CN211786790U - 一种液态铅铋合金的氧含量控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种液态铅铋合金的氧含量控制系统，包括：实验釜、加热装置、抽真空控制组、安全控制组、多个进气控制组、纯氩气罐、氢氩气罐、氧氩气罐；实验釜内放置固态铅铋合金，实验釜的外部包裹加热装置，加热装置用于加热实验釜，以使固态铅铋合金熔化至液态铅铋合金；实验釜上设置有进气管；进气管的一端通入液态铅铋合金内，另一端包括多个进气支管，进气支管分别接入纯氩气罐、氢氩气罐、氧氩气罐中；各进气控制组分别设置于各个进气支管上，用于分别控制纯氩气、氢氩气、氧氩气进入液态铅铋合金内的流量，以控制液态铅铋合金中的含氧量。本实用新型结构简单，操作方便，可经济可靠的实现液态铅铋含氧量的自动控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及核科学与工程技术领域，具体涉及一种液态铅铋合金的氧含量控制系统。
背景技术
液态铅铋合金作为核工业中ADS散裂靶及冷却剂材料，其中氧含量对于液态铅铋对于结构材料的腐蚀性具有较大的影响，为提高结构材料的安全性，液态铅铋合金中氧含量的控制具有非常重要的意义，设计一款用于控制液态铅铋合金的氧含量控制系统，在铅铋静态腐蚀试验设备中，精确的控制液态铅铋合金中氧含量，研究液态铅铋合金对材料的腐蚀性能，是很有必要的。
实用新型内容
本申请提供一种液态铅铋合金的氧含量控制系统，用于解决液态铅铋合金对材料的腐蚀试验中氧含量无法精确测量及控制的问题。
本申请提供了一种液态铅铋合金中含氧量控制系统，包括：实验釜、加热装置、抽真空控制组、安全控制组、多个进气控制组、纯氩气罐、氢氩气罐、氧氩气罐；
所述实验釜内放置固态铅铋合金，所述实验釜的外部包裹所述加热装置，所述加热装置用于加热所述实验釜，以使固态铅铋合金熔化至液态铅铋合金；
所述实验釜上设置有进气管、抽真空管、出气管；
所述抽真空控制组设置于所述抽真空管上，用于抽出所述实验釜内的空气；
所述安全控制组设置于所述出气管上，用于控制所述实验釜内的压力；
所述进气管的一端通入液态铅铋合金内，另一端包括多个进气支管，所述进气支管分别接入所述纯氩气罐、氢氩气罐、氧氩气罐中；
各所述进气控制组分别设置于各个进气支管上，用于分别控制纯氩气、氢氩气、氧氩气进入液态铅铋合金内的流量，以控制液态铅铋合金中的含氧量。
在一种实施例中，所述进气控制组包括第一控制组件、第二控制组件、第三控制组件，所述进气支管包括第一进气支管、第二进气支管、第三进气支管；
所述第一控制组件设于所述第一进气支管上，用于控制纯氩气的流量；
所述第二控制组件设于所述第二进气支管上，用于控制氧氩气的流量；
所述第三控制组件设于所述第三进气支管上，用于控制氢氩气的流量。
在一种实施例中，
所述第一控制组件、第二控制组件、第三控制组件，按照气体流向分别依次包括减压阀、过滤器、第一针阀、质量流量计以及第一单向阀。
在一种实施例中，所述第一进气支管还包括进气支管分管，所述进气支管分管上设有第一电磁阀，所述第一电磁阀与所述第一进气支管上的所述质量流量计、所述第一单向阀并联设置。
在一种实施例中，所述抽真空控制组按气体流向依次包括第二压力表、第二单向阀、第二电磁阀、第二针阀以及真空泵。
在一种实施例中，所述安全控制组按气体流向依次包括第三压力表、第三电磁阀以及气体安全阀。
在一种实施例中，所述实验釜包括釜体、釜盖以及隔热板，
所述釜体为一上端开口的腔体；
所述釜体的上端由上至下依次盖设所述釜盖、所述隔热板，用于密封所述釜体。
在一种实施例中，所述实验釜上设有设置有热电偶，用于测量所述实验釜内液态铅铋合金的温度。
在一种实施例中，所述实验釜上设有氧传感器，用于测量所述实验釜内液态铅铋合金的氧含量。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型的抽真空控制组通过抽真空管抽取实验釜中的空气，并充入纯氩气，保持实验釜内处于低氧或无氧状态，有效防止铅铋合金在熔化过程中的氧化；
2、本实用新型的安全控制组通过出气管，控制实验釜内的压力处于安全范围内；
3、本实用新型的进气控制组通过进气管控制向液态铅铋合金充入的纯氩气、氧氩气以及氢氩气的流量，以控制液态铅铋合金中的氧含量；
