一种液态金属测氧传感器及其制造方法技术

本申请实施例公开了一种液态金属测氧传感器及其制造方法，涉及氧传感器技术领域，解决了相关技术中液态传感器受限于功能陶瓷器件结构难以延长的问题。该液态金属测氧传感器，包括适配外壳，适配外壳的外壁设有固定部，固定部用于固定在待测容器上，适配外壳位于固定部以下的部分位于待测容器内，适配外壳下端固定有功能陶瓷件，功能陶瓷件内部具有用于检测的功能元件。本申请的液态金属测氧传感器用于测量液态金属中氧的含量。于测量液态金属中氧的含量。于测量液态金属中氧的含量。

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属测氧传感器及其制造方法


[0001]本申请实施例涉及但不限于氧传感器领域，尤其涉及一种液态金属测氧传感器及其制造方法。

技术介绍

[0002]原子能工业中常采用液态金属(liquid metal，LM)作为冷却剂，液态金属中氧含量对于反应堆的安全运行起重要作用，氧含量过高可导致铅铋氧化物析出，堵塞管路、阀门、设备等；氧含量过低可导致铅铋溶液在运行过程中腐蚀管路、阀门、设备等。因此对液态金属冷却剂中氧含量进行控制尤为重要，而准确测量氧含量则是控氧的先决条件。
[0003]氧化钙稳定氧化锆陶瓷(CSZ)、氧化钇稳定氧化锆陶瓷(YSZ)、氧化镱稳定氧化锆陶瓷(Yb
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ZrO2)、氧化钪稳定氧化锆陶瓷(Sc
‑
ZrO2)等制备的功能陶瓷器件广泛应用于原子能工业。该类功能陶瓷器件制备的氧传感器可用于测定液态金属作为冷却剂的各种类型核反应堆热传输回路系统中的氧含量。
[0004]功能陶瓷件直接烧结成过长的形状，会由于应力集中等问题难以成型，因此功能陶瓷件只能制备为结构简单、长度相对固定的陶瓷件，相应的氧传感器则受限于功能陶瓷件长度难以适应不同深度的待测容器。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供液态金属测氧传感器，位于待测容器内的部分长度可自由设置，应用场景丰富。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，包括适配外壳，适配外壳的外壁设有固定部，固定部用于固定在待测容器上，适配外壳位于固定部以下的部分位于待测容器内，适配外壳下端固定有功能陶瓷件，功能陶瓷件内部具有用于检测的功能元件。
[0007]本申请实施例提供的液态金属测氧传感器，将功能陶瓷件伸入待测容器内的液态金属中，通过功能元件检测液态金属中的氧含量，功能陶瓷件由于应力集中问题，长度相对固定，因此只能适配固定深度的待测容器，通过在功能陶瓷件上端固定适配外壳，并通过适配外壳上的固定部与待测容器固定，由于适配外壳的长度可以自由设置，通过延长或缩短固定部之下位置的适配外壳长度，从而延长或缩短传感器位于待测容器内的长度，从而适应不同深度的待测容器，与相关技术中传感器长度受限于功能陶瓷件的方案相比，本申请的传感器将可自由设置长度的适配外壳与功能陶瓷件固定，并将固定部设置在适配外壳上，从而自由改变传感器位于待测容器内的长度，提高了本申请传感器的普适性，丰富了其应用场景。
[0008]在本申请的一种可能的实现方式中，适配外壳与功能陶瓷件钎焊连接。
[0009]本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，焊接密封性能好，在使用需要密封的功能元件时，能提供优良的密封性，且不需要额外部件，结构简单，节约材料；焊接的结构刚度大，整体性好，不易损坏；同时钎焊连接时钎料熔化通过毛细作用力流动和填充焊缝，
相比于熔焊连接功能陶瓷管几乎无变形，良好的保持了功能陶瓷管的结构。
[0010]在本申请的一种可能的实现方式中，适配外壳下端连接有防护罩，防护罩套设在功能陶瓷件外侧，且防护罩相对功能元件位置开有通孔。
[0011]本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，通过设置通孔保证了功能陶瓷件与液态金属的接触，使得防护罩不会对传感器的检测造成影响，防护罩的设置避免了功能陶瓷件直接与外界的碰撞，无论是存储、运输还是使用过程中都降低了功能陶瓷件损坏的风险；同时，在传感器的安装过程中，由于防护罩的保护可以快速安全的完成安装，而不必担心功能陶瓷件与被测容器发生碰撞，有效提高了本申请传感器的安装效率；此外，即使因意外导致功能陶瓷件破损，其碎片被防护罩阻挡，难以掉入液态金属，堵塞管路，因此防护罩的设置也对被测设备提供了一定保护。
[0012]在本申请的一种可能的实现方式中，防护罩内壁与功能陶瓷件外壁之间留有间隙。
[0013]本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，一定的间隙使得将功能陶瓷件放入防护罩内的动作更加方便省力，且在此过程中功能陶瓷件外壁几乎不与防护罩内壁产生摩擦，从而保证了功能陶瓷件的完整性。
