CN214889673U - 一种新型液态金属锂输送管道 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型液态金属锂输送管道。所述新型液态金属锂输送管道包括主管道、水冷管道、监测装置、启闭式铠装加热丝和扣装保温层，所述主管道呈“U”形，两端设有进料管与出料管，所述水冷管道缠绕于所述主管道“U”形的底部，所述铠装加热丝竖直分布于主管道的外表面上，所述监测装置安装在主管道下表面，所述扣装保温层加装在所述主管道上。本实用新型的一种液态金属锂传输管道，能够实时监测液态金属锂传输管道漏锂情况，减少液态金属锂传输过程中的热量损失，缩短金属锂融化时间，降低电耗，同时减少设备维修次数，降低成本。

Description

一种新型液态金属锂输送管道

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，管道无监测设备，管道漏锂情况不能及时察觉、寻找并处理，在液态金属锂输送过程中，管道热量散失大，能耗高。

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。仅有本公司之前提出一种液态金属锂传输管道CN108533871A，采用金属凝固法封闭管道，解决了传输管道密闭性的问题，提高了管道寿命，但是热量散失大，而且对管道情况没有监控措施，不能及时对管道漏锂情况进行察觉和处理。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种新型液态金属锂输送管道，能够减少金属锂传输管道热量散失，实时监测金属锂传输管道漏锂情况，增强安全系数的传输管道。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种新型液态金属锂输送管道，包括主管道、水冷管道、监测装置、启闭式铠装加热丝和扣装保温层，所述主管道呈“U”形，两端设有进料管与出料管，所述水冷管道缠绕于所述主管道“U”形的底部，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，所述铠装加热丝竖直分布于主管道的外表面上，所述监测装置安装在主管道下表面，所述扣装保温层加装在所述主管道上。

进一步的，所述监测装置附在所述主管道外表面底部。

进一步的，所述监测装置为导线式检测装置，当漏锂接触导线，导线电信号发生改变，通过转换器转换成数字信号，进而判断漏锂情况与漏锂位置。

进一步的，所述监测装置与控制箱联动，当漏锂情况发生时，所述控制箱停止加热并发出警报信号。

进一步的，所述加热装置为铠装加热丝，所述铠装加热丝竖直分布在所述主管道、所述水冷管道、所述进料管以及所述出料管的外表面上。

进一步的，所述铠装加热丝的功率为1500W-3500W。

进一步的，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。

进一步的，所述扣装保温层内衬石棉。

进一步的，所述扣装保温层为可拆卸式设计。

本实用新型的新型液态金属锂输送管道中，所述主管道呈“U”形，两端设有进料管与出料管，所述水冷管道缠绕于所述主管道“U”形的底部，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，所述铠装加热丝竖直分布于主管道的外表面上，所述监测装置安装在主管道下表面，所述扣装保温层加装在所述主管道上。本实用新型提供的新型液态金属锂传输管道，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；铠装加热丝分布于所述主管道、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，启动铠装加热丝加热主管道、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，铠装加热丝作为传输管道的连通装置，取代原来的加热带设计，加热速度快，使用寿命长，提高了工作效率，减少了加热带更换成本。另外，“U”形的主管道设计，有效杜绝了液体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。最后，管道实时监测装置对管道漏锂情况进行监测，一旦发生漏锂情况，管道漏出的液态锂接触到导线，导线输出电信号通过转换器转换成数字信号显示漏锂位置并发出警报。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安全性，减少管道热量散失，降低能耗，同时减少设备维修次数，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型的新型液态金属锂输送管道的水冷管道缠绕结构图；

