一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備及充裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，包括手套箱、工質(zhì)罐、上蓋、惰性氣源、真空分子泵機(jī)組、加熱器和冷卻器等，首次采用雙工藝接口設(shè)計(jì)，主工藝口既是抽真空接口和惰性氣體通路接口，又是工質(zhì)的充入口，副工藝口既是抽真空接口，又是惰性氣體通路接口，使熱管和工藝罐的排氣通道增大一倍，排氣抽真空更順暢，充裝量程可根據(jù)需要而擴(kuò)大，此外還增加了氣枕、篩筒，并對(duì)冷卻器和加熱器進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)充裝工藝過程進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了熱管充裝量程可按需擴(kuò)大、充裝時(shí)管路無工質(zhì)殘留、工藝更穩(wěn)定、工質(zhì)純度更高、后處理更方便、熱管性能更優(yōu)異、壽命更長等目的。
【專利說明】一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備及充裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備及充裝方法，屬于工程熱物理學(xué)科的熱管關(guān)鍵工藝過程【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]熱管的概念已經(jīng)擴(kuò)展到熱管板(二維)，乃至熱管蒸汽腔(三維)。目前，適應(yīng)特殊熱控場合的需要，要求設(shè)計(jì)熱管的外形和內(nèi)部空間不斷增大。大充裝量的熱管板及蒸汽腔熱管的需求不斷增大。
[0003]高溫?zé)峁?工作溫度達(dá)到或大于500°C時(shí))和超高溫?zé)峁?工作溫度達(dá)到或大于1200°C時(shí))一般采用堿金屬、鉛、銀等作為工質(zhì)，這些工質(zhì)在常溫下大多是固態(tài)，有的極容易氧化。通常情況下，堿金屬工質(zhì)在常溫下是固態(tài)，弱氧環(huán)境也容易氧化，工藝過程中惰性氣體保護(hù)顯得十分重要；另外，不同的堿金屬的熔點(diǎn)各不相同，對(duì)工質(zhì)的充裝要求不斷提高?，F(xiàn)有熱管工藝技術(shù)狀況下，針對(duì)熱管充裝的工藝穩(wěn)定、無氧化、大量程、量精確、操作方便等需求，以前發(fā)明的充裝方法不能滿足需求。
[0004]堿金屬的分裝過程應(yīng)該保證:充裝前熱管具有足夠高的真空度；能夠控制充入工質(zhì)的量；充入的工質(zhì)具有較高的純度，即達(dá)到高純工質(zhì)的要求等。對(duì)于超高溫?zé)峁?，例如以鋰為工質(zhì)，以前的鈉、鉀等堿金屬分裝方法已經(jīng)不能適應(yīng)，體現(xiàn)在充裝工藝不夠穩(wěn)定、不能適應(yīng)大量程、后處理麻煩、壽命較短等方面。鈉熱管方面，以前典型的充裝工藝有四個(gè):
[0005](I)、金屬鈉的蒸餾充裝工藝，例如，文獻(xiàn)“馬同澤，侯增祺，吳文銃，《熱管》，科學(xué)出版社，ISBN7-03-002011-1，1991,277-282”中介紹了蒸餾充鈉方法，如圖1所示。這種蒸餾工藝方法，控制堿金屬的過程變化是，從固態(tài)一液態(tài)一氣態(tài)一液態(tài)一固態(tài)，過程和設(shè)備復(fù)雜，耗時(shí)間長，后處理麻煩，不易精確定量。
[0006](2)、固態(tài)堿金屬工質(zhì)的定量充裝設(shè)備與充裝方法(200910091897.2，曲偉、虞斌)，如圖2所示。這種方法采用過濾工藝，控制堿金屬的過程變化是，從固態(tài)一液態(tài)一液態(tài)—固態(tài)。與(I)所述方法相比，過程簡單，但由于所連接熱管的排氣要通過工質(zhì)，真空阻力大，真空度不易達(dá)到。另外，真空手套筒屬于開式惰性氣體保護(hù)，分裝過程中仍有少部分堿金屬氧化，影響了熱管的最終性能。
[0007](3)、小型高溫?zé)峁芄虘B(tài)堿金屬工質(zhì)的精確充裝設(shè)備與充裝方法(曲偉，段顏軍，申請(qǐng)?zhí)?201110088089)，如圖3所示。與(2)所述方法相比，采用旁路結(jié)構(gòu)，加熱裝置采用外圍加熱帶來加熱，可拆卸。由于采用加熱帶外圍加熱，加熱帶的纏繞方法對(duì)控溫影響很大，工藝不夠穩(wěn)定；而且纏繞過程比較麻煩，所用加熱帶的絕緣材料有揮發(fā)性，對(duì)操作員會(huì)產(chǎn)生不利影響；另外，開式真空手套筒的惰性氣體保護(hù)，分裝過程中仍有少部分堿金屬氧化，也限制了熱管最終性能的提升。
[0008](4)、一種堿金屬工質(zhì)的無氧化分裝方法及一體化設(shè)備(曲偉，艾邦成，俞繼軍，薛志虎，申請(qǐng)?zhí)?201210378002.5)，如圖4所示。與(3)中所述方法相比，手套箱內(nèi)部采用4根吸排氣管，每根管對(duì)經(jīng)過的兩角區(qū)排吸氣不夠均勻；內(nèi)置天平占用了手套箱內(nèi)的大部分空間；工藝方法和設(shè)備限定的充裝量也不大；工藝罐壁面結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不易拆裝，圖4中編號(hào)說明如下:101工質(zhì)罐、102手套箱上端蓋(透明)、103主進(jìn)氣管(惰性氣體)、104第一超高真空密封閥、105第二超高真空密封閥、106第三超高真空密封閥、107超高真空分子泵機(jī)組、108第四進(jìn)氣閥門、109第一進(jìn)氣管、110第五進(jìn)氣閥門、111第六進(jìn)氣閥門、112第七排氣閥門、201工質(zhì)罐、205冷卻水進(jìn)口、206冷卻水出口、208加熱棒軍固定螺釘孔、209工質(zhì)罐密封下法蘭、210密封篦齒、211工質(zhì)罐密封上法蘭、212支路抽氣旁路、213支路惰性氣體進(jìn)氣旁路、301手套操作箱、302手套口、303排氣總管。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了熱管充裝量程可按需擴(kuò)大、充裝時(shí)管路無工質(zhì)殘留、工藝更穩(wěn)定、工質(zhì)純度更高、后處理更方便、熱管性能更優(yōu)異、壽命更長等目的。
[0010]本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于提供一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法。
[0011]本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，包括工質(zhì)罐、上蓋、惰性氣源和真空分子泵機(jī)組，其中上蓋位于工質(zhì)罐上方，上蓋上的工藝口分別與惰性氣源和真空分子泵機(jī)組連通，待充裝熱管包括兩個(gè)工藝口，分別為主工藝口與副工藝口，通過主工藝口將待充裝熱管與工質(zhì)罐的底部連通，使得主工藝口既是抽真空接口和惰性氣體通路接口，又是工質(zhì)的充入口，通過副工藝口將待充裝熱管與惰性氣源和真空分子泵機(jī)組連通，使得副工藝口既是抽真空接口，又是惰性氣體通路接口。
