CN212843091U

CN212843091U - 一种碱金属热管工质充装系统

Info

Publication number: CN212843091U
Application number: CN202021404135.1U
Authority: CN
Inventors: 张晓林; 连红奎; 张晓屿; 陈绍杰; 薛鹏飞; 陈则贵; 李亚丽
Original assignee: Changzhou Weihan Thermal Control Technology Co ltd
Current assignee: Changzhou Weihan Thermal Control Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2030-07-16

Abstract

本实用新型公开了一种碱金属热管工质充装系统包括：一热管充装系统，热管充装系统包括一标准容器，标准容器上具有一工质入口、一工质出口、一主路进气管和一主路出气管，工质出口通过软管与所述热管连接；一恒温箱；一真空分子泵组，真空分子泵组通过支路进气管与所述标准容器上部的主路进气管连接，标准容器上部的主路出气管通过支路出气管与所述真空分子泵组连接；一用以填充所述标准容器惰性气体的惰性气体罐，所述惰性气体罐通过支路进气管与所述标准容器上部的主路进气管连接，所述标准容器上部的主路出气管通过支路回气管与所述惰性气体罐连接；一PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述标准容器、恒温箱、真空分子泵组以及惰性气体罐连接。

Description

一种碱金属热管工质充装系统

技术领域

本实用新型涉及碱金属热管工质充装领域，具体涉及一种碱金属热管工质充装系统。

背景技术

热管是最有效的传热元件之一，它可将大量热量通过其很小的截面积远距离的传输而无需外加动力。典型热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管通过内部工质的蒸发、凝结和回流将热量不断的从热源传给热汇的设备。热管具有高传热能力、高等温性、结构灵活和使用领域广泛的优势。

高温热管壳体常为耐高温的非透明材料。高温热管具有温差应力小、结构形式简单，工作温度高，传热性能好和易受高温破坏的优点。目前高温热管的毛细芯主要采用丝网芯、金属毡、槽道及它们的组合形式。高温热管应用在高超声速飞行器热防护、核工程(空间核反应堆冷却)、太阳能电站、斯特林发动机、高温热风炉、高温渣口和赤热体取热等领域。

高温热管工质为液态金属钠、钾、锂、铯等碱金属。其工质通常为活泼金属，在常温下呈固态，暴露在空气中会因氧气的氧化作用生成氧化物膜使光泽度下降，呈现灰色。在热管中，评判工质的热物理性能的主要指标为液相传输系数。工质具体的应用温度范围为液态金属钠(700-1000K)、钾(600-900K)、锂(100-1600K)。

现有的碱金属工质充装方法如下：(1)公开号为CN104075600A的中国专利申请采用先称重固态碱金属工质，使其融化后用惰性气体打压进入热管。这种充装方法可以准确的控制充装质量和工质纯度，但是不能同时充注多根热管、惰性气体进入热管造成工艺复杂以及在热管微小端面设置两个软管较难的问题。(2)公开号为CN101995181A的中国专利申请可以实现多根热管的同时充装，从而提升其充装效率。但是仍存在充装完工质若质量出现误差调节性能较差以及不能满足多根热管工质质量高精度控制的。(3)公开号为CN105115328A的中国专利申请采用放入定量固态碱金属工质，使其融化后用惰性气体打压进入热管，该方法充装简单，能很好的满足单根热管的充装要求，但是仍存在惰性气体进入热管造成工艺复杂的问题。(4)公开号为CN102172494A的中国专利申请采用滤纸吸附碱金属表面的的杂质后，放入储料罐，容易造成碱金属工质的污染。

以上的申请专利，均针对热管碱金属工质充装系统进行优化，但综合来看现有的专利并不能解决当前充装过程碱金属工质污染后的处理以及多根热管同时高精度充装的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种碱金属热管工质充装系统，以解决上述问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种碱金属热管工质充装系统，其特征在于，包括：

