專利名稱：一種中低溫區環路熱管的工質充裝裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種熱管工質充裝裝置及方法，具體涉及一種工作溫區在100-200K 之間的環路熱管的工質充裝裝置及方法。
背景技術：
常見的環路熱管充裝工質的方法有2種常溫充裝和低溫充裝。常溫充裝適用于常溫環路熱管和常溫下工質飽和壓力比較高的低溫環路熱管。而低溫充裝主要用于低溫環路熱管，它是通過一邊冷卻已經進入管體內的工質氣體、一邊再充入新的工質氣體，直到充入的工質量達到我們預先計算的要求，低溫充裝往往需要多次反復地往熱管內充入工質。一般工作在100-200K溫區內的工質，其常溫下的飽和蒸汽壓都比較低，如300K 時，丙烯飽和蒸汽壓為1.2118MPa.乙烷飽和蒸汽壓為4. 3565MPa.在這種情況下，采用常溫充裝，往往充入的工質氣體量達不到我們設計的要求。而采用低溫充裝則需要時刻地控制充入工質量，而且反復多次充裝往往會帶來比較大的誤差。
發明內容
本發明的目的是提供一種中低溫區環路熱管工質的充裝裝置及方法。它解決了常溫充裝帶來的充裝工質量不足和低溫充裝帶來的反復多次充裝的問題，利用這種方法，可一次性地充入所需的工質量。該裝置主要由一個存在氣液兩相工質的倒置鋼瓶，四個閥門，一段透明的石英玻璃管和一套真空機組組成。第一閥門2使用可控制工質流量及流速的計量閥，第二閥門4、第三閥門5和第四閥門6均采用耐壓高、漏率低的針閥，自制的石英玻璃管3要求長 1000mm、內徑為6mm、外徑為25mm，保證常溫下耐壓> 5MPa，并且管壁上需均勻地刻有標度， 真空機組7采用的是高真空分子泵排氣機組。具體連接方式為鋼瓶出口處通過一轉接頭與外徑3mm的不銹鋼管連接，不銹鋼管的另一端連接到第一閥門2，第一閥門出口處再接一段不銹鋼管路，該段管路連接到石英玻璃管3 —端的不銹鋼可伐接頭上(可伐接頭在石英玻璃管兩端并與其焊接在一起)，石英玻璃管另一端可伐接頭通過一段不銹鋼管路與第二閥門4相連，第二閥門出口處連到一個三通，一路通過第三閥門5連到真空機組7，另一路通過第四閥門6連到環路熱管。熱管工質充裝步驟如下首先，打開第一閥門2、第二閥門4、第三閥門5和第四閥門6，通過真空機組7對整個充裝管路抽真空，當真空度達到10-2帕后，關閉真空機組和所有閥門。然后，打開鋼瓶瓶閥和第一閥門2，鋼瓶內的液體將在其上方氣體飽和蒸汽壓力的推動下，進入到第一閥門2中，通過第一閥門2控制工質液體的流量和流速，并同時觀測已經進入到石英玻璃管3中的工質液體量，當玻璃管中的液體量達到我們計算所需后，關閉第一閥門2和鋼瓶瓶閥。最后，打開第二閥門4和第四閥門6，玻璃管內的液體將在重力輔助下進入熱管管體內循環流動。對于該種中低溫區環路熱管的工質充裝方法，其特征在于它包含有一個存在氣液兩相工質的倒置鋼瓶1、第一閥門2、一段透明的石英玻璃管3、第二閥門4、第三閥門5、 第四閥門6和一套真空機組7。倒置鋼瓶內的工質液體將在其飽和蒸汽壓的推動下，流向石英玻璃管中，通過調節第一閥門以對工質液體流量和流速進行控制，當石英玻璃管中工質液體達到我們計算所需，關閉第一閥門，打開第二閥門和第四閥門，石英玻璃管中的工質液體將在重力的輔助下流入環路熱管中。本發明的優點如下(1)、使用這種中低溫區環路熱管工質的充裝裝置及方法，可透過玻璃管精確控制工質的流量，減小充裝工質帶來的誤差。O)、使用這種中低溫區環路熱管工質的充裝裝置及方法，可避免了因為工質常溫下飽和蒸汽壓低而造成的反復多次充氣。(3)、使用這種中低溫區環路熱管工質的充裝裝置及方法，工質液體在重力的輔助下，由玻璃管進入到環路熱管中，可在一定程度上加快環路熱管的降溫過程。
圖1 中低溫區環路熱管充裝裝置的總體結構圖。