[0013]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，還包括手套箱和加熱器，其中工質(zhì)罐的頂端從手套箱底面的通孔中深入手套箱內(nèi)，并與手套箱緊密配合，罐體和罐體底端位于手套箱外部，加熱器對(duì)工質(zhì)罐的罐體和罐體底端、待充裝熱管、工質(zhì)罐與待充裝熱管之間的連接管路進(jìn)行加熱。
[0014]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，待充裝熱管的主工藝口與副工藝口位于待充裝熱管的同一端，或者主工藝口與副工藝口分別位于待充裝熱管的兩端。
[0015]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，當(dāng)主工藝口與副工藝口均位于待充裝熱管的同一端時(shí)，與主工藝口連接的主工藝接口管垂直伸入待充裝熱管一端殼體的長度為O-lOmm，與副工藝口連接的副工藝接口管垂直伸入待充裝熱管內(nèi)并距離待充裝熱管另一端殼體的長度為l-10mm。
[0016]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，當(dāng)主工藝口與副工藝口分別位于待充裝熱管的兩端時(shí)，與主工藝口連接的主工藝接口管垂直伸入待充裝熱管一端殼體的長度為O-lOmm，與副工藝口連接的副工藝接口管垂直伸入待充裝熱管另一端殼體的長度為O-1Omm0
[0017]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，當(dāng)待充裝熱管為板狀結(jié)構(gòu)時(shí)，主工藝接口管的中心線與副工藝接口管的中心線之間的垂直距離為與待充裝熱管連接處的板狀結(jié)構(gòu)邊長的1/2?9/10。
[0018]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，還包括冷卻器，冷卻器在加熱器加熱時(shí)對(duì)工質(zhì)罐的法蘭墊圈進(jìn)行冷卻。
[0019]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，冷卻器為兩個(gè)冷卻半環(huán)形成的冷卻環(huán)，套裝在工質(zhì)罐外壁面，每個(gè)冷卻半環(huán)分別通過冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口通入冷卻水，在冷卻半環(huán)內(nèi)形成冷卻水半環(huán)通道。
[0020]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，手套箱底部開有兩個(gè)冷卻半環(huán)的支撐接口，支撐接口上耦合兩個(gè)冷卻半環(huán)，兩個(gè)冷卻半環(huán)上再耦合工藝罐法蘭。
[0021]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，工藝罐與手套箱底面之間、工藝罐法蘭與兩個(gè)冷卻半環(huán)之間、兩個(gè)冷卻半環(huán)與支撐接口之間均采用易拆裝的卡口搭接方式連接。
[0022]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，還包括篩筒和稱量天平，所述稱量天平置于手套箱的外部，即置于手套箱頂蓋的上部，通過天平吊鉤穿過手套箱上蓋的小孔與置于手套箱內(nèi)部的篩筒連接，用于工質(zhì)的稱量，其中篩筒的側(cè)壁面及底面開設(shè)若干通孔。
[0023]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，篩筒下端還設(shè)有翻底，翻底與置于篩筒內(nèi)側(cè)壁的觸動(dòng)機(jī)關(guān)相接，觸發(fā)翻底打開或關(guān)閉；所述觸動(dòng)機(jī)關(guān)包括翻底驅(qū)動(dòng)桿和翻底驅(qū)動(dòng)桿控制副。
[0024]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，篩筒上端設(shè)置吊梁，與手套箱內(nèi)的篩筒吊鉤連接，篩筒吊鉤與稱量天平的天平吊鉤連接，且所述吊梁為半環(huán)形或倒V字形。
[0025]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，還包括氣枕，氣枕上開有偏心孔，且氣枕一側(cè)端面上開有一系列的孔，孔與氣枕中部的集氣腔連通，且集氣腔與惰性氣源連通，通過的惰性氣體從孔流出，對(duì)分割的工質(zhì)進(jìn)行防氧化保護(hù)；偏心孔用于吊鉤從氣枕的中心軸線位置穿過，還能使分割的工質(zhì)落入篩筒，同時(shí)是來自待充裝熱管惰性氣體向上流出的通路。
[0026]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，加熱器包括第一加熱器、第二加熱器組件和第三加熱器，其中第一加熱器為位于手套箱外部的工質(zhì)罐的柱狀部分加熱，第二加熱器組件為工質(zhì)罐的錐狀部分及工質(zhì)罐與待充裝熱管之間的連接管路進(jìn)行加熱，第三加熱器為待充裝熱管加熱。
[0027]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，第一加熱器包于工質(zhì)罐的柱狀部分外壁進(jìn)行加熱，第三加熱器包于待充裝熱管的外壁進(jìn)行加熱，第二加熱組件包括耦合塊和第二加熱器，耦合塊采用兩半結(jié)構(gòu)，扣合鎖緊后外形為圓柱，內(nèi)部中間掏空，讓開錐狀外壁、連接管路的結(jié)構(gòu)空間，第二加熱器包于耦合塊的外壁進(jìn)行加熱。
[0028]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，第一加熱器、第二加熱器和第三加熱器采用熱電偶或熱電阻監(jiān)測溫度并反饋控制加熱；分別控溫按所述三個(gè)加熱器的熱容大小進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使工質(zhì)罐的柱狀部分、錐狀部分、待充裝熱管以及工質(zhì)罐與待充裝熱管之間的連接管路的溫度同時(shí)達(dá)到設(shè)定值。
[0029]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備中，手套箱的每個(gè)角采用相互獨(dú)立的吸排氣管，共采用8根吸排氣管，8根吸排氣管匯集于排氣管集箱，通過排氣管集箱串接的風(fēng)機(jī)和串接的排氣總管向手套箱外排氣。
[0030]一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，包括如下步驟:
[0031]步驟(一)、通過副工藝口將待充裝熱管與惰性氣源連通，通過上蓋上的工藝口將工藝罐與惰性氣源連通，置換出待充裝熱管以及工藝罐中的空氣，同時(shí)置換出手套箱中的空氣；
[0032]步驟(二)、在手套箱中對(duì)工質(zhì)進(jìn)行切割和稱量，并將稱量后的工質(zhì)裝入工藝罐；
