一种高温合金试验用充气装置的制作方法

1.本实用新型涉及气体封装装置技术领域，具体涉及一种高温合金试验用充气装置。

背景技术：

2.采用布雷顿循环系统进行发电，其发电效率显著优于传统的蒸汽朗肯循环发电系统，同时，其设备尺寸规模相对于传统发电系统减小，初投资成本降低。另外，二氧化碳临界温度和压力远低于水的临界点，容易达到超临界状态，且超临界二氧化碳是一种兼具气体特性的稠密流体，具有密度大、粘性小、流动性强、传热效率高等特点。因此，目前火电、核电、太阳能、余热发电、地热发电等领域均推荐采用s－co2布雷顿循环系统，有望突破传统的蒸汽轮机发电和燃气轮机发电的技术瓶颈。
3.作为一种热力循环系统，s－co2布雷顿循环系统也需要通过不断提高运行参数、优化系统布置来提高效率，而参数的提高受限于材料性能。关键部件的腐蚀性能是决定系统安全和部件寿命的重要因素之一，其类型和腐蚀机制是多样的，既有来自s－co2布雷顿循环系统自身的腐蚀行为，如氧化、渗碳，又有掺杂气体的加速腐蚀作用，如水蒸气、含硫气氛等。另外在co2捕捉和存储、co2运输、超临界co2布雷顿循环系统中，掺杂水蒸气、含硫气体(1mg/l量级)、空气等也是不可避免的。
4.因此，将超临界二氧化碳(s－co2)布雷顿循环应用到发电机组时，很有必要对合金的超临界二氧化碳腐蚀行为进行考察。腐蚀行为在研发合金的整个流程中至关重要，前期开发阶段需要横向对比特定环境下合金的腐蚀性能，进而才能更好地对优化合金提供指导方向，所需将待检测试样装均为试验级大小。而目前并没有针对合金的超临界二氧化碳腐蚀行为进行研究的装置，并且样品盛装管为顶端开口的管状，将腐蚀气体充入到样品盛装管内部会存在不便。因此能够开发出一种高温合金试验用充气装置至关重要。