一热管充装系统，所述热管充装系统包括一具备加热和制冷功能的标准容器，所述标准容器上具有一与碱金属运输罐连接的工质入口、一与热管连接的工质出口、一主路进气管和一主路出气管，所述工质出口通过软管与所述热管连接；

一设置在所述热管外部的且用以对所述热管进行加热的恒温箱；

一用以置换所述标准容器内部空气的真空分子泵组，所述真空分子泵组通过支路进气管与所述标准容器上部的主路进气管连接，所述标准容器上部的主路出气管通过支路出气管与所述真空分子泵组连接；

一用以填充所述标准容器惰性气体的惰性气体罐，所述惰性气体罐通过支路进气管与所述标准容器上部的主路进气管连接，所述标准容器上部的主路出气管通过支路回气管与所述惰性气体罐连接；

一PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述标准容器、恒温箱、真空分子泵组以及惰性气体罐连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述标准容器上设置有用以控制碱金属工质状态的温度计和用以控制碱金属工质份量的金属探针。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述标准容器的底部设置有用以将剩余工质进行清洗的排污管。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述主路进气管上分别设置有第一球阀和第二球阀，所述支路进气管和支路出气管上分别设置有第三球阀、第四球阀、第五球阀和第六球阀，所述软管上设置有第七球阀。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述恒温箱的底部设置有用以测量所述热管所充工质质量的精密天平。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型进行了创新设计，首次采用软管连接和精密天平测量，以满足热管工质充装的高精度要求；

(2)本实用新型采用对热管抽真空后，碱金属工质在重力和压力的共同作用下充入热管，极大地提高充装效率；

(3)本实用新型采用精密天平测量内部充入工质的质量变化，可以较容易的实现增加热管和配套天平，实现多根热管同时高精度充装的要求；

(4)本实用新型设置有排污管，可以实现清洗；

(6)本实用新型进行全面的优化设计，实现了热管多根、高精度、高纯度的充装的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的结构示意图。

图3是本实用新型实施例2的整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本实用新型。

实施例1

参见图1所示一种碱金属热管工质充装系统，包括一热管充装系统100、标准容器200、热管300、恒温箱400、真空分子泵组500、惰性气体罐600以及PLC控制器(图中未示出)。

标准容器200上具有一与碱金属运输罐连接的工质入口210、一与热管300连接的工质出口220、一主路进气管230和一主路出气管240，工质出口220通过软管310与热管300连接。具体地，软管310采用柔性软管与标准容器200的工质出口220连接，以消除残余力，软管310内敷设有电加热丝。

恒温箱400设置在热管300的外部且用以对热管300进行加热，恒温箱400可以满足稳定温度300℃，对热管300进行加热，以满足热管300的高温烘烤除气。本实施例中的恒温箱400的底部设置有用以测量热管300所充工质质量的精密天平(图中未示出)。

真空分子泵组500通过支路进气管10与标准容器200上部的主路进气管230连接，标准容器200上部的主路出气管240通过支路出气管20与真空分子泵组500。本实施例中的真空分子泵组500与软管310连接。真空分子泵组500工作时，通过支路进气管10与主路进气管230和软管310连通，对标准容器200和热管300进行抽真空和置换内部空气。

惰性气体罐600通过支路进气管10与标准容器200上部的主路进气管230连接，标准容器200上部的主路出气管240通过支路回气管20与惰性气体罐600连接。本实施例中的惰性气体罐600与软管310连接。惰性气体罐600工作时，当标准容器200或热管300被抽真空后，惰性气体罐600通过支路进气管10与主路进气管230和软管310连通，对标准容器200和热管300内充入一定量的惰性气体。

PLC控制器，PLC控制器分别与标准容器200、恒温箱400、真空分子泵组500和惰性气体罐600连接，PLC控制器用以控制标准容器200、恒温箱400、真空分子泵组500和惰性气体罐600工作。

