CN208417936U - 一种液态金属锂的传输管道 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液态金属锂的传输管道，包括主管道、水冷管道和启闭式电加热带，所述主管道的纵向截面呈“U”形，所述主管道的两端分别设有进料管和出料管，所述进料管和所述出料管均与所述主管道连通，所述水冷管道缠绕于所述主管道下部的中央的外表面上，所述水冷管道的两端分别设有进水管和出水管，所述进水管和所述出水管均与所述水冷管道可启闭式连通，所述电加热带缠绕于所述主管道、所述水冷管道、所述进料管和所述出料管的外表面上。本实用新型的一种液态金属锂的传输管道，能够增强金属锂传输管道的密闭性，延长了传输管道的使用寿命。

Description

一种液态金属锂的传输管道

技术领域

本实用新型涉及一种液态金属的传输管道，特别是涉及一种液态金属锂的传输管道。

背景技术

目前，锂一次电池、航空航天材料、医药等众多领域对于金属锂的需求日益增大，特别是随着固态电池领域的研究不断取得突破性进展，可以预见未来固态电池必将走向产业化，作为固态电池负极材料的金属锂将迎来暴发性的市场需求。而目前工业生产高纯度金属锂的设备中存在许多罐体，而罐体与罐体之前通常采用不锈钢管道径直连接，在液态金属锂输送时，当一侧罐体内金属排空后，气体容易进入管道内，使得金属凝固后，管道内出现空腔，从而破坏了罐体之间的密封性，而管道的开闭通常采用截止阀控制，由于管道的冷热交替频繁，以及金属锂凝固带来的机械磨损，导致截止阀的使用寿命相当短暂。

然而，研究者们对于这一领域的研究还相对匮乏，鲜有关于该方面的报道。仅专利CN202371311U提出一种金属锂管道与罐体的连接结构，采用加焊加强护套的方法增强了管道与罐体的密封性，提高了管道与罐体的连接强度。该专利解决了金属锂管道与罐体的连接问题，但并未考虑金属锂管道的寿命以及管道的开闭控制问题。

发明内容

本实用新型是为了解决现有技术中的不足而完成的，本实用新型的目的是提供一种能够增强金属锂传输管道密闭性，能够增强金属锂传输管道的密闭性，延长了传输管道的使用寿命的液态金属锂的传输管道。

本实用新型的一种液态金属锂的传输管道，包括主管道、水冷管道和启闭式电加热带，所述主管道呈U型，所述主管道的两端分别设有进料管和出料管，所述进料管和所述出料管均与所述主管道连通，所述水冷管道缠绕于所述主管道下部的中央的外表面，所述水冷管道的两端分别设有进水管和出水管，所述进水管和所述出水管均与所述水冷管道可启闭式连通，所述电加热带缠绕于所述主管道、所述水冷管道、所述进料管和所述出料管的外表面。

