测低温液体容器中的液位。带有液位观察功能的低温液体容器装置由低温液体容器39和带有可视化视窗的金属软管38组成。低温液体容器39有内壁39a和外壁39b两层，内、外壁之间是真空夹层37，以减少漏热。液体容器内装有低温液体36。低温液体容器39分别设有排气口 31、进出液口 32及真空抽口 33。进出液口 32的底端靠近低温液体容器底部，通过进出液口 32加入或排出低温液体容器内的低温液体36从而改变液体容器内低温液体的高度。通过排气口 31排出低温液体容器内的气体，可以控制低温液体容器内的压强。真空抽口 33用于对低温液体容器内、外壁之间抽真空，保证低温液体容器内、外壁之间的真空度，尽量减少系统的漏热。排气口 31、进出液口 32和真空抽空33的开闭及开度大小分别由其上的阀门控制。在低温液体容器靠近瓶口的某一高度和接近瓶底的某一高度分别设有开口，两个开口用双层金属软管38连接并导通。双层金属软管38的外管38b和低温液体容器外壁39b相连，金属软管38的内管38a和低温液体容器的内壁39a相连。金属软管的内管38a直径很小，其中的液体体积相比液体容器中的液体体积可忽略不计。故内管38a中部分液体的存在对低温液体容器内液面高度的影响也可以忽略不计。在金属软管38的外管38b某一处上装有常温视窗35，金属软管38的内管相对应处装有低温视窗34。常温视窗35 —侧接触空气，另一侧为真空夹层37 ;低温视窗34 —侧接触低温液体，另一侧为真空夹层37。通过这两个视窗，可直接观察低温液体的液位高度。常温视窗35采用普通的螺栓和0型圈密封方式即可保证不漏。低温视窗34采用本发明实施例1公开的可拆卸低温流体可视化视窗。通过常温视窗35和低温视窗34，人眼可以直接观察低温液体容器内的液位高度，并且低温液体容器密封良好，液面稳定。
[0045]当经进出液口 32加入或排出液体时，液体容器内的液位高度发生变化，可以上下移动金属软管38，改变可拆卸低温流体可视化视窗的高度来观察液面所在位置。若经进出液口 32加入低温液体时，液体容器内液面升高，缓慢向上移动金属软管38，使可拆卸低温流体可视化视窗的位置逐渐升高，直至视窗内可以观察到液面位置；若经进出液口 32排出低温液体时，液体容器内液面降低，缓慢向下移动金属软管38，使可拆卸低温流体可视化视窗的位置逐渐降低，直至视窗内可以观察到液面位置。
[0046]进行低温下流体实验时，常温下(25°C )在液体容器的内外壁上分别安装好低温视窗34和常温视窗35。常温视窗35采用普通的螺栓和0型圈密封方式，常温和低温下密封均良好。低温视窗34采用本发明可拆卸低温流体可视化视窗，常温下通过螺纹固定实现一般密封。
[0047]在液体容器中加入低温液体后，内壁温度急剧下降，由于低温视窗外管的热膨胀系数大于内管的热膨胀系数，外管的收缩量大于内管的收缩量，外管紧密地包裹在内管的外壁，从而将透明玻璃压紧固定，并起到密封效果。因此低温视窗34在常温下不能有效密封，在低温下自动密封。上下移动金属软管38的位置，改变可拆卸低温流体可视化视窗的位置，可以观察到液体容器内的液面所在位置。
[0048]低温下流体实验结束后，取出液体容器中的低温液体，内壁温度迅速升高，直至常温。由于热胀冷缩现象，低温视窗34的外管和内管自动松开，重新回到不能密封的状态。低温视窗34的外管和内管之间是螺纹连接，此时如若需要更换低温视窗34的透明玻璃，可以旋动外管，使外管从内管周围拆卸下来，更换透明玻璃，以供下一次实验使用。
[0049]本发明的可拆卸低温流体可视化视窗装置可与不同的供液系统(如液氮、液氧、液氢、液氦等)进行耦合，适用范围大，结构简单。同时，由于可拆卸低温流体可视化视窗装置的流体管路上没有加装阀门，可以避免流体流过阀门产生能量损失对流体沸腾产生的影响。
[0050]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可拆卸低温流体可视化视窗，包括外管、内管和透明板，其特征在于，所述外管通过可拆卸方式将所述透明板抵压固定在内管一端，将内管该端封堵；所述外管的热膨胀系数分别大于内管和透明板的热膨胀系数；低温下所述外管的收缩量大于内管和透明板的收缩量之和，保证外管将透明板与内管一端进一步紧密配合。2.根据权利要求1所述的可拆卸低温流体可视化视窗，其特征在于，所述内管外壁设有外螺纹，所述外管内部设有与所述外螺纹配合的内螺纹。3.根据权利要求1所述的可拆卸低温流体可视化视窗，其特征在于，所述内管一端设有与所述透明板形状适配的限位槽。4.根据权利要求1或3所述的可拆卸低温流体可视化视窗，其特征在于，所述外管一端径向内垂直弯折形成限位环，该限位环将玻璃板抵压固定在内管一端。5.根据权利要求1所述的可拆卸低温流体可视化视窗，其特征在于，所述内管、外管及透明板相互接触部分填充有低温密封脂。6.根据权利要求1所述的可拆卸低温流体可视化视窗，其特征在于，所述内管或外管与透明板之间设有密封圈。7.根据权利要求1所述的可拆卸低温流体可视化视窗，其特征在于，所述外管上设有扳手卡接口。8.根据权利要求1所述的可拆卸低温流体可视化视窗，其特征在于，所述内管为不锈钢管，所述外管为塑料管或有机玻璃管；所述透明板为透明玻璃板。9.一种低温流体可视化装置，包括带有真空夹层结构的内壁和外壁，以及用于采集流体状态信息的摄影设备，内壁围成盛放低温流体的空间，其特征在于，所述内壁上设有低温视窗，所述外壁上设有常温视窗，低温视窗、常温视窗以及摄像设备相互对正，所述低温视窗为权利要求1-8任一所述的可拆卸低温流体可视化视窗。10.一种带有液位观察功能的低温液体容器，包括带有真空夹层结构的内壁和外壁，内壁围成盛放低温流体的空间，其特征在于，所述内壁和外壁靠近底部和顶部的位置分别设有开口 ； 还包括双层柔性管，双层柔性管的外管分别与外壁顶部和底部的开口密封固定，双层柔性管的内管分别与内壁顶部和底部的开口密封固定； 所述内管上设有低温视窗，所述外管上设有与低温视窗对正的常温视窗，所述低温视窗为权利要求1-8任一所述的可拆卸低温流体可视化视窗。
【专利摘要】本发明公开了一种可拆卸低温流体可视化视窗，包括外管、内管和透明板，所述外管通过可拆卸方式将所述透明板抵压固定在内管一端，将内管该端封堵；所述外管的热膨胀系数分别大于内管和透明板的热膨胀系数；低温下所述外管的收缩量大于内管和透明板的收缩量之和，保证外管将透明板与内管一端进一步紧密配合。本发明还公开了一种采用上述可视化视窗的低温流体可视化装置和带有液位观察功能的低温液体容器。本发明的透明板与内管、外管之间的连接方便，在低温流体引导的温度变化下能够实现自动密封的功能；螺纹连接使得装置可拆卸，便于更换透明玻璃，提高装置的使用寿命。整个装置结构简单，便于低温流体沸腾等现象的观察和研究。
【IPC分类】F17C13/00, F17C1/12
【公开号】CN105299439
【申请号】CN201510590914
【发明人】张小斌, 朱佳凯, 余柳
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月16日