大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，包括以下步骤：（a）聚氨酯层灌封；（b）硅橡胶层灌封，所述步骤（b）的具体过程如下：（b1）将温控Ⅲ层管体安装在底座上，温控Ⅲ层管体的内壁与温控Ⅱ层管体的外壁之间形成硅橡胶填充区；（b2）硅橡胶制备；（b3）采用引流工具将完成真空排气后的硅橡胶灌注于硅橡胶填充区内；（b4）在室温下对硅橡胶进行固化；（b5）将恒温层管体安装在底座上，恒温层管体的内壁与温控Ⅲ层管体的外壁之间同样形成硅橡胶填充区；（b6）重复步骤（b2）~（b4），完成硅橡胶的填充。本发明采用上述步骤，完全能够满足大体积β量热计校准装置温控层的灌封要求。
【专利说明】大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及核材料含量测量领域，具体是一种大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺。
【背景技术】
[0002]大体积β量热计是用于我国核材料含量测量的重要设备，在我国核材料的生产和衡算管理中发挥着重要的作用。为实现对大体积β量热计的校准，我们研制了等温型的校准装置，其中量热单元是其中的核心部件。如图1所示为量热单元结构示意图，其附图标记对应的名称为:1-测量腔室，2-温控I层，3-温控II层，4-温控III层，5-恒温区外层，6-填充媒质，7-气体冷却室，8-包壳，9-下绝热块，10-密封盖，11-上绝热块；它是由四层管体构成的恒温系统，四层管体间分别填充不同的导热介质，在温度外高内低的工作条件下实现测量腔热量均匀地向外层传递，从而为发热功率的测量提供硬件环境。
[0003]依据校准装置量热单元的设计要求，为保证校准装置的测量精度和测量下限，温控1、II层间填充材料的导热系数应小于0.038ff/(m.K)，最终选取聚胺脂泡沫作为填充材料；其余各层为恒温控制层，其间的导热系数应大于0.5ff/(m.K)，最终选取导热硅橡胶作为填充材料。由于量热单元结构的特殊性，为轴向大尺寸径向小夹层(轴向尺寸为1210_，径向间隙为45mm，)各管体同轴度要求高(小于1mm)，并在管体上绕有多根电阻丝，最细的
0.04 mm，市场上现有的发泡工具和方法均不能满足这里特殊结构的需求。
[0004]目前的市场上现有的硬泡发泡按成型方式分喷涂和浇注，喷涂适合各类材料表面发泡，适合房屋建筑的保温，浇注发泡分手工发泡和机械发泡，主要用于聚氨酯板材或填充物发泡，发泡都是在室温下发泡，无温控加热等手段，对于量热单元这种结构的很难一次发泡成性，目前市场上工艺发泡的高度一般小于60cm，无引流等工具，容易倒入到其他管体间，机械发泡容易弄断电阻丝和引起电阻丝和管体的形变，无多管体间发泡技术。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，解决了目前的发泡工具和方法无法满足量热单元特殊性结构的需求的问题。
[0006]本发明为解决技术问题主要通过以下技术方案实现:大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，包括以下步骤:Ca)聚氨酯层灌封，所述步骤(a)的具体过程如下:
(al)将温控I层管体和温控II层管体安装在底座上，并使底座将温控I层管体和温控II层管体的下端密封，温控I层管体的外壁与温控II层管体的内壁之间形成聚氨酯填充区；
(a2)在温控II层管体上均匀缠绕电加热丝，使温控I层管体与温控II层管体形成的聚氨酯填充区的温度恒定在40°C?60°C ;该步骤之所以将温度恒定在4(T60°C，是因为温度过高或过低都存在一定问题，如果温度过低发泡速度过慢，发泡不能一次成型，而温度过高，发泡速度太快，来不及盖上顶盖，发泡不均匀，经过大量的试验证实，当温度恒定在4(T60°C时，对于发泡来说是较佳的。
[0007](a3)将待发泡的原料混合后，倒入温控I层管体与温控II层管体形成的聚氨酯填充区内，并在5秒内用带有若干排气孔的顶座将温控I层管体与温控II层管体的上端密封；
(a4)在室温下对发泡后的聚氨酯层进行熟化；
(b)硅橡胶层灌封，所述步骤(b)的具体过程如下:
(bl)将温控III层管体安装在底座上，并使底座将温控III层管体的下端密封，温控III层管体的内壁与温控II层管体的外壁之间形成硅橡胶填充区；
(b2)硅橡胶制备:按质量比100:100取GM-480硅橡胶和GM-480固化剂，将GM-480硅橡胶加入塑料烧杯中，再加GM-480固化剂，搅拌均匀，然后将塑料烧杯放入真空干燥器里，进行真空排气；
(b3)采用引流工具将完成真空排气后的硅橡胶灌注于硅橡胶填充区内；
(b4)在室温下对硅橡胶进行固化；
(b5)将恒温层管体安装在底座上，并使底座将恒温层管体的下端密封，恒温层管体的内壁与温控III层管体的外壁之间同样形成硅橡胶填充区；
(b6)重复步骤(b2)?(b4)，完成硅橡胶的填充。
[0008]进一步地，所述步骤(a2)中，聚氨酯填充区的温度恒定在40°C?60°C的时间等于或大于I个小时。
[0009]进一步地，所述步骤(a3)的具体过程如下:
(a31)根据聚氨酯填充区的体积和发泡密度，计算出所需的二苯基甲烷_4、4 二异氰酸酯、组合聚醚的量；
(a32)按质量比1:1取二苯基甲烷_4、4 二异氰酸酯、组合聚醚，倒入混合杯中搅拌均匀，得到混合物；
(a33)采用导流板将混合杯中的混合物引入聚氨酯填充区内，并迅速用带有若干排气孔的顶座将聚氨酯填充区上端密封。
[0010]进一步地，本发明还包括安装支柱螺栓步骤，通过支柱螺栓，将顶座固定在校准装置温控层的上方的支柱上。
[0011]进一步地，所述顶座上的排气孔呈对称分布。排气孔主要用于调节发泡时填充区内的气压，即保证一定的发泡压力，使聚氨酯向上发泡以充满整个填充空间，以保证发泡材料所需的导热系数。
[0012]进一步地，所述步骤(b2)中均匀搅拌的时间为I分钟。
[0013]进一步地，所述步骤(b2)中用到的塑料烧杯的高度与直径长度之比小于或等于2:1。塑料烧杯不宜过细过高，否则会影响排气效果。
[0014]进一步地，所述步骤(b3)的灌注可分成多次完成，且整个灌注操作在半个小时内完成O
[0015]进一步地，所述步骤(b)还包括步骤(b31)，所述步骤(b31)的具体操作为:每次灌注硅橡胶后，将浮在上面的气泡用大头针挑破。挑破气泡，将空气放出，进一步去掉硅橡胶中可能掺杂的气体，确保达到发泡材料所需的导热系数。
[0016]进一步地，所述底座与温控I层管体、温控II层管体、温控III层管体及恒温层管体之间均采用在底座上开槽并安装密封圈，将管体底端内嵌于槽体内的方式实现密封。
[0017]本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果:
(I)通过本发明，能够使各管体间导热均匀，填充的发热材料均匀、且一次成型，完全能够满足大体积β量热计校准装置温控层的灌封的要求。
[0018](2)本发明通过在底座上开槽的方式，将各个管体的底端嵌入该槽体内，从而既保证了气密性，同时也保证了管体间的同轴度，使定位也很方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为量热单元的纵向切面结构示意图；
图2为本发明的灌封结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0021]实施例1
如图2所示，本实施例所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，包括以下步骤:Ca)聚氨酯层灌封，所述步骤(a)的具体过程如下:
(al)将温控I层管体和温控II层管体安装在底座上，并使底座将温控I层管体和温控II层管体的下端密封，温控I层管体的外壁与温控II层管体的内壁之间形成聚氨酯填充区；
(a2)在温控II层管体上均匀缠绕电加热丝，使温控I层管体与温控II层管体形成的聚氨酯填充区的温度恒定在40°C?60°C ;该步骤之所以将温度恒定在4(T60°C，是因为温度过高或过低都存在一定问题，如果温度过低发泡速度过慢，发泡不能一次成型，而温度过高，发泡速度太快，来不及盖上顶盖，发泡不均匀，经过大量的试验证实，当温度恒定在4(T60°C时，对于发泡来说是较佳的。
[0022](a3)将待发泡的原料混合后，倒入温控I层管体与温控II层管体形成的聚氨酯填充区内，并在5秒内用带有若干排气孔的顶座将温控I层管体与温控II层管体的上端密封；