4、本实用新型结构简单、控制操作方便。
附图说明
图1为本实用新型一种实施例的液态铅铋合金的氧含量控制系统结构示意图；
图2为本实用新型另一种实施例的液态铅铋合金的氧含量控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1
参考图1所示，本实施例提供了一种液态铅铋合金的氧含量控制系统，该系统包括：实验釜100、加热装置800、抽真空控制组300、安全控制组400、多个进气控制组200、纯氩气罐500、氢氩气罐600、氧氩气罐700。
本实施例中，纯氩气罐500用于存储纯氩气；氢氩气罐600用于存储含氢的氩气，本例中的氢氩气为一种含4％氢的氩气混合气体，用于清除实验釜中的氧气；氧氩气罐700用于存储氧氩气，本例中的氧氩气为一种含5％氧的氩气混合气体，用于控制实验釜中的氧气含量。
其中，实验釜100内放置有固态铅铋合金，该实验釜100的外部包裹加热装置800，加热装置800用于加热实验釜100，进而使得实验釜100内的固态铅铋合金受热熔化至液态铅铋合金。
进一步地，本实施例中的实验釜100上设置有进气管、抽真空管、出气管；其中，抽真空控制组300设置于抽真空管上，用于抽取实验釜100内的空气。安全控制组400设置于出气管上，用于控制实验釜100内的压力。本实施例中的抽真空管以及出气管的一端设置在实验釜100上，且设于铅铋合金上端，且未没入液态铅铋合金中。
本实施例中的进气管的一端通入液态铅铋合金内部，另一端包括多个进气支管，各个进气支管分别接入纯氩气罐500、氢氩气罐600、氧氩气罐700中；各进气控制组200分别设置于各个进气支管上，分别用于控制纯氩气、氢氩气、氧氩气进入实验釜100内的液态铅铋合金的流量，以控制液态铅铋合金中的含氧量。
实施例2
本实施例提供了一种液态铅铋合金的氧含量控制系统，包括：实验釜100、加热装置800、多个进气控制组200、纯氩气罐500、氢氩气罐600、氧氩气罐700，其中，实验釜100内放置固态铅铋合金，实验釜100的外部包裹加热装置800，该加热装置800用于加热该实验釜100，以使固态铅铋合金熔化至液态铅铋合金。
本例中的实验釜100上设置有进气管；其中，进气管的一端通入液态铅铋合金内，另一端包括多个进气支管，进气支管分别接入纯氩气罐500、氢氩气罐600、氧氩气罐700中。
本实施例中的多个进气控制组200包括第一控制组件、第二控制组件、第三控制组件，相应的进气支管包括第一进气支管、第二进气支管、第三进气支管。
进一步地，第一控制组件设于第一进气支管上，用于控制纯氩气的流量；第二控制组件设于第二进气支管上，用于控制氧氩气的流量；第三控制组件设于第三进气支管上，用于控制氢氩气的流量。
本实施例中，第一控制组件、第二控制组件、第三控制组件，按照气体流向分别依次包括减压阀、过滤器、第一针阀、质量流量计以及第一单向阀。进一步地，第一进气支管还包括进气支管分管，进气支管分管上设有第一电磁阀，第一电磁阀与第一进气支管上的质量流量计、第一单向阀并联设置。
参考附图2所示，第一进气支管上的第一控制组件按照纯氩气的流向，依次包括减压阀211、过滤器212、第一针阀213、质量流量计214以及第一单向阀215，通过第一控制组件控制纯氩气罐500中的纯氩气流向实验釜100的液态铅铋合金中的进入流量。
第一进气支管还包括进气支管分管，进气支管分管上设置的第一电磁阀216，该第一电磁阀216与第一进气支管上的质量流量计214、第一单向阀215并联设置，通过第一电磁阀216代替质量流量计214、第一单向阀215，可通过较大流量的纯氩气，便于排出实验釜100内的空气。
第二进气支管上的第二控制组件按照氧氩气的流向，依次包括减压阀221、过滤器222、第一针阀223、质量流量计224以及第一单向阀225，通过第二控制组件控制氧氩气罐600中的氧氩气流向实验釜的液态铅铋合金中的进入流量。
第三进气支管上的第三控制组件按照氢氩气的流向，依次包括减压阀231、过滤器232、第一针阀233、质量流量计234以及第一单向阀235，通过第三控制组件控制氢氩气罐700中的氢氩气流向实验釜100的液态铅铋合金中的进入流量。
实施例3
