一種高溫氟鹽壓力計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫氟鹽壓力計(jì)，用于測(cè)量流體的壓力，包括壓力變送器，其特征在于，還包括壓力傳遞裝置，其具有第一腔體和第二腔體，所述第一腔體和所述第二腔體均具有開口端，所述第一腔體和所述第二腔體之間由膜片隔開，所述第一腔體的開口端用于與所述流體所在腔體密封連接，所述第二腔體的開口端和所述壓力變送器密封連接，所述第二腔體中具有用于傳遞壓力的介質(zhì)。本發(fā)明所述的高溫氟鹽壓力計(jì)可通過采用耐高溫耐強(qiáng)腐蝕的材料成型第一腔體和膜片，采用熔點(diǎn)低沸點(diǎn)高的物質(zhì)作為第二腔體中用于傳遞壓力的介質(zhì)，從而可用于高溫強(qiáng)腐蝕性的流體(例如氟鹽)的壓力測(cè)量。
【專利說明】
一種高溫氟鹽壓力計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及壓力檢測(cè)裝置，尤其涉及一種測(cè)量液態(tài)介質(zhì)的壓力計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 熔鹽堆是核裂變反應(yīng)堆的一種，其主冷卻劑是一種熔融態(tài)的混合鹽。熔鹽堆的一 回路冷卻劑采用氟鹽，通常還在氟鹽中加入鈹形成FLiBe熔鹽。熔鹽堆運(yùn)行正常工況下氟鹽 的溫度為550~750°C，壓力為0~0.5MPa，且具有極強(qiáng)的腐蝕性。用壓力計(jì)檢測(cè)高溫液體壓 力時(shí)存在液體溫度超過壓力計(jì)可承受范圍導(dǎo)致無法檢測(cè)的問題，通常解決方法為在壓力計(jì) 前加長(zhǎng)距離引壓管，通過冷卻的方法將與壓力計(jì)接觸的液體溫度冷卻至壓力計(jì)可承受的溫 度范圍之內(nèi)。例如，壓水堆采用彈簧管壓力計(jì)來測(cè)量冷卻劑回路的壓力，在穩(wěn)壓器上安裝一 個(gè)支管段，再?gòu)闹Ч苌弦鰩讉€(gè)引壓管送至壓力計(jì)。但是這種方法不適用于氟鹽，因?yàn)榉} 的熔點(diǎn)為450°C，如果采用這種引壓管冷卻的方法將會(huì)使管道內(nèi)的氟鹽溫度下降而凍堵，讀 取不出壓力值。即便采用所謂的高溫型隔膜式壓力變送器，這些變送器的毛細(xì)管內(nèi)通常填 充硅油或水銀，最高耐溫也只能到450°C，遠(yuǎn)達(dá)不到熔鹽堆的溫度要求。另一方面，壓力變送 器常用的材質(zhì)為304不銹鋼或316不銹鋼，即使應(yīng)用于特殊的腐蝕環(huán)境也只是采用哈C276等 材料，都不符合耐氟鹽腐蝕的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種高溫氟鹽壓力計(jì)，該高溫氟鹽壓力計(jì)可用于流體壓力測(cè) 量，尤其適用高溫強(qiáng)腐蝕性的流體(例如氟鹽)壓力測(cè)量。
[0004] 根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種高溫氟鹽壓力計(jì)，用于測(cè)量流體的壓力，包 括壓力變送器，其特征在于，還包括壓力傳遞裝置，其具有第一腔體和第二腔體，所述第一 腔體和所述第二腔體均具有開口端，所述第一腔體和所述第二腔體之間由膜片隔開，所述 第一腔體的開口端用于與所述流體所在腔體密封連接，所述第二腔體的開口端和所述壓力 變送器密封連接，所述第二腔體中具有用于傳遞壓力的介質(zhì)。
[0005] 本發(fā)明所述的高溫氟鹽壓力計(jì)使用時(shí)，將第一腔體的開口端與被測(cè)量流體所在腔 體密封連接。此時(shí)被測(cè)量流體在壓力作用下充滿第一腔體，并將壓力通過膜片傳遞到第二 腔體中的介質(zhì)，第二腔體中的介質(zhì)再將壓力傳遞到壓力變送器，壓力變送器根據(jù)第二腔體 中的介質(zhì)傳遞的壓力輸出與第一腔體中的被測(cè)量流體的壓力相應(yīng)的信號(hào)。第二腔體中的介 質(zhì)傳遞的壓力為第一腔體中的被測(cè)量流體的壓力乘以壓力傳遞效率。
[0006] 本發(fā)明所述的高溫氟鹽壓力計(jì)可通過采用耐高溫耐強(qiáng)腐蝕的材料成型第一腔體 和膜片，采用熔點(diǎn)低沸點(diǎn)高的物質(zhì)作為第二腔體中用于傳遞壓力的介質(zhì)，從而可用于高溫 強(qiáng)腐蝕性的流體(例如氟鹽)的壓力測(cè)量。
[0007] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述壓力傳遞裝置包括：
[0008] 引壓管，其具有第一開口端和第二開口端；
[0009] 管路，其具有第三開口端和第四開口端；
