一种高温氟盐压力计的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高温氟盐压力计，用于测量流体的压力，包括压力变送器，其特征在于，还包括压力传递装置，其具有第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体均具有开口端，所述第一腔体和所述第二腔体之间由膜片隔开，所述第一腔体的开口端用于与所述流体所在腔体密封连接，所述第二腔体的开口端和所述压力变送器密封连接，所述第二腔体中具有用于传递压力的介质。本发明所述的高温氟盐压力计可通过采用耐高温耐强腐蚀的材料成型第一腔体和膜片，采用熔点低沸点高的物质作为第二腔体中用于传递压力的介质，从而可用于高温强腐蚀性的流体(例如氟盐)的压力测量。
【专利说明】
一种高温氟盐压力计
技术领域
[0001]本发明涉及压力检测装置，尤其涉及一种测量液态介质的压力计。
【背景技术】
[0002] 熔盐堆是核裂变反应堆的一种，其主冷却剂是一种熔融态的混合盐。熔盐堆的一 回路冷却剂采用氟盐，通常还在氟盐中加入铍形成FLiBe熔盐。熔盐堆运行正常工况下氟盐 的温度为550~750°C，压力为0~0.5MPa，且具有极强的腐蚀性。用压力计检测高温液体压 力时存在液体温度超过压力计可承受范围导致无法检测的问题，通常解决方法为在压力计 前加长距离引压管，通过冷却的方法将与压力计接触的液体温度冷却至压力计可承受的温 度范围之内。例如，压水堆采用弹簧管压力计来测量冷却剂回路的压力，在稳压器上安装一 个支管段，再从支管上引出几个引压管送至压力计。但是这种方法不适用于氟盐，因为氟盐 的熔点为450°C，如果采用这种引压管冷却的方法将会使管道内的氟盐温度下降而冻堵，读 取不出压力值。即便采用所谓的高温型隔膜式压力变送器，这些变送器的毛细管内通常填 充硅油或水银，最高耐温也只能到450°C，远达不到熔盐堆的温度要求。另一方面，压力变送 器常用的材质为304不锈钢或316不锈钢，即使应用于特殊的腐蚀环境也只是采用哈C276等 材料，都不符合耐氟盐腐蚀的要求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种高温氟盐压力计，该高温氟盐压力计可用于流体压力测 量，尤其适用高温强腐蚀性的流体(例如氟盐)压力测量。
[0004] 根据上述发明目的，本发明提出了一种高温氟盐压力计，用于测量流体的压力，包 括压力变送器，其特征在于，还包括压力传递装置，其具有第一腔体和第二腔体，所述第一 腔体和所述第二腔体均具有开口端，所述第一腔体和所述第二腔体之间由膜片隔开，所述 第一腔体的开口端用于与所述流体所在腔体密封连接，所述第二腔体的开口端和所述压力 变送器密封连接，所述第二腔体中具有用于传递压力的介质。
[0005] 本发明所述的高温氟盐压力计使用时，将第一腔体的开口端与被测量流体所在腔 体密封连接。此时被测量流体在压力作用下充满第一腔体，并将压力通过膜片传递到第二 腔体中的介质，第二腔体中的介质再将压力传递到压力变送器，压力变送器根据第二腔体 中的介质传递的压力输出与第一腔体中的被测量流体的压力相应的信号。第二腔体中的介 质传递的压力为第一腔体中的被测量流体的压力乘以压力传递效率。
[0006] 本发明所述的高温氟盐压力计可通过采用耐高温耐强腐蚀的材料成型第一腔体 和膜片，采用熔点低沸点高的物质作为第二腔体中用于传递压力的介质，从而可用于高温 强腐蚀性的流体(例如氟盐)的压力测量。
[0007] 进一步地，本发明所述的高温氟盐压力计中，所述压力传递装置包括：
[0008] 引压管，其具有第一开口端和第二开口端；
[0009] 管路，其具有第三开口端和第四开口端；
[0010] 法兰，其一侧密封连接有膜片，并且该侧与所述引压管的第二开口端密封连接，以 形成所述第一腔体;所述法兰上还开设有通孔，该通孔在所述法兰的一侧与所述膜片连通， 在所述法兰的另一侧与所述管路的第三开口端连通并密封连接;所述管路的第四开口端与 所述压力变送器密封连接;所述膜片、法兰以及管路形成所述第二腔体。
[0011] 上述方案中，膜片周向边缘部位与法兰之间可通过焊接实现密封连接，该密封连 接保证了第一腔体和第二腔体之间由膜片隔开。
[0012] 上述方案的高温氟盐压力计使用时，通过将引压管的第一开口端与被测量流体所 在腔体密封连接，实现将第一腔体的开口端与被测量流体所在腔体密封连接。
[0013] 更进一步地，上述高温氟盐压力计中，所述膜片为波纹型结构。
[0014] 上述方案中，所述膜片采用波纹型结构的原因是可以增大与被测流体接触的面 积，使膜片能够充分接受流体的压力。
