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原文传递一种高精度液态金属钠定量灌装装置及方法

专利名称：	一种高精度液态金属钠定量灌装装置及方法
摘要：	本发明公开了一种高精度液态金属钠定量灌装装置及方法，包括氩气及真空系统、液态金属钠杂质测量及净化系统和液态金属定量灌装系统；氩气及真空系统由氩气瓶、真空隔膜阀、真空泵组成；液态金属钠杂质测量及净化系统由储钠罐、钠阀、电磁泵、阻塞计和冷阱构成；液态金属定量灌装系统由储钠罐、钠流量调节阀、钠阀、手套箱、容器、称重装置、管接头和灌装设备构成；本发明还提供了该装置的实验方法；可以对液态金属钠中的杂质进行净化和在线实时的监测，可为灌装装置提供准确的质量含量数值；可以对灌装设备内的液态金属钠进行了准确的称量。
专利类型：	发明专利
申请人：	西安交通大学
发明人：	王明军;王幸君;候延栋;田文喜;秋穗正;苏光辉
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T03:00:00+0805
申请号：	CN201911331560.4
公开号：	CN110949715A
代理机构：	西安智大知识产权代理事务所
代理人：	何会侠
分类号：	B65B3/28;B65B3/14;B65B57/14;B65B31/02;B;B65;B65B;B65B3;B65B57;B65B31;B65B3/28;B65B3/14;B65B57/14;B65B31/02
申请人地址：	710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号
主权项：	1.一种高精度液态金属钠定量灌装装置，其特征在于：包括氩气及真空系统、液态金属钠杂质测量及净化系统和液态金属定量灌装系统；氩气及真空系统由氩气瓶(1)、第一真空隔膜阀(201)、第二真空隔膜阀(202)、第三真空隔膜阀(203)、第四真空隔膜阀(204)、第五真空隔膜阀(205)、第六真空隔膜阀(206)和真空泵(3)组成；氩气瓶(1)通过气体管线与第一真空隔膜阀(201)相连，第一真空隔膜阀(201)下游分为四个支路，其中三个支路通过气体管线以及第三真空隔膜阀(203)、第五真空隔膜阀(205)和第六真空隔膜阀(206)分别与储钠罐(4)、手套箱(9)和灌装设备(13)相连，第四路通过气体管线依次与第二真空隔膜阀(202)和真空泵(3)连接；液态金属钠杂质测量及净化系统由储钠罐(4)、第一钠阀(501)、第二钠阀(502)、第三钠阀(503)、第四钠阀(504)、第五钠阀(505)、电磁泵(6)、阻塞计(7)和冷阱(8)组成；储钠罐(4)底部通过管道和第一钠阀(501)连接电磁泵(6)的入口，电磁泵(6)上游的三通垂直分支通过管道连接第二钠阀(502)的进口，第二钠阀(502)的出口通过管线连接电磁泵(6)的下游，电磁泵(6)的下游管线分为两个支路，一个支路通过管线和第四钠阀(504)连接冷阱(8)，另一支路通过管线和第三钠阀(503)连接阻塞计(7)，阻塞计(7)出口通过管线连接冷阱(8)的入口，冷阱(8)的出口通过管线和第五钠阀(505)连接储钠罐(4)；液态金属定量灌装系统由储钠罐(4)、钠流量调节阀(506)、第六钠阀(507)、手套箱(9)、称重容器(10)、称重装置(11)、管接头(12)和灌装设备(13)组成；储钠罐(1)底部通过管道和钠流量调节阀(506)连接放于手套箱(9)内部且置于称重装置(11)之上的称重容器(10)，称重容器(10)底部通过管线依次连接第六钠阀(507)、管接头(12)和灌装设备(13)，形成液态金属定量灌装系统。 2.