一種金屬充灌裝置及充灌方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將物質(zhì)裝入容器的裝置及方法，特別涉及一種金屬充灌裝置及充灌方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在科研生產(chǎn)中，為滿足某些特定的要求，有時需要將諸如鈉、鉀等低熔點(diǎn)金屬充入細(xì)管中，理論上可以考慮將低熔點(diǎn)金屬熔化為液態(tài)后進(jìn)行充灌。然而由于毛細(xì)現(xiàn)象的存在，采用直接充灌的方式會導(dǎo)致液態(tài)的金屬無法順利的被充入細(xì)管中，即使采用如離心、震蕩等已知的方法，也極易在細(xì)管中產(chǎn)生氣柱或氣泡，無法獲得較好的充灌效果。
[0003]與此同時，由于多數(shù)低熔點(diǎn)金屬化學(xué)性質(zhì)活潑，易被氧化，因此在充灌過程中容易受到氧化污染；另外，熔化的金屬溫度高，對操作人員形成較高的燙傷風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]為解決向細(xì)管中充灌高純鎵的問題，王玉蘭等發(fā)表的“鎵三相點(diǎn)容器的金屬充灌方法”(《現(xiàn)代測量與實(shí)驗(yàn)室管理》2003年第5期)一文公開了一種高純鎵的充灌裝置，該裝置通過對細(xì)管一端抽真空，另一端以閥門控制熔化的鎵進(jìn)入細(xì)管的方式從而實(shí)現(xiàn)高純鎵的充灌。
[0005]然而，由于在某些應(yīng)用場合需要采用單口細(xì)管，即需要充灌金屬的細(xì)管只有一端開口，在這種情況下，上述高純鎵的充灌裝置由于充灌原理的原因而無法實(shí)現(xiàn)金屬的充灌。另外，由于閥門容易沾染熔化的金屬，并且與充灌金屬的材料不同，因此采用閥門的設(shè)計(jì)很可能會造成充灌金屬的損失和污染，影響充灌的準(zhǔn)確性和充灌金屬的純度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決單口細(xì)管的金屬充灌問題并確保良好的充灌效果，本發(fā)明提供了一種金屬充灌裝置及充灌方法。
[0007]所述金屬充灌裝置包括儲罐、充灌管路、抽真空管路和進(jìn)氣管路；
[0008]所述儲罐用于容納待充灌金屬，其外部設(shè)有加熱模塊；所述進(jìn)氣管路設(shè)于儲罐上部，并由進(jìn)氣閥控制；儲罐上部還通過設(shè)有排氣閥的管路與抽真空管路相連通；
[0009]所述充灌管路一端穿過儲罐壁伸入其內(nèi)部，并向儲罐底部彎曲；另一端用于連接待充灌單口細(xì)管管口；充灌管路中部還通過一條設(shè)有抽真空閥的管路與抽真空管路相連通；充灌管路外部設(shè)有加熱絲。
[0010]所述儲罐內(nèi)部設(shè)有熱偶阱為優(yōu)選，用于待充灌金屬溫度的測量。
[0011]一種采用上述金屬充灌裝置的充灌方法，包括以下步驟:
[0012](一 )取適量熔化的待充灌金屬，先將一部分金屬注入儲罐內(nèi)至金屬液面略高于充灌管路位于儲罐內(nèi)部的管口 ；待注入的金屬冷卻凝固后，注入剩余的金屬并待其冷卻凝固；
[0013]( 二)通過變徑接頭或快速接頭將待充灌單口細(xì)管接入充灌管路，令抽真空閥和排氣閥處于開啟狀態(tài)，進(jìn)氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，通過抽真空管路抽真空；
[0014](三)關(guān)閉抽真空閥和排氣閥，通過加熱模塊和加熱絲將儲罐和充灌管路的溫度加熱至待充灌金屬熔點(diǎn)以上，使儲罐內(nèi)的待充灌金屬熔化；同時將待充灌單口細(xì)管的溫度加熱至待充灌金屬熔點(diǎn)以上；
[0015](四)開啟進(jìn)氣閥，通過進(jìn)氣管路在儲罐內(nèi)金屬液面上方通入惰性氣體，此時由于充灌管路和待充灌單口細(xì)管內(nèi)部均為真空狀態(tài)，因此惰性氣體能夠?qū)⒔饘賶喝氪涔鄦慰诩?xì)管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)金屬充灌。
[0016]通過調(diào)整待充灌金屬的取用量，可以實(shí)現(xiàn)金屬的定量充灌。
[0017]步驟(二)中，可以在抽真空過程中對待充灌單口細(xì)管進(jìn)行加熱，以獲得更高的真空度。
[0018]本發(fā)明的金屬充灌裝置及充灌方法能夠解決單口細(xì)管的金屬充灌問題，并能獲得良好的充灌效果。充灌裝置的操作便捷安全；充灌過程中金屬不會受到氧化污染，不產(chǎn)生氣柱或氣泡；無閥門設(shè)計(jì)確保了金屬不會發(fā)生沾染損失，易于實(shí)現(xiàn)金屬的定量充灌，充灌準(zhǔn)確性高，可重復(fù)性好，避免了采用專用閥門的較高成本。
【附圖說明】
[0019]圖1本發(fā)明的金屬充灌裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記:1.充灌管路，2.加熱絲，3.抽真空閥，4.抽真空管路，5.排氣閥，6.熱偶阱，7.儲罐，8.進(jìn)氣閥，9.進(jìn)氣管路，10.加熱模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。