图2为图1所示的新型液态金属锂输送管道的一种实施例结构图；

图3为图1所示的新型液态金属锂输送管道的另一种实施例结构图。

附图中标号为：

1铠装加热丝 2进料管 3测温元件

4排气阀 5排气支路 6出水阀

7出水管 8主管道 9水冷管道

10进水阀 11进水管 12电源开关

13出料管 14扣装保温层 15监测装置

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参看图1至图3，本实用新型提供了一种新型液态金属锂输送管道，所述新型液态金属锂输送管道包括包括主管道8、水冷管道9、监测装置15、启闭式铠装加热丝1和扣装保温层14。所述铠装加热丝1竖直分布于所述主管道 8、所述水冷管道9、所述进料管2和所述出料管13的外表面上；所述主管道 8的纵向截面呈“U”形，所述主管道8的两端分别设有进料管2和出料管13，所述进料管2和所述出料管13均与所述主管道8连通；所述测温元件3位于进料管道外表面；所述水冷管道9缠绕于所述主管道8“U”形下部的中央的外表面上，所述水冷管道9的两端分别设有进水管11和出水管7，所述进水管 11和所述出水管7均与所述水冷管道可启闭式连通；所述监测装置15附在所述主管道8、所述进料管2和所述出料管13外表面上，所述扣装保温层加装在所述主管道、进料管道和出料管道上。

这样，高温的液态金属锂从进料管2流入主管道8中，然后从出料管13 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9缠绕于所述主管道8下部的中央的外表面，当需要管道闭合时，水冷管道9中通入冷却水，可使主管道8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；铠装加热丝1竖直分布与于所述主管道8、所述进料管2和所述出料管13的外表面，当需要管道开启时，关闭水冷管道9，启动铠装加热丝 1加热主管道8、进料管2和出料管13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。铠装加热丝1取代了原有的加热带加热方式，加热效率高，热量散失少，安全系数高，提高了工作效率，同时不易发生故障，减少了维修更换成本。监测装置15对管道漏锂情况进行监测，检测装置15位于进料管道1，主管道8和出料管道11的外表面底部，一旦发生漏锂情况，管道漏出的液态锂接触到导线，导线输出电信号通过转换器转换成数字信号到电磁联动控制箱9显示漏锂位置并发出警报。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：能够减少加热装置更换次数，增强金属锂传输管道的安全性，加热速度快，提高工作效率，能够减少管道热量散失，降低能耗。

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2，还可以是：所述铠装加热丝1和所述主管道8之间设有测温元件3。这样，具体的所述测温元件3可以是热电偶，通过设置测温元件3可使操作人员实时观察到主管道8的温度，当温度过高时，可及时关闭铠装加热丝1，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2，还可以是：所述出水管7的上部开设有排气支路5，所述排气支路5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9，启动铠装加热丝1，同时打开水冷管道9的排气支路5，通过设计排气支路5，保障了铠装加热丝1工作时，水冷管道9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11上设有进水阀10，所述出水管7上设有出水阀6，所述排气支路5上设有排气阀4。这样，通过设计进水阀10用于实现进水管11的连通和闭合，通过设计出水阀6用于实现出水管7的连通和闭合，通过设计排气阀4用于实现排气支路5的连通和闭合，当需要管道闭合时，先关闭铠装加热丝1和排气阀4，后打开进水阀10和出水阀6，冷却水流入水冷管道9中，使传输管道内的液态金属锂凝固成固态金属锂，当需要管道连通时，先关闭进水阀10和出水阀6，后启动铠装加热丝1打开排气阀4。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10、所述出水阀6和所述排气阀4均为手动球阀。这样，进水阀10、出水阀6和排气阀4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10、所述出水阀6和所述排气阀4 均为电磁球阀，所述铠装加热丝1上设有电源开关12，所述进水阀10、所述出水阀6、所述排气阀4和所述电源开关12分别与电磁阀联动控制箱9连接。这样，通过电磁阀联动控制箱9实现对于管道开闭的控制，电磁球阀和电热带的电源开关可配合电磁阀联动控制箱9达到联动控制的目的，当电磁阀联动控制箱9切换至闭合档，电磁阀联动控制箱9发出控制信号，先关闭铠装加热丝 1的电源开关12和水冷管道9的排气阀4，后打开水冷管道9的进水阀10和出水阀6，使传输管道内的金属锂凝固成固态金属锂，实现闭合管道目的；当电磁阀联动控制箱9切换至连通档，电磁阀联动控制箱9发出控制信号，先关闭水冷管道9的进水阀10和出水阀6，后打开铠装加热丝1的电源开关12和水冷管道9的排气阀4，使传输管道内金属锂熔化，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2，还可以是：所述主管道8、所述进料管2和所述出料管13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8的管道外径为30mm-80mm，所述主管道8的管壁厚度为3mm-8mm，所述主管道8的长度为100mm-400mm。这样，主管道8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8，导致管道无法封闭，主管道8长度大于400mm时，长度过长会导致纵向截面为“U”形的主管道8内残留过多金属锂，降低金属锂的收率。同时，主管道8的管道外径小于30mm，主管道8内的流量过小，传输效率低，主管道8的管道外径大于80mm，主管道8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8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8的加热时间过长导致能耗较大，并且增加生产成本；主管道8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8容易损坏，影响主管道8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2，还可以是：所述铠装加热丝1的功率为1500W-3500W。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。