本实用新型的一种液态金属锂的传输管道还可以是：

所述出水管的上部开设有排气支路，所述排气支路的一端与所述出水管可启闭式连通。

所述进水管上设有进水阀，所述出水管上设有出水阀，所述排气支路上设有排气阀。

所述进水阀、所述出水阀和所述排气阀均为手动球阀。

所述进水阀、所述出水阀和所述排气阀均为电磁球阀，所述电加热带上设有电源开关，所述进水阀、所述出水阀、所述排气阀和所述电源开关分别与电磁阀联动控制箱连接。

所述电加热带和所述主管道之间设有测温元件。

所述主管道、所述进料管和所述出料管均由不锈钢材料或碳素钢材料制成。

所述主管道的管道外径为30mm-80mm，所述主管道的管壁厚度为3mm-8mm，所述主管道的长度为100mm-400mm。

所述电加热带的功率为1500W-3500W。

所述水冷管道的缠绕圈数为3圈-9圈。

本实用新型的一种液态金属锂的传输管道，包括主管道、水冷管道和启闭式电加热带，所述主管道的纵向截面呈“U”形，所述主管道的两端分别设有进料管和出料管，所述进料管和所述出料管均与所述主管道连通，所述水冷管道缠绕于所述主管道下部的中央的外表面上，所述水冷管道的两端分别设有进水管和出水管，所述进水管和所述出水管均与所述水冷管道可启闭式连通，所述电加热带缠绕于所述主管道、所述水冷管道、所述进料管和所述出料管的外表面上。这样，高温的液态金属锂从进料管流入主管道中，然后从出料管中流出，高温的液态金属锂通过传输管道实现在罐体之间传输；水冷管道缠绕于所述主管道下部的中央的外表面，当需要管道闭合时，水冷管道中通入冷却水，可使主管道中央处的液态金属锂降温凝固成固态金属锂，实现管道闭合的目的；电加热带缠绕于所述主管道、所述水冷管道、所述进料管和所述出料管的外表面，当需要管道开启时，关闭水冷管道，启动电加热带加热主管道、进料管和出料管等传输管道，传输管道内的固态金属锂升温溶化，实现管道连通的目的。同时，水冷管道作为传输管道的闭合装置，电加热带作为传输管道的连通装置，取代原始的截止阀设计，解决了由于传输管道的冷热交替频繁和液态金属锂凝固带来的机械磨损导致截止阀的使用寿命短的问题，延长了传输管道的使用寿命。另外，“U”形的主管道设计，有效杜绝了液态金属锂冷却凝固时管道内形成空腔，保障了传输管道与罐体之间的密封性。相对于现有技术而言，本实用新型的一种液态金属锂的传输管道具有以下优点：能够增强金属锂传输管道的密闭性，延长了传输管道的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种液态金属锂的传输管道的水冷管道缠绕结构图。

图2为本实用新型一种液态金属锂的传输管道的一种实施例结构图。

图3为本实用新型一种液态金属锂的传输管道的另一种实施例结构图。

图4为本实用新型一种液态金属锂的传输管道的连通状态纵向截面图。

图5为本实用新型一种液态金属锂的传输管道的闭合状态纵向截面图。

图号说明

1…主管道 2…水冷管道 3…电加热带

4…进料管 5…出料管 6…进水管

7…出水管 8…排气支路 9…进水阀

10…出水阀 11…排气阀 12…电源开关

13…电磁阀联动控制箱 14…测温元件 15…液态金属锂

16…固态金属锂

具体实施方式

下面结合附图1至附图5，对本实用新型的一种液态金属锂的传输管道作进一步详细说明。

本实用新型的一种液态金属锂的传输管道，请参考图1至图5，包括主管道1、水冷管道2和启闭式电加热带3，所述主管道1的纵向截面呈“U”形，所述主管道1的两端分别设有进料管4和出料管5，所述进料管4和所述出料管5均与所述主管道1连通，所述水冷管道2缠绕于所述主管道1下部的中央的外表面上，所述水冷管道2的两端分别设有进水管6和出水管7，所述进水管6和所述出水管7均与所述水冷管道2可启闭式连通，所述电加热带3缠绕于所述主管道1、所述水冷管道2、所述进料管4和所述出料管5的外表面上。这样，高温的液态金属锂15从进料管4流入主管道1中，然后从出料管5中流出，高温的液态金属锂15通过传输管道实现在罐体之间传输；水冷管道2缠绕于所述主管道1下部的中央的外表面，当需要管道闭合时，水冷管道2中通入冷却水，可使主管道1中的液态金属锂15降温凝固成固态金属锂16，实现管道闭合的目的；电加热带3缠绕于所述主管道1、所述水冷管道2、所述进料管4和所述出料管5的外表面，当需要管道开启时，关闭水冷管道2，启动电加热带3加热主管道1、进料管4和出料管5等传输管道，传输管道内的固态金属锂16升温溶化，实现管道连通的目的。同时，水冷管道2作为传输管道的闭合装置，电加热带3作为传输管道的连通装置，取代原始的截止阀设计，解决了由于传输管道的冷热交替频繁和金属锂凝固带来的机械磨损导致截止阀的使用寿命短的问题，延长了传输管道的使用寿命。另外，“U”形的主管道1设计，有效杜绝了金属锂冷却时管道内形成空腔，保障了传输管道与罐体之间的密封性。相对于现有技术而言，本实用新型的一种高温液态金属锂15的传输管道具有以下优点：能够增强金属锂传输管道的密闭性，延长了传输管道的使用寿命。

