发明名称 一种适用于液态铅铋合金氧传感器校准的实验装置
摘要 本发明公开了一种适用于液态铅铋合金氧传感器校准的实验装置,主要由反应罐、熔化罐、回收罐、反应罐与熔化罐连接管道、反应罐与回收罐连接管道、氧传感器、液位计、反应罐密封盖、反应罐进气口、反应罐出气口、熔化罐进气口、熔化罐出气口、熔化罐密封盖、冷却管路、加热丝、齿轮密封件、导轨支架组成。该装置的设计解决了校准过程中更换铅铋合金操作的复杂性,避免了高温液态金属中阀门泄露等故障的风险,同时更具安全性与经济性。本发明特别适用于液态铅铋合金氧传感器在液态铅铋合金环境下不同金属氧化物的快速校准实验。
申请公布号 CN104535719B 申请公布日期 2016.02.17
申请号 CN201410764860.2 申请日期 2014.12.12
申请人 中国科学院合肥物质科学研究院 发明人 张敏;吴斌;武欣;高胜;黄群英
分类号 G01N33/00(2006.01)I 主分类号 G01N33/00(2006.01)I
代理机构 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人 杨学明;贾玉忠
主权项 一种适用于液态铅铋合金氧传感器校准的实验装置,其特征在于:包括反应罐(6)、熔化罐(11)、回收罐(15)、反应罐与熔化罐连接管道(12)、反应罐与回收罐连接管道(14)、氧传感器(3)、液位计(2)、反应罐密封盖(5)、反应罐进气口(4)、反应罐出气口(1)、熔化罐进气口(8)、熔化罐出气口(9)、熔化罐密封盖(10)、冷却管路(13)、加热丝(7)、齿轮密封件(16)和导轨支架(17),所述反应罐与熔化罐连接管道(12)和反应罐与回收罐连接管道(14)外壁均同时兼有加热丝与冷却管路环绕,其中加热丝与冷却管路并行缠绕管道并贴于其表面,加热与冷却更高效地直接作用于管道,通过加热与冷却剂冷却共同作用实现液态铅铋在罐体间流通与快速冷却自密封,替代阀门功能,满足实验中不断更换铅铋与稳定运行的需求;反应罐与熔化罐连接管道(12)外壁包裹加热丝与冷却管路控制熔化罐(11)到反应罐(6)间液态铅铋的通断,熔化罐密封盖(10)上的熔化罐进气口(8)与熔化罐出气口(9)通过控制压入熔化罐(11)气体将熔化罐(11)内液态铅铋压入到反应罐(6)内,反应罐密封盖(5)上安装液位计(2)显示反应罐(6)内的铅铋液位,从而实现反应罐(6)内不同液位控制;同样反应罐与回收罐连接管道(14)外壁包裹加热丝与冷却管路控制回收罐(15)到反应罐(6)间液态铅铋的通断,反应罐(6)内实验后待处理的铅铋在加热状态下利用自身重力排放到回收罐(15)内,为保证反应罐(6)内的气体环境,回收罐(15)中的铅铋液面需浸没反应罐与回收罐连接管道(14)出口,加热丝与冷却管路控制铅铋通断,结合气体压力作用、液位计显示以及铅铋自身重力实现铅铋充排与在线更换;反应罐密封盖(5)上的反应罐进气口(4)与反应罐出气口(1)通过控制压入反应罐(6)气体将反应罐(6)内液态铅铋压回到熔化罐(11)内,反应罐密封盖(5)上安装液位计(2)显示反应罐(6)内的铅铋液位,反应罐与熔化罐连接管道(12)外壁包裹加热丝与冷却管路控制熔化罐(11)到反应罐(6)间液态铅铋的通断,从而实现实验后氧传感器(3)与液态铅铋分离,避免液态铅铋冷却过程应力作用对传感器探头损坏以及实现氧传感器(3)的拆卸;熔化罐(11)顶部的外置半凹槽螺纹面(24)与熔化罐密封盖(10)下端的凸起内置螺纹面(25)通过压紧密封圈(26)实现罐体密封,熔化罐的密封圈(26)螺纹与聚四氟乙烯密封圈密封,满足200℃工作温度以及频繁开盖需求;反应罐密封盖(5)与反应罐(6)采取上述与熔化罐相同的密封方式,不同的是反应罐用石墨密封圈代替聚四氟乙烯密封圈,满足550℃实验温度需求,熔化罐与反应罐所用的密封盖凸起与罐体上端半凹槽螺纹密封的结构中,密封圈外端面与外界空气接触,且所用密封圈材料不易与空气反应,可利用空冷降低密封圈处温度从而保证其使用温度并延长使用寿命;反应罐密封盖(5)以及熔化罐密封盖(10)与罐体间的螺纹密封操作通过齿轮密封件(16)与导轨支架(17)实现,反应罐密封盖(5)以及熔化罐密封盖(10)与齿轮密封件(16)侧面为相互咬合的齿轮结构(18),齿轮密封件(16)旋转过程中通过齿轮咬合带动反应罐密封盖(5)或者熔化罐密封盖(10),实现与对应罐体的密封;所述的齿轮密封件,包括与导轨支架(17)固定连接的固定端(19)、齿轮密封体(20)、连接杆(21)、扳手密封体(22)以及手摇密封端(23),固定端(19)通过螺纹固定于导轨支架(17)上,固定端(19)沿着导轨支架(17)滑移选择反应罐密封盖(5)与熔化罐密封盖(10)不同位置的咬合固定;固定端(19)与齿轮密封体(20)通过可旋转的轴承连接,齿轮密封体(20)实现360°旋转;扳手密封体(22)与齿轮密封体(20)通过连接杆(21)连接,利用扳手旋转带动扳手密封体(22)与齿轮密封体(20)转动,实现齿轮密封体(20)与反应罐密封盖(5)以及熔化罐密封盖(10)的咬合转动密封;手摇密封端(23)连接在齿轮密封体(20)的边缘位置,利用转动力矩实现齿轮密封体(20)与反应罐密封盖(5)以及熔化罐密封盖(10)的咬合转动密封,齿轮密封件(16)结构设计为扳手与手动双重可选操作,对反应罐密封盖(5)与熔化罐密封盖(10)的传动密封方式在室温以及高温工况下均适用,非接触式的密封操作更具安全性。
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