[发明专利]一种高温热管定量充液装置及方法

权利要求书

1.一种高温热管定量充液装置，其特征在于：包括缓冲罐(10)、标定管(20)和清洗剂(30)；所述缓冲罐(10)底部通过管道连接标定管(20)顶部；所述缓冲罐(10)包括充气阀(110)、惰性气体罐(111)、第一气阀(120)、真空计(121)、第二气阀(130)、水/氧含量检测计(131)、第三气阀(140)、压力表(141)、排气阀(150)和真空泵机组(151)，缓冲罐(10)顶部通过充气阀(110)连接惰性气体罐(111)，缓冲罐(10)顶部通过第一气阀(120)连接真空计(121)，缓冲罐(10)顶部通过第二气阀(130)连接水/氧含量检测计(131)，缓冲罐(10)顶部通过第三气阀(140)连接压力表(141)，缓冲罐(10)顶部通过排气阀(150)连接真空泵机组(151)；所述标定管(20)包括工质进口阀(210)、工质净化回路出口(211)、第一工质阀(220)、第二工质阀(221)、浮子(222)、液位计(223)、工质出口阀(224)、工质净化回路入口(225)、工质充注阀(230)、充注连接头(231)、工质封口阀(232)和热管(234)，标定管(20)侧壁通过工质进口阀(210)连接工质净化回路出口(211)，标定管(20)侧壁通过第一工质阀(220)连接液位计(223)，液位计(223)内部含有浮子(222),液位计(223)侧壁由下到上分别设置有第一工质阀(220)和第二工质阀(221)，缓冲罐(10)侧壁通过第二工质阀(221)连接液位计(223)，液位计(223)底部通过工质出口阀(224)连接工质净化回路入口(225)，标定管(20)底部通过工质充注阀(230)、充注连接头(231)和工质封口阀(232)连接热管(234)；

所述液位计(223)选用磁浮子液位计、超声波液位计、压差液位计、磁翻板液位计、投入液位计、电容液位计、射频液位计、雷达液位计或称重液位计；

所述清洗剂(30)选用无水乙醇、异丙醇、去离子水或高压氮气。

2.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述标定管(20)的容积为标定值，标定管(20)底部为锥形或半球形结构，便于工质完全流入工质充注阀(230)，标定管(20)内第一工质阀(220)到工质充注阀(230)之间的容积小于热管(234)的最小工质充注容积。

3.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述充注连接头(231)选用法兰或活接头，法兰或活接头中的垫片采用石墨垫片、钢骨架外复石墨垫片或不锈钢垫片。

4.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述缓冲罐(10)和标定管(20)外部设置有加热带以维持内部工质的温度高于工质熔点。

5.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述惰性气体罐(111)内储存的惰性气体为氦气、氖气、氮气、氩气、氙气或氮气。

6.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述热管(234)充装的工质为银、铅、锂、钠、钾、铷或铯单质金属或包括熔盐在内的混合物。

7.根据权利要求1所述一种高温热管定量充液装置，其特征在于：所述真空泵机组(151)为四级组合，第一级泵选用活塞泵或水环泵，将压力降低至10²Pa量级，第二级泵选用水喷射泵、罗茨泵或旋片泵，将压力降低至10^-2Pa量级，第三级泵选用扩散泵或分子泵，将压力降低至10^-8Pa量级，第四级泵选用离子泵或低温泵，将压力降低至10^-14Pa量级。

8.权利要求1至7任一项所述的高温热管定量充液装置的工作方法，其特征在于：热管(234)连接充注连接头(231)和工质封口阀(232)，将热管(234)内部充注惰性气体以排出空气，关闭工质封口阀(232)，采用清洗剂(30)冲洗工质充注阀(230)、充注连接头(231)和工质封口阀(232)裸露于空气的部分，通过充注连接头(231)将热管(234)连接到工质充注阀(230)，针对缓冲罐(10)和标定管(20)进行加热，加热温度高于工质熔点5～20℃，依次打开第二气阀(130)、第三气阀(140)、真空泵机组(151)、排气阀(150)、工质充注阀(230)和工质封口阀(232)，观察压力表(141)示数，待压力低于压力表(141)量程时，关闭第三气阀(140)，打开第一气阀(120)，通过真空计(121)继续观察压力变化，待真空计(121)示数低于1.0×10^-4Pa后，依次关闭排气阀(150)、真空泵机组(151)和工质充注阀(230)，打开工质进口阀(210)、第一工质阀(220)和第二工质阀(221)，工质由工质净化回路出口(211)流入标定管(20)，观察液位计(223)的读数，待液位计读数至设计值时关闭工质进口阀(210)、第一工质阀(220)和第二工质阀(221)，打开工质充注阀(230)和充气阀(110 )，惰性气体罐(111)内惰性气体将工质压入热管(234)，待压力高于设计值后关闭充气阀(110 )，停止对热管(234)进行加热，待温度低于工质凝固点后依次打开真空泵机组(151)和排气阀(150)，待真空计(121)示数低于1.0×10^-4Pa后，依次关闭工质封口阀(232)、工质充注阀(230)、排气阀(150)和真空泵机组(151)，对热管(234)进行加热-冷却操作反复3～5次，加热温度500℃，冷却温度为凝固点5℃以下，完成后依次打开真空泵机组(151)、排气阀(150)、工质充注阀(230)和工质封口阀(232)，待真空计(121)示数低于1.0×10^-4Pa 后，依次关闭工质封口阀(232)、工质充注阀(230)、排气阀(150)和真空泵机组(151)，将热管(234)与工质封口阀(232)压紧后剪断焊接完成热管的充装。