[0033]步驟(三)、通過上蓋對(duì)工藝罐進(jìn)行密封，通過副工藝口將待充裝熱管與真空分子泵機(jī)組連通，通過上蓋上的工藝口將工藝罐與真空分子泵機(jī)組連通，使得通過主工藝口與副工藝口同時(shí)對(duì)待充裝熱管抽真空，真空度達(dá)到10_3~10_2Pa ；
[0034]步驟(四)、打開加熱器，加熱器對(duì)工質(zhì)罐、待充裝熱管、工質(zhì)罐與待充裝熱管之間的連接管路進(jìn)行加熱，使工質(zhì)罐內(nèi)的工質(zhì)熔化；
[0035]步驟(五)、關(guān)斷工質(zhì)罐和待充裝熱管與真空分子泵機(jī)組的連通，通過上蓋上的工藝口將工藝罐與惰性氣源連通，使工藝罐中的液態(tài)工質(zhì)通過主工藝口進(jìn)入待充裝熱管；
[0036]步驟(六)、通過副工藝口將待充裝熱管與真空分子泵機(jī)組連通，通過上蓋上的工藝口將工藝罐與真空分子泵機(jī)組連通，使得通過主工藝口與副工藝口同時(shí)對(duì)待充裝熱管抽真空，使真空度達(dá)到10_5~1-3Pa時(shí)，保持1-2小時(shí)；
[0037]步驟(七)、將待充裝熱管與工藝罐分離，并使待充裝熱管中的真空度保持10_5~10?,并對(duì)待充裝熱管的主工藝口與副工藝口進(jìn)行焊接封口。
[0038]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法中，還包括冷卻器，所述步驟(四)中打開冷卻器 ，冷卻器在加熱器加熱時(shí)對(duì)工質(zhì)罐的法蘭墊圈進(jìn)行冷卻。
[0039]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法中，冷卻器為兩個(gè)冷卻半環(huán)形成的冷卻環(huán)，套裝在工質(zhì)罐外表面，每個(gè)冷卻半環(huán)分別通過冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口通入冷卻水，在冷卻半環(huán)內(nèi)形成冷卻水半環(huán)通道。
[0040]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法中，步驟(四)中加熱器對(duì)工質(zhì)罐、待充裝熱管、工質(zhì)罐與待充裝熱管之間的連接管路加熱的溫度設(shè)定為超出工質(zhì)的熔點(diǎn)50。。~100C0
[0041]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法中，步驟(一)中通過在手套箱的每個(gè)角采用相互獨(dú)立的吸排氣管，共采用8根吸排氣管向外排氣，置換出手套箱中的空氣，8根吸排氣管匯集于排氣管集箱，通過排氣管集箱串接的風(fēng)機(jī)和串接的排氣總管向手套箱外排氣。
[0042]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法中，步驟(二)中在手套箱中對(duì)工質(zhì)進(jìn)行切割和稱量，并將稱量后的工質(zhì)裝入工藝罐具體過程如下:
[0043]在惰性氣體保護(hù)下，在放置在工藝罐上方的氣枕上對(duì)工質(zhì)進(jìn)行切割，去掉氧化皮，將切割好的工質(zhì)通過氣枕的偏心孔放入工質(zhì)罐中的篩筒內(nèi)，重復(fù)切割，通過手套箱頂部的稱量天平進(jìn)行稱量，所述稱量天平與篩筒連接，顯示達(dá)到設(shè)計(jì)量時(shí)停止切割，取下氣枕，并將篩筒中的工質(zhì)裝入工藝罐中。
[0044]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法中，篩筒的側(cè)壁面及底面開設(shè)若干通孔，從主工藝接口流出的惰性氣體通過孔向上流過篩筒，保護(hù)分裝過程中落入篩筒的工質(zhì)，且篩筒下端設(shè)有翻底，翻底與篩筒內(nèi)的觸動(dòng)機(jī)關(guān)相接，觸發(fā)翻底打開，將切割好的工質(zhì)裝入工質(zhì)罐中，其中觸動(dòng)機(jī)關(guān)包括翻底驅(qū)動(dòng)桿和翻底驅(qū)動(dòng)桿控制副。
[0045]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法中，氣枕一側(cè)端面開有一系列的孔，孔與氣枕中部的集氣腔連通，且集氣腔與惰性氣源連通，通過的惰性氣體從孔流出，對(duì)分割的工質(zhì)進(jìn)行防氧化保護(hù)。
[0046]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法中，步驟(四)中加熱器包括第一加熱器、第二加熱器組件和第三加熱器，其中第一加熱器對(duì)位于手套箱外部的工質(zhì)罐的柱狀部分加熱，第二加熱器組件對(duì)工質(zhì)罐的錐狀部分及工質(zhì)罐與待充裝熱管之間的連接管路進(jìn)行加熱，第三加熱器對(duì)待充裝熱管加熱。
[0047]在上述雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法中，第一加熱器包于工質(zhì)罐的柱狀部分外壁進(jìn)行加熱，第三加熱器包于待充裝熱管的外壁進(jìn)行加熱，第二加熱組件包括耦合塊和第二加熱器，耦合塊采用兩半結(jié)構(gòu)，扣合鎖緊后外形為圓柱，內(nèi)部中間掏空，讓開錐狀外壁、連接管路的結(jié)構(gòu)空間，第二加熱器包于耦合塊的外壁進(jìn)行加熱。
[0048]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0049](I)、本發(fā)明對(duì)熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，首次采用雙工藝接口設(shè)計(jì)，主工藝口既是抽真空接口和惰性氣體通路接口，又是工質(zhì)的充入口，副工藝口既是抽真空接口，又是惰性氣體通路接口，一方面使熱管和工藝罐的排氣通道增大一倍，排氣抽真空更順暢，另一方面充裝時(shí)除少量掛壁外工質(zhì)會(huì)全部進(jìn)入熱管，充裝量程可根據(jù)需要而擴(kuò)大，充裝工藝更加穩(wěn)定，工藝更簡單適用，并節(jié)省了專門的惰性氣體管路；
[0050](2)、本發(fā)明手套箱底部與左右冷卻水環(huán)及工藝罐的上蓋采用搭接耦合方式，無固定螺栓的搭接既保證了工藝，又拆裝方便；半環(huán)水套設(shè)計(jì)使其方便拆拿，從而能讓開兩半環(huán)水套冷卻環(huán)的空間，使工藝罐方便地從手套箱取下，容易實(shí)現(xiàn)工藝罐的方便清洗、烘干和再裝；
[0051](3)、本發(fā)明對(duì)分裝工質(zhì)的過程進(jìn)行兩種方式保護(hù)，分裝工質(zhì)前，副工藝孔通入惰性氣體從工藝罐中向上流動(dòng)，對(duì)工質(zhì)進(jìn)行了一次防氧化保護(hù)；在手套箱內(nèi)部分割工質(zhì)時(shí)，新設(shè)計(jì)的偏心孔氣枕增加了易氧化工質(zhì)分裝時(shí)的進(jìn)一步保護(hù)，氣枕上面開N個(gè)陣列小孔，通過的惰性氣體從這些小孔流出，對(duì)分割的工質(zhì)進(jìn)行了防氧化保護(hù)，保證了工質(zhì)的純度；
