專利名稱:高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料腐蝕領(lǐng)域，具體涉及一種高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路。
背景技術(shù)：
結(jié)構(gòu)材料在雜質(zhì)含量較高的金屬鈉中會(huì)受到腐蝕，從而使結(jié)構(gòu)部件的安全性和使用壽命受到威脅。因此，當(dāng)把金屬鈉用作快中子反應(yīng)堆的冷卻劑時(shí)，除了需要對(duì)鈉進(jìn)行妥善處理外，還必須進(jìn)行其結(jié)構(gòu)材料與高溫鈉的相容性試驗(yàn)研究。高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路能有效模擬該類結(jié)構(gòu)材料所處的工況條件，從而獲得結(jié)構(gòu)材料的高溫鈉腐蝕性能數(shù)據(jù)，以保證系統(tǒng)部件的完整性和安全運(yùn)行。
現(xiàn)有技術(shù)中，龍斌等人發(fā)表的《高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路》一文中，公開了一種高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路，這種回路存在的技術(shù)問(wèn)題是一、當(dāng)回路進(jìn)行了多次試驗(yàn)后，回路中鈉的雜質(zhì)含量較高，不易再次凈化時(shí)，又不能將舊鈉排入儲(chǔ)鈉罐，這樣會(huì)把儲(chǔ)鈉罐污染，只有將整個(gè)回路本體和回路鈉一起廢棄，重新更換新的回路本體，這樣操作復(fù)雜而且也很耗材。二、高溫試驗(yàn)段上端與取樣箱的密封蓋直接相連，高溫鈉蒸氣將直逼密封蓋板的橡膠密封圈，為了防止密封圈氣密性的破壞，必須在高溫試驗(yàn)段上端的外部采用強(qiáng)迫水冷，但這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)通道上端被冷凍鈉堵塞，使試樣的取放十分困難，同時(shí)氣相的材料試驗(yàn)空間也被冷凍鈉堵塞，無(wú)法進(jìn)行氣相試驗(yàn)。三、在試樣取放時(shí)均需打開取樣箱上方的蓋子，為了減少取樣箱被空氣污染就需多次抽真空和充氬氣，其操作十分繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
(一)發(fā)明目的
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路，它既能排放回路中雜質(zhì)含量較高的鈉，又能灌裝純度較高的新鈉；既保持回路的氣密性又使得氣相試驗(yàn)空間操作通道全口徑暢通，能同時(shí)進(jìn)行鈉及鈉蒸氣的腐蝕試驗(yàn)；取樣箱確保能始終在氬氣保護(hù)氣氛下完成試樣的取放操作而不受空氣污染。
( 二 )技術(shù)方案
一種高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路，包括主回路系統(tǒng)、儲(chǔ)鈉罐、進(jìn)鈉與排鈉系統(tǒng)、覆蓋氣體凈化及真空系統(tǒng)、取樣箱和溫控系統(tǒng)，其中，主回路系統(tǒng)由回路本體、膨脹罐和指狀擴(kuò)散冷阱組成，回路本體采用豎直四邊形結(jié)構(gòu)，由高溫試驗(yàn)段、低溫段及上下水平管構(gòu)成循環(huán)回路，膨脹罐處在主回路系統(tǒng)的最高點(diǎn)，膨脹罐設(shè)有液位計(jì)和報(bào)警裝置，在低溫段的下端設(shè)有指狀擴(kuò)散冷阱；儲(chǔ)鈉罐處于整個(gè)所述試驗(yàn)回路的最低位置，儲(chǔ)鈉罐設(shè)有液位計(jì)和報(bào)警裝置，上部與覆蓋氣體相連；進(jìn)鈉與排鈉系統(tǒng)由進(jìn)鈉閥、排鈉閥和排鈉管道組成，通過(guò)進(jìn)鈉閥向主回路系統(tǒng)進(jìn)鈉，在主回路系統(tǒng)對(duì)鈉進(jìn)行排空時(shí)，通過(guò)排鈉閥和排鈉管道將主回路中的鈉排入儲(chǔ)鈉罐；覆蓋氣體凈化及真空系統(tǒng)由氬氣瓶、除水罐、緩沖罐、凈化罐以及真空泵組成；在高溫試驗(yàn)段的上端設(shè)有取樣箱，取樣箱頂部開有一個(gè)孔，底部有密封蓋板，由溫控系統(tǒng)對(duì)回路進(jìn)行溫度控制與監(jiān)控，另外，在高溫試驗(yàn)段底部與進(jìn)鈉閥之間增設(shè)了鈉取樣口 ；在取樣箱底部的密封蓋板和高溫試驗(yàn)段之間加接一段帶有鈉蒸氣擋熱閥的空管，空管外壁繞上冷卻管道；在取樣箱頂部開孔處增加了試樣轉(zhuǎn)換器，試樣轉(zhuǎn)換器與取樣箱頂部開孔之間安裝了真空閘板閥。
(三)發(fā)明效果
當(dāng)回路進(jìn)行了多次試驗(yàn)后，回路中鈉的雜質(zhì)含量較高，不易再凈化時(shí)，可以通過(guò)鈉取樣口將回路中的臟鈉直接排出，再重新灌裝新鈉，這樣就不用重新更換回路本體，即節(jié)約了材料，而且操作簡(jiǎn)便。另外，鈉取樣口還可以很方便的對(duì)回路鈉隨時(shí)進(jìn)行取樣分析，因?yàn)橐M該類結(jié)構(gòu)材料所處的工況條件，對(duì)鈉中雜質(zhì)含量有一定要求。
在取樣箱密封蓋板和高溫試驗(yàn)段之間增加了帶鈉蒸氣擋熱閥的一段空管，空管外壁繞上冷卻管道，高溫鈉產(chǎn)生的鈉蒸氣被隔絕在鈉蒸氣擋熱閥的下方，這樣對(duì)氣相鈉進(jìn)行冷卻時(shí)，試驗(yàn)段上方將不會(huì)被冷凝鈉堵塞，密封蓋板的橡膠密封圈也不會(huì)因高溫而破壞，即能保證取樣箱的氣密性，同時(shí)又使得氣相試驗(yàn)空間操作通道全口徑暢通，在鈉蒸氣擋熱閥的下方可以同時(shí)進(jìn)行高溫?zé)釋?duì)流鈉和鈉蒸氣的腐蝕試驗(yàn)。
在取樣箱上部增加了帶高真空閘板閥的試樣轉(zhuǎn)換器操作裝置，能夠保證取樣箱始終處在氬氣保護(hù)氣氛下完成試樣的取放操作而不受空氣污染。


圖1高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路
I樣品轉(zhuǎn)換器、2真空閘板閥、3膨脹罐、4取樣箱、5鈉蒸氣擋熱閥、6高溫試驗(yàn)段、7低溫段、8氬氣瓶、9除水罐、10緩沖罐、11凈化罐、12真空泵、13鈉取樣口、14指狀擴(kuò)散冷阱、15儲(chǔ)鈉罐、23進(jìn)鈉閥、24排鈉閥、25排鈉管道、26密封蓋板、27手套。
圖2鈉蒸氣擋熱閥
16環(huán)形卡位溝槽、17圓弧形密封面、18樣品盒掛鉤。
圖3樣品轉(zhuǎn)換器
19滑桿、20密封墊圈、21轉(zhuǎn)換筒、22樣品盒、28密封壓蓋。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。
如圖1所示，本發(fā)明提供的高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路，包括主回路系統(tǒng)、儲(chǔ)鈉罐15、進(jìn)鈉與排鈉系統(tǒng)、覆蓋氣體凈化及真空系統(tǒng)、取樣箱4和溫控系統(tǒng)，其中，主回路系統(tǒng)由回路本體、膨脹罐3和指狀擴(kuò)散冷阱14組成，回路本體采用豎直四邊形結(jié)構(gòu)，由高溫試驗(yàn)段6、低溫段7及上下水平管構(gòu)成循環(huán)回路，膨脹罐3處在主回路系統(tǒng)的最高點(diǎn)，膨脹罐3設(shè)有液位計(jì)和報(bào)警裝置，在低溫段7的下端設(shè)有指狀擴(kuò)散冷阱14 ;儲(chǔ)鈉罐15處于整個(gè)所述試驗(yàn)回路的最低位置，儲(chǔ)鈉罐15設(shè)有液位計(jì)和報(bào)警裝置，上部與覆蓋氣體相連；進(jìn)鈉與排鈉系統(tǒng)由進(jìn)鈉閥23、排鈉閥24和排鈉管道25組成，通過(guò)進(jìn)鈉閥23向主回路系統(tǒng)進(jìn)鈉，在主回路系統(tǒng)對(duì)鈉進(jìn)行排空時(shí)，通過(guò)排鈉閥24和排鈉管道25將主回路中的鈉排入儲(chǔ)鈉罐15 ;覆蓋氣體凈化及真空系統(tǒng)由氬氣瓶8、除水罐9、緩沖罐10、凈化罐11以及真空泵12組成；在高溫試驗(yàn)段6的上端設(shè)有取樣箱4,取樣箱4頂部開有一個(gè)孔,底部有密封蓋板26,由溫控系統(tǒng)對(duì)回路進(jìn)行溫度控制與監(jiān)控，另外，在高溫試驗(yàn)段6底部與進(jìn)鈉閥23之間增設(shè)了鈉取樣口13 ;在密封蓋板26和高溫試驗(yàn)段6之間加接一段帶有鈉蒸氣擋熱閥5的空管，空管外壁繞上冷卻管道；在取樣箱4頂部開孔處增加了試樣轉(zhuǎn)換器1，試樣轉(zhuǎn)換器I與取樣箱4頂部開孔之間安裝了真空閘板閥2。當(dāng)回路進(jìn)行了多次試驗(yàn)后，回路中鈉的雜質(zhì)含量較高，不易再凈化時(shí)，可以通過(guò)鈉取樣口 13將回路中的臟鈉直接排出，再重新灌裝新鈉，這樣就不用重新更換回路本體，即節(jié)約了材料，而且操作簡(jiǎn)便。另外，鈉取樣口 13還可以很方便的對(duì)回路鈉隨時(shí)進(jìn)行取樣分析，因?yàn)橐M該類結(jié)構(gòu)材料所處的工況條件，對(duì)鈉中雜質(zhì)含量有一定要求。
上述的鈉蒸氣擋熱閥5由環(huán)形卡位溝槽16、圓弧形密封面17和樣品盒掛鉤18組成，環(huán)形卡位溝槽16的邊沿開有鉤形卡口，鉤形卡口與密封蓋板26上的試樣取放抓鉤相互匹配；圓弧形密封面17與高溫試驗(yàn)段6上端管內(nèi)壁的凹形密封面相互匹配；鈉蒸氣擋熱閥5下端設(shè)置了所述的樣品盒掛鉤18。在取樣箱密封蓋板和高溫試驗(yàn)段之間增加了鈉蒸氣擋熱閥5，鈉蒸氣擋熱閥5外套了空管，空管外壁繞上冷卻管道，高溫鈉產(chǎn)生的鈉蒸氣被隔絕在鈉蒸氣擋熱閥5的下方，這樣對(duì)氣相鈉進(jìn)行冷卻時(shí)，取樣箱4下部的試驗(yàn)段上方將不會(huì)被冷凝鈉堵塞，密封蓋板26的橡膠密封圈也不會(huì)因高溫而破壞，即能保證取樣箱4的氣密性，同時(shí)又使得氣相試驗(yàn)空間操作通道全口徑暢通，在鈉蒸氣擋熱閥5的下方可以同時(shí)進(jìn)行高溫?zé)釋?duì)流鈉和鈉蒸氣的腐蝕試驗(yàn)。
上述的試樣轉(zhuǎn)換器1，由滑桿19、密封壓蓋28、密封墊圈20、轉(zhuǎn)換筒21和樣品盒22組成，轉(zhuǎn)換筒21下端與真空閘板閥2頂部的螺紋孔相連接，取樣箱4頂部開孔處與真空閘板閥2底部的法蘭相連接，轉(zhuǎn)換筒21上端配有密封墊圈20，密封墊圈20通過(guò)密封壓蓋28壓緊，滑桿19穿過(guò)密封壓蓋28、密封墊圈20伸入轉(zhuǎn)換筒21內(nèi)，滑桿19下端是樣品盒22。在往回路系統(tǒng)放置樣品時(shí)，將裝有樣品的試樣轉(zhuǎn)換器I與真空閘板閥2頂部的螺紋孔連接后,通過(guò)真空系統(tǒng)抽真空后再充完氬氣,然后打開真空閘板閥2的閘板，通過(guò)取樣箱4中的手套27操作，將樣品轉(zhuǎn)移到取樣箱4內(nèi)，通過(guò)手套27再將取樣箱內(nèi)的樣品掛在鈉蒸氣擋熱閥5下端的樣品盒掛鉤18上，即可進(jìn)行高溫?zé)釋?duì)流鈉和鈉蒸氣試驗(yàn)。在取出樣品時(shí)，再進(jìn)行反向操作。經(jīng)過(guò)試樣轉(zhuǎn)換器I的過(guò)度，能夠保證取樣箱4始終處在氬氣保護(hù)氣氛下完成試樣的取放而不受空氣污染。
權(quán)利要求
1.一種高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路，包括主回路系統(tǒng)、儲(chǔ)鈉罐(15)、進(jìn)鈉與排鈉系統(tǒng)、覆蓋氣體凈化及真空系統(tǒng)、取樣箱(4)和溫控系統(tǒng)，其中，主回路系統(tǒng)由回路本體、膨脹罐(3)和指狀擴(kuò)散冷阱(14)組成，回路本體采用豎直四邊形結(jié)構(gòu)，由高溫試驗(yàn)段(6)、低溫段(7)及上下水平管構(gòu)成循環(huán)回路，膨脹罐(3)處在主回路系統(tǒng)的最高點(diǎn