[0014]在本申请的一种可能的实现方式中，防护罩、适配外壳、功能陶瓷件三者通过一个过渡件钎焊连接。
[0015]本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，由于防护罩、适配外壳、功能陶瓷件三者由不同材料支撑，膨胀系数存在差异，直接焊接会导致连接效果不佳，因此将三者分别焊接在过渡件上保证连接强度，同时连接件可以制成合适的形状，方便焊接。
[0016]在本申请的一种可能的实现方式中，过渡件包括圆筒状的基体，基体上端一体设置有凸缘，基体内壁与功能陶瓷件外壁连接，基体外壁与防护罩内壁连接，凸缘上侧与适配外壳下端连接。
[0017]本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，基体的壁厚可以填补防护罩与功能陶瓷件之间的间隙，更便于焊接，设置凸缘，则方便了适配外壳的焊接。
[0018]在本申请的一种可能的实现方式中，防护罩与适配外壳均由金属材料制成，作为传感器的负极，正极为功能元件。
[0019]本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，直接将防护罩作为电极，避免设置过多的电极元件，简化了传感器的结构，节省了材料。
[0020]在本申请的一种可能的实现方式中，适配外壳上端设有密封件。
[0021]本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，传感器依据功能元件的不同需要不同的工作环境，在采用一些功能元件时需要保证功能陶瓷件内的密封性，由于功能陶瓷件已与适配外壳焊接密封，其内腔是一体的，将密封件设置于两者皆可，但功能陶瓷件结构较为脆弱，不适宜安装密封件，因此将密封件安装于适配外壳上，在保证功能元件使用环境的同时提高传感器的结构强度，同时将密封件设置在端部，更加便于维护。
[0022]在本申请的一种可能的实现方式中，功能陶瓷件下端直径小于上端直径。
[0023]本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，上端大直径，对应的壁厚更厚，与适配外壳连接的强度更大，同时上端为功能陶瓷件的承力端，大壁厚的承载能力更强，下端小直径，对应的壁厚更薄，更利于氧离子穿透，从而缩短相应时间。
[0024]在本申请的一种可能的实现方式中，功能陶瓷件下端与上端之间平滑过渡。
[0025]本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，平滑过渡有助于消除应力集中，从而增强功能陶瓷件的强度，同时平滑过渡降低了液态金属对功能陶瓷管的冲击，提升了其抗震性能，此外平滑过渡的功能陶瓷件更利于液态金属在防护罩内流动，同时也降低了液态金属的沿程阻力。
[0026]第二方面，一种制造方法，用于制造液态金属测氧传感器，其特征在于，包括：将适配外壳下端与功能陶瓷件上端固定，将功能元件装入功能陶瓷件。
[0027]由于本申请实施例提供的制造方法用于制造第一方面中任一项的液态金属测氧传感器，该制造方式工序少，易于实现。通过该方法制作出来的液态金属测氧传感器能够解决第一方面中任一项的液态金属测氧传感器所解决的技术问题，并达到相同的技术效果。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态金属测氧传感器，其特征在于，包括：适配外壳，所述适配外壳的外壁设有固定部，所述固定部用于固定在待测容器上，所述适配外壳位于所述固定部以下的部分位于所述待测容器内；功能陶瓷件，所述功能陶瓷件固定在所述适配外壳的下端，所述功能陶瓷件内部具有用于检测的功能元件。2.根据权利要求1所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述适配外壳与所述功能陶瓷件钎焊连接。3.根据权利要求1所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述适配外壳下端连接有防护罩，所述防护罩套设在所述功能陶瓷件外侧，且所述防护罩相对所述功能元件位置开有通孔。4.根据权利要求3所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述防护罩内壁与所述功能陶瓷件外壁之间留有间隙。5.根据权利要求3所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述防护罩、所述适配外壳、所述功能陶瓷件三者通过一个过渡件钎焊连接。6.根据权利要求5所述的液态金...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦博，鲁盛会，龙斌，付晓刚，张金权，阮章顺，梁娜，陶柳，王荣东，张金山，杨红义，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：