[發明專利]一種高溫氟化物熔鹽實驗系統管道控制裝置

在審

• 申請號: 201711066024.7
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107830299A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 張大林;周健成;劉明皓;王成龍;田文喜;蘇光輝;秋穗正
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F16L55/10
• 分類號: F16L55/10;F16L55/07;F16L53/38;F16L53/70;F16L59/065
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明屬于高溫流體管道控制領域，具體涉及一種高溫氟化物熔鹽實驗系統管道控制裝置。

背景技術

隨著國際上氟化物熔鹽流動換熱研究的日漸興起，搭建以氟化物熔鹽為工質的實驗系統必不可少。因此需要解決實驗系統中的氟化物熔鹽的流動控制問題，即實現實驗系統的管道控制。

然而由于氟化鹽熔點高，腐蝕機理特殊，并且以氟化物熔鹽為工質的實驗系統運行溫度長期高于500℃。由于閥門結構等因素，現有的機械閥難以有效運作，并且實踐表明機械閥在氟化物熔鹽實驗系統中可靠性難以保證。

目前在熔鹽管道流動控制方面，已有不少利用熔鹽凝固來實驗管道控制的技術方案。

例如中國專利CN 202401166U提供了一種熔體冷凍閥，其包括熔體管和閥體，熔體管中部穿入閥體并與閥體兩端密封連接，且熔體管路沒有任何接口，保證了熔體的零泄露，熔體管外壁與閥體內壁構成筒體冷凍室，往冷凍室中通入冷空氣便可以使熔體固化達到止流目的，此閥門結構簡單，操作方便，但是無法實現管道迅速有效地恢復暢通。

又如中國專利CN 202612831U提供了一種熔體冷凍閥門，主要由水汽進口接管、空氣進口接管、空氣出口接管、夾套管、內接管、外套及閥芯組成，通入水汽及空氣的混合氣體可以對閥芯的熔體進行有效的冷卻致其凝固，達到關閉截止熔體的作用，但是該閥體無法恢復管道的暢通，因此不適合應用于需要頻繁通斷的管道中。

再如中國專利CN 105546164A提供一種高溫耐腐蝕介質制備純化設備的冷凍閥門，其主要包括閥體、導入段及導出段，利用閥體上的散熱片對內部的液態介質降溫冷卻成固態，實現閥門的關閉，加熱閥體便可以恢復流道的暢通，但是該閥門利用曲線管道實現功能，將引入不必要的流動阻力，最終會給實驗帶來較大的負面影響，因此不適合應用于氟鹽管道中。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種高溫氟化物熔鹽實驗系統管道控制裝置，該裝置通過控制氟化物熔鹽的凝固與熔化狀態，可靠有效地實現對氟化物熔鹽管道的截止與通暢控制：利用空氣在空腔內快速流過控制管，形成強迫對流，迅速冷卻控制管，使管內氟化物熔鹽凝固；利用空腔內的真空狀態，通過真空隔熱極大地組織控制管熱量的散失，再加上保溫層的進一步保溫，使得加熱絲能夠有效加熱控制管，從而使管內氟化鹽熔化，讓控制管恢復并長期保持暢通。

本發明的目的是通過以下技術方案實現：

一種高溫氟化物熔鹽實驗系統管道控制裝置，包括控制管F，緊密均勻纏繞于控制管F外壁面的電加熱絲C，設置在控制管F外的密封外殼D，密封外殼D與控制管F間形成高度密閉環形空腔，密封外殼D上設置有氣體進口管A和氣體出口管H，氣體進口管A和氣體出口管H上分別設置有氣體進口閥B和氣體出口閥G，還包括包裹整個密封外殼D、氣體進口管A、氣體出口管H和控制管露出部分的保溫層E；高溫氟化物熔鹽流經控制管F，通過改變控制管F內氟化物熔鹽的熔化或凝固狀態來實現管道控制；

當需要阻止高溫氟化物熔鹽流動時，打開氣體進口閥B和氣體出口閥G，關閉電加熱絲C，將室溫空氣從氣體進口管A注入，再從氣體出口管H流出，使控制管F得到冷卻，進而使控制管F內高溫氟化物熔鹽凝固，達到阻止高溫氟化物熔鹽流動的目的；

當需要恢復或保持高溫氟化物熔鹽流動時，啟動電加熱絲C，關閉氣體進口閥B，打開氣體出口閥G，抽出密封外殼D內的空氣，使外殼內的空腔真空，之后再關閉氣體出口閥G，控制管F升溫使管內熔鹽恢復或保持流動。

所述控制管F為光滑無縫管，從管進口至出口，管徑保持不變。所述密封外殼D為密閉耐高溫不銹鋼空心筒，控制管F穿過其軸心，通過焊接密封連接，同時密封外殼D與控制管F間形成的高度密閉環形空腔，根據需要抽去其中空氣，使之成為真空腔室。所述保溫層E由硅酸鋁等絕熱材料制作。所述氣體進口管A和氣體出口管H焊接安裝于密封外殼D上。

本發明具有以下優點和有益效果：

1.裝置加工難度低、成本低并且操作簡單可靠性高。

2.控制管F為直線管段，不會在氟化物熔鹽流動過程中引入不必要的流動阻力。

3.裝置的真空腔室具有極高的高溫隔熱能力，可以在整個實驗過程中保證管道處于暢通狀態。

4.可將氣體進口閥與氣體出口閥放置在操人員易于操作的地方，不需要人近距離操作，使人遠離系統高溫段，保障人員安全。

附圖說明

圖1為本發明裝置結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。