CN113758321B - 一种高温热管定量充液装置及方法 - Google Patents

一种高温热管定量充液装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温热管定量充液装置及方法，该装置包括缓冲罐、标定管、液位计、惰性气体罐、真空泵、真空计、压力表、水/氧含量检测计、工质净化回路出口、工质净化回路入口、热管等。本发明结构简单、可靠性高、可实现高温热管的定量充液。

Description

一种高温热管定量充液装置及方法
技术领域
本发明涉及相变换热设备技术领域，具体涉及一种高温热管定量充液装置及方法。
背景技术
高温热管采用液态金属作为工作介质，工作温度高于500℃，可应用于航天器热防护、核反应堆系统、高温化学反应釜等装置，具有广阔的应用场景。然而，液态金属一般在室温下为固态，多数液态金属会与空气发生反应产生杂质。此外，高温热管工质的充装一般很难在高温条件定量充装。由于现实因素的限制，高温热管的精细化加工制造存在困难，限制了高温热管性能的提升。本发明针对高温热管的充装过程，提出了一种高温热管充装装置及方法，实现高温热管高质量工质充装。
发明内容
为实现在高温热管的定量化工质充装，本发明提出一种高温热管定量充装装置及方法，本装置结构简化，利用标定管实现高温热管的定量充装，结构简单，应用前景广阔。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种高温热管定量充液装置，包括缓冲罐10、标定管20和清洗剂30；所述缓冲罐10底部通过管道连接标定管20顶部；所述缓冲罐10包括充气阀110、惰性气体罐111、第一气阀120、真空计121、第二气阀130、水/氧含量检测计131、第三气阀140、压力表141、排气阀150和真空泵机组151，缓冲罐10顶部通过充气阀110连接惰性气体罐111，缓冲罐10顶部通过第一气阀120连接真空计121，缓冲罐10顶部通过第二气阀130连接水/氧含量检测计131，缓冲罐10顶部通过第三气阀140连接压力表141，缓冲罐10顶部通过排气阀150连接真空泵机组151；所述标定管20包括工质进口阀210、工质净化回路出口211、第一工质阀220、第二工质阀221、浮子222、液位计223、工质出口阀224、工质净化回路入口225、工质充注阀230、充注连接头231、工质封口阀232和热管234，标定管20侧壁通过工质进口阀210连接工质净化回路出口211，标定管20侧壁通过第一工质阀220连接液位计223，液位计223内部含有浮子222,液位计223侧壁由下到上分别设置有第一工质阀220和第二工质阀221，缓冲罐10侧壁通过第二工质阀221连接液位计223，液位计223底部通过工质出口阀224连接工质净化回路入口225，标定管20底部通过工质充注阀230、充注连接头231和工质封口阀232连接热管234。
所述标定管20的容积为标定值，标定管20底部为锥形或半球形结构，便于工质完全流入工质充注阀230，标定管20内第一工质阀220到工质充注阀230之间的容积小于热管234的最小工质充注容积。
所述充注连接头231可选用法兰或活接头，法兰或活接头中的垫片采用石墨垫片、钢骨架外复石墨垫片或不锈钢垫片。
所述缓冲罐10和标定管20外部设置有加热带以维持内部工质的温度高于工质熔点。
所述惰性气体罐111内储存的惰性气体为氦气、氖气、氮气、氩气、氙气或氮气。
所述热管234充装的工质为银、铅、锂、钠、钾、铷或铯等单质金属或包括熔盐在内的混合物。
所述液位计223可选用磁浮子液位计、超声波液位计、压差液位计、磁翻板液位计、投入液位计、电容液位计、射频液位计、雷达液位计或称重液位计。
所述清洗剂30可选用无水乙醇、异丙醇、去离子水或高压氮气。
所述真空泵机组151为四级组合，第一级泵选用活塞泵或水环泵，将压力降低至102Pa量级，第二级泵选用水喷射泵、罗茨泵或旋片泵，将压力降低至10-2Pa量级，第三级泵选用扩散泵或分子泵，将压力降低至10-8Pa量级，第四级泵选用离子泵或低温泵，将压力降低至10-14Pa量级。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
本发明中标定管20和液位计223组合的方式进行工质定量充装；充装过程装置处于惰性气体氛围，不发生工质氧化；充装前热管采用惰性气体排出空气，避免空气引入装置；采用四级真空泵机组，保证热管内部的真空度，避免引入不凝气体。
本发明针对高温热管充装的问题，提出一种高温热管充液装置及方法，本发明结构简单，不发生工质氧化，可实现高温热管定量工质充装。
