本發(fā)明屬于液態(tài)金屬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液態(tài)金屬回路運(yùn)行介質(zhì)的熔化與凈化裝置。

背景技術(shù)：

液態(tài)金屬因其熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、導(dǎo)熱率好成為新一代液態(tài)金屬反應(yīng)堆冷卻劑的首選，如鉛基反應(yīng)堆中使用鉛做冷卻劑，加速器驅(qū)動(dòng)次臨界裝置中使用鉛鉍合金作冷卻劑，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)開展廣泛研究。液態(tài)金屬回路既是研究反應(yīng)堆的技術(shù)平臺(tái)，另外也是液態(tài)金屬反應(yīng)堆必備組成結(jié)構(gòu)之一，其主要作用是熔化和凈化運(yùn)行介質(zhì)。目前液態(tài)金屬回路一般包括幾大部分，一是熔化裝置：一般包括熔化罐和儲(chǔ)藏罐，二是回路運(yùn)行裝置：有泵、流量計(jì)、換熱器、凈化裝置、實(shí)驗(yàn)裝置等，但其目前面臨的幾個(gè)重要的問題：一是液態(tài)金屬裝載效率低下，熔化一般通過(guò)熔化罐進(jìn)行，將鑄錠放入熔化罐，抽真空，加熱，保溫一段時(shí)間，完全融化后，打開閥門，讓液態(tài)金屬介質(zhì)流入儲(chǔ)藏罐，然后冷卻，破真空，再次循環(huán)上述過(guò)程，通常3噸左右的鑄錠，需要熔化2天左右，效率非常低下，二是有些回路，比如熱工回路一般運(yùn)行時(shí)間比較短，實(shí)驗(yàn)完畢后會(huì)經(jīng)常將液態(tài)金屬運(yùn)行介質(zhì)儲(chǔ)存在儲(chǔ)藏罐中，回路中沒有必要單獨(dú)設(shè)置凈化裝置；三是運(yùn)行介質(zhì)鑄錠的制備和熔化灌裝過(guò)程中會(huì)引入鐵基氧化物等雜質(zhì)，另外液態(tài)金屬在回路中運(yùn)行也會(huì)對(duì)管道進(jìn)行沖刷腐蝕產(chǎn)生鐵基金屬雜質(zhì)，雜質(zhì)在回路的換熱器及管壁處的沉積會(huì)嚴(yán)重影響傳熱效率甚至堵塞管道，導(dǎo)致回路的運(yùn)行停止，從而引發(fā)更為嚴(yán)重的問題。

