[发明专利]一种液态金属热管封装装置及方法

说明书

本发明公开了一种液态金属热管封装装置及方法，该装置包括真空操作箱、惰性气体储藏罐、真空泵机组、液态金属储藏罐、电磁流量计、热管、水氧检测仪、氦质谱检漏仪、真空计、阀门及相关管线。真空操作箱为热管灌装提供真空环境；惰性气体储藏罐提供惰性气体；真空泵机组排除真空操作箱内气体和为热管抽真空；液态金属储藏罐储藏液态金属工质；电磁流量计计量灌装液态金属工质的质量；水氧检测仪、氦质谱检漏仪、真空计检测灌装过程中的水氧含量、泄漏率、真空度。本装置结构简单、操作简便、液态金属灌装质量可控、热管灌装真空度高。

技术领域

本发明涉及相变换热设备技术领域，具体涉及一种高温热管工质灌装装置及方法。

背景技术

高温热管通常采用液态金属作为工作介质，由于液态金属熔点和沸点较高，液态金属热管可应用核反应堆系统、航空航天、钢铁冶金等领域。由于液体金属性质较为活泼，极易与空气发生反应，生成的氧化物会堵塞吸液芯孔隙、影响热管工作性能。同时由于液态金属工作蒸气压较低，不凝气体的存在会极大的影响热管的等温性能和热传输能力。本设计针对高温热管灌装过程，提出了一种高温热管工质灌装装置，为高温热管的高质量灌装提供参考。

发明内容

为实现液态金属热管的高质量封装，本发明提供一种液态金属热管封装装置及方法，本发明装置结构简化，可应用于液态金属热管封装。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高温热管工质灌装装置及方法，包括真空操作箱100、惰性气体储藏罐200、真空泵机组300、液态金属储藏罐400、连接接头500、热管600、气体进口阀201、水氧检测仪301、氦质谱检漏仪302、第一阀门310、第二阀门320、扩颈腔体311、真空计312、密封阀门313、电磁流量计401和封装阀门402；所述惰性气体储藏罐200经气体进口阀201连接至真空操作箱100底部，真空泵机组300出口连接水氧检测仪301和氦质谱检漏仪302，真空泵机组300入口管线穿入真空操作箱100上侧壁后分两路，一路通过第二阀门320连通真空操作箱100内部，另一路依次连接第一阀门310、扩颈腔体311、密封阀门313后穿出真空操作箱100底部连接连接接头500上端口，扩颈腔体311上设置真空计312；液态金属储藏罐400经电磁流量计401、封装阀门402穿出真空操作箱100底部连接连接接头500上端口，连接接头500下端口与热管600相连。

所述惰性气体储藏罐200内储藏气体为氮气、氦气、氖气、氩气或氙气。

所述真空泵机组300为多级机组，包括离子泵、分子泵、扩散泵、喷射泵、罗茨泵、旋片泵、活塞泵的一种或多种，真空度覆盖10⁵～10^-8Pa量级。

所述真空计312为复合式真空计，该复合式真空计为皮拉尼真空计、电阻真空计、热偶真空计、热辐射真空计、热阴极电离真空计、冷阴极电离真空计、粘滞真空计中至少两种，真空度测量覆盖10⁵～10^-8Pa量级。

所述液态金属储藏罐400内液态金属为锂、钠、钾、铷、铯或汞，液态金属储藏罐400内维持的温度使得金属为液态。

所述密封阀门313和封装阀门402为液态金属阀门，工作温度为液态金属熔点以上50℃。

所述连接接头500为真空接头，选用高真空法兰、螺纹接头或活接头，连接接头500所用垫片选用石墨垫片、环氧铜垫片或钢骨架石墨垫片。

所述热管600灌装前烘烤温度250℃±50℃，热管600灌装真空度为10^-4Pa，水氧含量小于10^-10std cc/s，泄漏率低于10^-9std cc/s。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：