附图说明
图1为高温热管定量充装装置示意图
具体实施方式
现结合实例、附图对本发明作进一步描述：
如图1所示，本发明一种高温热管定量充液装置，包括缓冲罐10、标定管20和清洗剂30；所述缓冲罐10底部通过管道连接标定管20顶部；所述缓冲罐10包括充气阀110、惰性气体罐111、第一气阀120、真空计121、第二气阀130、水/氧含量检测计131、第三气阀140、压力表141、排气阀150和真空泵机组151，缓冲罐10顶部通过充气阀110连接惰性气体罐111，缓冲罐10顶部通过第一气阀120连接真空计121，缓冲罐10顶部通过第二气阀130连接水/氧含量检测计131，缓冲罐10顶部通过第三气阀140连接压力表141，缓冲罐10顶部通过排气阀150连接真空泵机组151；所述标定管20包括工质进口阀210、工质净化回路出口211、第一工质阀220、第二工质阀221、浮子222、液位计223、工质出口阀224、工质净化回路入口225、工质充注阀230、充注连接头231、工质封口阀232和热管234，标定管20侧壁通过工质进口阀210连接工质净化回路出口211，标定管20侧壁通过第一工质阀220连接液位计223，液位计223内部含有浮子222,液位计223侧壁由下到上分别设置有第一工质阀220和第二工质阀221，缓冲罐10侧壁通过第二工质阀221连接液位计223，液位计223底部通过工质出口阀224连接工质净化回路入口225，标定管20底部通过工质充注阀230、充注连接头231和工质封口阀232连接热管234。
作为本发明的优选实施方式，所述标定管20的容积为标定值，标定管20底部为锥形或半球形结构，便于工质完全流入工质充注阀230，标定管20内第一工质阀220到工质充注阀230之间的容积小于热管234的最小工质充注容积。
作为本发明的优选实施方式，所述充注连接头231可选用法兰或活接头，法兰或活接头中的垫片采用石墨垫片、钢骨架外复石墨垫片或不锈钢垫片。
作为本发明的优选实施方式，所述缓冲罐10和标定管20外部设置有加热带以维持内部工质的温度高于工质熔点。
作为本发明的优选实施方式，所述惰性气体罐111内储存的惰性气体为氦气、氖气、氮气、氩气、氙气或氮气。
作为本发明的优选实施方式，所述热管234充装的工质为银、铅、锂、钠、钾、铷或铯等单质金属或包括熔盐在内的混合物。
作为本发明的优选实施方式，所述液位计223可选用磁浮子液位计、超声波液位计、压差液位计、磁翻板液位计、投入液位计、电容液位计、射频液位计、雷达液位计或称重液位计。
作为本发明的优选实施方式，所述清洗剂30可选用无水乙醇、异丙醇、去离子水或高压氮气。
作为本发明的优选实施方式，所述真空泵机组为四级组合，第一级泵选用活塞泵或水环泵，将压力降低至102Pa量级，第二级泵选用水喷射泵、罗茨泵或旋片泵，将压力降低至10-2Pa量级，第三级泵选用扩散泵或分子泵，将压力降低至10-8Pa量级，第四级泵选用离子泵或低温泵，将压力降低至10-14Pa量级。
本发明的工作原理为：热管234连接充注连接头231和工质封口阀232，将热管234内部充注惰性气体以排出空气，关闭工质封口阀232，采用清洗剂30冲洗工质充注阀230、充注连接头231和工质封口阀232裸露于空气的部分，通过充注连接头231将热管234连接到工质充注阀230，针对缓冲罐10和标定管20进行加热，加热温度高于工质熔点5～20℃，依次打开第二气阀130、第三气阀140、真空泵机组151、排气阀150、工质充注阀230和工质封口阀232，观察压力表141示数，待压力低于压力表141量程时，关闭第三气阀140，打开第一气阀120，通过真空计121继续观察压力变化，待真空计121示数低于1.0×10-4Pa后，依次关闭排气阀150、真空泵机组151和工质充注阀230，打开工质进口阀210、第一工质阀220和第二工质阀221，工质由工质净化回路出口211流入标定管20，观察液位计223的读数，待液位计读数至设计值时关闭工质进口阀210、第一工质阀220和第二工质阀221，打开工质充注阀230和充气阀100，惰性气体罐111内惰性气体将工质压入热管234，待压力高于设计值后关闭充气阀100，停止对热管234进行加热，待温度低于工质凝固点后依次打开真空泵机组151和排气阀150，待真空计121示数低于1.0×10-4Pa后，依次关闭工质封口阀232、工质充注阀230、排气阀150和真空泵机组151，对热管234进行加热-冷却操作反复3～5次，加热温度500℃，冷却温度为凝固点5℃以下，完成后依次打开真空泵机组151、排气阀150、工质充注阀230和工质封口阀232，待真空计121示数低于1.0×10-4Pa后，依次关闭工质封口阀232、工质充注阀230、排气阀150和真空泵机组151，将热管234与工质封口阀232压紧后剪断焊接完成热管的充装。