请参考图1和图2，在本实施方式中，进料管2和出料管13水平设置，纵向截面为“U”形的主管道8采用不锈钢材料制成，其管壁厚度为4mm，主管道 8的管道外径为40mm，主管道8的长度为150mm。水冷管道9缠绕于主管道8 下方中央位置，缠绕圈数为7圈。水冷管道9设有进水管11和出水管7，进水管11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5，排气支路5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。铠装加热丝1缠绕于主管道8及缠绕式的水冷管道9外侧，铠装加热丝1上设有电源开关12，铠装加热丝1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9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9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。所述扣装保温层内衬石棉，能有效减少加热过程中的热量散失，缩短固态金属锂融化时间。所述扣装保温层加装在所述主管道、进料管道和出料管道上，减少管道加热与联通过程中的热量散失，提高工作效率，降低能耗。此外，所述扣装保温层为可拆卸式设计，减少管道设备维修更换所需的时间与成本，提高工作效率。监测装置15对管道漏锂情况进行监测，检测装置13位于进料管道1，主管道8和出料管道11的外表面底部，一旦发生漏锂情况，管道漏出的液态锂接触到导线，导线输出电信号通过转换器转换成数字信号到电磁联动控制箱9显示漏锂位置并发出警报。

本实施方式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。

可以理解的，在另一个实施方式中，进料管2和出料管13水平设置，纵向截面为“U”形的主管道8采用碳素钢材料制成，其管壁厚度6mm，主管道8 的管道外径为60mm，主管道8的长度为200mm。水冷管道9缠绕于纵向截面为“U”形的主管道8下方中央位置，缠绕圈数为7圈。水冷管道9设有进水管 11和出水管7，进水管11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5，排气支路5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。铠装加热丝1缠绕于纵向截面为“U”形的主管道8及缠绕式的水冷管道9外侧，铠装加热丝1上设有电源开关12，铠装加热丝1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9的进水阀9和出水阀10，使主管道内的液体金属锂凝固，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9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。所述扣装保温层加装在所述主管道、进料管道和出料管道上，减少管道加热与联通过程中的热量散失，提高工作效率，降低能耗。监测装置15对管道漏锂情况进行监测，检测装置13位于进料管道 1，主管道8和出料管道11的外表面底部，一旦发生漏锂情况，管道漏出的液态锂接触到导线，导线输出电信号通过转换器转换成数字信号到电磁联动控制箱9显示漏锂位置并发出警报。