实施例2

图2至图3所示的一种碱金属热管工质充装系统，包括一热管充装系统100、标准容器200、热管300、恒温箱400、真空分子泵组500、惰性气体罐600以及PLC控制器(图中未示出)。

标准容器200上具有一与碱金属运输罐连接的工质入口210、一与热管300连接的工质出口220、一主路进气管230和一主路出气管240，工质出口220通过软管310与热管300连接，具体地，软管310采用柔性软管与标准容器200的工质出口220连接，以消除残余力，软管310内敷设有电加热丝。本实施例中的标准容器200上设置有用以控制碱金属工质装置的温度计250和用以控制碱金属工质份量的金属探针260，标准容器200的底部设置有用以将剩余工质进行清洗的排污管270。

真空分子泵组500通过支路进气管10与标准容器200上部的主路出气管240连接，标准容器200上部的主路出气管240通过支路出气管20与真空分子泵组500，本实施例中的真空分子泵组500与软管310连接。真空分子泵组500工作时，通过支路进气管10与主路进气管230和软管310连通，对标准容器200和热管300进行抽真空和置换内部空气。

本实施例中的主路进气管230上分别设置有第一球阀31和第二球阀32，支路进气管10和支路出气管20上分别设置有第三球阀33、第四球阀34、第五球阀35和第六球阀36，软管310上设置有第七球阀311。具体地，支路出气管20上设置有安全阀21，安全阀21设置在第五球阀35和惰性气体罐600之间。

PLC控制器分别与标准容器200、恒温箱400、真空分子泵组500、惰性气体罐600、第一球阀31、第二球阀32、第三球阀33、第四球阀34、第五球阀35、第六球阀36、第七球阀311连接。

本实施例1和2的充装方法，包括以下步骤：

1)、通过PLC控制器控制真空分子泵组500对标准容器200抽气，并通过惰性气体罐600充入一定量的惰性气体，再次开启真空分子泵组500抽气，这样反复操作数次，置换出标准容器200内部的空气后，再次充入惰性气体进行保护，然后，将碱金属运输罐中的工质加热后充入标准容器200内。

2)、通过PLC控制器控制恒温箱400对热管300进行加热(控温300℃)。打开第三球阀33、第四球阀34、第六球阀36后，开启真空分子泵组500。当真空度达到一定要求后(一般要求为1.3×10^-3Pa)，关闭第六球阀36。打开第三球阀33、第四球阀34、第五球阀35，用惰性气体冲洗两次管路，降低其中氧气和水蒸气的含量，最后关闭第三球阀33、第四球阀34、第五球阀35。

3)、开启标准容器200的加热系统，打开第七球阀311，由于此时热管300内部为很高的负压，工质就会在压差的作用下流入热管300内。关闭第七球阀311。经过一段时间后，热管300充分冷却后，开启真空分子泵组500对热管300内部进行抽真空，当真空度达到要求后，就可以进行热管300的封焊环节。

4)、打开第三球阀33、第四球阀34、第六球阀36，使用真空分子泵组500对热管300抽真空，关闭第三球阀33、第四球阀34、第六球阀36并对热管300接口进行焊接，完成热管300的工质充装。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种碱金属热管工质充装系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种碱金属热管工质充装系统，其特征在于，所述标准容器上设置有用以控制碱金属工质状态的温度计和用以控制碱金属工质份量的金属探针。

3.如权利要求1所述的一种碱金属热管工质充装系统，其特征在于，所述标准容器的底部设置有用以将剩余工质进行清洗的排污管。

4.如权利要求1所述的一种碱金属热管工质充装系统，其特征在于，所述主路进气管上分别设置有第一球阀和第二球阀，所述支路进气管和支路出气管上分别设置有第三球阀、第四球阀、第五球阀和第六球阀，所述软管上设置有第七球阀。

5.如权利要求1所述的一种碱金属热管工质充装系统，其特征在于，所述恒温箱的底部设置有用以测量所述热管所充工质质量的精密天平。