[0052](4)、本發(fā)明增加了底部帶翻板的篩筒，下端設(shè)翻底，翻底與篩筒內(nèi)的觸動(dòng)機(jī)關(guān)相接，可以觸發(fā)打開，能使分割的工質(zhì)落入篩筒；此外篩筒側(cè)壁面，以及底面的翻板開設(shè)沿壁面均勻密布的小孔，從副工藝接口流來的惰性氣體通過小孔向上流過篩筒，保護(hù)分裝過程中落入篩筒的工質(zhì)；
[0053](5)、本發(fā)明將稱量天平置于手套箱的外部，即手套箱頂蓋的上面，稱量天平通過吊鉤與篩筒連接，不但節(jié)省了手套箱內(nèi)的空間，而且使大量工質(zhì)的稱量變得更加容易；
[0054](6)、本發(fā)明在抽真空工藝過程對(duì)工藝罐體、中間接管和熱管采用三段分別加熱和控溫的方式，第一段和第二段加熱器采用柱加熱筒，以便裝拆方便，第二段加熱器包于過渡耦合體的外壁，第三段加熱器隨熱管外形而耦合，可能是圓桶式、雙板式、加熱棒嵌入式；分段加熱的方式保證了不同熱容的被加熱部分按相同速度升溫，保證充裝工質(zhì)的質(zhì)量和可靠性；
[0055](7)、本發(fā)明首次在手套箱內(nèi)部采用8根相互獨(dú)立的八角吸排氣管和集箱，內(nèi)置固定，使得手套箱內(nèi)排氣的流場更均勻，排氣效果更佳；改進(jìn)了現(xiàn)有手套箱每兩個(gè)角區(qū)共用一根排氣管，其中一個(gè)排氣口在排氣管中間，排氣流場在這兩個(gè)角區(qū)很難均衡的缺點(diǎn)；
[0056](8)、本發(fā)明通過對(duì)熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備進(jìn)行了全面優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了熱管充裝量程可按需擴(kuò)大、工藝更穩(wěn)定、工質(zhì)純度更高、后處理更方便、熱管性能更優(yōu)異、壽命更長等目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]圖1為金屬鈉的蒸餾充裝工藝設(shè)備圖；
[0058]圖2為固態(tài)堿金屬工質(zhì)的定量充裝設(shè)備圖；
[0059]圖3為小型高溫?zé)峁芄虘B(tài)堿金屬工質(zhì)的精確充裝設(shè)備；
[0060]圖4為堿金屬工質(zhì)的無氧化分裝方法及一體化設(shè)備圖；
[0061]圖5為本發(fā)明雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖6為本發(fā)明的主、副雙工藝口熱管示意圖；其中圖6a為本發(fā)明主、副工藝口位于熱管同一端示意圖；圖6b為本發(fā)明主、副工藝口分別位于熱管兩端示意圖；圖6c為本發(fā)明主、副工藝口分別位于熱管兩端(熱管直徑較小)示意圖；
[0063]圖7為本發(fā)明的手套箱及內(nèi)置8根吸排氣管的剖視圖；其中圖7a為本發(fā)明手套箱內(nèi)吸氣管的主視圖，圖7b為本發(fā)明手套箱內(nèi)吸氣管的側(cè)視圖；圖7c為本發(fā)明手套箱內(nèi)吸氣管的俯視圖；
[0064]圖8為本發(fā)明的氣枕結(jié)構(gòu)及接口剖視圖；其中圖8a為本發(fā)明氣枕結(jié)構(gòu)的主視圖；圖8b為本發(fā)明氣枕結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖8c為本發(fā)明氣枕結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0065]圖9為本發(fā)明的翻底篩筒及翻底觸發(fā)示意圖；其中圖9a為本發(fā)明翻底篩筒外觀圖；圖％為本發(fā)明翻底篩筒的翻底觸發(fā)裝置示意圖；圖9c為本發(fā)明翻底篩筒的筒底示意圖；
[0066]圖10為本發(fā)明的半環(huán)冷卻水套及水進(jìn)出接口示意圖；其中圖1Oa為本發(fā)明半環(huán)冷卻水套側(cè)剖視圖；圖1Ob為本發(fā)明半環(huán)冷卻水套冷卻水進(jìn)口出口示意圖；圖1Oc為本發(fā)明半環(huán)冷卻水套主剖視圖；
[0067]圖11為本發(fā)明的手套箱操作的部件位置及工藝說明圖；
[0068]圖12為本發(fā)明的三段加熱器及中間耦合結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0069]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0070]如圖5所示為本發(fā)明雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知本發(fā)明熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備包括手套箱7、工質(zhì)罐4、上蓋8、惰性氣源31、真空分子泵機(jī)組、加熱器和冷卻器、稱量天平17、帶偏心孔氣枕12、篩筒13、上蓋頂緊機(jī)構(gòu)10、兩個(gè)冷卻水半環(huán)5、密封圈9、篩筒吊鉤14、手套箱蓋15、稱量天平吊鉤16、氣枕閥18、第一上充氣閥
19、微調(diào)閥20、第二上充氣閥21、上排氣閥22、下排氣閥23、高真空閥24和低真空閥25，其中真空分子泵組包括高總閥26、前級(jí)隔斷閥27、緩沖室28、分子泵29和前級(jí)泵30，上蓋8與工質(zhì)罐4上法蘭配合，上蓋8上的工藝口分別與惰性氣源31和真空分子泵機(jī)組連通，待充裝熱管I上開有主工藝孔和副工藝孔，工藝管路通過主工藝接頭2與工藝罐4底端連接，使得主工藝口既是抽真空接口和惰性氣體通路接口，又是工質(zhì)的充入口，工藝管路通過副工藝接頭3與惰性起源31和真空分子泵機(jī)組連接，使得副工藝口既是抽真空接口，又是惰性氣體通路接口，其中連接副工藝接頭3的管路依次通過下排氣閥23、低真空閥25和前級(jí)隔斷閥27與分子泵29和前級(jí)泵30連接，通過高真空閥24與緩沖室28連接，通過第二上充氣閥21與惰性起源31連接。
[0071]工質(zhì)罐4的頂端從手套箱7底面的通孔中深入手套箱7內(nèi)，并通過冷卻環(huán)與手套箱7緊密配合，罐體和底端位于手套箱7外部，上蓋8位于工質(zhì)罐4上方，上蓋8上的工藝口分別與惰性氣源31和真空分子泵機(jī)組連通，其中與惰性氣源31之間連接有第一上充氣閥19和微調(diào)閥20，與緩沖室28之間連接有上排氣閥22和高真空閥24，與分子泵29和前級(jí)泵30之間連接有低真空閥25和前級(jí)隔斷閥27。偏心氣枕12與惰性起源31之間連接有氣枕閥18。冷卻環(huán)在加熱時(shí)對(duì)工質(zhì)罐(4)的法蘭墊圈9進(jìn)行冷卻，加熱器對(duì)工質(zhì)罐4的罐體和底端、待充裝熱管1、工質(zhì)罐4與待充裝熱管I之間的連接管路進(jìn)行加熱。此外手套箱7上開有方便操作的手套孔11。
[0072]如圖6所示為本發(fā)明的主、副雙工藝口熱管示意圖，其中圖6a為本發(fā)明主、副工藝口位于熱管同一端示意圖；圖6b為本發(fā)明主、副工藝口分別位于熱管兩端示意圖；圖6c為本發(fā)明主、副工藝口分別位于熱管兩端(熱管直徑較小)示意圖；主工藝口與副工藝口可以位于待充裝熱管I的同一端，或者主工藝口與副工藝口分別位于待充裝熱管I的兩端。如圖6a所示為主、副工藝口位于待充裝熱管I的同一端的圖示，與主工藝口連接的主工藝接口管54垂直伸入待充裝熱管I 一端殼體的長度為O-lOmm，與副工藝口連接的副工藝接口管55垂直伸入待充裝熱管I內(nèi)并距離待充裝熱管I另一端殼體的長度為l-10mm。如圖6b、6c所示為主、副工藝口分別位于待充裝熱管I的兩端的圖示，當(dāng)主工藝口與副工藝口分別位于待充裝熱管I的兩端時(shí)，與主工藝口連接的主工藝接口管57垂直伸入待充裝熱管I 一端殼體的長度為0-lOmm，與副工藝口連接的副工藝接口管58垂直伸入待充裝熱管I另一端殼體的長度為O-lOmm，且主工藝接口管57與副工藝接口管58之間的距離盡可能大。