本实施方式中的一种高温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。

可以理解的，在又一个实施方式中，进料管2从上到下竖直设置，出料管 13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8采用不锈钢材料制成，其管壁厚度5mm，主管道8的管道外径为50mm，主管道8的长度为250mm。水冷管道9缠绕于纵向截面为“U”形的主管道8下方中央位置，缠绕圈数为9圈。水冷管道9设有进水管11和出水管7，进水管11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 5，排气支路5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。铠装加热丝1缠绕于纵向截面为“U”形的主管道8及缠绕式的水冷管道9外侧，铠装加热丝1上设有电源开关12，铠装加热丝1功率为3000W。当需要管道闭合时，先手动关闭铠装加热丝1电源开关12和排气阀11，后手动打开水冷管道9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9的进水阀9和出水阀10，后打开铠装加热丝1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。所述扣装保温层加装在所述主管道、进料管道和出料管道上，减少管道加热与联通过程中的热量散失，提高工作效率，降低能耗。监测装置15对管道漏锂情况进行监测，检测装置13位于进料管道 1，主管道8和出料管道11的外表面底部，一旦发生漏锂情况，管道漏出的液态锂接触到导线，导线输出电信号通过转换器转换成数字信号到电磁联动控制箱9显示漏锂位置并发出警报。

主管道8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8的规格参数不同以及铠装加热丝 1的功率不同。

本实施方式中的一种高温液态金属锂的传输管道适用于连接化料炉和除油罐。

综上所述，本实用新型的新型液态金属锂输送管道中，所述主管道呈“U”形，两端设有进料管与出料管，所述水冷管道缠绕于所述主管道“U”形的底部，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，所述铠装加热丝竖直分布于主管道的外表面上，所述监测装置安装在主管道下表面，所述扣装保温层加装在所述主管道上。本实用新型提供的新型液态金属锂传输管道，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；铠装加热丝分布于所述主管道、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，启动铠装加热丝加热主管道、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，铠装加热丝作为传输管道的连通装置，取代原来的加热带设计，加热速度快，使用寿命长，提高了工作效率，减少了加热带更换成本。另外，“U”形的主管道设计，有效杜绝了液体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。最后，管道实时监测装置对管道漏锂情况进行监测，一旦发生漏锂情况，管道漏出的液态锂接触到导线，导线输出电信号通过转换器转换成数字信号显示漏锂位置并发出警报。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安全性，减少管道热量散失，降低能耗，同时减少设备维修次数，降低成本。

上述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种新型液态金属锂输送管道，其特征在于：包括主管道、水冷管道、监测装置、启闭式铠装加热丝和扣装保温层，所述主管道呈“U”形，两端设有进料管与出料管，所述水冷管道缠绕于所述主管道“U”形的底部，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，所述铠装加热丝竖直分布于主管道的外表面上，所述监测装置安装在主管道下表面，所述扣装保温层加装在所述主管道上。

2.根据权利要求1所述的一种新型液态金属锂输送管道，其特征在于：所述监测装置附在所述主管道外表面底部。

3.根据权利要求2所述的一种新型液态金属锂输送管道，其特征在于：所述监测装置为导线式检测装置，当漏锂接触导线，导线电信号发生改变，通过转换器转换成数字信号，进而判断漏锂情况与漏锂位置。

4.根据权利要求2所述的一种新型液态金属锂输送管道，其特征在于：所述监测装置与控制箱联动，当漏锂情况发生时，所述控制箱停止加热并发出警报信号。

5.根据权利要求1所述的一种新型液态金属锂输送管道，其特征在于：所述铠装加热丝竖直分布在所述主管道、所述水冷管道、所述进料管以及所述出料管的外表面上。

6.根据权利要求5所述的一种新型液态金属锂输送管道，其特征在于：所述铠装加热丝的功率为1500W-3500W。

7.根据权利要求1所述的一种新型液态金属锂输送管道，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1所述的一种新型液态金属锂输送管道，其特征在于：所述扣装保温层内衬石棉。

9.根据权利要求8所述的一种新型液态金属锂输送管道，其特征在于：所述扣装保温层为可拆卸式设计。

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