[发明专利]一种高温氟化物熔盐实验系统管道控制装置

说明书

技术领域

本发明属于高温流体管道控制领域，具体涉及一种高温氟化物熔盐实验系统管道控制装置。

背景技术

随着国际上氟化物熔盐流动换热研究的日渐兴起，搭建以氟化物熔盐为工质的实验系统必不可少。因此需要解决实验系统中的氟化物熔盐的流动控制问题，即实现实验系统的管道控制。

然而由于氟化盐熔点高，腐蚀机理特殊，并且以氟化物熔盐为工质的实验系统运行温度长期高于500℃。由于阀门结构等因素，现有的机械阀难以有效运作，并且实践表明机械阀在氟化物熔盐实验系统中可靠性难以保证。

目前在熔盐管道流动控制方面，已有不少利用熔盐凝固来实验管道控制的技术方案。

例如中国专利CN 202401166U提供了一种熔体冷冻阀，其包括熔体管和阀体，熔体管中部穿入阀体并与阀体两端密封连接，且熔体管路没有任何接口，保证了熔体的零泄露，熔体管外壁与阀体内壁构成筒体冷冻室，往冷冻室中通入冷空气便可以使熔体固化达到止流目的，此阀门结构简单，操作方便，但是无法实现管道迅速有效地恢复畅通。

又如中国专利CN 202612831U提供了一种熔体冷冻阀门，主要由水汽进口接管、空气进口接管、空气出口接管、夹套管、内接管、外套及阀芯组成，通入水汽及空气的混合气体可以对阀芯的熔体进行有效的冷却致其凝固，达到关闭截止熔体的作用，但是该阀体无法恢复管道的畅通，因此不适合应用于需要频繁通断的管道中。

再如中国专利CN 105546164A提供一种高温耐腐蚀介质制备纯化设备的冷冻阀门，其主要包括阀体、导入段及导出段，利用阀体上的散热片对内部的液态介质降温冷却成固态，实现阀门的关闭，加热阀体便可以恢复流道的畅通，但是该阀门利用曲线管道实现功能，将引入不必要的流动阻力，最终会给实验带来较大的负面影响，因此不适合应用于氟盐管道中。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种高温氟化物熔盐实验系统管道控制装置，该装置通过控制氟化物熔盐的凝固与熔化状态，可靠有效地实现对氟化物熔盐管道的截止与通畅控制：利用空气在空腔内快速流过控制管，形成强迫对流，迅速冷却控制管，使管内氟化物熔盐凝固；利用空腔内的真空状态，通过真空隔热极大地组织控制管热量的散失，再加上保温层的进一步保温，使得加热丝能够有效加热控制管，从而使管内氟化盐熔化，让控制管恢复并长期保持畅通。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种高温氟化物熔盐实验系统管道控制装置，包括控制管F，紧密均匀缠绕于控制管F外壁面的电加热丝C，设置在控制管F外的密封外壳D，密封外壳D与控制管F间形成高度密闭环形空腔，密封外壳D上设置有气体进口管A和气体出口管H，气体进口管A和气体出口管H上分别设置有气体进口阀B和气体出口阀G，还包括包裹整个密封外壳D、气体进口管A、气体出口管H和控制管露出部分的保温层E；高温氟化物熔盐流经控制管F，通过改变控制管F内氟化物熔盐的熔化或凝固状态来实现管道控制；

当需要阻止高温氟化物熔盐流动时，打开气体进口阀B和气体出口阀G，关闭电加热丝C，将室温空气从气体进口管A注入，再从气体出口管H流出，使控制管F得到冷却，进而使控制管F内高温氟化物熔盐凝固，达到阻止高温氟化物熔盐流动的目的；

当需要恢复或保持高温氟化物熔盐流动时，启动电加热丝C，关闭气体进口阀B，打开气体出口阀G，抽出密封外壳D内的空气，使外壳内的空腔真空，之后再关闭气体出口阀G，控制管F升温使管内熔盐恢复或保持流动。

所述控制管F为光滑无缝管，从管进口至出口，管径保持不变。所述密封外壳D为密闭耐高温不锈钢空心筒，控制管F穿过其轴心，通过焊接密封连接，同时密封外壳D与控制管F间形成的高度密闭环形空腔，根据需要抽去其中空气，使之成为真空腔室。所述保温层E由硅酸铝等绝热材料制作。所述气体进口管A和气体出口管H焊接安装于密封外壳D上。

本发明具有以下优点和有益效果：

1.装置加工难度低、成本低并且操作简单可靠性高。

2.控制管F为直线管段，不会在氟化物熔盐流动过程中引入不必要的流动阻力。

3.装置的真空腔室具有极高的高温隔热能力，可以在整个实验过程中保证管道处于畅通状态。

4.可将气体进口阀与气体出口阀放置在操人员易于操作的地方，不需要人近距离操作，使人远离系统高温段，保障人员安全。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。