[0010] 法蘭，其一側(cè)密封連接有膜片，并且該側(cè)與所述引壓管的第二開口端密封連接，以 形成所述第一腔體;所述法蘭上還開設(shè)有通孔，該通孔在所述法蘭的一側(cè)與所述膜片連通， 在所述法蘭的另一側(cè)與所述管路的第三開口端連通并密封連接;所述管路的第四開口端與 所述壓力變送器密封連接;所述膜片、法蘭以及管路形成所述第二腔體。
[0011] 上述方案中，膜片周向邊緣部位與法蘭之間可通過焊接實(shí)現(xiàn)密封連接，該密封連 接保證了第一腔體和第二腔體之間由膜片隔開。
[0012] 上述方案的高溫氟鹽壓力計(jì)使用時(shí)，通過將引壓管的第一開口端與被測(cè)量流體所 在腔體密封連接，實(shí)現(xiàn)將第一腔體的開口端與被測(cè)量流體所在腔體密封連接。
[0013] 更進(jìn)一步地，上述高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述膜片為波紋型結(jié)構(gòu)。
[0014] 上述方案中，所述膜片采用波紋型結(jié)構(gòu)的原因是可以增大與被測(cè)流體接觸的面 積，使膜片能夠充分接受流體的壓力。
[0015] 更進(jìn)一步地，上述高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述膜片為多層結(jié)構(gòu)，層與層之間緊密貼 合。
[0016] 上述方案中，所述膜片為多層結(jié)構(gòu)的原因是:在高溫強(qiáng)腐蝕性的流體的作用下，膜 片會(huì)從起初出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象到最后穿孔完全失效，若采用多層結(jié)構(gòu)，即使某些層穿孔失效，還 有其它層有效，從而保證了膜片的有效性，提高了高溫氟鹽壓力計(jì)的使用壽命。此外，在總 厚度相同的前提下，多層結(jié)構(gòu)與單層結(jié)構(gòu)相比不僅提高了使用壽命，根據(jù)小擾度理論分析， 其靈敏度可提升3倍以上，層數(shù)越多，膜片壽命越長(zhǎng)，靈敏度也越高。
[0017] 優(yōu)選地，上述高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述膜片的多層結(jié)構(gòu)之間抽真空，以實(shí)現(xiàn)層與層 之間緊密貼合。
[0018] 上述方案中，多層膜片之間通過抽真空使其緊密地貼合在一起，以防止膜片之間 的空氣對(duì)壓力測(cè)量產(chǎn)生非線性影響。
[0019] 優(yōu)選地，上述高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述膜片為三層結(jié)構(gòu)。
[0020] 優(yōu)選地，在本發(fā)明所述的高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述膜片的直徑為10~100_。
[0021] 由于高溫氟鹽壓力計(jì)的溫度漂移與膜片直徑的四次方成反比關(guān)系，因此膜片通常 采用直徑為10~100mm的膜片，以減少高溫產(chǎn)生的溫度漂移，擴(kuò)大膜片與被測(cè)流體接觸的面 積，使膜片能夠充分接受流體的壓力。
[0022] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述或上述的任一高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述介質(zhì)為NaK合金液。 [0023]上述方案中，所述介質(zhì)采用NaK合金液的原因是：NaK合金液熔點(diǎn)低沸點(diǎn)高，其熔 點(diǎn)-11°C，沸點(diǎn)782°C，也就是說，在-11°C~782 °C的溫度區(qū)間范圍內(nèi)，NaK合金液都呈液態(tài)。 由于第二腔體中用于傳遞壓力的介質(zhì)和第一腔體中的被測(cè)流體會(huì)通過腔體壁和膜片進(jìn)行 熱交換，所述介質(zhì)中靠近第一腔體的部分溫度接近被測(cè)流體溫度。因此，采用NaK合金液作 為所述介質(zhì)，適用于-1TC~782°C的溫度區(qū)間范圍內(nèi)的流體壓力測(cè)量。由于熔鹽堆運(yùn)行正 常工況下氟鹽的溫度范圍為550~750°C，采用NaK合金液作為所述介質(zhì)適用于氟鹽的壓力 測(cè)量。
[0024]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述或上述的任一高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述膜片采用GH3535合 金制作。