為了提高液態(tài)金屬回路運(yùn)行介質(zhì)的熔化的效率，同時(shí)還要盡量少的引入雜質(zhì)、提高凈化效率、節(jié)約資源，必須對(duì)目前這種鑄錠熔化的灌裝裝置進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬回路運(yùn)行介質(zhì)的熔化與凈化裝置，可以有效提高裝載效率，縮短熔化時(shí)間，減少引入雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)金屬介質(zhì)熔化和凈化及回路中的運(yùn)行介質(zhì)的熔化和凈化的實(shí)驗(yàn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種液態(tài)金屬回路運(yùn)行介質(zhì)熔化與凈化裝置，包括第一熔化罐、第二熔化罐、凈化罐和高壓氣瓶；所述第一熔化罐頂部設(shè)置有帶有第一氣體閥門的熔化罐法蘭盤使其密封，所述第一熔化罐位于所述凈化罐上方，所述第一熔化罐底部通過(guò)帶有閥門一的管道與所述凈化罐上部連通；所述凈化罐位于所述儲(chǔ)藏罐上方，所述凈化罐底部通過(guò)帶有閥門二的管道與所述儲(chǔ)藏罐頂部連通，所述儲(chǔ)藏罐頂部通過(guò)帶有閥門三的管道與所述高壓氣瓶連通，所述儲(chǔ)藏罐還與帶有閥門四的管道連通，且所述帶有閥門四的管道插入所述儲(chǔ)藏罐下部；所述帶有閥門四的管道上方設(shè)有用于模擬真實(shí)回路環(huán)境的回路裝置，且所述帶有閥門四的管道上端通過(guò)管道與所述回路裝置連通；所述帶有閥門四的管道通過(guò)帶有閥門五的管道與所述凈化罐上部連通，所述帶有閥門五的管道通過(guò)帶有閥門六的管道與所述第二熔化罐底部連通，所述閥門五位于所述帶有閥門四的管道和帶有閥門六的管道之間；所述第二熔化罐頂部設(shè)置有帶有第二氣體閥門的熔化罐法蘭盤使其密封，所述第二熔化罐位于所述凈化罐上方；所述第一熔化罐、所述第二熔化罐、所述凈化罐、所述儲(chǔ)藏罐、所述高壓氣瓶和所述管道的外壁均纏有加熱絲，所述第一熔化罐上部和下部、所述第二熔化罐上部和下部、所述凈化罐中部和所述儲(chǔ)藏罐的頂部和底部分別設(shè)有熱電偶。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方式，所述加熱絲外側(cè)面設(shè)有有保溫棉。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方式，所述第一熔化罐和所述第二熔化罐的高度與寬度比大于2。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方式，所述帶有閥門二的管道和帶有閥門五的管道之間設(shè)有壓差表。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方式，所述凈化罐包括罐體、磁體套筒、濾芯內(nèi)筒壁、濾芯中筒壁和濾芯外筒壁；所述凈化罐頂部設(shè)置有凈化罐法蘭盤使其密封，所述磁體套筒穿過(guò)所述凈化罐法蘭盤與所述罐體內(nèi)部連通，所述磁體套筒頂端設(shè)置有磁體套筒法蘭盤使其密封，所述磁體套筒底端伸入所述罐體下部；所述濾芯內(nèi)筒壁位于所述凈化罐內(nèi)，所述濾芯內(nèi)筒壁內(nèi)腔與所述第二管道連通，所述濾芯中筒壁套設(shè)于所述所述濾芯內(nèi)筒壁外側(cè)，所述濾芯中筒壁和所述濾芯內(nèi)筒壁之間填充第一濾芯，所述濾芯外筒壁套設(shè)于所述濾芯中筒壁外側(cè)，所述濾芯中筒壁和所述濾芯外筒壁之間填充第二濾芯，所述第二濾芯的孔徑比所述第一濾芯孔徑大。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方式，所述濾芯外筒壁、濾芯中筒壁和濾芯內(nèi)筒壁均為多孔筒體。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方式，所述濾芯材料為不銹鋼或者陶瓷。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方式，所述磁體套筒內(nèi)所裝載的磁體材料為永磁體。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明包括熔化罐、凈化罐和儲(chǔ)藏罐，且其通過(guò)管道連接形成回路，熱電偶可以檢測(cè)熔化罐、凈化罐和儲(chǔ)藏罐內(nèi)的各個(gè)部位的溫度，通過(guò)閥門和高壓氣瓶的控制，使該裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬介質(zhì)進(jìn)行熔化，對(duì)液態(tài)金屬介質(zhì)進(jìn)行凈化，又可以對(duì)回路中的運(yùn)行介質(zhì)進(jìn)行熔化與凈化，提升了裝置的利用效率，減少引入雜質(zhì)，節(jié)約了成本。該裝置熔化罐設(shè)置有兩個(gè)，可以獨(dú)立操作，提升了裝載效率，熔化罐和凈化罐分體設(shè)計(jì)，提高了凈化的效率。