本实施例提供了一种液态铅铋合金的氧含量控制系统，包括：实验釜100、加热装置800、抽真空控制组300、、纯氩气罐500、氢氩气罐600、氧氩气罐700，其中，实验釜100内放置固态铅铋合金，实验釜100的外部包裹加热装置800，该加热装置800用于加热该实验釜100，以便加热后的实验釜100使固态铅铋合金熔化至液态铅铋合金。
实验釜100上设置有抽真空管。抽真空控制组300设置于所述抽真空管上，用于抽取实验釜100内的空气；
真空控制组按气体流向依次包括第二压力表301、第二单向阀302、第二电磁阀303、第二针阀304以及真空泵305。抽真空控制组300用于抽出实验釜100内的空气，且可进一步配合纯氩气气体回路排除实验釜100内空气，从而充入纯氩气，保持实验釜100内氧含量处于无氧状态。
实施例4
本实施例提供了一种液态铅铋合金的氧含量控制系统，包括：实验釜100、加热装置800、安全控制组400、纯氩气罐500、氢氩气罐600、氧氩气罐700，其中，实验釜100内放置固态铅铋合金，实验釜100的外部包裹加热装置800，该加热装置800用于加热该实验釜100，以便加热后的实验釜100使固态铅铋合金熔化至液态铅铋合金。
实验釜100上设置有出气管，安全控制组400设置于出气管上，用于控制实验釜100内的压力。安全控制组400按气体流向依次包括第三压力表401、第三电磁阀402以及气体安全阀403。
本例中的第三压力表401采用电接点压力表，或者带反馈功能的电子压力表。第三电磁阀402用于保持实验釜100内的压力在安全范围内，当实验釜100内的压力超过压力设定值时，可实现自动保护。
实施例5
本实施例提供了一种液态铅铋合金的氧含量控制系统，包括：实验釜100、加热装置800。
本实施例中的实验釜100包括釜体110、釜盖130以及隔热板120，釜体110为一上端开口的腔体；釜体110的开口上端由上至下依次盖设釜盖130、隔热板120，用于密封釜体110。
另外，实验釜100上设有设置有热电偶140，用于测量实验釜100内液态铅铋合金的温度。本实施例中的热电偶140可穿过釜盖130，进入液态铅铋合金测量温度。
另外，实验釜100上设有氧传感器150，用于测量实验釜100内的液态铅铋合金的氧含量。本实施例中的氧传感器150可穿过釜盖130，进入液态铅铋合金测量含氧量。。
应用例
应用实施例1至实施例5进行液态铅铋合金的氧含量控制的流程包括以下步骤:
步骤1：将固态铅铋合金放入实验釜100内，并进行密封；
步骤2：启动真空泵305，将实验釜100内抽真空，在第二压力表301显示到达真空状态所需压力值时，关闭真空泵305，同时关闭第二电磁阀303，关闭第二单向阀302，封闭整个抽真空回路；
步骤3：开启第一电磁阀216，实验釜100内通过第一进气支管道通入纯氩气，当压力表401显示到达压力限定值时，关闭第一电磁阀216，再次重复步骤2，反复进行至少3次排除实验釜100内空气，从而保证实验釜100内的状态为纯氩气微正压状态；
步骤4：开启加热装置800，加热实验釜100，本实施例中，保持实验釜100的温度范围为：200℃—300℃，用于熔化固态铅铋合金至液态铅铋合金；
步骤5：将热电偶140和氧传感器150浸入液态铅铋合金中；
步骤6：加热装置800持续加热，控制实验釜100内的液态铅铋合金温度稳定在预设范围，比如，650℃或其他要求的温度。
步骤7:根据氧传感器150反馈的液态铅铋合金测量的氧含量，通过利用质量流量计214、质量流量计224、质量流量计234、通过控制软件及PID算法自动控制流入实验釜100内的各气体流量，从而实现液态铅铋合金内的氧含量控制。其中，如何控制通过控制软件及PID算法自动控制流入实验釜100内的各气体流量，本技术方案对此不作限定。
以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (9)
1.一种液态铅铋合金的氧含量控制系统，其特征在于，包括：实验釜、加热装置、抽真空控制组、安全控制组、多个进气控制组、纯氩气罐、氢氩气罐、氧氩气罐；
所述实验釜内放置固态铅铋合金，所述实验釜的外部包裹所述加热装置，所述加热装置用于加热所述实验釜，以使固态铅铋合金熔化至液态铅铋合金；
所述实验釜上设置有进气管、抽真空管、出气管；
所述抽真空控制组设置于所述抽真空管上，用于抽出所述实验釜内的空气；
所述安全控制组设置于所述出气管上，用于控制所述实验釜内的压力；
