CN114252484A - 一种液态金属氧传感器的封装装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液态金属氧传感器的封装装置及方法，其中装置包括一封闭腔体，封闭腔体包括上盖部和腔身部，上盖部的顶端上配置有舱门，封闭腔体内设有氧传感器固定支架，封闭腔体设置有抽气口和充气口。本发明公开了一种液态金属氧传感器的封装装置及方法，营造了真空环境或惰性气体保护环境，便于液态金属氧传感器完成封装操作，而且保护参比电极不会受到污染而变质，提高了液体金属氧传感器的可靠性与测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及液态金属氧传感器领域，具体涉及一种液态金属氧传感器的封装装置及方法。
背景技术
安全高效发展核电是我国实现长期可持续发展的重要的能源战略。第四代核能系统因为具有更好的安全性、经济性，产生的核废物量又少，还可以有效防止核扩散，是核能系统发展的最新趋势。其中，铅基快堆因为具有安全性好、功率密度高、冷却剂的热工性能优良等特点，是重要的发展堆型。
铅或铅铋合金形成的液态金属作为第四代核能系统铅基快堆的冷却剂材料，在实际范围内得到了广泛研究，其中，氧含量对整个核能系统的安全运行至关重要。氧含量太高，液态金属会被氧化，形成的氧化渣容易堵塞换热回路，导致事故；氧含量太低，会加剧结构材料的溶解腐蚀，缩短服役寿命，所以氧含量必须控制在合理的范围内，而液态金属氧传感器是不可或缺的测量仪器。
为了适应反应堆设计的整个运行温度范围，氧传感器需要不断改进以保证其测量结果在更低温度时仍具有较高的可靠性，通常方法是选择一种在此温度范围内具有氧活性且与氧离子导体材料相匹配的参比电极材料，比如Bi/Bi2O3、Cu/Cu2O、Ni/NiO、Fe/Fe2O3等金属/金属氧化物粉末。但这类氧传感器的特点是参比电极材料的化学性质比较活泼，尽管被密封在氧传感器的管壳内，但其仍易与残留于内的空气中的氧发生反应而变质，从而导致氧传感器误差扩大、性能下降、出现错误、甚至完全失效。此外，在封装这类氧传感器过程中，因参比电极均为粉末材料，需要始终保持竖立状态，否则粉末会洒落导致组装失败。传统的手套箱可以提供真空或惰性气体氛围，但其过渡仓的空间普遍狭小，无法满足液态金属氧传感器的细长杆件必须始终在竖直状态下传递的要求。即便可以顺利过渡，也需要手套箱主箱体部分扩展到更大的空间，产生技术要求提高、操作便捷性降低、设备造价增加等一系列问题。为了克服当前的不足，需要针对当前液态金属氧传感器的形状、结构、尺寸、封装等本质特征及其要求，研发一种可为液态金属氧传感器的组装提供低氧或无氧环境的封装设备。
总之，现有的液态金属氧传感器在大气环境中封装会引入空气使参比电极氧化变质，从而导致氧传感器产生测量误差甚至失效，降低了氧传感器的可靠性与准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液态金属氧传感器的封装装置及方法，适用于低氧或无氧条件下封装氧传感器，用以提高液态金属氧传感器的可靠性与准确性。
本发明提供一种液态金属氧传感器的封装装置，包括一封闭腔体，所述封闭腔体包括上盖部和腔身部，所述上盖部位于所述腔身部上且内部相连通，所述上盖部的顶端上配置有舱门，用于取放液态金属氧传感器；所述封闭腔体内设有氧传感器固定支架，用于固定液态金属氧传感器；所述封闭腔体设置有抽气口和充气口，分别用于抽真空和充入惰性气体。
优选地，所述上盖部和所述腔身部均为圆柱形，且上盖部的外径大于腔身部的外径，上盖部与腔身部的连接处通过法兰与密封胶圈连接；所述腔身部底端设置有可拆卸式法兰。
优选地，所述氧传感器固定支架包括固定盘，用于承载液态金属氧传感器的卡盘，所述固定盘下固定有细长管，用于装载液态金属氧传感器的细长杆件且使其保持竖立状态。
优选地，所述抽气口设置于上盖部的底面，所述抽气口通过抽气管道连通有真空泵，所述抽气管道上有排气阀；所述充气口设置于腔身部或者细长管的下端侧壁，所述充气口通过充气管道连通有惰性气体瓶的出气口，所述惰性气体瓶的出气口上设有气阀。
优选地，所述上盖部的侧壁连接有两支手套。
优选地，所述上盖部上端配有气压表和安全泄压阀，所述安全泄压阀的连接管上设有单向阀。
优选地，所述腔身部内部配有红外加热器。
本发明还涉及一种液态金属氧传感器的封装方法，采用上述的液态金属氧传感器的封装装置，包括：
步骤S1：打开舱门，将待组装的液态金属氧传感器的部件放入上盖部，同时将液态金属氧传感器的卡盘固定在氧传感器固定支架的固定盘上，氧传感器固定支架的细长管装载液态金属氧传感器的细长杆件；
步骤S2：关闭舱门；