Claims (8)

1.一种高温热管定量充液装置，其特征在于：包括缓冲罐(10)、标定管(20)和清洗剂(30)；所述缓冲罐(10)底部通过管道连接标定管(20)顶部；所述缓冲罐(10)包括充气阀(110)、惰性气体罐(111)、第一气阀(120)、真空计(121)、第二气阀(130)、水/氧含量检测计(131)、第三气阀(140)、压力表(141)、排气阀(150)和真空泵机组(151)，缓冲罐(10)顶部通过充气阀(110)连接惰性气体罐(111)，缓冲罐(10)顶部通过第一气阀(120)连接真空计(121)，缓冲罐(10)顶部通过第二气阀(130)连接水/氧含量检测计(131)，缓冲罐(10)顶部通过第三气阀(140)连接压力表(141)，缓冲罐(10)顶部通过排气阀(150)连接真空泵机组(151)；所述标定管(20)包括工质进口阀(210)、工质净化回路出口(211)、第一工质阀(220)、第二工质阀(221)、浮子(222)、液位计(223)、工质出口阀(224)、工质净化回路入口(225)、工质充注阀(230)、充注连接头(231)、工质封口阀(232)和热管(234)，标定管(20)侧壁通过工质进口阀(210)连接工质净化回路出口(211)，标定管(20)侧壁通过第一工质阀(220)连接液位计(223)，液位计(223)内部含有浮子(222),液位计(223)侧壁由下到上分别设置有第一工质阀(220)和第二工质阀(221)，缓冲罐(10)侧壁通过第二工质阀(221)连接液位计(223)，液位计(223)底部通过工质出口阀(224)连接工质净化回路入口(225)，标定管(20)底部通过工质充注阀(230)、充注连接头(231)和工质封口阀(232)连接热管(234)；
所述液位计(223)选用磁浮子液位计、超声波液位计、压差液位计、磁翻板液位计、投入液位计、电容液位计、射频液位计、雷达液位计或称重液位计；
所述清洗剂(30)选用无水乙醇、异丙醇、去离子水或高压氮气。
2.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述标定管(20)的容积为标定值，标定管(20)底部为锥形或半球形结构，便于工质完全流入工质充注阀(230)，标定管(20)内第一工质阀(220)到工质充注阀(230)之间的容积小于热管(234)的最小工质充注容积。
3.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述充注连接头(231)选用法兰或活接头，法兰或活接头中的垫片采用石墨垫片、钢骨架外复石墨垫片或不锈钢垫片。
4.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述缓冲罐(10)和标定管(20)外部设置有加热带以维持内部工质的温度高于工质熔点。
5.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述惰性气体罐(111)内储存的惰性气体为氦气、氖气、氮气、氩气、氙气或氮气。
6.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述热管(234)充装的工质为银、铅、锂、钠、钾、铷或铯单质金属或包括熔盐在内的混合物。
7.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述真空泵机组(151)为四级组合，第一级泵选用活塞泵或水环泵，将压力降低至102Pa量级，第二级泵选用水喷射泵、罗茨泵或旋片泵，将压力降低至10-2Pa量级，第三级泵选用扩散泵或分子泵，将压力降低至10-8Pa量级，第四级泵选用离子泵或低温泵，将压力降低至10-14Pa量级。
