一种液态金属高温脉动热管的充液装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种液态金属高温脉动热管的充液装置，充液装置包括惰性气体气瓶、手套箱、抽真空系统、液态金属高温脉动热管、脉动热管加热器和充液管，其中，手套箱为密封箱体结构，手套箱的正前箱体上有两个密封连接的手套，手套箱内有气体循环系统、至少一个称量装置、至少一个液态金属存储装置、多通道连接管、抽真空管路、充液管路、至少一个液体管路、至少一个液体管路开关和真空阀，所述手套箱的箱体上有第一接口和第二接口。本实用新型专利技术可以达到脉动热管精准充装、充装工质纯度高、充装过程安全、充装后残余工质安全处理、脉动热管性能优异等目的。

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属高温脉动热管的充液装置
本技术涉及高温脉动热管的加工领域，更具体地，涉及一种液态金属高温脉动热管的充液装置。
技术介绍
脉动热管(OHP)是Akachi在20世纪90年代初提出的一种新型、高效、可用于微小空间、高热流密度条件下的传热元件。脉动热管由弯曲的毛细管组成，管内抽真空后充入适量工质。工作时,工质在加热端吸热,膨胀和升压，流向低温放热端。在那里气柱冷却收缩，由于两端间存在压差以及相邻管子之间存在的压力不平衡，使得工质在加热端和放热端之间振荡流动，从而实现热量的传递。工作温度超过500℃的脉动热管称为高温脉动热管。高温脉动热管采用液态金属作为工质，液态金属具有良好的导热能力、热稳定性和较低的饱和蒸气压，并且在高温下具有较高的汽化潜热。由于钠钾合金具有常温下为液态的特点，因此加热过程中可以省去熔化过程，使热管启动更加简单。因此，钠钾合金是液态金属高温脉动热管的理想工质之一。钠钾合金在常温下为液态，遇酸、二氧化碳、潮气及水发生剧烈反应,放出氢气,立即自燃,有时甚至会爆炸，在弱氧环境中也极其容易氧化，因此工艺过程中的惰性气体保护极为重要。由于脉动热管内径较小，工质在毛细管内受表面张力的影响最终离散成随机分布、间隔布置的液塞和气塞，所以充入的惰性气体难以抽出，大大增加了充装的难度，现有的脉动热管及碱金属高温热管的充装方法无法满足钠钾合金高温脉动热管的充装要求。液态金属高温脉动热管的充装过程应该保证：充入的液态金属具有较高的纯度；充装前脉动热管具有很高的真空度；能够精准控制充入钠钾合金的量；保证在充装完成后高温脉动热管中不存在惰性气体；由于液态金属极其活泼，还需保证充装过程的安全性。液态金属高温脉动热管的充装工艺属于首创，但在充装过程中，可以借鉴碱金属高温热管以及钠钾合金热管的充装工艺，可提供参考的充装工艺有四个：(1)需少量碱金属工质的高温热管的精确充装设备及方法(曲伟，段颜军，申请号:201110088089)，该种方法采用旁路结构，透明室中进行惰性气体置换后，将工质放入内筒后将充装管路密封并抽真空，加热将工质熔化为液体，液态工质在惰气冲击下进入高温热管，待热管恢复常温后将管内惰气抽出。此种方法采用的真空手套箱属于开式，分装过程中工质会有少量氧化，操作过程中涉及工件密封耦合过程，操作不当影响管路的密封。(2)一种碱金属工质的无氧化分装方法及一体化设备(曲伟，艾邦成，俞继军，薛志虎，申请号:201210378002.5)，与(1)中所述方法相比，此种方法工艺罐放置在手套箱下侧，简化了操作过程。手套箱内部采用4根吸排气管，每根管对经过的两角区排吸气不够均匀；内置天平占用了手套箱内的大部分，工艺罐壁面结构较为复杂，不易拆装。(3)一种双工艺接口热管的固态工质充装设备及充装方法(曲伟，艾邦成，俞继军，薛志虎，申请号:201410306757.3)，充装原理与(2)中基本相同，采用双工艺接口设计，主工艺口既是抽真空接口和惰性气体通路接口，又是工质的充入口，副工艺口既是抽真空接口，又是惰性气体通路接口，使排气通道增大一倍。此种方法装置较为复杂，工艺罐内壁会有工质残留，充液完成后的清洗过程也比较复杂。(4)钠钾合金热管的充装工艺，例如，文献“王伟.钠钾合金中温热管实验研究[D].北京工业大学,2012.”中介绍的钠钾合金充液方法，将钠钾合金处理好后装入合金筒中，连接整个系统，抽真空后在惰气压力下充入热管。此种方法对钠钾合金筒安装过程要求较高。应用此种方法对钠钾合金高温脉动热管进行充液，不能保证充装完成后惰性气体能够被抽出脉动热管。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种液态金属高温脉动热管的充液装置，达到脉动热管精准充装、充装工质纯度高、充装过程安全、充装后残余工质安全处理、脉动热管性能优异等目的。为实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种液态金属高温脉动热管的充液装置，其特征在于，包括惰性气体气瓶、手套箱、抽真空系统、液态金属高温脉动热管、脉动热管加热器和充液管，其中，所述手套箱为密封箱体结构，所述手套箱的正前箱体上有两个密封连接的手套，所述手套箱内有气体循环系统、至少一个称量装置、至少一个液态金属存储装置、多通道连接管、抽真空管路、充液管路、至少一个液体管路、至少一个液体管路开关和真空阀，所述手套箱的箱体上有第一接口和第二接口；在所述手套箱内，所述抽真空管路、所述充液管路以及所述至少一个液体管路通过所述多通道连接管连接在一起，所述抽真空管路还连接到所述第一接口，所述充液管路还连接到所述第二接口，每个所述液体管路连接每个所述液态金属存储装置，所述液态金属存储装置用来盛装待充入液态金属高温脉动热管的液态金属，所述称量装置置于每个液态金属存储装置的下方，用来称量充装进所述液态金属高温脉动热管内的每种液态金属的质量，所述真空阀安装在所述抽真空管路上，所述液体管路开关安装在每个液体管路上；所述惰性气体气瓶与所述手套箱密封连接；所述手套箱通过所述第一接口与所述抽真空系统密封相连；所述手套箱通过所述第二接口与所述充液管密封相连；所述充液管与所述液态金属高温脉动热管相连；所述液态金属高温脉动热管由所述脉动热管加热器加热。