本实用新型的一种液态金属锂的传输管道，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图5，还可以是：所述出水管7的上部开设有排气支路8，所述排气支路8的一端与所述出水管7可启闭式连通。这样，当需要管道连通时，关闭水冷管道2，启动电加热带3，同时打开水冷管道2的排气支路8，通过设计排气支路8，保障了电加热带3工作时，水冷管道2内的压力平衡，消除了管道装置在工作过程中的安全隐患。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述进水管6上设有进水阀9，所述出水管7上设有出水阀10，所述排气支路8上设有排气阀11。这样，通过设计进水阀9用于实现进水管6的连通和闭合，通过设计出水阀10用于实现出水管7的连通和闭合，通过设计排气阀11用于实现排气支路8的连通和闭合，当需要管道闭合时，先关闭电加热带3和排气阀11，后打开进水阀9和出水阀10，冷却水流入水冷管道2中，使传输管道内的液态金属锂15凝固成固态金属锂16，当需要管道连通时，先关闭进水阀9和出水阀10，后启动电加热带3打开排气阀11。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述进水阀9、所述出水阀10和所述排气阀11均为手动球阀。这样，进水阀9、出水阀10和排气阀11采用手动球阀，手动球阀的开启闭合全部需要人工手动操作，稳定性强。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述进水阀9、所述出水阀10和所述排气阀11均为电磁球阀，所述电加热带3上设有电源开关12，所述进水阀9、所述出水阀10、所述排气阀11和所述电源开关12分别与电磁阀联动控制箱13连接。这样，通过电磁阀联动控制箱13实现对于管道开闭的控制，电磁球阀和电热带的电源开关12可配合电磁阀联动控制箱13达到联动控制的目的，当电磁阀联动控制箱13切换至闭合档，电磁阀联动控制箱13发出控制信号，先关闭电加热带3的电源开关12和水冷管道2的排气阀11，后打开水冷管道2的进水阀9和出水阀10，使传输管道内的液态金属锂15凝固成固态金属锂16，实现闭合管道目的；当电磁阀联动控制箱13切换至连通档，电磁阀联动控制箱13发出控制信号，先关闭水冷管道2的进水阀9和出水阀10，后打开电加热带3的电源开关12和水冷管道2的排气阀11，使传输管道内的固态金属锂16熔化，实现连通管道目的。

本实用新型的一种液态金属锂的传输管道，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图5，还可以是：所述电加热带3和所述主管道1之间设有测温元件14。这样，具体的所述测温元件14可以是热电偶，通过设置测温元件14可使操作人员实时观察到主管道1的温度，当温度过高时，可及时关闭电加热带3，以免传输管道受到损害。