[0073]待充裝熱管I可以為管狀結(jié)構(gòu)或板狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)待充裝熱管I為板狀結(jié)構(gòu)時(shí)，主工藝接口管57的軸線與副工藝接口管58的軸線之間的垂直距離為板狀結(jié)構(gòu)邊長(連接待充裝熱管I處的邊長)的1/2?9/10。對(duì)于直徑較小的熱管I可以采取主、副工藝口分別位于熱管I的兩端，如圖6c所示。
[0074]本發(fā)明副工藝接口與設(shè)備通過波紋管的自由端相接，采用雙工藝接口設(shè)計(jì)帶來三大好處:一是使熱管和工藝罐的排氣通道增大一倍，排氣抽真空更順暢，所需時(shí)間少；二是充裝時(shí)除少量掛壁外工質(zhì)會(huì)全部進(jìn)入熱管，充裝量程可根據(jù)需要而擴(kuò)大，充裝工藝更加穩(wěn)定，工藝更簡單適用；三是不需要以前發(fā)明的三通結(jié)構(gòu)中單一工藝口充裝前，要有一根惰性氣體細(xì)管穿過手套箱和工藝罐伸向熱管底部來置換熱管中的空氣。
[0075]如圖10所示為本發(fā)明的半環(huán)冷卻水套及水進(jìn)出接口示意圖，其中圖1Oa為本發(fā)明半環(huán)冷卻水套側(cè)剖視圖；圖1Ob為本發(fā)明半環(huán)冷卻水套冷卻水進(jìn)口出口示意圖；圖1Oc為本發(fā)明半環(huán)冷卻水套主剖視圖；本發(fā)明冷卻器為兩個(gè)冷卻半環(huán)5形成的冷卻環(huán)，套裝在工質(zhì)罐4外壁面，每個(gè)冷卻半環(huán)5分別通過冷卻水進(jìn)口 52和冷卻水出口 53通入冷卻水，在冷卻半環(huán)5內(nèi)形成冷卻水半環(huán)通道51，即兩個(gè)冷卻半環(huán)內(nèi)的水道均為半環(huán)形。
[0076]手套箱7底部開有兩個(gè)冷卻半環(huán)5的支撐接口 39，支撐接口 39上耦合較大直徑的兩個(gè)冷卻半環(huán)5，兩個(gè)冷卻半環(huán)5上再耦合直徑小的工藝罐法蘭6，工藝罐4法蘭直徑小于手套箱7底面開孔的內(nèi)徑。在對(duì)工藝罐4加熱時(shí)，對(duì)工藝罐法蘭墊圈9進(jìn)行冷卻。工藝罐4與手套箱7底面之間、工藝罐法蘭6與兩個(gè)冷卻半環(huán)5之間、兩個(gè)冷卻半環(huán)5與支撐接口 39之間均采用易拆裝的卡口搭接方式連接。搭接后，通過工藝罐4的向上移動(dòng)，兩個(gè)冷卻半環(huán)5先向上再向相反的徑向移動(dòng)，即可向下取出工藝罐。本發(fā)明半環(huán)水套設(shè)計(jì)使其方便拆裝，從而能讓開兩半環(huán)水套冷卻環(huán)5的空間，使工藝罐4方便地從手套箱7取下，這就容易實(shí)現(xiàn)了工藝罐4的方便清洗、烘干和再裝的目標(biāo)。
[0077]如圖9所示為本發(fā)明的翻底篩筒及翻底觸發(fā)示意圖，其中圖9a為本發(fā)明翻底篩筒外觀圖；圖9b為本發(fā)明翻底篩筒的翻底觸發(fā)裝置示意圖；圖9c為本發(fā)明翻底篩筒的筒底示意圖；本發(fā)明中增加了底部帶翻板的篩筒13，即在工藝罐4內(nèi)設(shè)一與壁面間隙和大小合適的篩筒13。篩筒下端設(shè)有翻底47，翻底47與置于篩筒13內(nèi)側(cè)壁的觸動(dòng)機(jī)關(guān)相接，觸發(fā)翻底47打開或關(guān)閉；觸動(dòng)機(jī)關(guān)包括翻底驅(qū)動(dòng)桿48和翻底驅(qū)動(dòng)桿控制副50，翻底驅(qū)動(dòng)桿控制副50為固定在篩筒13壁面上的圓環(huán)，翻底驅(qū)動(dòng)桿48穿過翻底驅(qū)動(dòng)桿控制副50與翻底47的邊緣連接。篩筒13上端設(shè)置吊梁46，與手套箱7內(nèi)的篩筒吊鉤14連接，篩筒吊鉤14與稱量天平17的天平吊鉤16連接，用于工質(zhì)稱量，吊梁46為半環(huán)形或倒V字形。如圖1所示，稱量天平17置于手套箱7的外部，即置于手套箱7頂蓋的上部，稱量天平17的底孔伸出吊鉤16，吊鉤16穿過手套箱7的頂面，與篩筒吊鉤14連接，篩筒吊鉤14鉤住置于工藝罐4內(nèi)的篩筒13，篩筒13在工藝罐4中懸空。稱量天平17可顯示出篩筒13及內(nèi)部不斷加入工質(zhì)的總質(zhì)量。這一耦合設(shè)計(jì)不但節(jié)省了手套箱7內(nèi)的空間，而且使大量工質(zhì)的稱量變得更加容易。
[0078]此外篩筒13的側(cè)壁面及底面開設(shè)均勻密布的孔49，從主工藝接口流出的惰性氣體通過孔49向上流過篩筒13，保護(hù)分裝過程中落入篩筒13的工質(zhì)。
[0079]如圖8所示為本發(fā)明的氣枕結(jié)構(gòu)及接口剖視圖，其中圖8a為本發(fā)明氣枕結(jié)構(gòu)的主視圖；圖8b為本發(fā)明氣枕結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖8c為本發(fā)明氣枕結(jié)構(gòu)的俯視圖；氣枕12上開有偏心孔45，偏心孔45過氣枕12的中心。氣枕12 —側(cè)的端面上有一系列的孔41，孔41與氣枕12中部的集氣腔42連通，且集氣腔42與惰性氣源31連通，通過的惰性氣體從孔41流過，對(duì)分割的工質(zhì)進(jìn)行防氧化保護(hù)。偏心孔45用于篩筒13的吊鉤14穿過(吊鉤14穿過偏心孔45并過氣枕12的中心)，還能使分割的工質(zhì)落入篩筒13，同時(shí)是來自待充裝熱管I惰性氣體向上流出的通路。吊鉤14位于氣枕12的中心線，貼孔邊緣穿過偏心孔45，便于較大尺寸的工質(zhì)塊通過。與集氣腔42連通的氣管接頭43通過氣枕閥18與惰性氣源31連通，不進(jìn)行工質(zhì)切割時(shí)，氣枕12通過掛鉤44掛在手套箱4的側(cè)壁上。
[0080]如圖12所示為本發(fā)明的三段加熱器及中間耦合結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知本發(fā)明在抽真空工藝過程對(duì)工藝罐7罐體、中間接管和待充裝熱管I采用三段分別加熱和控溫的方式。第一加熱器61包于工藝罐4法蘭下一定距離的柱腔壁外。第二加熱器62軸向從位于工藝罐4下部的錐腔壁外開始，一直到熱管I主充裝管根部區(qū)間。第二加熱器62包于過渡耦合體63的外壁。耦合體63采用兩半結(jié)構(gòu)，扣合鎖緊后外形為圓柱；內(nèi)部中間掏空，讓開錐壁、接管及接頭的結(jié)構(gòu)空間。第一加熱器61和第二加熱器62采用柱加熱筒，以便裝拆方便。第三加熱器64包于熱管I的管體壁外，熱管I外壁的加熱器64也要隨外形而耦合，可能是圓筒式、雙板式、加熱棒嵌入式。第一、二和三加熱器對(duì)相應(yīng)部位加熱時(shí)，對(duì)工藝罐4壁面、主工藝接口管、及熱管壁面分別采用熱電偶或熱電阻監(jiān)測溫度并反饋控制加熱，分別控溫按三個(gè)加熱器的熱容大小進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使工質(zhì)罐4的柱狀部分、錐狀部分、待充裝熱管I以及工質(zhì)罐4與待充裝熱管I之間的連接管路的溫度同時(shí)達(dá)到設(shè)定值。