[0015] 更进一步地，上述高温氟盐压力计中，所述膜片为多层结构，层与层之间紧密贴 合。
[0016] 上述方案中，所述膜片为多层结构的原因是:在高温强腐蚀性的流体的作用下，膜 片会从起初出现点蚀现象到最后穿孔完全失效，若采用多层结构，即使某些层穿孔失效，还 有其它层有效，从而保证了膜片的有效性，提高了高温氟盐压力计的使用寿命。此外，在总 厚度相同的前提下，多层结构与单层结构相比不仅提高了使用寿命，根据小扰度理论分析， 其灵敏度可提升3倍以上，层数越多，膜片寿命越长，灵敏度也越高。
[0017] 优选地，上述高温氟盐压力计中，所述膜片的多层结构之间抽真空，以实现层与层 之间紧密贴合。
[0018] 上述方案中，多层膜片之间通过抽真空使其紧密地贴合在一起，以防止膜片之间 的空气对压力测量产生非线性影响。
[0019] 优选地，上述高温氟盐压力计中，所述膜片为三层结构。
[0020] 优选地，在本发明所述的高温氟盐压力计中，所述膜片的直径为10~100_。
[0021] 由于高温氟盐压力计的温度漂移与膜片直径的四次方成反比关系，因此膜片通常 采用直径为10~100mm的膜片，以减少高温产生的温度漂移，扩大膜片与被测流体接触的面 积，使膜片能够充分接受流体的压力。
[0022] 进一步地，本发明所述或上述的任一高温氟盐压力计中，所述介质为NaK合金液。 [0023]上述方案中，所述介质采用NaK合金液的原因是：NaK合金液熔点低沸点高，其熔 点-11°C，沸点782°C，也就是说，在-11°C~782 °C的温度区间范围内，NaK合金液都呈液态。 由于第二腔体中用于传递压力的介质和第一腔体中的被测流体会通过腔体壁和膜片进行 热交换，所述介质中靠近第一腔体的部分温度接近被测流体温度。因此，采用NaK合金液作 为所述介质，适用于-1TC~782°C的温度区间范围内的流体压力测量。由于熔盐堆运行正 常工况下氟盐的温度范围为550~750°C，采用NaK合金液作为所述介质适用于氟盐的压力 测量。
[0024]进一步地，本发明所述或上述的任一高温氟盐压力计中，所述膜片采用GH3535合 金制作。
[0025] 更进一步地，上述任一高温氟盐压力计中，所述引压管和/或法兰采用GH3535合金 制作。
[0026] 上述方案中，所述膜片、引压管和/或法兰采用GH3535合金制作的原因是GH3535合 金具有优秀的耐腐蚀和耐高温性能。
[0027] 更进一步地，上述任一高温氟盐压力计中，所述膜片与法兰之间采用激光焊实现 密封连接。
[0028] 更进一步地，上述任一高温氟盐压力计中，所述法兰与管路之间采用氩弧焊实现 所述通孔在所述法兰的另一侧与所述管路的第三开口端连通并密封连接。
[0029]更进一步地，上述任一高温氟盐压力计中，所述管路的第四开口端与压力变送器 之间采用氩弧焊实现密封连接。
[0030] 上述方案中，所述膜片与法兰之间、所述法兰与管路之间以及所述管路的第四开 口端与压力变送器之间的焊接方式是为了满足NaK合金液的密封要求。
[0031] 更进一步地，上述任一高温氟盐压力计中，所述引压管和/或法兰外部裹覆保温 棉。
[0032]本发明所述的高温氟盐压力计可用于流体压力测量，尤其适用高温强腐蚀性的流 体(例如氟盐)压力测量，其结束了不能很好测量高温氟盐压力的历史。本发明在现场使用 效果良好，精度和灵敏度高，使用寿命长，值得在熔盐堆和太阳能集热项目上大力推广。
【附图说明】
[0033]图1为本发明所述的高温氟盐压力计在一种实施方式下的结构示意图。
[0034]图2为图1的局部放大图。
【具体实施方式】
[0035] 下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的高温氟盐压力计做进一 步的详细说明。
[0036] 图1示意了本发明所述的高温氟盐压力计在实施例1-6中的结构，图2示意了该高 温氟盐压力计的法兰相关局部结构。
[0037]如图1所示，结合参考图2,实施例1-6的高温氟盐压力计包括压力变送器1，其还包 括压力传递装置，该压力传递装置包括：引压管6，其具有第一开口端A和第二开口端B;管路 2，其具有第三开口端C和第四开口端D;法兰3，其一侧密封连接有膜片5，并且该侧与引压管 6的第二开口端B密封连接，以形成第一腔体I;法兰3上还开设有通孔E，该通孔E在法兰3的 一侧与膜片5连通，在法兰3的另一侧与管路2的第三开口端C连通并密封连接;管路2的第四 开口端与压力变送器1密封连接;膜片5、法兰3以及管路2形成第二腔体II。第二腔体II中填 充作为传递压力的介质的NaK合金液。