本实用新型的一种液态金属锂的传输管道，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图5，还可以是：所述主管道1、所述进料管4和所述出料管5均由不锈钢材料或碳素钢材料制成。这样，不锈钢和碳素钢都是常用的材料，成本低，耐金属锂的腐蚀良好，导热性能好，利于传输管道及其开闭装置的正常工作。在前面描述的技术方案的基础上，进一步优选的是，所述主管道1的管道外径为30mm-80mm，所述主管道1的管壁厚度为3mm-8mm，所述主管道1的长度为100mm-400mm。这样，主管道1长度小于100mm时，长度过小，金属锂在压力差作用下传输时，可能会带入部分气体进入纵向截面为“U”形的主管道1，导致管道无法封闭，主管道1长度大于400mm时，长度过长会导致纵向截面为“U”形的主管道1内残留过多金属锂，降低金属锂的收率。同时，主管道1的管道外径小于30mm，主管道1内的流量过小，传输效率低，主管道1的管道外径大于80mm，主管道1内的流道过大，使金属锂冷却慢，会导致管道闭合延迟。另外，主管道1的管壁厚度为大于8mm时，管壁过厚，会导致冷却效率或者加热效率低，主管道1的加热时间过长导致能耗较大，并且增加生产成本；主管道1的管壁厚度为小于8mm时，管壁太薄，耐压能力不足，容易在重复加热和冷却的过程中产生变形或开裂等问题，主管道1容易损坏，影响主管道1的使用寿命。

本实用新型的一种液态金属锂的传输管道，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图5，还可以是：所述电加热带3的功率为1500W-3500W。这样，是因为电加热的功率决定升温速率，如果功率过小，传输管道中的金属锂升温较慢，传输管道的接通效率低，如果功率过大，传输管道中的金属锂升温迅速，难以控制，容易造成管道过热。

本实用新型的一种液态金属锂的传输管道，在前面描述的技术方案的基础上，请参考图1至图5，还可以是：所述水冷管道2的缠绕圈数为3圈-9圈。这样，是因为，如果水冷管道2的缠绕圈数过少，冷却效率低，传输管道的闭和较慢，如果水冷管道2的缠绕圈数过多，传输管道中冷却凝固的金属锂的量较大，传输管道受到金属锂的应力压迫较大，会降低传输管道的使用寿命。

实施例1

请参考图1、图2，本实施例中，进料管4和出料管5水平设置，纵向截面为“U”形的主管道1采用不锈钢材料制成，其管壁厚度为4mm，主管道1的管道外径为40mm，主管道1的长度为150mm。水冷管道2缠绕于主管道1下方中央位置，缠绕圈数为7圈。水冷管道2设有进水管6和出水管7，进水管6上设有进水阀9，出水管7的出口上方设有出水阀10，出水管7的上部连接有排气支路8，排气支路8上设有排气阀11，进水阀9、出水阀10及排气阀11均为电磁球阀。电加热带3缠绕于主管道1及缠绕式的水冷管道2外侧，电加热带3上设有电源开关12，电加热带3功率为1800W。通过电磁阀联动控制箱13实现对于管道开闭的控制，当电磁阀联动控制箱13切换至闭合档，电磁阀联动控制箱13发出控制信号，先关闭加热带电源开关12和排气阀11，后打开水冷管道2的进水阀9和出水阀10，使主管道内的液态金属锂15凝固，实现闭合管道目的；当电磁阀联动控制箱13切换至连通档，电磁阀联动控制箱13控制信号先关闭水冷管道2进水阀9和出水阀10，后打开加热带电源开关12和排气阀11，使主管道内的固态金属锂16熔化，实现连通管道目的。

实施例2

请参考图1、图2，本实施例中，进料管4和出料管5水平设置，纵向截面为“U”形的主管道1采用碳素钢材料制成，其管壁厚度6mm，主管道1的管道外径为60mm，主管道1的长度为200mm。水冷管道2缠绕于纵向截面为“U”形的主管道1下方中央位置，缠绕圈数为7圈。水冷管道2设有进水管6和出水管7，进水管6上设有进水阀9，出水管7的出口上方设有出水阀10，出水管7的上部连接有排气支路8，排气支路8上设有排气阀11，进水阀9、出水阀10及排气阀11均为电磁球阀。电加热带3缠绕于纵向截面为“U”形的主管道1及缠绕式的水冷管道2外侧，电加热带3上设有电源开关12，电加热带3功率为2500W。通过电磁阀联动控制箱13实现对于管道开闭的控制，当电磁阀联动控制箱13切换至闭合档，电磁阀联动控制箱13发出控制信号，先关闭加热带电源开关12和排气阀11，后打开水冷管道2的进水阀9和出水阀10，使主管道内的液态金属锂15凝固，实现闭合管道目的；当电磁阀联动控制箱13切换至连通档，电磁阀联动控制箱13控制信号先关闭水冷管道2进水阀9和出水阀10，后打开加热带电源开关12和排气阀11，使主管道内固态金属锂16熔化，实现连通管道目的。