进一步地，所述抽真空系统与所述液态金属高温脉动热管之间在手套箱外还具有至少一条抽真空管路。进一步地，所述液态金属高温脉动热管中充入的工质为钠钾合金(钾的质量分数为46％-89％)，或金属钠，或金属锂，或金属铯，或金属铷。进一步地，所述抽真空系统包括真空计、冷阱、分子泵机组和冷却水浴，所述真空计、冷阱、分子泵机组顺次相连，所述冷却水浴连接于所述分子泵机组上，所述真空计与所述第一接口密封相连。进一步地，所述抽真空管路通过真空法兰与所述第一接口密封相连；所述抽真空系统通过真空法兰与所述第一接口密封相连；所述充液管路通过真空法兰与所述第二接口密封相连；所述充液管通过真空法兰与所述第二接口密封相连。进一步地，所述脉动热管加热器是沟槽式加热板或高频线圈。进一步地，所述液态金属高温脉动热管为管式脉动热管或板式脉动热管。从上述技术方案可以看出，本技术通过设置封闭性的手套箱，在惰性气体保护下配置液态金属工质，确保液态金属不被污染，通过保证手套箱内的惰气环境,使短时间内多次充装不必频繁拆卸手套箱内管路系统,通过使用称量装置，尽可能消除了充装过程中工质质量的误差，通过采用真空法兰进行管路与设备连接，使整体装置易拆卸、密封性好，通过在充液前对脉动热管、液体管路及充液管路进行抽真空，保证了充液前及充液后脉动热管中均无气体杂质，解决了当前技术无法保证充液后脉动热管内的气体无法抽出的问题,使充液过程更安全以及液态金属高温脉动热管的性能更优异。因此，本技术具有显著特点。附图说明图1是本技术的一种液态金属高温脉动热管的充液装置的结构示意图；图2是本技术的一种液态金属高温脉动热管的充液方法的流程图。具体实施方式下面结合附图，对本技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本技术的实施方式时，为了清楚地表示本技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液态金属高温脉动热管的充液装置，其特征在于，包括惰性气体气瓶、手套箱、抽真空系统、液态金属高温脉动热管、脉动热管加热器和充液管，其中，所述手套箱为密封箱体结构，所述手套箱的正前箱体上有两个密封连接的手套，所述手套箱内有气体循环系统、至少一个称量装置、至少一个液态金属存储装置、多通道连接管、抽真空管路、充液管路、至少一个液体管路、至少一个液体管路开关和真空阀，所述手套箱的箱体上有第一接口和第二接口；在所述手套箱内，所述抽真空管路、所述充液管路以及所述至少一个液体管路通过所述多通道连接管连接在一起，所述抽真空管路还连接到所述第一接口，所述充液管路还连接到所述第二接口，每个所述液体管路连接每个所述液态金属存储装置，所述液态金属存储装置用来盛装待充入液态金属高温脉动热管的液态金属，所述称量装置置于每个液态金属存储装置的下方，用来称量充装进所述液态金属高温脉动热管内的每种液态金属的质量，所述真空阀安装在所述抽真空管路上，所述液体管路开关安装在每个液体管路上；所述惰性气体气瓶与所述手套箱密封连接；所述手套箱通过所述第一接口与所述抽真空系统密封相连；所述手套箱通过所述第二接口与所述充液管密封相连；所述充液管与所述液态金属高温脉动热管相连；所述液态金属高温脉动热管由所述脉动热管加热器加热。...

【技术特征摘要】
1.一种液态金属高温脉动热管的充液装置，其特征在于，包括惰性气体气瓶、手套箱、抽真空系统、液态金属高温脉动热管、脉动热管加热器和充液管，其中，所述手套箱为密封箱体结构，所述手套箱的正前箱体上有两个密封连接的手套，所述手套箱内有气体循环系统、至少一个称量装置、至少一个液态金属存储装置、多通道连接管、抽真空管路、充液管路、至少一个液体管路、至少一个液体管路开关和真空阀，所述手套箱的箱体上有第一接口和第二接口；在所述手套箱内，所述抽真空管路、所述充液管路以及所述至少一个液体管路通过所述多通道连接管连接在一起，所述抽真空管路还连接到所述第一接口，所述充液管路还连接到所述第二接口，每个所述液体管路连接每个所述液态金属存储装置，所述液态金属存储装置用来盛装待充入液态金属高温脉动热管的液态金属，所述称量装置置于每个液态金属存储装置的下方，用来称量充装进所述液态金属高温脉动热管内的每种液态金属的质量，所述真空阀安装在所述抽真空管路上，所述液体管路开关安装在每个液体管路上；所述惰性气体气瓶与所述手套箱密封连接；所述手套箱通过所述第一接口与所述抽真空系统密封相连；所述手套箱通过所述第二接口与所述充液管密封相连；所述充液管与所述液态金属高温脉动热管相连；所述液态金属高温脉动热管由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪玉龙，吴孟轲，马鸿斌，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21