[0081]如圖7所示為本發(fā)明的手套箱及內(nèi)置8根吸排氣管的剖視圖，其中圖7a為本發(fā)明手套箱內(nèi)吸氣管的主視圖，圖7b為本發(fā)明手套箱內(nèi)吸氣管的側(cè)視圖；圖7c為本發(fā)明手套箱內(nèi)吸氣管的俯視圖；由圖可知手套箱7的每個(gè)角采用相互獨(dú)立的吸排氣管33，共采用8根吸排氣管33，8根吸排氣管33匯集于排氣管集箱34，通過排氣管集箱34串接的風(fēng)機(jī)和串接的排氣總管35向手套箱7外排氣。吸排氣管33置于手套箱7的內(nèi)部角區(qū)或外部角區(qū)，通過吸排氣管固定卡32固定在手套箱7的壁面上，當(dāng)置于外部角區(qū)時(shí)需在手套箱7的8個(gè)角區(qū)開孔。本設(shè)計(jì)使得手套箱內(nèi)排氣的流場更均勻，排氣效果更佳。
[0082]本發(fā)明中各氣動(dòng)閥門、三段加熱器等采用程序在線控制(PLC)來實(shí)現(xiàn)。充氣閥、排氣閥等采用超高真空氣動(dòng)閥，主工藝接口的充氣閥需要流量調(diào)節(jié)，所以串接了微調(diào)閥。采用PLC進(jìn)行閥門和溫度控制，工藝罐中通過上法蘭封好一定量的工質(zhì)后，可采用一鍵控制，減少人為因素影響，使熱管的充裝這一關(guān)鍵的制備工藝過程具有好的穩(wěn)定性。
[0083]本發(fā)明雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，具體包括如下步驟:
[0084]步驟(一)、前處理。清潔工作空間和相關(guān)部件，檢查各管路和閥門、電路保證正常；將充裝設(shè)備與待充裝熱管I (管狀結(jié)構(gòu)或板狀結(jié)構(gòu))通過主工藝接頭2和副工藝接頭3密封連接；將裝有工質(zhì)原料的瓶子、切割刀等通過手套孔11放入手套箱7 ;將篩筒13放入工藝罐4，放置好氣枕12，連接好篩筒13和稱量天平17間的篩筒吊鉤14和電子天平底鉤16，連好手套接口達(dá)到密封，如圖11所示為本發(fā)明的手套箱操作的部件位置及工藝說明圖，稱量空篩筒13的質(zhì)量并記錄。
[0085]步驟(二)、氣體置換。打開吸排風(fēng)機(jī)，通過8根吸排氣管33和排氣總管35，將手套箱7中的氣體不斷外排；惰性氣體罐31通過第二上充氣閥21和副工藝接頭3對(duì)待充裝熱管I中的氣體進(jìn)行置換；通過氣枕閥18對(duì)氣枕12通入惰性氣體，同時(shí)通過上蓋8上的工藝口連接第一上充氣閥19、微調(diào)閥20，將工藝罐4與惰性氣源31連接通入惰性氣體，經(jīng)過短暫時(shí)間(例如3?5分鐘)后熱管I及手套箱7中空氣排凈，熱管1、工藝罐4、手套箱7及相應(yīng)管路中充滿惰性氣體。
[0086]步驟(三)、切割稱量工質(zhì)。在惰性氣體保護(hù)下，在放置在工藝罐4上方的氣枕12上對(duì)工質(zhì)進(jìn)行切割，去掉氧化皮，將切割好的工質(zhì)通過氣枕12的偏心孔45放入工質(zhì)罐4中的篩筒13內(nèi)，重復(fù)切割，通過手套箱7頂部的稱量天平17進(jìn)行稱量，稱量天平17與篩筒13連接，顯示達(dá)到設(shè)計(jì)量時(shí)停止切割，關(guān)閉氣枕閥18，取下氣枕12通過掛鉤44掛于手套箱側(cè)壁；取出篩筒13，同時(shí)通過翻底驅(qū)動(dòng)桿48控制翻底47，使工質(zhì)落入工藝罐4 ;將篩筒13掛于手套箱側(cè)壁的另外掛鉤。
[0087]步驟(四)、抽真空排氣加熱。調(diào)整好密封圈9的位置，通過上蓋頂緊機(jī)構(gòu)10頂住上蓋8，實(shí)現(xiàn)工藝罐4的密封。關(guān)閉第一上充氣閥19和第二上充氣閥21 ;通過副工藝口將待充裝熱管I與真空分子泵機(jī)組連通，通過上蓋8上的工藝口將工藝罐4與真空分子泵機(jī)組連通，使得通過主工藝口與副工藝口同時(shí)對(duì)待充裝熱管I抽真空，真空度達(dá)到10_3?KT2Pa ；
[0088]打開兩個(gè)冷卻水半環(huán)5的冷卻水泵電源；打開第一加熱器61、第二加熱器62和第三加熱器64的加熱電源，使工藝罐4、待充裝熱管1、工質(zhì)罐4與待充裝熱管I之間的連接管路加熱到設(shè)定溫度值，并保持足夠時(shí)間使工藝罐4內(nèi)的工質(zhì)全部熔化。加熱器對(duì)工質(zhì)罐
4、待充裝熱管1、工質(zhì)罐4與待充裝熱管I之間的連接管路加熱的溫度一般設(shè)定為超出工質(zhì)的熔點(diǎn)50°C?100°C。不同的工質(zhì)溫度水平不同，例如，對(duì)于鈉來說，熔點(diǎn)為98 V，加熱溫度設(shè)定為150°C。加熱啟動(dòng)后將所達(dá)到的真空度保持一定時(shí)間，例如I?2小時(shí)。
[0089]步驟(五)、給氣充入工質(zhì)。關(guān)斷工質(zhì)罐4和待充裝熱管I與真空分子泵機(jī)組的連通，微調(diào)閥20調(diào)好開度后一直是開啟的，打開第一上充氣閥19，將工藝罐4與惰性氣源31連通，將工藝罐4中的液態(tài)工質(zhì)從工藝罐4壓出全部進(jìn)入待充裝熱管I。
[0090]步驟(六)、再抽真空排氣。關(guān)閉第一上充氣閥19，打開上排氣閥22和下排氣閥23，打開高真空閥24，關(guān)閉低真空閥25，通過副工藝口將待充裝熱管I與真空分子泵機(jī)組連通，通過上蓋8上的工藝口將工藝罐4與真空分子泵機(jī)組連通，使得通過主工藝口與副工藝口同時(shí)對(duì)待充裝熱管I抽真空，使真空度達(dá)到10_5?10_3Pa時(shí)，保持1-2小時(shí)。
[0091]步驟(七)、鉗斷焊接。使用液壓鉗對(duì)熱管I的主工藝接頭2和副工藝接頭3下的工藝管分別進(jìn)行鉗斷，將待充裝熱管I與工藝罐4分離，并對(duì)待充裝熱管I的主工藝口與副工藝口進(jìn)行焊接封口，過程使待充裝熱管I中的真空度保持10_5?10_3Pa。
[0092]步驟(八)、后處理。關(guān)閉設(shè)備的閥門和真空分子泵機(jī)組；分別取下主工藝接頭2和副工藝接頭3下的工藝管頭；將兩個(gè)工藝管頭和熱管I進(jìn)行共同稱量，確定最終充裝工質(zhì)的量；對(duì)工藝罐等進(jìn)行拆卸清潔，再安裝完成一個(gè)工藝流程。