所述进气管的一端通入液态铅铋合金内，另一端包括多个进气支管，所述进气支管分别接入所述纯氩气罐、氢氩气罐、氧氩气罐中；
各所述进气控制组分别设置于各个进气支管上，用于分别控制纯氩气、氢氩气、氧氩气进入液态铅铋合金内的流量，以控制液态铅铋合金中的含氧量。
2.如权利要求1所述的液态铅铋合金的氧含量控制系统，其特征在于，所述进气控制组包括第一控制组件、第二控制组件、第三控制组件，所述进气支管包括第一进气支管、第二进气支管、第三进气支管；
所述第一控制组件设于所述第一进气支管上，用于控制纯氩气的流量；
所述第二控制组件设于所述第二进气支管上，用于控制氧氩气的流量；
所述第三控制组件设于所述第三进气支管上，用于控制氢氩气的流量。
3.如权利要求2所述的液态铅铋合金的氧含量控制系统，其特征在于，所述第一控制组件、第二控制组件、第三控制组件，按照气体流向分别依次包括减压阀、过滤器、第一针阀、质量流量计以及第一单向阀。
4.如权利要求3所述的液态铅铋合金的氧含量控制系统，其特征在于，所述第一进气支管还包括进气支管分管，所述进气支管分管上设有第一电磁阀，所述第一电磁阀与所述第一进气支管上的所述质量流量计、所述第一单向阀并联设置。
5.如权利要求1所述的液态铅铋合金的氧含量控制系统，其特征在于，所述抽真空控制组按气体流向依次包括第二压力表、第二单向阀、第二电磁阀、第二针阀以及真空泵。
6.如权利要求1所述的液态铅铋合金的氧含量控制系统，其特征在于，所述安全控制组按气体流向依次包括第三压力表、第三电磁阀以及气体安全阀。
7.如权利要求1所述的液态铅铋合金的氧含量控制系统，其特征在于，所述实验釜包括釜体、釜盖以及隔热板，
所述釜体为一上端开口的腔体；
所述釜体的上端由上至下依次盖设所述釜盖、所述隔热板，用于密封所述釜体。
8.如权利要求1所述的液态铅铋合金的氧含量控制系统，其特征在于，所述实验釜上设有设置有热电偶，用于测量所述实验釜内液态铅铋合金的温度。
9.如权利要求1所述的液态铅铋合金的氧含量控制系统，其特征在于，所述实验釜上设有氧传感器，用于测量所述实验釜内液态铅铋合金的氧含量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020333099.8U CN211786790U (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 一种液态铅铋合金的氧含量控制系统 |
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| CN202020333099.8U CN211786790U (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 一种液态铅铋合金的氧含量控制系统 |
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| CN211786790U true CN211786790U (zh) | 2020-10-27 |
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| CN202020333099.8U Active CN211786790U (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 一种液态铅铋合金的氧含量控制系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN211786790U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114047113A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种铅铋合金自然循环实验系统及实验方法 |
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2020
- 2020-03-17 CN CN202020333099.8U patent/CN211786790U/zh active Active
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