一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构的制作方法

本发明涉及材料腐蚀与防护研究领域，尤其涉及一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构。

背景技术：

1、目前材料是限制核聚变能发展的一个重要的问题。包层是聚变反应堆实现屏蔽辐照、氚自持和能量转换的重要部件。包层模块一般由面对等离子体的第一壁材料、结构材料、氚增殖剂、中子倍增剂和冷却剂构成。因为，液态金属锂/锂铅包层具有较好的中子经济性、较高的氚增值能力、良好的导热及载热能力，并且对托卡马克复杂几何形状具有较好的适应性，液态金属锂/锂铅包层已经发展为国内外最为普遍关注的聚变堆包层概念设计之一。

2、但液态金属对不锈钢等多数固态金属材料具有腐蚀性，特别是在液态金属锂/锂铅包层高温、流动的服役条件下尤为突出。腐蚀性问题是结构和功能材料在聚变堆中液态锂/锂铅包层环境下服役亟待解决的问题之一。开展高温液态金属与聚变堆材料腐蚀特性研究，寻找缓解/抑制材料腐蚀的方法，对于聚变堆的安全运行具有重要意义。对于高温液态金属腐蚀实验装置的保温，市场上常用的保温材料/装置应用时存在一定的困难。原因有以下几点：1、石棉类保温材料裸露，粉尘易被操作人员吸入到肺中引发健康问题；2、实验人员在腐蚀罐体外裹保温材料时易被烫伤；3、包裹用的保温材料经反复拆卸后容易破损，致使保温材料的可重复利用性差。鉴于此，设计了一种高效、安全、便捷的用于高温液态金属腐蚀装置的保温结构。

技术实现思路

1、本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构。实现对腐蚀罐体的高效保温，减少石棉类保温材料对操作人员的危害。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构，包括有滑轨、负公差保温壳体、耐火保温底座。本发明中高温液态金属例如为液态金属锂。

4、进一步地，所述的滑轨安装在支撑平台上，其包括有直线导轨、滑块。直线导轨为两条交叉滚柱导轨，通过6个螺栓安装到支撑平台上，两条直线导轨具有一定的间距；8个滑块分2组分布在两条直线导轨上，通过螺栓与负公差保温壳体的金属外壳体相连。

5、进一步地，所述的负公差保温壳体分为两半，每半包含三部分，金属外壳体、内保温壳体、柔性耐高温隔热填充物。金属外壳体底部与滑块连接，金属外壳体包括：304不锈钢主体、把手、张紧机构；把手、张紧机构安装在主体外侧。内保温壳体直接与高温腐蚀罐体接触，其包括：异形隔热陶瓷、支撑结构；金属外壳体与内保温壳体边缘通过凹凸配合结构连接，外壳体与内保温壳体夹缝中填充有柔性耐高温隔热填充物。内保温壳体内侧与高温腐蚀罐体间为负公差设计，通过外壳体外侧的张紧机构可实现内保温壳体内壁与高温腐蚀罐体的紧密贴合，以防止腐蚀罐体表面热量的流失。以带有cf100法兰、外径104mm、高274mm的圆柱形腐蚀罐体为例，异形隔热陶瓷分为上中下三部分，上部异形隔热陶瓷为半圆环状，内径40mm、外径205mm、高度43mm，用于抱紧cf100法兰与波纹管之间的细长过渡段；中部异形隔热陶瓷为半圆环状，内径160mm、外径240mm、高度77mm，用于抱紧腐蚀罐体法兰；底部异形隔热陶瓷也为半圆环状，内径104.5mm、外径185mm、高度165mm，用于抱紧高温腐蚀罐体的圆柱主体；每块异形隔热陶瓷均开有多个通孔，孔间距为40mm、行间距40mm、内径10mm，异形隔热陶瓷与支撑结构间通过螺栓连接，纵向异形隔热陶瓷间有条状支撑结构做隔断；支撑结构由3mm不锈钢折弯焊接制成，与异形隔热陶瓷紧密贴合，支撑结构下表面焊接在金属外壳体的底板上，支撑结构起到水平方向固定及纵向支撑作用。

6、所述的耐火保温底座为具有一定机械强度的耐火保温材料，顶部开有一定形状的深槽，用于固定加热坩埚及腐蚀罐体。以外径104mm、高274mm的圆柱形腐蚀罐体为例，耐火保温底座为圆柱形，外径为272mm、高为150mm，顶部开有的内径124mm、深70mm的深槽，用于加热坩埚和腐蚀罐体的固定。