根据权利要求1所述的一种高精度液态金属钠定量灌装装置，其特征在于：所述储钠罐(4)的顶部插入位于第一储钠罐(4)内不同深度的液位探针(301)、第二液位探针(302)和第三液位探针(303)，根据储钠罐(4)内三个不同深度的液位探针监测储钠罐(4)内的液态金属液位高度；为了防止储钠罐(4)内的压力过高，从储钠罐(4)顶部的气路管线通过气体管线连接第四真空隔膜阀(204)，形成了泄压管线。 3.根据权利要求1所述的一种高精度液态金属钠定量灌装装置，其特征在于：所述储钠罐(4)、阻塞计(7)、冷阱(8)、手套箱(9)、称重容器(10)、称重装置(11)、管接头(12)、灌装设备(13)以及连接各设备的所有连接管道内必须利用氩气及真空系统反复的抽真空和充氩气，提供一个无氧环境，尽可能减少回路内氧化物杂质的含量。 4.根据权利要求1所述的一种高精度液态金属钠定量灌装装置，其特征在于：所述利用冷阱(8)对液态金属钠中的杂质进行物理沉积，降低液态金属钠中的杂质含量；所述阻塞计(7)监测冷阱(8)过滤后的液态金属钠中杂质的含量是否满足设备灌装的需要，如果满足要求则进行灌装，如果不能满足要求则继续用冷阱(8)进行过净化处理。 5.根据权利要求1所述的一种高精度液态金属钠定量灌装装置，其特征在于：所述液态金属钠的熔点为98.3℃，所有的液态金属钠管道和设备上均需缠绕电加热带，保证所有的液态金属钠管道和设备上的温度为120℃高于液态金属钠熔点。 6.根据权利要求1所述的一种高精度液态金属钠定量灌装装置，其特征在于：所述称重容器(10)和称重装置(11)置于手套箱(9)内，一方面给准确的称重操作提供一个无氧可操作环境，另一方面能够精确称量灌装到灌装设备(13)内的液态金属钠，实现精确的控制液态金属钠的灌装量。 7.权利要求1至6任一项所述的一种高精度液态金属钠定量灌装装置的实验方法，其特征在于：装置启动前，关闭第一真空隔膜阀(201)和第四真空隔膜阀(204)，打开第二真空隔膜阀(202)、第三真空隔膜阀(203)、第五真空隔膜阀(205)、第六真空隔膜阀(206)及所有的钠阀，开启真空泵(3)电源，对装置抽真空；抽真空结束后，打开第一真空隔膜阀(201)和第四真空隔膜阀(204)，关闭第二真空隔膜阀(202)、第三真空隔膜阀(203)、第五真空隔膜阀(205)和第六真空隔膜阀(206)，打开氩气瓶(1)的出口阀门对实验回路充氩气，这个过程需要反复多次进行；完成上述操作后，关闭所有的真空隔膜阀和钠阀，对涉钠管道进行加热至120℃，打开第一钠阀(501)、第二钠阀(502)、第四钠阀(504)和第五钠阀(505)，开启电磁泵(6)的电源，在电磁泵(6)的驱动下储钠罐(4)内的液态金属钠依次流过第一钠阀(501)、电磁泵(6)、第二钠阀(502)、第四钠阀(504)、冷阱(8)和第五钠阀(505)，完成一个净化循环；经过一段时间的净化循环后，开启第三钠阀(503)，利用阻塞计(7)对液态金属钠中的杂质进行在线监测，判断液态金属钠中的杂质含量是否满足灌装要求，如果不满足，继续进行净化，如果满足，进行灌装操作；当满足灌装要求后，切断电磁泵(6)的电源，关闭第一钠阀(501)和第五钠阀(505)，打开第一真空隔膜阀(201)和第三真空隔膜阀(203)，打开氩气瓶出口阀门向储钠罐(4)内充入一定量的氩气，保证储钠罐(4)和手套箱(9)之间形成一定的压力差，缓慢打开钠流量调节阀(506)，储钠罐(4)内的液态金属钠在压差的作用下流入称重容器(10)内，同时观察手套箱(9)内称重装置的示数，如果液态金属钠的量达到灌装要求的数值，关闭钠流量调节阀(506)，打开第六钠阀(507)，在压差和重力的作用下将称重容器(10)内的液态金属钠灌装到灌装设备(13)内，在管接头(12)处通过密封接头进行密封操作。
所属类别：	发明专利