技术实现要素：

5.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服目前并没有针对合金的超临界二氧化碳腐蚀行为进行研究的装置及将腐蚀气体充入到样品盛装管内部会存在不便的缺陷，从而提供一种高温合金试验用充气装置。
6.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
7.一种高温合金试验用充气装置，包括：
8.底座；
9.输气管组件，设置在所述底座上，所述输气管组件的端部开口并能够与合金样品盛装管可拆卸密封连接；
10.气源连接组件，分支连通设置在所述输气管组件上并能够与待充装气体气源相连接，用于控制气源排出的气体是否进入到所述合金样品盛装管内部；
11.排气组件，设置在所述输气管组件上，用于在对合金样品盛装管进行封装时处于
打开状态，以使得合金样品盛装管始终处于充入气体的状态。
12.可选的，所述输气管组件包括：
13.第一气路管，竖直固定设置在所述底座上；
14.第二气路管，竖直贯通设置并与所述第一气路管通过软管相连通，所述第二气路管的中部通过定位组件定位设置在支撑板上。
15.可选的，所述第二气路管分设为固定管段和转动管段，转动管段密封转动设置在固定管段的下方；所述支撑板上设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构用于对驱动所述转动管段旋转。
16.可选的，所述旋转驱动机构包括：
17.电机；
18.减速器，与所述电机的输出轴相连接，设置在所述支撑板上；
19.皮带连接组件，一端与所述减速器的输出轴相连接，另一端对所述转动管段进行定位，用于在所述电机转动时带动所述合金样品盛装管转动。
20.可选的，所述支撑板上还设置有用于调节控制所述电机转速的调速器。
21.可选的，所述第二气路管上设置有能够检测合金样品盛装管内部压力状况的压力表。
22.可选的，所述气源连接组件包括：
23.进气管路，分支连通设置在所述输气管组件上；所述进气管路的一端设置为进气口并与待充装气体气源相连通；
24.进气阀，设置在所述进气管路上。
25.可选的，所述输气管组件上还设置有真空抽气连接组件，所述真空抽气连接组件分支连通设置在所述输气管组件上并与真空抽气装置相连接；所述真空抽气连接组件用于在合金样品盛装管充入气体前，对合金样品盛装管内部进行抽真空。
26.可选的，所述真空抽气连接组件包括：
27.真空抽气管，分支连通设置在所述输气管组件上；所述真空抽气管的一端与真空抽气装置相连接；
28.真空阀，设置在所述真空抽气管上，用于控制所述真空抽气管的通断；
29.漏气阀，设置在所述真空抽气管侧部，用于控制所述真空抽气管是否与外界大气相连通；所述漏气阀在所述气源连接组件接通待充装气体气源时能够打开，以使所述输气管组件及所述合金样品盛装管充满气体。
30.可选的，所述排气组件包括三通阀，三通阀上设置有输入端、第一输出端和第二输出端，所述三通阀的输入端和第一输出端能够控制所述输气管组件与所述合金样品盛装管是否连通，所述三通阀的第二输出端能够控制是否与外界大气相连通。
31.本实用新型技术方案，具有如下优点：
32.1.本实用新型提供的一种高温合金试验用充气装置，本实用新型应用于有腐蚀环境的高温合金研发过程中，提供一种能够在实验室条件下，简单有效地实现高温合金能够被密封在多介质腐蚀性气体或保护性惰性气体中，且能够应用于温度范围极高的恶劣情况。因在进行腐蚀气体封装时，能够通过排气组件控制合金样品盛装管的底部不与外界大气相连通，进而能够对输气管组件及合金样品盛装管进行抽真空操作，接着能够将腐蚀气
体通入到输气管组件及合金样品盛装管内部，并在通入腐蚀气体过程中可将真空抽气连接组件与大气相连通，进而使得输气管组件及合金样品盛装管充满腐蚀气体。而后可通过真空热处理密封装置对合金样品盛装管的端部进行封装。本实用新型可封装各类气体，装置运行前，需对装置进行抽真空，然后充入所需气体进行封装，操作简单，成本低，工作效率高。
33.2.本实用新型提供的一种高温合金试验用充气装置，可以快速进行定性、定量评价所研发合金的腐蚀性能，对优化合金提供指导方向。
34.3.本实用新型提供的一种高温合金试验用充气装置，设备简单，效率高，成本低，无需高价搭建相关试验平台即可进行试验，避免了因各类不同掺杂气体带来的同一设备无法开展不同腐蚀气体对合金的腐蚀研究。
35.4.本实用新型提供的一种高温合金试验用充气装置，适用温度范围大，能够开展各类超高温试验，用途广泛，当封装气体为保护性惰性气体时，可实现带保护性气氛的真空热处理。
36.5.本实用新型提供的一种高温合金试验用充气装置，第二气路管分设为固定管段和转动管段，转动管段密封转动设置在固定管段的下方，转动管段转动设置在定位套管内部。支撑板上设置有旋转驱动机构，旋转驱动机构对合金样品盛装管进行定位，并在对合金样品盛装管封装时驱动所品盛装管旋转，进而与熔封机相配合实现对合金样品盛装管的封装。