[0025] 更進(jìn)一步地，上述任一高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述引壓管和/或法蘭采用GH3535合金 制作。
[0026] 上述方案中，所述膜片、引壓管和/或法蘭采用GH3535合金制作的原因是GH3535合 金具有優(yōu)秀的耐腐蝕和耐高溫性能。
[0027] 更進(jìn)一步地，上述任一高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述膜片與法蘭之間采用激光焊實(shí)現(xiàn) 密封連接。
[0028] 更進(jìn)一步地，上述任一高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述法蘭與管路之間采用氬弧焊實(shí)現(xiàn) 所述通孔在所述法蘭的另一側(cè)與所述管路的第三開口端連通并密封連接。
[0029]更進(jìn)一步地，上述任一高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述管路的第四開口端與壓力變送器 之間采用氬弧焊實(shí)現(xiàn)密封連接。
[0030] 上述方案中，所述膜片與法蘭之間、所述法蘭與管路之間以及所述管路的第四開 口端與壓力變送器之間的焊接方式是為了滿足NaK合金液的密封要求。
[0031] 更進(jìn)一步地，上述任一高溫氟鹽壓力計(jì)中，所述引壓管和/或法蘭外部裹覆保溫 棉。
[0032]本發(fā)明所述的高溫氟鹽壓力計(jì)可用于流體壓力測(cè)量，尤其適用高溫強(qiáng)腐蝕性的流 體(例如氟鹽)壓力測(cè)量，其結(jié)束了不能很好測(cè)量高溫氟鹽壓力的歷史。本發(fā)明在現(xiàn)場(chǎng)使用 效果良好，精度和靈敏度高，使用壽命長(zhǎng)，值得在熔鹽堆和太陽能集熱項(xiàng)目上大力推廣。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明所述的高溫氟鹽壓力計(jì)在一種實(shí)施方式下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖2為圖1的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面將結(jié)合說明書附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的高溫氟鹽壓力計(jì)做進(jìn)一 步的詳細(xì)說明。
[0036] 圖1示意了本發(fā)明所述的高溫氟鹽壓力計(jì)在實(shí)施例1-6中的結(jié)構(gòu)，圖2示意了該高 溫氟鹽壓力計(jì)的法蘭相關(guān)局部結(jié)構(gòu)。
[0037]如圖1所示，結(jié)合參考圖2,實(shí)施例1-6的高溫氟鹽壓力計(jì)包括壓力變送器1，其還包 括壓力傳遞裝置，該壓力傳遞裝置包括：引壓管6，其具有第一開口端A和第二開口端B;管路 2，其具有第三開口端C和第四開口端D;法蘭3，其一側(cè)密封連接有膜片5，并且該側(cè)與引壓管 6的第二開口端B密封連接，以形成第一腔體I;法蘭3上還開設(shè)有通孔E，該通孔E在法蘭3的 一側(cè)與膜片5連通，在法蘭3的另一側(cè)與管路2的第三開口端C連通并密封連接;管路2的第四 開口端與壓力變送器1密封連接;膜片5、法蘭3以及管路2形成第二腔體II。第二腔體II中填 充作為傳遞壓力的介質(zhì)的NaK合金液。
[0038]在實(shí)施例1中，膜片5采用三層大直徑波紋型結(jié)構(gòu)：膜片5總共三層，各層之間抽真 空使得層與層之間緊密貼合，膜片5的單層厚度為0.12mm，總厚度0.36mm，直徑40mm，采用 GH3535合金制得，壓力傳感范圍為0~IMPa。管路2為毛細(xì)管。引壓管6和法蘭3采用GH3535合 金制作，法蘭3的一側(cè)與引壓管6的第二開口端B采用焊接實(shí)現(xiàn)密封連接。膜片5周向邊緣部 位與法蘭3之間采用激光焊實(shí)現(xiàn)密封連接，法蘭3與管路2之間采用氬弧焊實(shí)現(xiàn)通孔E在法蘭 3的另一側(cè)與管路2的第三開口端C連通并密封連接，管路2的第四開口端D與壓力變送器1之 間采用氬弧焊實(shí)現(xiàn)密封連接，從而滿足NaK合金液的密封要求。
[0039] 在其它實(shí)施例中，高溫氟鹽壓力計(jì)具有與實(shí)施例1中的高溫氟鹽壓力計(jì)基本相同 的結(jié)構(gòu)，只是膜片5的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中的膜片5的結(jié)構(gòu)略有不同。表1列出了實(shí)施例1-6的膜 片5的具體參數(shù)。