步骤S3：打开排气阀，启动真空泵，封闭腔体内的空气通过抽气口抽出，直至达到目标真空度时，停止抽气。
进一步地，还包括以下步骤：
步骤A4：重复所述步骤S3，直至确认达到目标真空度；
步骤A5：在真空环境下对液态金属氧传感器进行封装；
步骤A6：打开舱门，取出完成组装的液态金属氧传感器。
进一步地，还包括以下步骤：
步骤B4：打开气阀，惰性气体瓶内的惰性气体通过充气口充入腔身部或者细长管内，直至压力值升高至目标压力值时，停止充气；
步骤B5：重复所述步骤S3至所述步骤B4；
步骤B6：重复所述步骤B5，直至确认达到目标压力值；
步骤B7：在惰性气体保护环境下对液态金属氧传感器进行封装；
步骤B8：打开舱门，取出完成组装的液态金属氧传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开了一种液态金属氧传感器的封装装置及方法，液态金属氧传感器通过舱门取放，液态金属氧传感器固定在氧传感器固定支架上，通过抽气口抽真空，通过充气口充入惰性气体，共同完成液态金属氧传感器的封装。本发明公开了一种液态金属氧传感器的封装装置及方法，营造了真空环境或惰性气体保护环境，便于液态金属氧传感器完成封装操作，而且保护参比电极不会受到污染而变质，提高了液体金属氧传感器的可靠性与测量精度。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的液态金属氧传感器的封装装置的结构示意图；
图2为本发明实施例2提供的液态金属氧传感器的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：一种液态金属氧传感器的封装装置
实施例1提供一种液态金属氧传感器的封装装置，用于封装液态金属氧传感器，该液态金属氧传感器含有细长杆件，下面结合附图对其结构进行详细描述。
参考图1，该液态金属氧传感器的封装装置包括一封闭腔体1。
封闭腔体1包括位于上部的上盖部2和位于下部的腔身部3，上盖部2与腔身部3内部相连通。
具体地，上盖部2和腔身部3均为圆柱形，且上盖部2的外径大于腔身部3的外径，上盖部2与腔身部3的连接处通过法兰与密封胶圈连接；腔身部3底端设置有可拆卸式法兰。
优选地，上盖部2的材质为透明有机玻璃；腔身部3的材质为耐高温不锈钢。
上盖部2的顶端上端配有舱门21，用于取放液态金属氧传感器。具体地，舱门21为快开式舱门。
封闭腔体1内设有氧传感器固定支架4，用于固定液态金属氧传感器；氧传感器固定支架4设置于上盖部2内部中心底端与腔身部3连接处以及腔身部3内。
具体地，参考图2，液态金属氧传感器是现有技术，其上设有卡盘101，卡盘101以下为细长杆件102，为了装载并固定该液态金属氧传感器，氧传感器固定支架4包括固定盘41，固定盘41下固定有细长管42，其中，固定盘41用于承载液态金属氧传感器的卡盘101，细长管42用于装载液态金属氧传感器的细长杆件102且使其保持竖立状态。
封闭腔体1设置有抽气口5和充气口6，分别用于抽真空和充入惰性气体。
具体地，抽气口5设置于上盖部2的底面，抽气口5通过抽气管道连通有真空泵51，抽气管道上有排气阀52。打开排气阀52，启动真空泵51，封闭腔体1内的空气通过抽气口5抽出。
充气口6设置于腔身部3或者细长管42的下端侧壁，充气口6通过充气管道连通有惰性气体瓶61的出气口，惰性气体瓶61的出气口上设有气阀62。惰性气体瓶61存储有惰性气体，打开气阀62，惰性气体瓶61内的惰性气体通过充气口6充入腔身部3或者细长管42内。
为了使操作者伸入双手组装液态金属氧传感器，上盖部2的侧壁连接有两支手套7。
具体地，上盖部2上端配有气压表22，用于监测腔体内部的气压。
上盖部2上端配有安全泄压阀23，气压超过1Bar时，自动向外泄气，用于保护封闭腔体1和手套7，超过一定气压时自动打开向外放气泄压。
安全泄压阀23的连接管上设有单向阀24，只允许封闭腔体1内的气体由内向外方向流出，而不允许封闭腔体1外的气体从外至内方向流入。
为了给液体金属氧传感器提供热量以维持液体金属的高温，腔身部3内部配有红外加热器。
实施例2：一种液态金属氧传感器的封装方法
实施例2提供一种液态金属氧传感器的封装方法，采用实施例1提供的液态金属氧传感器的封装装置，该封装方法包括在真空环境下对液态金属氧传感器进行封装的方法和在惰性气体保护环境下对液态金属氧传感器进行封装的方法，其中在真空环境下对液态金属氧传感器进行封装的方法包括以下步骤：
步骤S1：打开舱门21，将待组装的液态金属氧传感器的部件放入上盖部2，同时将液态金属氧传感器的卡盘101固定在氧传感器固定支架4的固定盘41上，氧传感器固定支架4的细长管42装载液态金属氧传感器的细长杆件102；