实施例3

请参考图3，本实施例中，进料管4从上到下竖直设置，出料管5水平设置，方便直接连接罐体底部，纵向截面为“U”形的主管道1采用不锈钢材料制成，其管壁厚度5mm，主管道1的管道外径为50mm，主管道1的长度为250mm。水冷管道2缠绕于纵向截面为“U”形的主管道1下方中央位置，缠绕圈数为9圈。水冷管道2设有进水管6和出水管7，进水管6上设有进水阀9，出水管7的出口上方设有出水阀10，出水管7的上部连接有排气支路8，排气支路8上设有排气阀11，进水阀9、出水阀10及排气阀11均为手动球阀。电加热带3缠绕于纵向截面为“U”形的主管道1及缠绕式的水冷管道2外侧，电加热带3上设有电源开关12，电加热带3功率为3000W。当需要管道闭合时，先手动关闭电加热带3电源开关12和排气阀11，后手动打开水冷管道2的进水阀9和出水阀10，使主管道内液态金属锂15凝固，实现闭合管道目的。当需要管道连通时，先手动关闭水冷管道2的进水阀9和出水阀10，后打开电加热带3的电源开关12和排气阀11，使主管道内的固态金属锂16熔化，实现连通管道目的。

主管道1连接不同的罐体设备时，不同的罐体的工作温度和真空度不同，承受的热应力不同，故而用于连接的主管道1的规格参数不同以及电加热带3的功率不同。

实施例1中的一种液态金属锂的传输管道适用于连接冷却罐和浇铸出料口，实施例2中的一种液态金属锂的传输管道适用于连接除油罐和低温真空蒸馏罐，实施例3中的一种液态金属锂的传输管道适用于连接化料炉和除油罐。

上述仅对本实用新型中的具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：包括主管道、水冷管道和启闭式电加热带，所述主管道的纵向截面呈“U”形，所述主管道的两端分别设有进料管和出料管，所述进料管和所述出料管均与所述主管道连通，所述水冷管道缠绕于所述主管道下部的中央的外表面上，所述水冷管道的两端分别设有进水管和出水管，所述进水管和所述出水管均与所述水冷管道可启闭式连通，所述电加热带缠绕于所述主管道、所述水冷管道、所述进料管和所述出料管的外表面上。

2.根据权利要求1所述的一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：所述出水管的上部开设有排气支路，所述排气支路的一端与所述出水管可启闭式连通。

3.根据权利要求2所述的一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：所述进水管上设有进水阀，所述出水管上设有出水阀，所述排气支路上设有排气阀。

4.根据权利要求3所述的一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：所述进水阀、所述出水阀和所述排气阀均为手动球阀。

5.根据权利要求3所述的一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：所述进水阀、所述出水阀和所述排气阀均为电磁球阀，所述电加热带上设有电源开关，所述进水阀、所述出水阀、所述排气阀和所述电源开关分别与电磁阀联动控制箱连接。

6.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：所述电加热带和所述主管道之间设有测温元件。

7.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：所述主管道、所述进料管和所述出料管均由不锈钢材料或碳素钢材料制成。

8.根据权利要求7所述的一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：所述主管道的管道外径为30mm-80mm，所述主管道的管壁厚度为3mm-8mm，所述主管道的长度为100mm-400mm。

9.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：所述电加热带的功率为1500W-3500W。

10.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种液态金属锂的传输管道，其特征在于：所述水冷管道的缠绕圈数为3圈-9圈。