[0022]實(shí)施例
[0023]采用本發(fā)明的金屬充灌裝置向單口細(xì)管內(nèi)充灌20克金屬鉀，主要步驟如下:
[0024](一 )根據(jù)計(jì)算取28克熔化的鉀，先將一部分鉀注入儲罐內(nèi)至鉀液面略高于充灌管路位于儲罐內(nèi)部的管口 ；待注入的鉀冷卻凝固后，注入剩余的鉀并待其冷卻凝固；
[0025]( 二)通過快速接頭將待充灌單口細(xì)管接入充灌管路，令抽真空閥和排氣閥處于開啟狀態(tài)，進(jìn)氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，通過抽真空管路抽真空；
[0026](三)關(guān)閉抽真空閥和排氣閥，通過加熱模塊和加熱絲將儲罐和充灌管路的溫度加熱至80°C，使儲罐內(nèi)的鉀熔化；同時將待充灌單口細(xì)管的溫度加熱至80°C ；
[0027](四)開啟進(jìn)氣閥，通過進(jìn)氣管路在儲罐內(nèi)鉀液面上方通入惰性氣體，鉀被逐漸壓入待充灌單口細(xì)管內(nèi)，直至完成鉀的充灌。
[0028]經(jīng)稱重可知，單口細(xì)管內(nèi)實(shí)際充入的鉀為20.4克，證明充灌準(zhǔn)確性高。通過觀察未發(fā)現(xiàn)鉀的氧化污染，鉀柱內(nèi)無氣泡。充灌操作較為便捷，未發(fā)現(xiàn)安全隱患。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬充灌裝置，其特征在于:該金屬充灌裝置包括儲罐、充灌管路、抽真空管路和進(jìn)氣管路； 所述儲罐用于容納待充灌金屬，其外部設(shè)有加熱模塊；所述進(jìn)氣管路設(shè)于儲罐上部，并由進(jìn)氣閥控制；儲罐上部還通過設(shè)有排氣閥的管路與抽真空管路相連通； 所述充灌管路一端穿過儲罐壁伸入其內(nèi)部，并向儲罐底部彎曲；另一端用于連接待充灌單口細(xì)管管口 ；充灌管路中部還通過一條設(shè)有抽真空閥的管路與抽真空管路相連通；充灌管路外部設(shè)有加熱絲。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬充灌裝置，其特征在于:所述儲罐內(nèi)部設(shè)有熱偶阱。
3.一種采用如權(quán)利要求1所述的金屬充灌裝置的充灌方法，其特征在于該充灌方法包括以下步驟: (一)取適量熔化的待充灌金屬，先將一部分金屬注入儲罐內(nèi)至金屬液面略高于充灌管路位于儲罐內(nèi)部的管口 ；待注入的金屬冷卻凝固后，注入剩余的金屬并待其冷卻凝固； (二)通過變徑接頭或快速接頭將待充灌單口細(xì)管接入充灌管路，令抽真空閥和排氣閥處于開啟狀態(tài)，進(jìn)氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，通過抽真空管路抽真空； (三)關(guān)閉抽真空閥和排氣閥，通過加熱模塊和加熱絲將儲罐和充灌管路的溫度加熱至待充灌金屬熔點(diǎn)以上，使儲罐內(nèi)的待充灌金屬熔化；同時將待充灌單口細(xì)管的溫度加熱至待充灌金屬熔點(diǎn)以上； (四)開啟進(jìn)氣閥，通過進(jìn)氣管路在儲罐內(nèi)金屬液面上方通入惰性氣體，此時由于充灌管路和待充灌單口細(xì)管內(nèi)部均為真空狀態(tài)，因此惰性氣體能夠?qū)⒔饘賶喝氪涔鄦慰诩?xì)管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)金屬充灌。
4.如權(quán)利要求3所述的充灌方法，其特征在于:通過調(diào)整待充灌金屬的取用量以實(shí)現(xiàn)金屬的定量充灌。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種將物質(zhì)裝入容器的裝置及方法。為解決單口細(xì)管的金屬充灌問題并確保良好的充灌效果，本發(fā)明提供了一種金屬充灌裝置及充灌方法。所述金屬充灌裝置包括儲罐、充灌管路、抽真空管路、進(jìn)氣管路、進(jìn)氣閥、排氣閥和抽真空閥，儲罐外部設(shè)有加熱模塊，充灌管路外部設(shè)有加熱絲。所述充灌方法包括以下步驟：(一)向儲罐內(nèi)注入金屬并凝固；(二)接入待充灌單口細(xì)管；(三)加熱相應(yīng)結(jié)構(gòu)至待充灌金屬熔點(diǎn)以上；(四)通入惰性氣體，充灌金屬。本發(fā)明能夠解決單口細(xì)管的金屬充灌問題，充灌過程中金屬不會受到氧化污染，不產(chǎn)生氣柱或氣泡，易于實(shí)現(xiàn)定量充灌，充灌準(zhǔn)確性高，可重復(fù)性好，避免了采用專用閥門的較高成本。
【IPC分類】B67C3-00
【公開號】CN104609349
【申請?zhí)枴緾N201410840583
【發(fā)明人】徐遲, 俞曉琛, 謝淳, 王樹興, 米爭峰, 于團(tuán)結(jié), 王明政
【申請人】中國原子能科學(xué)研究院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月30日