7、本发明具有以下有益效果：

8、(1)本发明的一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构具有较高的安全性，通过隔热陶瓷和柔性隔热材料组成的多层保温结构以及负公差保温壳体减少高温腐蚀罐体热量的流失，再通过滑动开合结构，可以有效地避免高温对使用者的人身和设备的安全产生危害；通过金属外壳完全包覆，解决石棉类保温材料裸露，避免粉尘被操作人员吸入肺中进而危及健康的问题；

9、(2)本发明的一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构具有高效、便捷的操作性，通过采用滑动开合结构的负公差保温壳体的开合，可快速实现对高温腐蚀罐体的包覆和解覆，同时模块化的保温壳体设计，使得腐蚀装置的保温、维护更加便捷，降低了维护成本和操作难度；

10、(3)本发明的一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构具有较高的稳定性，通过采用滑动开合结构的负公差保温壳体，解决了包裹用的保温材料经反复拆卸后易破损寿命短的问题；采用高效的隔热材料，可以有效减少能量损耗，提高了高温液态金属腐蚀装置的工作效率和性能稳定性，延长其使用寿命；

11、(4)本发明提供了一种高效、安全、便捷的高温液态金属腐蚀装置的保温结构，可为高温液态金属与材料相容性研究平台提供良好的硬件支持。

技术特征：

1.一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构，其特征在于：包括有滑轨(1)和负公差保温壳体(2)；

2.根据权利要求书1所述的一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构，其特征在于：所述的负公差保温壳体(2)分为两半，每半包含三部分：金属外壳体(7)、内保温壳体(8)和柔性耐高温隔热填充物(9)；金属外壳体(7)底部与滑块(6)块连接，金属外壳体(7)包括：304不锈钢主体(10)、把手(11)和张紧机构(12)；把手(11)和张紧机构(12)安装在304不锈钢主体(10)外侧；内保温壳体(8)直接与高温腐蚀罐体(13)接触，内保温壳体(8)包括：异形隔热陶瓷(14)和支撑结构(15)；金属外壳体(7)与内保温壳体(8)边缘通过凹凸配合结构连接，金属外壳体(7)与内保温壳体(8)夹缝中填充有柔性耐高温隔热填充物(9)；内保温壳体(8)内侧与高温腐蚀罐体(13)间为负公差设计，通过金属外壳体(7)外侧的张紧机构(12)可实现内保温壳体(8)内壁与高温腐蚀罐体(13)的贴合；异形隔热陶瓷(14)分为上中下三部分：上部异形隔热陶瓷(14-1)为半圆环状，用于抱紧高温腐蚀罐体法兰与波纹管之间的细长过渡段；中部异形隔热陶瓷(14-2)为半圆环状，用于抱紧高温腐蚀罐体法兰；底部异形隔热陶瓷(14-3)也为半圆环状，用于抱紧高温腐蚀罐体的圆柱主体；每块异形隔热陶瓷上(14)均开有多个通孔，异形隔热陶瓷(14)与支撑结构(15)间通过螺栓连接，异形隔热陶瓷(14)间有条状支撑结构(15)做隔断；支撑结构(15)由不锈钢折弯焊接制成，与异形隔热陶瓷(14)贴合，支撑结构(15)下表面焊接在金属外壳体(7)的底板上，支撑结构(15)起到水平方向固定及纵向支撑作用。

3.根据权利要求书1所述的一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构，其特征在于：所述保温结构还包括：耐火保温底座(3)，所述的耐火保温底座(3)为具有机械强度的耐火保温材料，顶部开有槽，用于固定加热坩埚(16)及腐蚀罐体(13)。

技术总结
本发明提供了一种用于高温液态金属腐蚀装置的安全便捷的保温结构，包括有滑轨、负公差保温壳体、耐火保温底座。通过隔热陶瓷和柔性隔热材料组成的多层保温结构以及负公差保温壳体减少高温腐蚀罐体热量的流失；通过金属外壳完全包覆，解决石棉类保温材料裸露，避免粉尘被操作人员吸入肺中进而危及健康的问题；通过滑动开合结构解决了包裹用的保温材料经反复拆卸后易破损寿命短的问题，同时避免了实验人员在高温腐蚀罐体外裹保温材料时易被烫伤的问题。本发明提供了一种高效、安全、便捷的高温液态金属腐蚀装置的保温结构，可为高温液态金属与材料相容性研究平台提供良好的硬件支持。

技术研发人员：孟献才,庞永强,李旭,张德皓,梁立振,孔德峰,胡纯栋
受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15