)，膨脹罐(3)設(shè)有液位計(jì)和報(bào)警裝置，在低溫段(7)的下端設(shè)有指狀擴(kuò)散冷阱(14);儲(chǔ)鈉罐(15)處于整個(gè)所述試驗(yàn)回路的最低位置，儲(chǔ)鈉罐(15)設(shè)有液位計(jì)和報(bào)警裝置，上部與覆蓋氣體相連；進(jìn)鈉與排鈉系統(tǒng)由進(jìn)鈉閥(23)、排鈉閥(24)和排鈉管道(25)組成，通過(guò)進(jìn)鈉閥(23)向主回路系統(tǒng)進(jìn)鈉，在主回路系統(tǒng)對(duì)鈉進(jìn)行排空時(shí)，通過(guò)排鈉閥(24)和排鈉管道(25)將主回路系統(tǒng)中的鈉排入儲(chǔ)鈉罐(15);覆蓋氣體凈化及真空系統(tǒng)由氬氣瓶(8)、除水罐(9)、緩沖罐(10)、凈化罐(11)以及真空泵(12)組成；在高溫試驗(yàn)段(6)的上端設(shè)有取樣箱(4)，取樣箱(4)頂部開有一個(gè)孔，底部有密封蓋板(26)，由溫控系統(tǒng)對(duì)回路進(jìn)行溫度控制與監(jiān)控，其特征在于在高溫試驗(yàn)段(6)底部與進(jìn)鈉閥(23)之間增設(shè)了鈉取樣口(13);在密封蓋板(26)和高溫試驗(yàn)段(6)之間加接一段帶有鈉蒸氣擋熱閥(5)的空管，空管外壁繞上冷卻管道；在取樣箱(4)頂部開孔處增加了試樣轉(zhuǎn)換器(1)，試樣轉(zhuǎn)換器(I)與取樣箱(4)頂部開孔之間安裝了真空閘板閥(2);所述的試樣轉(zhuǎn)換器(1)，由滑桿(19)、密封壓蓋(28)、密封墊圈(20)、轉(zhuǎn)換筒(21)和樣品盒(22)組成，轉(zhuǎn)換筒(21)下端與真空閘板閥(2)頂部的螺紋孔相連接，取樣箱(4)頂部開孔處與真空閘板閥(2)底部的法蘭相連接，轉(zhuǎn)換筒(21)上端配有密封墊圈(20)，密封墊圈(20)通過(guò)密封壓蓋(28)壓緊，滑桿(19)穿過(guò)密封壓蓋(28)、密封墊圈(20)伸入轉(zhuǎn)換筒(21)內(nèi)，滑桿(19)下端是樣品盒(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路，其特征在于所述的鈉蒸氣擋熱閥(5)由環(huán)形卡位溝槽(16)、圓弧形密封面(17)和樣品盒掛鉤(18)組成，環(huán)形卡位溝槽(16)的邊沿開有鉤形卡口，鉤形卡口與密封蓋板(26)上的試樣取放抓鉤相互匹配；圓弧形密封面(17)與高溫試驗(yàn)段(6)上端管內(nèi)壁的凹形密封面相互匹配；鈉蒸氣擋熱閥(5)下端設(shè)置了所述的樣品盒掛鉤(18)。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路，包括主回路系統(tǒng)、儲(chǔ)鈉罐、進(jìn)鈉排鈉系統(tǒng)、覆蓋氣體凈化及真空系統(tǒng)、取樣箱和溫控系統(tǒng)，其中，在高溫試驗(yàn)段底部與進(jìn)鈉閥之間增設(shè)了鈉取樣口，在取樣箱底部的密封蓋板和高溫試驗(yàn)段之間加接一段帶有鈉蒸氣擋熱閥的空管，空管外壁繞上冷卻管道，在取樣箱頂部開孔處增加了試樣轉(zhuǎn)換器，試樣轉(zhuǎn)換器與取樣箱頂部開孔之間安裝了真空閘板閥。該高溫鈉熱對(duì)流試驗(yàn)回路，它既能排放回路中雜質(zhì)含量較高的鈉，又能灌裝純度較高的新鈉；既保持回路的氣密性又使得氣相試驗(yàn)空間操作通道全口徑暢通，能同時(shí)進(jìn)行鈉及鈉蒸氣的腐蝕試驗(yàn)；取樣箱能始終在氬氣保護(hù)氣氛下完成試樣的取放操作而不受空氣污染。
文檔編號(hào)G21C19/20GKCN101807441SQ201010120092
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2010年3月9日
發(fā)明者許詠麗, 龍斌, 張道德, 張金權(quán) 申請(qǐng)人:中國(guó)原子能科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4), 非專利引用 (1),