[0038]在实施例1中，膜片5采用三层大直径波纹型结构：膜片5总共三层，各层之间抽真 空使得层与层之间紧密贴合，膜片5的单层厚度为0.12mm，总厚度0.36mm，直径40mm，采用 GH3535合金制得，压力传感范围为0~IMPa。管路2为毛细管。引压管6和法兰3采用GH3535合 金制作，法兰3的一侧与引压管6的第二开口端B采用焊接实现密封连接。膜片5周向边缘部 位与法兰3之间采用激光焊实现密封连接，法兰3与管路2之间采用氩弧焊实现通孔E在法兰 3的另一侧与管路2的第三开口端C连通并密封连接，管路2的第四开口端D与压力变送器1之 间采用氩弧焊实现密封连接，从而满足NaK合金液的密封要求。
[0039] 在其它实施例中，高温氟盐压力计具有与实施例1中的高温氟盐压力计基本相同 的结构，只是膜片5的结构与实施例1中的膜片5的结构略有不同。表1列出了实施例1-6的膜 片5的具体参数。
[0040] 表 1
[0041]
[0042]请继续参考图1和图2,使用上述实施例中的高温氟盐压力计测量氟盐压力的工作 过程具体为：
[0043]测量氟盐压力前，将引压管6焊接在氟盐管道7上，法兰3、引压管6以及氟盐管道7 外部裹覆保温棉4。
[0044]测量氟盐压力时，氟盐管道7中有氟盐流过时，氟盐在压力作用下充满第一腔体I， 并将压力通过膜片5传递到第二腔体II中的不可压缩的NaK合金液，NaK合金液再将压力传 递到压力变送器1内的低温膜片。给压力变送器1通电，压力变送器1检测到低温膜片的形变 量并把该形变量转换成与第一腔体I中的氟盐的压力（即氟盐管道7中的氟盐的压力）相应 的电信号，并且在压力变送器1表头上根据该电信号显示相应压力值，或通过信号线将相应 压力值远传至数据监控中心。
[0045]上述实施例的高温氟盐压力计可用于流体压力测量，尤其适用高温强腐蚀性的流 体(例如氟盐)压力测量。在现场使用效果良好，精度和灵敏度高，使用寿命长。
[0046]要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施 例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联 想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1 · 一种高温氟盐压力计，用于测量流体的压力，包括压力变送器，其特征在于，还包括 压力传递装置，其具有第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体均具有开口端， 所述第一腔体和所述第二腔体之间由膜片隔开，所述第一腔体的开口端用于与所述流体所 在腔体密封连接，所述第二腔体的开口端和所述压力变送器密封连接，所述第二腔体中具 有用于传递压力的介质。2. 如权利要求1所述的高温氟盐压力计，其特征在于，所述压力传递装置包括： 引压管，其具有第一开口端和第二开口端； 管路，其具有第三开口端和第四开口端； 法兰，其一侧密封连接有膜片，并且该侧与所述引压管的第二开口端密封连接，以形成 所述第一腔体;所述法兰上还开设有通孔，该通孔在所述法兰的一侧与所述膜片连通，在所 述法兰的另一侧与所述管路的第三开口端连通并密封连接;所述管路的第四开口端与所述 压力变送器密封连接;所述膜片、法兰以及管路形成所述第二腔体。3. 如权利要求2所述的高温氟盐压力计，其特征在于，所述膜片为波纹型结构。4. 如权利要求2所述的高温氟盐压力计，其特征在于，所述膜片为多层结构，且层与层 之间紧密贴合。5. 如权利要求4所述的高温氟盐压力计，其特征在于，所述膜片的多层结构之间抽真空 以实现层与层之间紧密贴合。6. 如权利要求4所述的高温氟盐压力计，其特征在于，所述膜片为三层结构。7. 如权利要求1-6中任意一项所述的高温氟盐压力计，其特征在于，所述膜片的直径为 10~100mm〇8. 如权利要求1-6中任意一项所述的高温氟盐压力计，其特征在于，所述介质为NaK合 金液，和/或者所述膜片采用GH3535合金制作。9. 如权利要求2-6中任意一项所述的高温氟盐压力计，其特征在于，所述引压管和/或 法兰采用GH3535合金制作。10. 如权利要求2-6中任意一项所述的高温氟盐压力计，其特征在于，所述引压管和/或 法兰外部裹覆保温棉。
【文档编号】G01L7/08GK105865701SQ201610172143
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】陈志军, 张福春
【申请人】中国科学院上海应用物理研究所