具體實施例方式現結合附圖對本發明進行詳細說明。如圖1所示，為本發明的總體結構圖，包括一個存在氣液兩相工質的倒置鋼瓶 1、第一閥門2、一段透明的石英玻璃管3、第二閥門4、第三閥門5、第四閥門6、一套真空機組7、一根環路熱管8。具體實施時，我們采用大小為40L、純度為99. 99%的乙烷鋼瓶，第一閥門為在Swagelok公司購買的不銹鋼計量閥，第二閥門、第三閥門和第四閥門均為在 Swagelok公司購買的不銹鋼針閥，自制的石英玻璃管要求長1000mm、內徑為6mm、外徑為 25mm，保證常溫下耐壓> 5MPa，并且管壁上需均勻地刻有標度，真空機組為在北京科儀科美公司購買的高真空分子泵排氣機組，環路熱管是自己加工組裝制造的。充裝工質前，首先檢查各閥門接頭是否能正常使用，確認無誤后，打開第一閥門、 第二閥門、第三閥門和第四閥門，開啟真空機組對整個充裝管路進行抽真空，當真空度達到 10_2帕后，關閉真空機組和所有閥門，打開鋼瓶瓶閥和第一閥門，鋼瓶內的液體將在其上方氣體飽和蒸汽壓力的推動下，進入到第一閥門中，通過第一閥門控制工質液體的流量和流速，并同時觀測已經進入到石英玻璃管中的工質液體量，當玻璃管中的液體量達到我們計算所需后，關閉第一閥門和鋼瓶瓶閥。打開第二閥門和第四閥門，玻璃管內的工質液體將在重力輔助下進入熱管管體內循環流動。
權利要求
1.一種100-200K中低溫區環路熱管的工質充裝裝置，它包括倒置鋼瓶(1)、四個閥門、 一段透明的石英玻璃管C3)和一套真空機組(7)，其特征在于所述的四個閥門中第一閥門( 采用可控制工質流量及流速的計量閥，第二閥門G)、 第三閥門(5)和第四閥門(6)均采用耐壓高、漏率低的針閥；所述的石英玻璃管(3)是長1000mm、內徑為6mm、外徑為25mm、常溫下耐壓> 5ΜΙ^且管壁上均勻地刻有標度的透明石英玻璃管，兩端焊接有可伐接頭；所述的真空機組(7)采用高真空分子泵排氣機組；倒置鋼瓶(1)出口處通過一轉接頭與外徑3mm的不銹鋼管連接，不銹鋼管的另一端連接到第一閥門O)，第一閥門( 出口處再接一段不銹鋼管路，該段管路連接到石英玻璃管 (3) 一端的不銹鋼可伐接頭上，石英玻璃管C3)另一端可伐接頭通過一段不銹鋼管路與第二閥門(4)相連，第二閥門(4)出口處連到一個三通，其一路通過第三閥門( 連到真空機組(7)，另一路通過第四閥門(6)連到需充工質的環路熱管(8)。
2.一種基于權利要求1所述裝置的中低溫區環路熱管的工質充裝方法，其特征在于包括以下步驟1)打開第一閥門(2)、第二閥門(4)、第三閥門(5)和第四閥門(6)，通過真空機組(7) 對整個充裝管路抽真空，當真空度達到10-2后，關閉真空機組(7)和所有閥門；2)打開倒置鋼瓶(1)的瓶閥和第一閥門O)，鋼瓶內的液體將在其上方氣體飽和蒸汽壓力的推動下，進入到第一閥門( 中，通過第一閥門( 控制工質液體的流量和流速，并同時觀測已經進入到石英玻璃管(3)中的工質液體量，當玻璃管中的液體量達到我們計算所需后，關閉第一閥門⑵和倒置鋼瓶⑴的瓶閥；3)打開第二閥門(4)和第四閥門(6)，玻璃管內的液體將在重力輔助下進入熱管(8) 管體內循環流動。
全文摘要
本發明公開了一種中低溫區環路熱管的工質充裝裝置及方法，包含有一個存在氣液兩相工質的倒置鋼瓶，四個閥門，一段透明的石英玻璃管，一套真空機組和一根環路熱管。其特點在于倒置鋼瓶內的工質液體將在其飽和蒸汽壓的推動下，流向石英玻璃管中，通過調節第一閥門可實現對工質流量和流速的控制，當石英玻璃管中工質液體達到我們計算所需，關閉第一閥門，打開第二閥門和第四閥門，石英玻璃管中的工質液體將在重力的輔助下流入環路熱管中。這種方法便于精確控制所需充裝的工質量，而且，這種倒置鋼瓶的充液方式由于本身存在重力輔助，所以不需額外的驅動即可令工質液體在環路熱管內流動起來，在一定程度上，減少了環路熱管降溫所需的時間。
文檔編號F17D1/02GK102182917SQ20111006359
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月16日 優先權日2011年3月16日
發明者劉成志, 楊帆, 董德平 申請人:中國科學院上海技術物理研究所