8.权利要求1至7任一项所述的高温热管定量充液装置的工作方法，其特征在于：热管(234)连接充注连接头(231)和工质封口阀(232)，将热管(234)内部充注惰性气体以排出空气，关闭工质封口阀(232)，采用清洗剂(30)冲洗工质充注阀(230)、充注连接头(231)和工质封口阀(232)裸露于空气的部分，通过充注连接头(231)将热管(234)连接到工质充注阀(230)，针对缓冲罐(10)和标定管(20)进行加热，加热温度高于工质熔点5～20℃，依次打开第二气阀(130)、第三气阀(140)、真空泵机组(151)、排气阀(150)、工质充注阀(230)和工质封口阀(232)，观察压力表(141)示数，待压力低于压力表(141)量程时，关闭第三气阀(140)，打开第一气阀(120)，通过真空计(121)继续观察压力变化，待真空计(121)示数低于1.0×10-4Pa后，依次关闭排气阀(150)、真空泵机组(151)和工质充注阀(230)，打开工质进口阀(210)、第一工质阀(220)和第二工质阀(221)，工质由工质净化回路出口(211)流入标定管(20)，观察液位计(223)的读数，待液位计读数至设计值时关闭工质进口阀(210)、第一工质阀(220)和第二工质阀(221)，打开工质充注阀(230)和充气阀(110 )，惰性气体罐(111)内惰性气体将工质压入热管(234)，待压力高于设计值后关闭充气阀(110 )，停止对热管(234)进行加热，待温度低于工质凝固点后依次打开真空泵机组(151)和排气阀(150)，待真空计(121)示数低于1.0×10-4Pa后，依次关闭工质封口阀(232)、工质充注阀(230)、排气阀(150)和真空泵机组(151)，对热管(234)进行加热-冷却操作反复3～5次，加热温度500℃，冷却温度为凝固点5℃以下，完成后依次打开真空泵机组(151)、排气阀(150)、工质充注阀(230)和工质封口阀(232)，待真空计(121)示数低于1.0×10-4Pa 后，依次关闭工质封口阀(232)、工质充注阀(230)、排气阀(150)和真空泵机组(151)，将热管(234)与工质封口阀(232)压紧后剪断焊接完成热管的充装。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114396817B (zh) * 2022-01-07 2023-08-15 西安交通大学 一种液态金属热管封装装置及方法
CN114659395B (zh) * 2022-05-28 2022-08-02 新乡市特美特热控技术股份有限公司 一种均温板充注系统及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2185878Y (zh) * 1993-11-05 1994-12-21 西安交通大学 充灌热管工质的装置
KR20000007125A (ko) * 1999-11-29 2000-02-07 임화준 진공 및 작동물질 주입밸브장치가 설치된 히트파이프, 열교환기 제조방법 및 장치.
CN102172494A (zh) * 2011-01-13 2011-09-07 哈尔滨工程大学 一种碱金属真空加注装置
CN103968693A (zh) * 2014-05-21 2014-08-06 海康创业(北京)科技有限公司 主动式集成热管灌注装置及应用其灌注的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6042593A (ja) * 1983-08-13 1985-03-06 Tsuchiya Mfg Co Ltd ヒ−トパイプを有する熱交換器の製造方法
CN100342197C (zh) * 2003-07-24 2007-10-10 徐惠群 除去热管内部非凝结性气体的方法及设备
CN2769820Y (zh) * 2005-02-21 2006-04-05 南京圣诺热管有限公司 气压式快速充液装置
CN201237466Y (zh) * 2008-04-24 2009-05-13 北方工业大学 一种热管工质计量充入装置
CN108196505B (zh) * 2018-01-10 2023-06-30 北京微焓科技有限公司 一种常温气态工质定量充装系统及其充装方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2185878Y (zh) * 1993-11-05 1994-12-21 西安交通大学 充灌热管工质的装置
KR20000007125A (ko) * 1999-11-29 2000-02-07 임화준 진공 및 작동물질 주입밸브장치가 설치된 히트파이프, 열교환기 제조방법 및 장치.
CN102172494A (zh) * 2011-01-13 2011-09-07 哈尔滨工程大学 一种碱金属真空加注装置
CN103968693A (zh) * 2014-05-21 2014-08-06 海康创业(北京)科技有限公司 主动式集成热管灌注装置及应用其灌注的方法

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