步骤S2：关闭舱门21；
步骤S3：打开排气阀52，启动真空泵51，封闭腔体1内的空气通过抽气口5抽出，直至达到目标真空度时，停止抽气；
步骤A4：重复步骤S3，直至确认达到目标真空度；
步骤A5：在真空环境下对液态金属氧传感器进行封装；
步骤A6：打开舱门21，取出完成组装的液态金属氧传感器。
进一步地，在惰性气体保护环境下对液态金属氧传感器进行封装的方法，除了包括步骤S1至步骤S3，步骤S3之后包括以下步骤：
步骤B4：打开气阀62，惰性气体瓶61内的惰性气体通过充气口6充入腔身部3或者细长管42内，直至压力值升高至目标压力值时，停止充气；
步骤B5：重复步骤S3至步骤B4；
步骤B6：重复步骤B5，直至确认达到目标压力值，具体地，目标压力值为1Bar；
步骤B7：在惰性气体保护环境下对液态金属氧传感器进行封装；
步骤B8：打开舱门21，取出完成组装的液态金属氧传感器。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种液态金属氧传感器的封装装置，其特征在于，包括一封闭腔体(1)，
所述封闭腔体(1)包括上盖部(2)和腔身部(3)，所述上盖部(2)位于所述腔身部(3)上且内部相连通，
所述上盖部(2)的顶端上配置有舱门(21)，用于取放液态金属氧传感器；
所述封闭腔体(1)内设有氧传感器固定支架(4)，用于固定液态金属氧传感器；
所述封闭腔体(1)设置有抽气口(5)和充气口(6)，分别用于抽真空和充入惰性气体。
2.根据权利要求1所述的液态金属氧传感器的封装装置，其特征在于，
所述上盖部(2)和所述腔身部(3)均为圆柱形，且上盖部(2)的外径大于腔身部(3)的外径，上盖部(2)与腔身部(3)的连接处通过法兰与密封胶圈连接；所述腔身部(3)底端设置有可拆卸式法兰。
3.根据权利要求2所述的液态金属氧传感器的封装装置，其特征在于，
所述氧传感器固定支架(4)包括固定盘(41)，用于承载液态金属氧传感器的卡盘，所述固定盘下固定有细长管(42)，用于装载液态金属氧传感器的细长杆件且使其保持竖立状态。
4.根据权利要求3所述的液态金属氧传感器的封装装置，其特征在于，
所述抽气口(5)设置于上盖部(2)的底面，所述抽气口(5)通过抽气管道连通有真空泵(51)，所述抽气管道上有排气阀(52)；
所述充气口(6)设置于腔身部(3)或者细长管(42)的下端侧壁，所述充气口(6)通过充气管道连通有惰性气体瓶(61)的出气口，所述惰性气体瓶(61)的出气口上设有气阀(62)。
5.根据权利要求4所述的液态金属氧传感器的封装装置，其特征在于，
所述上盖部(2)的侧壁连接有两支手套(7)。
6.根据权利要求5所述的液态金属氧传感器的封装装置，其特征在于，
所述上盖部(2)上端配有气压表(22)和安全泄压阀(23)，所述安全泄压阀(23)的连接管上设有单向阀(24)。
7.根据权利要求8所述的液态金属氧传感器的封装装置，其特征在于，
所述腔身部(3)内部配有红外加热器。
8.一种液态金属氧传感器的封装方法，采用如权利要求7所述的液态金属氧传感器的封装装置，其特征在于，包括：
步骤S1：打开舱门(21)，将待组装的液态金属氧传感器的部件放入上盖部(2)，同时将液态金属氧传感器的卡盘(101)固定在氧传感器固定支架(4)的固定盘(41)上，氧传感器固定支架(4)的细长管(42)装载液态金属氧传感器的细长杆件(102)；
步骤S2：关闭舱门(21)；
步骤S3：打开排气阀(52)，启动真空泵(51)，封闭腔体(1)内的空气通过抽气口(5)抽出，直至达到目标真空度时，停止抽气。
9.根据权利要求8所述的液态金属氧传感器的封装方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤A4：重复所述步骤S3，直至确认达到目标真空度；
步骤A5：在真空环境下对液态金属氧传感器进行封装；
步骤A6：打开舱门(21)，取出完成组装的液态金属氧传感器。
10.根据权利要求8所述的液态金属氧传感器的封装方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤B4：打开气阀(62)，惰性气体瓶(61)内的惰性气体通过充气口(6)充入腔身部(3)或者细长管(42)内，直至压力值升高至目标压力值时，停止充气；
步骤B5：重复所述步骤S3至所述步骤B4；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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