[发明专利]一种制备碱金属高温热管的无氧化分装装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备碱金属高温热管的装置及方法，属于热管技术领域。

背景技术

热管是一种高性能的传热元件，是靠内部工作介质(工质)的蒸发、凝结和回流而将热量不断从热源传向热汇的装置。热管具有高传热能力、高等温性和变热流密度能力等特点。

高温热管一般指工作温度大于500℃的热管，多采用碱金属作为工质，例如钾、钠、锂等。碱金属工质在常温下是固态，弱氧环境也容易氧化；另外不同的碱金属的熔点各不相同，例如碱金属的熔点，钾在64℃，钠在98℃，锂在181℃，因此分装时需不同的温度控制。

碱金属的分装过程应该保证：充装前热管具有足够高的真空度；能够控制充入工质的量；充入的工质具有较高的纯度，即达到高纯工质的无氧化要求等。以前的碱金属分装方法如下：

(1)金属钠的蒸馏充装工艺，例如，文献“马同泽，侯增祺，吴文銧，《热管》，科学出版社，ISBN7-03-002011-1，1991，277-282”中介绍了蒸馏充钠方法。这种蒸馏工艺方法，控制碱金属的过程变化是，从固态→液态→气态→液态→固态，过程复杂，耗时间长，后处理麻烦，不易精确定量。

(2)固态碱金属工质的定量充装设备与充装方法(专利申请号为200910091897.2，曲伟、虞斌)。这种方法采用过滤工艺，控制碱金属的过程变化是，从固态→液态→固态，与(1)方法相比，过程简单，但由于所连接热管的排气要通过工质，真空阻力大，真空度不易达到。另外，真空手套筒属于开式惰性气体保护，分装过程中仍有少部分碱金属氧化，影响了热管的最终性能。

(3)小型高温热管固态碱金属工质的精确充装设备与充装方法(曲伟，段颜军，2010申请专利)。与(2)方法相比，采用旁路结构，加热装置设计成外围加热器，可拆卸。由于采用外围覆着加热，接触间隙导致的热阻影响了控温，影响了充装的稳定性；另外，开放式真空手套筒的惰性气体保护，分装过程中仍有少部分碱金属氧化，也影响了热管的最终性能。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种制备碱金属高温热管的无氧化分装装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种制备碱金属高温热管的装置，该装置包括高温热管、高温存储罐、手套操作箱、超高真空分子泵机组、管路和阀门；手套操作箱包括排气总管；

其中，管路包括主进气管、支路抽气旁路、进气旁路和出气旁路；

阀门包括第一超真空密封阀、第二超高真空密封阀、第三超高真空密封阀、第四超真空密封阀、第五进气阀门、第六进气阀门和第七排气阀门；

主进气管通过第六进气阀门与出气旁路相连通；

主进气管通过第一超真空密封阀、第五进气阀门与进气旁路相连通；

主进气管通过第一超真空密封阀、第四超真空密封阀与手套操作箱、高温存储罐相连通；

主进气管通过第一超真空密封阀、第二超高真空密封阀与支路抽气旁路相连通；

主进气管通过第一超真空密封阀、第二超高真空密封阀、第三超高真空密封阀与超高真空分子泵机组相连通；

排气总管通过第七排气阀门与超高真空分子泵机组相连通；

高温存储罐通过手套操作箱底端的进出口与手套操作箱进行连通；

高温热管与高温存储罐相连通，并通过法兰固定密封连接。

手套操作箱的正前方有两个手套口、手套操作箱的两侧有排气总管；手套操作箱通过法兰固定在操作台上；法兰上有螺栓孔；手套操作箱里面有天平位置、工质罐接口、残渣罐接口、密封法兰、在手套操作箱底面中间靠后的位置有一进出口；在手套操作箱底面靠左的位置为天平位置、在手套操作箱底面靠前的位置左右分布着工质罐接口、残渣罐接口；在手套操作箱的后面内壁上有照明装置；在手套操作箱的里面四周有排气引管，在手套操作箱内的气体通过排气引管两端的排气孔进入到排气总管；手套操作箱的顶端有一个透明端盖；透明端盖与手套操作箱通过端盖密封孔进行密封和固定；

高温存储罐通过进出口与手套操作箱进行连通，高温存储罐与手套操作箱是通过密封法兰来实现；