[0040] 表 1
[0041]
[0042]請(qǐng)繼續(xù)參考圖1和圖2,使用上述實(shí)施例中的高溫氟鹽壓力計(jì)測(cè)量氟鹽壓力的工作 過程具體為：
[0043]測(cè)量氟鹽壓力前，將引壓管6焊接在氟鹽管道7上，法蘭3、引壓管6以及氟鹽管道7 外部裹覆保溫棉4。
[0044]測(cè)量氟鹽壓力時(shí)，氟鹽管道7中有氟鹽流過時(shí)，氟鹽在壓力作用下充滿第一腔體I， 并將壓力通過膜片5傳遞到第二腔體II中的不可壓縮的NaK合金液，NaK合金液再將壓力傳 遞到壓力變送器1內(nèi)的低溫膜片。給壓力變送器1通電，壓力變送器1檢測(cè)到低溫膜片的形變 量并把該形變量轉(zhuǎn)換成與第一腔體I中的氟鹽的壓力（即氟鹽管道7中的氟鹽的壓力）相應(yīng) 的電信號(hào)，并且在壓力變送器1表頭上根據(jù)該電信號(hào)顯示相應(yīng)壓力值，或通過信號(hào)線將相應(yīng) 壓力值遠(yuǎn)傳至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。
[0045]上述實(shí)施例的高溫氟鹽壓力計(jì)可用于流體壓力測(cè)量，尤其適用高溫強(qiáng)腐蝕性的流 體(例如氟鹽)壓力測(cè)量。在現(xiàn)場(chǎng)使用效果良好，精度和靈敏度高，使用壽命長(zhǎng)。
[0046]要注意的是，以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，顯然本發(fā)明不限于以上實(shí)施 例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián) 想到的所有變形，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1 · 一種高溫氟鹽壓力計(jì)，用于測(cè)量流體的壓力，包括壓力變送器，其特征在于，還包括 壓力傳遞裝置，其具有第一腔體和第二腔體，所述第一腔體和所述第二腔體均具有開口端， 所述第一腔體和所述第二腔體之間由膜片隔開，所述第一腔體的開口端用于與所述流體所 在腔體密封連接，所述第二腔體的開口端和所述壓力變送器密封連接，所述第二腔體中具 有用于傳遞壓力的介質(zhì)。2. 如權(quán)利要求1所述的高溫氟鹽壓力計(jì)，其特征在于，所述壓力傳遞裝置包括： 引壓管，其具有第一開口端和第二開口端； 管路，其具有第三開口端和第四開口端； 法蘭，其一側(cè)密封連接有膜片，并且該側(cè)與所述引壓管的第二開口端密封連接，以形成 所述第一腔體;所述法蘭上還開設(shè)有通孔，該通孔在所述法蘭的一側(cè)與所述膜片連通，在所 述法蘭的另一側(cè)與所述管路的第三開口端連通并密封連接;所述管路的第四開口端與所述 壓力變送器密封連接;所述膜片、法蘭以及管路形成所述第二腔體。3. 如權(quán)利要求2所述的高溫氟鹽壓力計(jì)，其特征在于，所述膜片為波紋型結(jié)構(gòu)。4. 如權(quán)利要求2所述的高溫氟鹽壓力計(jì)，其特征在于，所述膜片為多層結(jié)構(gòu)，且層與層 之間緊密貼合。5. 如權(quán)利要求4所述的高溫氟鹽壓力計(jì)，其特征在于，所述膜片的多層結(jié)構(gòu)之間抽真空 以實(shí)現(xiàn)層與層之間緊密貼合。6. 如權(quán)利要求4所述的高溫氟鹽壓力計(jì)，其特征在于，所述膜片為三層結(jié)構(gòu)。7. 如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的高溫氟鹽壓力計(jì)，其特征在于，所述膜片的直徑為 10~100mm〇8. 如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的高溫氟鹽壓力計(jì)，其特征在于，所述介質(zhì)為NaK合 金液，和/或者所述膜片采用GH3535合金制作。9. 如權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的高溫氟鹽壓力計(jì)，其特征在于，所述引壓管和/或 法蘭采用GH3535合金制作。10. 如權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的高溫氟鹽壓力計(jì)，其特征在于，所述引壓管和/或 法蘭外部裹覆保溫棉。
【文檔編號(hào)】G01L7/08GK105865701SQ201610172143
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】陳志軍, 張福春
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所