2.加熱絲外設(shè)有保溫棉,可以減少熱量的損失。

3.熔化罐的高度和寬度比大于或等于2，可以提高加熱效率，節(jié)約運(yùn)行介質(zhì)的熔化時(shí)間。

4.帶有閥門二的管道和閥門五的管道之間設(shè)有壓差表，通過(guò)觀察壓力差，根據(jù)壓力差的大小確定是否更換濾芯。

5.凈化罐包括磁體套筒和濾芯，磁體套筒可以對(duì)鐵基顆粒進(jìn)行吸附，對(duì)金屬雜質(zhì)進(jìn)行凈化，避免雜質(zhì)在回路的管壁處沉積，從而提高熱效率；濾芯設(shè)置在相鄰兩濾芯筒壁之間，可以過(guò)濾運(yùn)行介質(zhì)中的氧化物顆粒；該凈化罐集過(guò)濾凈化和磁吸附凈化于一體，同時(shí)通過(guò)濾芯過(guò)濾和磁吸附協(xié)同作用的方式凈化運(yùn)行介質(zhì)，優(yōu)化和提升了該裝置的凈化效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖中，1-第一熔化罐、2-第二熔化罐、3-凈化罐、4-儲(chǔ)藏罐、5-熔化罐法蘭盤、6-凈化罐法蘭盤、7-磁體套筒法蘭盤、8-壓差表、9-熱電偶、10-濾芯內(nèi)筒壁、11-回路裝置、12-閥門一、13-閥門二、14-閥門三、15-閥門四、16-閥門五、17-閥門六、18-第一氣體閥門、19-第二氣體閥門、20-高壓氣瓶、21-磁體套筒、22-濾芯外筒壁、23-濾芯中筒壁。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的具體實(shí)施進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種液態(tài)金屬回路運(yùn)行介質(zhì)熔化與凈化裝置，包括第一熔化罐1、第二熔化罐2、凈化罐3和高壓氣瓶20；第一熔化罐1頂部設(shè)置有帶有第一氣體閥門18的熔化罐法蘭盤5使其密封，第一熔化罐1位于凈化罐3上方，第一熔化罐1底部通過(guò)帶有閥門一12的管道與凈化罐3上部連通；凈化罐3位于儲(chǔ)藏罐4上方，凈化罐3底部通過(guò)帶有閥門二13的管道與儲(chǔ)藏罐4頂部連通，儲(chǔ)藏罐4頂部通過(guò)帶有閥門三14的管道與高壓氣瓶20連通，儲(chǔ)藏罐4還與帶有閥門四15的管道連通，且?guī)в虚y門四15的管道插入儲(chǔ)藏罐4下部；帶有閥門四15的管道上方設(shè)有用于模擬真實(shí)回路環(huán)境的回路裝置11，且?guī)в虚y門四15的管道上端通過(guò)管道與回路裝置11連通；帶有閥門四15的管道通過(guò)帶有閥門五16的管道與凈化罐3上部連通，帶有閥門五16的管道通過(guò)帶有閥門六17的管道與第二熔化罐2底部連通，閥門五16位于帶有閥門四15的管道和帶有閥門六17的管道之間；第二熔化罐2頂部設(shè)置有帶有第二氣體閥門19的熔化罐法蘭盤5使其密封，第二熔化罐2位于凈化罐3上方；第一熔化罐1、第二熔化罐2、凈化罐3、儲(chǔ)藏罐4、高壓氣瓶20和管道的外壁均纏有加熱絲，第一熔化罐1上部和下部、第二熔化罐2上部和下部、凈化罐3中部和儲(chǔ)藏罐4的頂部和底部分別設(shè)有熱電偶9。本發(fā)明包括熔化罐、凈化罐3和儲(chǔ)藏罐4，且其通過(guò)管道連接形成回路，熱電偶9可以檢測(cè)熔化罐、凈化罐3和儲(chǔ)藏罐4內(nèi)的各個(gè)部位的溫度，通過(guò)閥門和高壓氣瓶20的控制，使該裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)熔化的運(yùn)行介質(zhì)進(jìn)行凈化，又可以對(duì)回路中的運(yùn)行介質(zhì)進(jìn)行凈化，提升了裝置的利用效率，節(jié)約了成本。該裝置熔化罐設(shè)置有兩個(gè)，可以獨(dú)立操作，提升了裝載效率，熔化罐和凈化罐3分體設(shè)計(jì)，提高了凈化的效率。

加熱絲外側(cè)面設(shè)有保溫棉。從而減少熱量的損失。

第一熔化罐1和第二熔化罐2的高度和寬度比大于或等于2。本實(shí)施例采用長(zhǎng)徑比為2，從而提高加熱效率，節(jié)約運(yùn)行介質(zhì)的熔化時(shí)間。