(a4)在室温下对发泡后的聚氨酯层进行熟化；熟化是聚氨酯发泡后还没有完全硬化，经过乳白、拉丝和不粘等过程，直到完全硬化的一个过程，而之所以选择室温，是由于发泡后不用脱模，通过自然降温，可减少坏泡。
[0023](b)硅橡胶层灌封，所述步骤(b)的具体过程如下:
(bl)将温控III层管体安装在底座上，并使底座将温控III层管体的下端密封，温控III层管体的内壁与温控II层管体的外壁之间形成硅橡胶填充区；
(b2)硅橡胶制备:按质量比100:100取GM-480硅橡胶和GM-480固化剂，将GM-480硅橡胶加入塑料烧杯中，再加GM-480固化剂，搅拌均匀，然后将塑料烧杯放入真空干燥器里，进行真空排气；
(b3)采用引流工具将完成真空排气后的硅橡胶灌注于硅橡胶填充区内；
(b4)在室温下对硅橡胶进行固化，在室温24-48小时后硅橡胶完全变成固体。
[0024](b5)将恒温层管体安装在底座上，并使底座将恒温层管体的下端密封，恒温层管体的内壁与温控III层管体的外壁之间同样形成硅橡胶填充区；
(b6)重复步骤(b2)?(b4)，完成硅橡胶的填充。
[0025]通过上述工艺，最终得到温控1、II层间导热系数实测为0.027ff/(m.K)，满足小于0.038W/ (m.K)的设计要求；其余温控层间导热系数为0.80 ff/ (m.K)，满足大于0.5W/(m.K)的设计要求。
[0026]实施例2
为了保证足够的发泡时间，本实施例在实施例1的基础上，将步骤(a2)中，聚氨酯填充区的温度恒定在40°C?60°C的时间限定在等于或大于I个小时。
[0027]实施例3
本实施例在实施例1的基础上，采用如下的步骤(a3):
(a31)根据聚氨酯填充区的体积和发泡密度，计算出所需的二苯基甲烷_4、4 二异氰酸酯、组合聚醚的量；
(a32)按质量比1:1取二苯基甲烷_4、4 二异氰酸酯、组合聚醚，倒入混合杯中搅拌均匀，得到混合物；
(a33)采用导流板将混合杯中的混合物引入聚氨酯填充区内，并迅速用带有若干排气孔的顶座将聚氨酯填充区上端密封。
[0028]实施例4
为了增强灌封设备的稳定性及承压能力，本实施例在实施例1的基础上，通过增加支柱螺栓，将顶座固定在校准装置温控层的上方的支柱上，支柱属于现有的结构，主要目的是配合支柱螺栓，起支撑、固定的作用。
[0029]实施例5
本实施例在实施例1或实施例2的基础上，将顶座上的排气孔呈对称分布设置，这样能够调节发泡时填充区内的气压，即保证一定的发泡压力，使聚氨酯向上发泡以充满整个填充空间，以保证发泡材料所需的导热系数。
[0030]实施例6
为了不影响排气和灌封，本实施例在实施例1的基础上，将步骤(b2)中均匀搅拌的时间限定为I分钟，因为搅拌时间过短可能造成搅拌不均匀，而时间过长，则一旦开始固化，会影响排气和灌封，通过大量的试验研究发现，当搅拌时间为I分钟时，效果最佳。
[0031]实施例7
为了不影响排气效果，本实施例在实施例1的基础上，对步骤(b2)中用到的塑料烧杯提出一定的要求，将其高度与直径长度之比限定为小于或等于2:1，这样塑料烧杯不会过于细、高，有利于排气。
[0032]实施例8
为了使灌封更充分、彻底，本实施例在实施例1的基础上，对步骤(b3)的灌注分成多次完成，具体多少次，可根据需要而定，但是整个灌注操作需在半个小时内完成，避免管体下面以及管壁上的硅橡胶固化。
[0033]实施例9
另外，由于灌注硅橡胶后，会有气泡漂浮在上面，这些气泡会影响发泡效果，因此，本实施例在实施例1的基础上，增加步骤(b31)，步骤(b31)的具体操作为:每次灌注硅橡胶后，将浮在上面的气泡用大头针挑破，将气泡内的空气放出，从而进一步去掉硅橡胶中可能掺杂的气体，确保达到发泡材料所需的导热系数。
[0034]实施例10
为了既能保证气密性，同时又能保证管体间的同轴度，本实施例在实施例1的基础上，在底座上开槽，将温控I层管体、温控II层管体、温控III层管体及恒温层管体内嵌于底座上开设的凹槽内，并安装密封圈，将管体下端密封，这种密封方式既简单，又能实现定位。
[0035]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外，本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。
【权利要求】