37.6.本实用新型提供的一种高温合金试验用充气装置，第二气路管上还设置有压力表，压力表能够检测合金样品盛装管内部压力状况，进而来判断合金样品盛装管内部是否处于正常的压力范围，避免出现合金样品盛装管内部压力过大的情况。
附图说明
38.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本实用新型一种高温合金试验用充气装置的结构示意图。
40.附图标记：
41.1、底座，2、第一气路管，3、进气口，4、出气口，5、漏气阀，6、真空阀，7、电机，8、减速器，9、调速器，10、传动皮带，11、压力表，12、软管，13、真空抽气管，14、排气组件，15、端口，16、支撑板，17、第一皮带轮，18、第二皮带轮，19、连接轴，20、第二气路管，21、定位套管，22、进气管路，23、进气阀。
具体实施方式
42.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
45.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
46.如图1所示的一种高温合金试验用充气装置的一种具体实施方式，包括底座1、输气管组件、排气组件和气源连接组件。
47.底座1设置为平板状。底座材质为金属材料，具有一定重量，保证操作过程中装置的稳定性。底座上带有安装孔，安装孔设置有四个并分别设置在底座的四个角处，可对装置整体进行定位。
48.输气管组件设置在底座1上，输气管组件的端部开口，并能够与合金样品盛装管可拆卸密封连接，用于进行腐蚀气体的输送或进行抽真空操作。
49.合金样品盛装管的一端开口设置并密封连接至输气管组件的端部开口处，用于盛装待检测样品。合金样品盛装管的开口端与输气管组件端部开口相连通。
50.排气组件设置在输气管组件上，用于在对合金样品盛装管进行封装时处于打开状态，以使得合金样品盛装管始终处于充入腐蚀气体的状态。
51.气源连接组件分支连通设置在输气管组件上，并能够与不同的待充装气体气源相连接，用于控制待充装气体气源排出的腐蚀气体是否进入到合金样品盛装管内部。
52.待充装气体气源排出的气体为各类单一气体，或各类混合腐蚀性气体，可根据实际试验需要进行设置。
53.上述一种高温合金试验用充气装置，因在进行腐蚀气体封装时，能够通过排气组件控制合金样品盛装管的底部不与外界大气相连通，进而能够对输气管组件及合金样品盛装管进行抽真空操作，接着能够将腐蚀气体通入到输气管组件及合金样品盛装管内部，并在通入腐蚀气体过程中可将真空抽气连接组件与大气相连通，进而使得输气管组件及合金样品盛装管充满腐蚀气体。而后可通过真空热处理密封装置对合金样品盛装管的端部进行封装。本实用新型只需将样品放入石英管内，安装后即可进行充各类气体密封，封装与充气同时进行。本实用新型设备简单，效率高，成本低，适用温度范围大，能够开展各类超高温试验，用途广泛，可提供腐蚀性环境，也可实现带保护性气氛的真空热处理。
54.更进一步地，输气管组件包括第一气路管2、第二气路管20和软管12。第一气路管2采用焊接的方式竖直固定设置在底座1上。第二气路管20竖直贯通设置并与第一气路管2通过软管12相连通，第二气路管20的中部通过定位组件定位设置在支撑板16上，第二气路管20的端部设置有端口15。
55.第一气路管2为不锈钢材质，具有耐腐蚀性。此外，也可采用其他耐腐蚀性材质。
56.定位组件包括定位套管21，定位套管21固定设置在支撑板16上。定位套管21的中部为中空状。
57.作为一种改进的实施方式，合金样品盛装管为石英管，石英管壁厚为5mm，且经过退1100℃退火，保温4h，随炉冷却处理，保证真空热处理过程中不破裂。本实施例采用的石英管可用于室温至1100℃任意温度，进而避免出现实验装置不耐高温且温度适用范围小的问题。
58.并且合金样品盛装管竖向设置在支撑板16上。更为具体地，本实施例中的合金样品盛装管活动穿过支撑板16。
59.合金样品盛装管与第二气路管20的端口15相对接并通过卡箍相连接，合金样品盛装管与第二气路管20之间还设置有密封圈。
60.作为一种改进的实施方式，第二气路管20分设为固定管段和转动管段，转动管段密封转动设置在固定管段的下方，转动管段通过轴承转动设置在定位套管21内部。支撑板16上设置有旋转驱动机构，旋转驱动机构用于对合金样品盛装管进行定位，并在对合金样品盛装管封装时驱动所品盛装管旋转，进而与熔封机相配合实现对合金样品盛装管的封装。
61.旋转驱动机构包括电机7、减速器8、皮带连接组件。减速器8与电机7的输出轴相连接，设置在支撑板16上。皮带连接组件的一端与减速器8的输出轴相连接，另一端连接至转动管段，对合金样品盛装管进行定位，用于在电机7转动时带动合金样品盛装管转动。