[0093]以上所述，僅為本發(fā)明最佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0094]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:包括工質(zhì)罐(4)、上蓋(8)、惰性氣源(31)和真空分子泵機(jī)組，其中上蓋(8)位于工質(zhì)罐(4)上方，上蓋(8)上的工藝口分別與惰性氣源(31)和真空分子泵機(jī)組連通，待充裝熱管(I)包括兩個(gè)工藝口，分別為主工藝口與副工藝口，通過主工藝口將待充裝熱管(I)與工質(zhì)罐(4)的底部連通，使得主工藝口既是抽真空接口和惰性氣體通路接口，又是工質(zhì)的充入口，通過副工藝口將待充裝熱管(I)與惰性氣源(31)和真空分子泵機(jī)組連通，使得副工藝口既是抽真空接口，又是惰性氣體通路接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:還包括手套箱(7)和加熱器，其中工質(zhì)罐(4)的頂端從手套箱(7)底面的通孔中深入手套箱(7)內(nèi)，并與手套箱(7)緊密配合，罐體和罐體底端位于手套箱(7)外部，加熱器對(duì)工質(zhì)罐(4)的罐體和罐體底端、待充裝熱管(I)、工質(zhì)罐(4)與待充裝熱管(I)之間的連接管路進(jìn)行加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述待充裝熱管(I)的主工藝口與副工藝口位于待充裝熱管(I)的同一端，或者主工藝口與副工藝口分別位于待充裝熱管(I)的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:當(dāng)主工藝口與副工藝口均位于待充裝熱管(I)的同一端時(shí)，與主工藝口連接的主工藝接口管垂直伸入待充裝熱管(I) 一端殼體的長度為0-10_，與副工藝口連接的副工藝接口管垂直伸入待充裝熱管(I)內(nèi)并距離待充裝熱管(I)另一端殼體的長度為l-10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:當(dāng)主工藝口與副工藝口分別位于待充裝熱管(I)的兩端時(shí)，與主工藝口連接的主工藝接口管垂直伸入待充裝熱管(I) 一端殼體的長度為0-10_，與副工藝口連接的副工藝接口管垂直伸入待充裝熱管(I)另一端殼體的長度為O-1Omm.
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:當(dāng)待充裝熱管(I)為板狀結(jié)構(gòu)時(shí)，主工藝接口管的中心線與副工藝接口管的中心線之間的垂直距離為與待充裝熱管(I)連接處的板狀結(jié)構(gòu)邊長的1/2~9/10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:還包括冷卻器，冷卻器在加熱器加熱時(shí)對(duì)工質(zhì)罐(4)的法蘭墊圈(9)進(jìn)行冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述冷卻器為兩個(gè)冷卻半環(huán)(5)形成的冷卻環(huán)，套裝在工質(zhì)罐(4)外壁面，每個(gè)冷卻半環(huán)(5)分別通過冷卻水進(jìn)口(52)和冷卻水出口(53)通入冷卻水，在冷卻半環(huán)(5)內(nèi)形成冷卻水半環(huán)通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述手套箱(7)底部開有兩個(gè)冷卻半環(huán)(5)的支撐接口(39)，支撐接口(39)上耦合兩個(gè)冷卻半環(huán)(5)，兩個(gè)冷卻半環(huán)(5)上再耦合工藝罐法蘭(6)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述工藝罐(4)與手套箱(7)底面之間、工藝罐法蘭(6)與兩個(gè)冷卻半環(huán)(5)之間、兩個(gè)冷卻半環(huán)(5)與支撐接口(39)之間均采用易拆裝的卡口搭接方式連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:還包括篩筒(13)和稱量天平(17)，所述稱量天平(17)置于手套箱(7)的外部，即置于手套箱(7)頂蓋的上部，通過天平吊鉤(16)穿過手套箱(7)上蓋的小孔與置于手套箱(7)內(nèi)部的篩筒(13)連接，用于工質(zhì)的稱量，其中篩筒(13)的側(cè)壁面及底面開設(shè)若干通孔(49)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述篩筒(13)下端還設(shè)有翻底(47)，翻底(47)與置于篩筒(13)內(nèi)側(cè)壁的觸動(dòng)機(jī)關(guān)相接，觸發(fā)翻底(47)打開或關(guān)閉；所述觸動(dòng)機(jī)關(guān)包括翻底驅(qū)動(dòng)桿(48)和翻底驅(qū)動(dòng)桿控制副(50)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述篩筒(13)上端設(shè)置吊梁(46)，與手套箱(7)內(nèi)的篩筒吊鉤(14)連接，篩筒吊鉤(14)與稱量天平(17)的天平吊鉤(16)連接，且所述吊梁(46)為半環(huán)形或倒V字形。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、2、11、12或13任一權(quán)利要求所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:還包括氣枕(12)，氣枕(12)上開有偏心孔(45)，且氣枕(12)一側(cè)端面上開有一系列的孔(41)，孔(41)與氣枕(12)中部的集氣腔(42)連通，且集氣腔(42)與惰性氣源(31)連通，通過的惰性氣體從孔(41)流出，對(duì)分割的工質(zhì)進(jìn)行防氧化保護(hù)；偏心孔(45)用于吊鉤(14)從氣枕(12)的中心軸線位置穿過，還能使分割的工質(zhì)落入篩筒(13)，同時(shí)是來自待充裝熱管(I)惰性氣體向上流出的通路。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述加熱器包括第一加 熱器(61)、第二加熱器組件和第三加熱器(64),其中第一加熱器(61)為位于手套箱(7)外部的工質(zhì)罐(4)的柱狀部分加熱，第二加熱器組件為工質(zhì)罐(4)的錐狀部分及工質(zhì)罐(4)與待充裝熱管(I)之間的連接管路進(jìn)行加熱，第三加熱器(64)為待充裝熱管⑴加熱。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述第一加熱器(61)包于工質(zhì)罐(4)的柱狀部分外壁進(jìn)行加熱,第三加熱器(64)包于待充裝熱管(I)的外壁進(jìn)行加熱，第二加熱組件包括耦合塊(63)和第二加熱器(62)，耦合塊(63)采用兩半結(jié)構(gòu)，扣合鎖緊后外形為圓柱，內(nèi)部中間掏空，讓開錐狀外壁、連接管路的結(jié)構(gòu)空間，第二加熱器(62)包于耦合塊(63)的外壁進(jìn)行加熱。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述第一加熱器(61)、第二加熱器(62)和第三加熱器(64)采用熱電偶或熱電阻監(jiān)測溫度并反饋控制加熱；分別控溫按所述三個(gè)加熱器的熱容大小進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使工質(zhì)罐(4)的柱狀部分、錐狀部分、待充裝熱管(I)以及工質(zhì)罐(4)與待充裝熱管(I)之間的連接管路的溫度同時(shí)達(dá)到設(shè)定值。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備，其特征在于:所述手套箱(7)的每個(gè)角采用相互獨(dú)立的吸排氣管(33)，共采用8根吸排氣管(33)，8根吸排氣管(33)匯集于排氣管集箱(34)，通過排氣管集箱(34)串接的風(fēng)機(jī)和串接的排氣總管(35)向手套箱(7)外排氣。
