜体101和釜盖102；釜盖102中空，便于搅拌杆504穿过并实现自由升降，其上端连接密封筒体7，连接部分采用金属面凹凸槽设计，螺栓、螺母紧固方式密封；釜盖102上还设计有用于调节釜体101内气氛的气管103，以及测温套管104；气管103一端通入釜体101，另一端与气路系统4连接；测温套管104用于放置热电偶，其由不锈钢材料制成，上端开口，下端密封，下端深入至釜体101内部。
图6示出了本实施例的气路系统4，包括真空泵401、压力表402、球阀403-1～403-3、减压阀404和连接管405；气路系统4可实现对高压釜1加压及抽真空功能，其中加压过程具体为：关闭球阀403-3，从气瓶406依次通过球阀403-1、减压阀404、球阀403-2以及连接管405，然后连接气管103进入高压釜1；抽真空过程具体为：关闭球阀403-2，依次通过真空泵401、球阀403-3以及连接管405，然后连接气管103。

Claims (8)

1.一种高温熔盐搅拌试验装置，其特征在于，包括：用于存储高温熔盐的高压釜，用于控制所述高压釜温度的温控系统，用于控制所述高压釜气氛的气路系统，位于高压釜釜盖之上且底端与所述釜盖密封连接的密封筒体，以及用于搅拌高温熔盐的磁力搅拌组件；所述磁力搅拌组件包括外磁钢体、内磁回转体、搅拌杆，所述外磁钢体和内磁回转体分别设置于所述密封筒体的外部和内部，所述外磁钢体可在其旋转过程中通过磁力传动方式带动内磁回转体旋转，所述搅拌杆的上部分位于所述密封筒体的内部并与内磁回转体连接，所述搅拌杆的下部分穿过所述釜盖并与高压釜内的非密闭的样品舱连接。
2.如权利要求1所述高温熔盐搅拌试验装置，其特征在于，所述磁力搅拌组件还包括升降螺母和轴用弹性挡圈；所述内磁回转体为具有卡槽的中空结构并与所述升降螺母连为一体；所述轴用弹性挡圈的外径稍大于所述升降螺母的内径而小于所述卡槽的外径；所述搅拌杆设有外螺纹，其顶端连接所述轴用弹性挡圈，中间通过螺纹咬合方式与所述升降螺母配合。
3.如权利要求2所述高温熔盐搅拌试验装置，其特征在于，所述样品舱包括连接杆及至少两片搅拌叶片，所述连接杆具有内、外螺纹，并通过内螺纹与所述搅拌杆下端连接，通过外螺纹连接所述搅拌叶片，所述搅拌叶片之间用于夹持样品。
4.如权利要求1～3任一项所述高温熔盐搅拌试验装置，其特征在于，该装置还包括用于驱动所述外磁钢体旋转的电机以及用于固定所述电机的支撑架，所述支撑架上端连接所述电机，下端与所述密封筒体通过法兰连接。
5.如权利要求4所述高温熔盐搅拌试验装置，其特征在于，所述支撑架的两侧设置有吊环。
6.如权利要求1～3任一项所述高温熔盐搅拌试验装置，其特征在于，所述釜盖上设置有气管，其一端通入高压釜内部，另一端与所述气路系统连接。
7.如权利要求1～3任一项所述高温熔盐搅拌试验装置，其特征在于，所述釜盖上设置有用于安装测温元件的测温套管，所述测温套管的上端开口，其下端深入至高压釜内部并密封。
8.如权利要求7所述高温熔盐搅拌试验装置，其特征在于，所述测温套管为不锈钢材质。
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