62.皮带连接组件包括第一皮带轮17、第二皮带轮18、传动皮带10、连接轴19。第一皮带轮17连接设置在减速器8的输出轴端，连接轴19连接设置在支撑板16的底端，第二皮带轮18定位设置在连接轴19上。连接轴19的内部呈中空状设置，本实施例中的转动管段定位设置在轴承的内圈上，转动管段通过轴承设置在连接轴19的内部。即本实施例中的电机7能够带动第一皮带轮17转动，进而通过传动皮带10带动第二皮带轮18转动，第二皮带轮18转动时能够带动转动管段及合金样品盛装管发生转动。
63.更进一步地，本实施例中的支撑板16上还设置有调速器9，调速器9用于调节控制电机7转速，进而来调节对合金样品盛装管转动时合金样品盛装管的转动速度。调速器上设置有调速面板，便于工作人员操作调速面板来控制电机的转动速度。
64.本实施例中的电机、减速器、调速器位于同一平面，并置于支撑板16上。
65.本实施例中的气源连接组件包括进气管路22和进气阀23。其中，进气管路分支连通设置在输气管组件上。进气管路的一端设置为进气口3并与待充装气体气源相连通，腐蚀气体为所需充装的气体。进气阀设置在进气管路上，用于控制进气管路的通断。
66.作为一种改进的实施方式，本实施例还在输气管组件上分支连通设置有真空抽气连接组件，真空抽气连接组件与真空抽气装置相连接。真空抽气连接组件用于在通入腐蚀气体前，对合金样品盛装管内部进行抽真空，以保证在对合金样品盛装管充气前，将合金样品盛装管内部其余杂质气体排出。并且能够在待充装气体气源连接组件接通待充装气体气源时能够打开，以使输气管组件及合金样品盛装管充满腐蚀气体。
67.真空抽气连接组件包括真空抽气管13、真空阀6和漏气阀5。其中，真空抽气管13分支连通设置在输气管组件上，真空抽气管的一端与真空抽气装置相连接，真空抽气装置为
真空泵。真空抽气管的端部设置为出气口4。真空阀6和漏气阀5设置在真空抽气管上，真空阀6和漏气阀5均为单向阀。真空阀6设置在所述真空抽气管13上，用于控制真空抽气管13的通断。漏气阀5设置在所述真空抽气管13侧部，用于控制真空抽气管13是否与外界大气相连通。在进行输气管组件充气过程中，当输气管组件内部压力大于设定压力时可打开漏气阀5进行排气，以保证输气管组件内部处于正常的压力。
68.作为一种改进的实施方式，本实施例中的排气组件14包括三通阀，三通阀上设置有输入端、第一输出端和第二输出端，三通阀的输入端和第一输出端能够控制输气管组件与合金样品盛装管是否连通，三通阀的第二输出端能够控制是否与外界大气相连通。并且本实施例中的三通阀为单向出气阀，带有阀门开关。通过本实施例中的三通阀的第一输出端可以控制输气管组件与合金样品盛装管相连通。并且三通阀的第二输出端设置在侧部，能够控制输气管组件的第二气路管20的侧部与外界大气连通与否，第二输出端上设置有出气阀，当合金样品盛装管内部在充气过程中处于正压时可通过三通阀的第二输出端将多余的气体排出，以保证合金样品盛装管内部的压力状况。
69.作为一种改进的实施方式，第二气路管20上还设置有压力表11，压力表11能够检测合金样品盛装管内部压力状况，进而来判断合金样品盛装管内部是否处于正常的压力范围，避免出现合金样品盛装管内部压力过大的情况。
70.本实用新型对腐蚀气体进行封装的过程为：
71.s1.准备工作：
72.对石英管进行加热处理：将将待检测试样装放在烘箱中放置60－100min，温度80℃。
73.对石英管进行退火处理：将石英管经过退火处理，具体步骤为将石英管升温至1100℃下保温4h，然后随炉冷却，以保证石英管在真空热处理过程中不破裂。
74.检查装置连接是否正确，将将待检测试样装装入处理好的石英管内，并用卡箍及密封圈将石英管装于第二气路管20的端部开口上，实现对石英管的安装定位。
75.将待充装的气体连接至进气管路上的进气口3，并使得所有的阀门处于关闭状态。
76.s2.对石英管进行抽真空及充气操作：
77.打开真空泵及真空阀6，通过真空泵对输气管组件和石英管进行抽真空，以排出真空泵对输气管组件和石英管内的气体。
78.在进行抽真空过程中，压力表11可显示石英管内压力。当达到所需真空状态时(压力表显示负压)，打开进气管路22上的进气阀23，关闭真空阀6，此时石英管内气压上升，当上升为正压时，关闭待充装气体气源，打开漏气阀5，以排出多余的气体，往复多次操作，确保石英管内完全为所需要气体。
79.最后一次打开待充装气体气源时，逐渐关小漏气阀5直至关死，当石英管内气压上升到正压，立马打开三通阀上的出气阀，保证出气阀一直出气。
80.s3.开始密封：
81.打开电机开关，并在调节面板上调节石英管旋转速度。由电机7带动第一皮带轮17、传动皮带10、第二皮带轮18及第二气路管的转动管段转动，进而带动石英管转动。
82.根据现有热源开始进行石英管的熔封处理，在封管期间一直充所需气体。
83.s4.密封结束：
84.关闭待充装气体气源，关闭电机开关，关闭真空泵，待石英管将至室温，检查其气密性。
85.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