19.權(quán)利要求2所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟(一)、通過副工藝口將待充裝熱管(I)與惰性氣源(31)連通，通過上蓋(8)上的工藝口將工藝罐(4)與惰性氣源(31)連通，置換出待充裝熱管(I)以及工藝罐(4)中的空氣，同時(shí)置換出手套箱(7)中的空氣； 步驟(二)、在手套箱(7)中對(duì)工質(zhì)進(jìn)行切割和稱量，并將稱量后的工質(zhì)裝入工藝罐(4)； 步驟(三)、通過上蓋(8)對(duì)工藝罐(4)進(jìn)行密封，通過副工藝口將待充裝熱管(I)與真空分子泵機(jī)組連通，通過上蓋(8)上的工藝口將工藝罐(4)與真空分子泵機(jī)組連通，使得通過主工藝口與副工藝口同時(shí)對(duì)待充裝熱管⑴抽真空，真空度達(dá)到10_3~10_2Pa ； 步驟(四)、打開加熱器，加熱器對(duì)工質(zhì)罐(4)、待充裝熱管(I)、工質(zhì)罐(4)與待充裝熱管(I)之間的連接管路進(jìn)行加熱,使工質(zhì)罐(4)內(nèi)的工質(zhì)熔化； 步驟(五)、關(guān)斷工質(zhì)罐(4)和待充裝熱管(I)與真空分子泵機(jī)組的連通，通過上蓋(8)上的工藝口將工藝罐(4)與惰性氣源(31)連通，使工藝罐(4)中的液態(tài)工質(zhì)通過主工藝口進(jìn)入待充裝熱管(I); 步驟(六)、通過副工藝口將待充裝熱管(I)與真空分子泵機(jī)組連通，通過上蓋(8)上的工藝口將工藝罐(4)與真空分子泵機(jī)組連通，使得通過主工藝口與副工藝口同時(shí)對(duì)待充裝熱管⑴抽真空，使真空度達(dá)到10_5~10_3Pa時(shí)，保持1-2小時(shí)； 步驟(七)、將待 充裝熱管(I)與工藝罐(4)分離，并使待充裝熱管(I)中的真空度保持10_5~10_3Pa，并對(duì)待充裝熱管(I)的主工藝口與副工藝口進(jìn)行焊接封口。
20.權(quán)利要求19所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:還包括冷卻器，所述步驟(四)中打開冷卻器，冷卻器在加熱器加熱時(shí)對(duì)工質(zhì)罐(4)的法蘭墊圈(9)進(jìn)行冷卻。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:所述冷卻器為兩個(gè)冷卻半環(huán)(5)形成的冷卻環(huán)，套裝在工質(zhì)罐(4)外表面，每個(gè)冷卻半環(huán)(5)分別通過冷卻水進(jìn)口(52)和冷卻水出口(53)通入冷卻水，在冷卻半環(huán)(5)內(nèi)形成冷卻水半環(huán)通道。
22.權(quán)利要求19所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:所述步驟(四)中加熱器對(duì)工質(zhì)罐(4)、待充裝熱管(I)、工質(zhì)罐(4)與待充裝熱管(I)之間的連接管路加熱的溫度設(shè)定為超出工質(zhì)的熔點(diǎn)50°C~100°C。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:所述步驟(一)中通過在手套箱(7)的每個(gè)角采用相互獨(dú)立的吸排氣管(33)，共采用8根吸排氣管(33)向外排氣，置換出手套箱(7)中的空氣，8根吸排氣管(33)匯集于排氣管集箱(34)，通過排氣管集箱(34)串接的風(fēng)機(jī)和串接的排氣總管(35)向手套箱(7)外排氣。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:所述步驟(二)中在手套箱(7)中對(duì)工質(zhì)進(jìn)行切割和稱量，并將稱量后的工質(zhì)裝入工藝罐(4)具體過程如下: 在惰性氣體保護(hù)下，在放置在工藝罐(4)上方的氣枕(12)上對(duì)工質(zhì)進(jìn)行切割，去掉氧化皮，將切割好的工質(zhì)通過氣枕(12)的偏心孔(45)放入工質(zhì)罐(4)中的篩筒(13)內(nèi)，重復(fù)切割，通過手套箱(7)頂部的稱量天平(17)進(jìn)行稱量，所述稱量天平(17)與篩筒(13)連接，顯示達(dá)到設(shè)計(jì)量時(shí)停止切割，取下氣枕(12)，并將篩筒(13)中的工質(zhì)裝入工藝罐(4)中。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:所述篩筒(13)的側(cè)壁面及底面開設(shè)若干通孔(49)，從主工藝接口流出的惰性氣體通過孔(49)向上流過篩筒(13)，保護(hù)分裝過程中落入篩筒(13)的工質(zhì)，且篩筒(13)下端設(shè)有翻底(47)，翻底(47)與篩筒(13)內(nèi)的觸動(dòng)機(jī)關(guān)相接，觸發(fā)翻底(47)打開，將切割好的工質(zhì)裝入工質(zhì)罐(4)中，其中觸動(dòng)機(jī)關(guān)包括翻底驅(qū)動(dòng)桿(48)和翻底驅(qū)動(dòng)桿控制副(50)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:所述氣枕(12) —側(cè)端面開有一系列的孔(41)，孔(41)與氣枕(12)中部的集氣腔(42)連通，且集氣腔(42)與惰性氣源(31)連通，通過的惰性氣體從孔(41)流出，對(duì)分割的工質(zhì)進(jìn)行防氧化保護(hù)。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:所述步驟(四)中加熱器包括第一加熱器(61)、第二加熱器組件和第三加熱器(64)，其中第一加熱器(61)對(duì)位于手套箱(7)外部的工質(zhì)罐(4)的柱狀部分加熱，第二加熱器組件對(duì)工質(zhì)罐(4)的錐狀部分及工質(zhì)罐(4)與待充裝熱管(I)之間的連接管路進(jìn)行加熱，第三加熱器出4)對(duì)待充裝熱管(I)加熱。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的一種雙工藝接口熱管的固態(tài)工質(zhì)充裝設(shè)備的充裝方法，其特征在于:所述第一加熱器(61)包于工質(zhì)罐(4)的柱狀部分外壁進(jìn)行加熱，第三加熱器(64)包于待充裝熱管(I)的外壁進(jìn)行加熱，第二加熱組件包括耦合塊(63)和第二加熱器(62)，耦合塊(63)采用兩半結(jié)構(gòu)，扣合鎖緊后外形為圓柱，內(nèi)部中間掏空，讓開錐狀外壁、連接管路的結(jié)構(gòu)空 間，第二加熱器(62)包于耦合塊(63)的外壁進(jìn)行加熱。
【文檔編號(hào)】F28D15/02GK104075600SQ201410306757
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】曲偉, 艾邦成, 俞繼軍, 薛志虎 申請(qǐng)人:中國航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院