帶有閥門二13的管道和帶有閥門五16的管道之間設(shè)有壓差表8。通過(guò)壓差表8測(cè)定壓力差，根據(jù)壓力差的大小確定是否更換濾芯。

凈化罐包括罐體、磁體套筒21、濾芯內(nèi)筒壁10、濾芯中筒壁和濾芯外筒壁；凈化罐頂部設(shè)置有凈化罐法蘭盤6使其密封，磁體套筒21穿過(guò)凈化罐法蘭盤6與罐體內(nèi)部連通，磁體套筒21頂端設(shè)置有磁體套筒法蘭盤7使其密封，磁體套筒21底端伸入罐體下部；濾芯內(nèi)筒壁10位于凈化罐內(nèi)，濾芯內(nèi)筒壁10內(nèi)腔與第二管道連通，濾芯中筒壁套設(shè)于濾芯內(nèi)筒壁10外側(cè)，濾芯中筒壁和濾芯內(nèi)筒壁10之間填充第一濾芯，濾芯外筒壁套設(shè)于濾芯中筒壁外側(cè)，濾芯中筒壁和濾芯外筒壁之間填充第二濾芯，第二濾芯的孔徑比第一濾芯孔徑大。磁體套筒21可以對(duì)鐵基顆粒進(jìn)行吸附，對(duì)金屬雜質(zhì)進(jìn)行凈化，避免雜質(zhì)在回路的管壁處沉積，從而提高熱效率；濾芯設(shè)置在相鄰兩濾芯筒壁之間，可以過(guò)濾運(yùn)行介質(zhì)中的氧化物顆粒；該凈化罐3集過(guò)濾凈化和磁吸附凈化于一體，優(yōu)化和提升了該裝置的凈化效率。

濾芯外筒壁22、濾芯中筒壁23和濾芯內(nèi)筒壁10均為多孔筒體。

濾芯材料為不銹鋼或者陶瓷。不銹鋼和陶瓷的化學(xué)性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。

磁體套筒21內(nèi)所裝載的磁體材料為永磁體。

工作原理：

金屬介質(zhì)熔化與凈化操作過(guò)程：

將金屬介質(zhì)裝入第一熔化罐1和第二熔化罐2，關(guān)閉閥門一12和閥門六17，使用真空泵通過(guò)第一氣體閥門18和第二氣體閥門19將其抽至真空；接通電源，加熱絲對(duì)第一熔化罐1和第二熔化罐2進(jìn)行加熱到一定的溫度后，金屬介質(zhì)熔化；打開閥門一12、閥門六17和閥門二13，使液態(tài)金屬介質(zhì)流入凈化罐3，凈化后流入儲(chǔ)藏罐4，當(dāng)金屬介質(zhì)完全熔化為液態(tài)金屬介質(zhì)流入儲(chǔ)藏罐4時(shí)，完成一次金屬介質(zhì)的熔化與凈化；

回路運(yùn)行介質(zhì)熔化的操作過(guò)程：

關(guān)閉閥門一12、閥門二13、閥門五16和閥門六17，打開閥門四15，接通電源，加熱絲對(duì)儲(chǔ)藏罐4進(jìn)行加熱到一定溫度后，金屬介質(zhì)熔化；打開閥門三14，利用高壓氣瓶里氣體壓力將儲(chǔ)藏罐4里的液態(tài)金屬介質(zhì)通過(guò)管道壓入回路裝置11；當(dāng)回路裝置11充滿后，關(guān)閉閥門三14和閥門四15，完成一次回路運(yùn)行介質(zhì)熔化；

回路運(yùn)行介質(zhì)凈化的操作過(guò)程：

把帶有閥門三14的管道從儲(chǔ)藏罐4取出，使儲(chǔ)藏罐4的壓強(qiáng)恢復(fù)正常，之后再使帶有閥門三14的管道接上儲(chǔ)藏罐4；接通電源，加熱絲對(duì)該液態(tài)金屬回路運(yùn)行介質(zhì)的熔化與凈化裝置進(jìn)行預(yù)熱一定溫度后，打開閥門五16和閥門二13，回路裝置11中運(yùn)行介質(zhì)流經(jīng)磁體套筒21與濾芯外筒壁22和濾芯內(nèi)筒壁10之間的濾芯，凈化后，通過(guò)管道流入儲(chǔ)藏箱4，當(dāng)回路裝置11的液態(tài)金屬介質(zhì)全部流入儲(chǔ)藏罐4時(shí)，完成一次回路運(yùn)行介質(zhì)熔化與凈化。

上述說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。