技术特征：

1.一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，包括：底座(1)；输气管组件，设置在所述底座(1)上，所述输气管组件的端部开口并能够与合金样品盛装管可拆卸密封连接；气源连接组件，分支连通设置在所述输气管组件上并能够与待充装气体气源相连接，用于控制待充装气体气源排出的气体是否进入到所述合金样品盛装管内部；排气组件，设置在所述输气管组件上，用于在对合金样品盛装管进行封装时处于打开状态，以使得合金样品盛装管始终处于充入气体的状态。2.根据权利要求1所述的一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，所述输气管组件包括：第一气路管(2)，竖直固定设置在所述底座(1)上；第二气路管(20)，竖直贯通设置并与所述第一气路管(2)通过软管(12)相连通，所述第二气路管(20)的中部通过定位组件定位设置在支撑板(16)上。3.根据权利要求2所述的一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，所述第二气路管(20)分设为固定管段和转动管段，转动管段密封转动设置在固定管段的下方；所述支撑板(16)上设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构用于对驱动所述转动管段旋转。4.根据权利要求3所述的一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，所述旋转驱动机构包括：电机(7)；减速器(8)，与所述电机(7)的输出轴相连接，设置在所述支撑板(16)上；皮带连接组件，一端与所述减速器(8)的输出轴相连接，另一端对所述转动管段进行定位，用于在所述电机(7)转动时带动所述合金样品盛装管转动。5.根据权利要求4所述的一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，所述支撑板(16)上还设置有用于调节控制所述电机(7)转速的调速器。6.根据权利要求2所述的一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，所述第二气路管(20)上设置有能够检测合金样品盛装管内部压力状况的压力表(11)。7.根据权利要求1所述的一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，所述气源连接组件包括：进气管路，分支连通设置在所述输气管组件上；所述进气管路的一端设置为进气口(3)并与待充装气体气源相连通；进气阀，设置在所述进气管路上。8.根据权利要求1所述的一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，所述输气管组件上还设置有真空抽气连接组件，所述真空抽气连接组件分支连通设置在所述输气管组件上并与真空抽气装置相连接；所述真空抽气连接组件用于在合金样品盛装管充入气体前，对合金样品盛装管内部进行抽真空。9.根据权利要求8所述的一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，所述真空抽气连接组件包括：真空抽气管(13)，分支连通设置在所述输气管组件上；所述真空抽气管的一端与真空抽气装置相连接；
真空阀(6)，设置在所述真空抽气管(13)上，用于控制所述真空抽气管(13)的通断；漏气阀(5)，设置在所述真空抽气管(13)侧部，用于控制所述真空抽气管(13)是否与外界大气相连通；所述漏气阀(5)在所述气源连接组件接通待充装气体气源时能够打开，以使所述输气管组件及所述合金样品盛装管充满气体。10.根据权利要求1所述的一种高温合金试验用充气装置，其特征在于，所述排气组件包括三通阀，三通阀上设置有输入端、第一输出端和第二输出端，所述三通阀的输入端和第一输出端能够控制所述输气管组件与所述合金样品盛装管是否连通，所述三通阀的第二输出端能够控制是否与外界大气相连通。

技术总结

本实用新型公开了一种高温合金试验用充气装置，包括：底座；输气管组件，设置在所述底座上，所述输气管组件的端部开口并能够与合金样品盛装管可拆卸密封连接；气源连接组件，分支连通设置在所述输气管组件上并能够与待充装气体气源相连接，用于控制气源排出的气体是否进入到所述合金样品盛装管内部；排气组件，设置在所述输气管组件上，用于在对合金样品盛装管进行封装时处于打开状态，以使得合金样品盛装管始终处于充入气体的状态。本实用新型可封装各类气体，装置运行前，需对装置进行抽真空，然后充入所需气体进行封装，操作简单，成本低，工作效率高。工作效率高。工作效率高。