一种低温液氮装置及高压聚合反应装置

    专利2025-06-03  121


    本发明涉及高压新材料制备,尤其涉及一种气态原料低温液化封装的低温液氮装置。


    背景技术:

    1、大体积流体样品的合成需要使用基于大支撑原理设计的上下加压工作方式,原因在于上下加压的机械结构,使得高压区域在水平方向具有较大空间,便于低温环境的安置以及气态原料的装载和控制。而单轴加压所产生的径向压力梯度,对于低硬度材料可以忽略不计。基于此形成专用于高能量密度含能材料研制的gh型压机。

    2、对于gh型压机的高压低温气体液化封装技术,其原理为:利用低温冷却手段使气体原料液化,进入冷却的复合型压砧结构中上下压砧之间的密封腔,以略高于大气压的压力保证其充满空腔,密封腔内有带孔的片状金属封垫,通过gh型压机压缩上下压砧使压砧砧面与封垫间紧密接触,从而将待充液态气体原料密封于样品腔中。gh型压机主要包括压机本体、密封装置、气体导入装置和冷却装置。

    3、在微克级聚合一氧化碳(p-co)实验中,样品是封装在金刚石压砧装置中,整个金刚石压砧装置的外径和高度均不超过50mm,并且压力的施加是通过机械性的旋转施加,所有的部分都不会受到低温环境的影响而无法工作。因此,可以很方便的将整个装置都封闭于低温恒温器内,将低温恒温器浸没于液氮中即可实现气体的液化和加压。然而对于百吨位gh压机,其压机整体质量较重,体积较大,而且gh压机采用液压系统进行加压。因此不能仿照微克级样品研制那样将整个gh压机装置都降至液氮温度。


    技术实现思路

    1、鉴于上述的分析,本发明旨在提供一种应用于高压聚合反应装置的低温液氮装置,用以解决现有的圆形低温容器在聚合时加压容易失败,漏热严重,不能使足量的液体原料载入高压聚合反应装置的样品腔内等问题等之一。

    2、第一方面,本发明提供了高压聚合反应低温液氮装置,所述低温液氮装置由上方的长方体和下方的圆柱体组成,所述的圆柱体的轴线到所述长方体相对的两个侧面的距离不同。

    3、进一步的,所述的长方体的上表面为敞开的开口结构。

    4、进一步的,所述开口为液氮倒入口。

    5、进一步的,所述的低温液氮装置外侧包裹一层保温层。

    6、进一步的,所述上方的长方体与下方的圆柱体为一体成型结构。

    7、进一步的,所述高压聚合反应低温液氮装置由钣金加工而成。

    8、第二方面,本发明提供了一种高压聚合反应装置,包括所述的低温液氮装置。

    9、进一步的,所述的装置还包括上压砧座、上压砧、下压砧和下压砧座;

    10、所述的上压砧座、上压砧位于所述的长方体内,所述的下压砧和下压砧座位于所述的圆柱体内。

    11、进一步的,所述的装置还包括密封环,所述密封环设置在所述的上压砧和下压砧之间;

    12、所述密封环位于所述的低温液氮装置的长方体内。

    13、进一步的,所述的装置还包括封垫,所述封垫设置在密封环内。与现有技术相比,本发明至少可实现如下有益效果之一:

    14、(1)本发明的低温液氮装置,可以使低温液氮容器底部的漏热大幅减少,从而保证液氮的缓慢蒸发,更多的用于压砧部分的冷却降温。可以进行长时间的降温,实验过程中不会因为漏热使压机主体温度过冷,压机主体从外部环境吸热与从低温液氮容器底部漏热导致的制冷效果已经可以平衡,低温液氮装置可实现气态样品装载,是进行后续高压聚合反应的前提;

    15、(2)本发明的高压聚合反应装置中的密封环可以实现气态原料样品的液化封装,且实现气体原料的高压聚合化反应,填补了现有技术中的空白,且本发明的装置密封性好,不会出现漏气的问题,封垫设计保证其不易开裂和损坏,密封环及上下压砧的设计,提高了反应腔室的压缩率,液氮冷却装置冷却效率高,使压力模块降至液氮温度,添加液氮操作方便。

    16、本发明中,上述各技术方案之间还可以相互组合,以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分优点可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。



    技术特征:

    1.一种高压聚合反应低温液氮装置,其特征在于,所述低温液氮装置由上方的长方体和下方的圆柱体组成,所述的圆柱体的轴线到所述长方体相对的两个侧面的距离不同。

    2.根据权利要求1所述的高压聚合反应低温液氮装置,其特征在于,所述的长方体的上表面为敞开的开口结构。

    3.根据权利要求2所述的高压聚合反应低温液氮装置,其特征在于,所述开口为液氮倒入口。

    4.根据权利要求1所述的高压聚合反应低温液氮装置,其特征在于,所述的低温液氮装置外侧包裹一层保温层。

    5.根据权利要求1所述的高压聚合反应低温液氮装置,其特征在于,所述上方的长方体与下方的圆柱体为一体成型结构。

    6.根据权利要求1所述的高压聚合反应低温液氮装置,其特征在于,所述高压聚合反应低温液氮装置由钣金加工而成。

    7.一种高压聚合反应装置,其特征在于,包括权利要求1-6任一项所述的低温液氮装置。

    8.根据权利要求7所述的高压聚合反应装置,其特征在于,所述的装置还包括上压砧座、上压砧、下压砧和下压砧座;

    9.根据权利要求8所述的高压聚合反应装置,其特征在于,所述的装置还包括密封环,所述密封环设置在所述的上压砧和下压砧之间;

    10.根据权利要求9所述的高压聚合反应装置,其特征在于,所述的装置还包括封垫,所述封垫设置在密封环内。


    技术总结
    本发明涉及一种高压聚合反应低温液氮装置,属于高压新材料制备技术领域,圆形低温容器在聚合时加压容易失败,漏热严重,不能使足量的液体原料载入高压聚合反应装置的样品腔内等问题之一。所述低温液氮装置由上方的长方体和下方的圆柱体组成,所述的圆柱体的轴线到所述长方体相对的两个侧面的距离不同。本发明的低温液氮装置,可以使低温液氮容器底部的漏热大幅减少,从而保证液氮的缓慢蒸发,更多的用于压砧部分的冷却降温。可以进行长时间的降温,实验过程中不会因为漏热使压机主体温度过冷,压机主体从外部环境吸热与从低温液氮容器底部漏热导致的制冷效果已经可以平衡。

    技术研发人员:冯少敏,张俊,靳常青
    受保护的技术使用者:中国科学院物理研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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