[发明专利]一种双工艺接口热管的固态工质充装设备及充装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双工艺接口热管的固态工质充装设备及充装方法，属于工程热物理学科的热管关键工艺过程技术领域。

背景技术

热管的概念已经扩展到热管板(二维)，乃至热管蒸汽腔(三维)。目前，适应特殊热控场合的需要，要求设计热管的外形和内部空间不断增大。大充装量的热管板及蒸汽腔热管的需求不断增大。

高温热管(工作温度达到或大于500℃时)和超高温热管(工作温度达到或大于1200℃时)一般采用碱金属、铅、银等作为工质，这些工质在常温下大多是固态，有的极容易氧化。通常情况下，碱金属工质在常温下是固态，弱氧环境也容易氧化，工艺过程中惰性气体保护显得十分重要；另外，不同的碱金属的熔点各不相同，对工质的充装要求不断提高。现有热管工艺技术状况下，针对热管充装的工艺稳定、无氧化、大量程、量精确、操作方便等需求，以前发明的充装方法不能满足需求。

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，即达到高纯工质的要求等。对于超高温热管，例如以锂为工质，以前的钠、钾等碱金属分装方法已经不能适应，体现在充装工艺不够稳定、不能适应大量程、后处理麻烦、寿命较短等方面。钠热管方面，以前典型的充装工艺有四个：

(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，如图1所示。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，过程和设备复杂，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(200910091897.2，曲伟、虞斌)，如图2所示。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→液态→固态。与(1)所述方法相比，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，申请号：201110088089)，如图3所示。与(2)所述方法相比，采用旁路结构，加热装置采用外围加热带来加热，可拆卸。由于采用加热带外围加热，加热带的缠绕方法对控温影响很大，工艺不够稳定；而且缠绕过程比较麻烦，所用加热带的绝缘材料有挥发性，对操作员会产生不利影响；另外，开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，也限制了热管最终性能的提升。

(4)、一种碱金属工质的无氧化分装方法及一体化设备(曲伟，艾邦成，俞继军，薛志虎，申请号：201210378002.5)，如图4所示。与(3)中所述方法相比，手套箱内部采用4根吸排气管，每根管对经过的两角区排吸气不够均匀；内置天平占用了手套箱内的大部分空间；工艺方法和设备限定的充装量也不大；工艺罐壁面结构较为复杂，不易拆装，图4中编号说明如下：101工质罐、102手套箱上端盖(透明)、103主进气管(惰性气体)、104第一超高真空密封阀、105第二超高真空密封阀、106第三超高真空密封阀、107超高真空分子泵机组、108第四进气阀门、109第一进气管、110第五进气阀门、111第六进气阀门、112第七排气阀门、201工质罐、205冷却水进口、206冷却水出口、208加热棒军固定螺钉孔、209工质罐密封下法兰、210密封篦齿、211工质罐密封上法兰、212支路抽气旁路、213支路惰性气体进气旁路、301手套操作箱、302手套口、303排气总管。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种双工艺接口热管的固态工质充装设备，实现了热管充装量程可按需扩大、充装时管路无工质残留、工艺更稳定、工质纯度更高、后处理更方便、热管性能更优异、寿命更长等目的。

本发明的另外一个目的在于提供一种双工艺接口热管的固态工质充装设备的充装方法。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：