1.大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:包括以下步骤:(a)聚氨酯层灌封，所述步骤(a)的具体过程如下: (al)将温控I层管体和温控II层管体安装在底座上，并使底座将温控I层管体和温控II层管体的下端密封，温控I层管体的外壁与温控II层管体的内壁之间形成聚氨酯填充区； (a2)在温控II层管体上均匀缠绕电加热丝，使温控I层管体与温控II层管体形成的聚氨酯填充区的温度恒定在40°C~60°C ； (a3)将待发泡的原料混合后，倒入温控I层管体与温控II层管体形成的聚氨酯填充区内，并在5秒内用带有若干排气孔的顶座将温控I层管体与温控II层管体的上端密封；(a4)在室温下对发泡后的聚氨酯层进行熟化； (b)硅橡胶层灌封，所述步骤(b)的具体过程如下: (bl)将温控III层管体安装在底座上，并使底座将温控III层管体的下端密封，温控III层管体的内壁与温控II层管体的外壁之间形成硅橡胶填充区； (b2)硅橡胶制备:按质量比100:100取GM-480硅橡胶和GM-480固化剂，将GM-480硅橡胶加入塑料烧杯中，再加GM-480固化剂，搅拌均匀，然后将塑料烧杯放入真空干燥器里，进行真空排气； (b3)采用引流工具将完成真空排气后的硅橡胶灌注于硅橡胶填充区内； (b4)在室温下对硅橡胶进行固化； (b5)将恒温层管体安装在底座`上，并使底座将恒温层管体的下端密封，恒温层管体的内壁与温控III层管体的外壁之间同样形成硅橡胶填充区； (b6)重复步骤(b2)~(b4)，完成硅橡胶的填充。
2.根据权利要求1所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:所述步骤(a2)中，聚氨酯填充区的温度恒定在40°C~60°C的时间等于或大于I个小时。
3.根据权利要求1所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:所述步骤(a3)的具体过程如下: (a31)根据聚氨酯填充区的体积和发泡密度，计算出所需的二苯基甲烷_4、4 二异氰酸酯、组合聚醚的量； (a32)按质量比1:1取二苯基甲烷_4、4 二异氰酸酯、组合聚醚，倒入混合杯中搅拌均匀，得到混合物； (a33)采用导流板将混合杯中的混合物引入聚氨酯填充区内，并迅速用带有若干排气孔的顶座将聚氨酯填充区上端密封。
4.根据权利要求1所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:还包括安装支柱螺栓步骤，通过支柱螺栓，将顶座固定在校准装置温控层的上方的支柱上。
5.根据权利要求1所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:所述顶座上的排气孔呈对称分布。
6.根据权利要求1所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:所述步骤(b2)中均匀搅拌的时间为I分钟。
7.根据权利要求1所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:所述步骤(b2)中用到的塑料烧杯的高度与直径长度之比小于或等于2:1。
8.根据权利要求1所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:所述步骤(b3 )的灌注可分成多次完成，且整个灌注操作在半个小时内完成。
9.根据权利要求1所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:所述步骤(b)还包括步骤(b31)，所述步骤(b31)的具体操作为:每次灌注硅橡胶后，将浮在上面的气泡用大头针挑破。
10.根据权利要求1所述的大体积β量热计校准装置温控层的灌封工艺，其特征在于:所述底座与温控I层管体、温控II层管体、温控III层管体及恒温层管体之间均采用在底座上开槽并安装密封圈，将管体底端内嵌于槽体内的方式实现密封。
【文档编号】B29C44/00GK103552195SQ201310493752
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】漆明森, 龚随军, 程瑛, 张廷生, 贾伟江, 刘吉珍, 杜毅 申请人:中国核动力研究设计院