CN103145078B - 一种熔融金属钠灌装设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属钠灌装设备技术领域，提供一种熔融金属钠灌装设备，包括相互连通的计量系统和灌装系统，所述计量系统包括依次连通的计量进料阀门、计量进料管、密闭的计量罐和计量出料阀门；所述灌装系统由上至下依次包括压盖机装置、灌装装置、灌装瓶和灌装瓶托送装置；所述计量系统和灌装装置的外壁均设有加热装置。本发明实现了金属钠的全程高温、封闭式灌装，自动化程度较高，灌装过程不需要采用石蜡油对金属钠进行密封，同时还能避免金属钠的氧化，解决了金属钠在灌装过程中出现的计量不准确、产品中掺有杂质和灌装效率低等问题，大大提高了金属钠产品品质。

Description

一种熔融金属钠灌装设备

技术领域

本发明涉及金属钠灌装设备技术领域，具体为一种熔融金属钠灌装设备。

背景技术

金属钠是在1807年利用电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。1921年电解氯化钠制钠的工业方法得以实现。由于金属钠在现代技术上得到重要应用，它的产量显著地增加。目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。

金属钠是很活泼的金属，具有很强的还原性和腐蚀性，在空气中极易被氧化，保存时必须与空气隔离。目前工业用金属钠一般是采用石蜡油对固体金属钠进行密封储存、计量、包装，其储存、计量、包装设备也均为敞开式，即计量、包装操作是在常温和有氧环境下进行，而且包装压盖部分大多采用传送工序。因此，在实际的计量包装过程中存在的很多问题：一、现有技术只能对固体的金属钠进行密封包装，产品采用石蜡油密封，石蜡油的存在对包装计量的精确性、产品的纯度和后续使用会均会造成不良影响；二、设备密封性差，包装过程中极易造成金属钠的污染和氧化，不适用于对金属钠品质要求较高的情况下的包装；三、使用人工包装，不但在定量方面难以控制，而且速度慢、劳动量大。

总而言之，现有的包装设备较为粗放，不能有效的阻止金属钠的氧化，且计量精度较低，不能满足部分对投料要求严格的工艺要求。因此，开发出一套封闭式、计量准确、自动化程度较高的熔融金属钠灌装设备是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种封闭式、计量准确的熔融金属钠灌装设备，计量和包装的整个过程不需要采用石蜡油对金属钠进行密封，而且又能够有效阻止在上述过程中金属钠的氧化，以解决金属钠在灌装过程中出现的计量不准确、产品纯度不高和包装效率低等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种熔融金属钠灌装设备，包括相互连通的计量系统和灌装系统：

所述计量系统包括依次连通的计量进料阀门、计量进料管、密闭的计量罐和计量出料阀门；

所述灌装系统由上至下依次包括压盖机装置、灌装装置、灌装瓶和灌装瓶托送装置，所述灌装装置包括依次连通的灌装进料管路和灌装头，所述灌装进料管路连通所述计量出料阀门，所述灌装头的出口端与所述压盖机装置被密闭地设置在一个密封容器的内部，所述密封容器的底部设有仅容所述灌装瓶的瓶口通过的灌装口，所述灌装头的出口端与所述灌装口位于同一轴线上，所述密封容器上还设有分别与真空系统和氮气系统连通的气体管路；

所述计量系统和灌装装置的外壁均设有加热装置。

优选的，所述计量进料阀门和计量出料阀门均为气动控制阀。

进一步地，所述气动控制阀门包括气动阀单向气缸和不锈钢阀体，所述阀体内设有阀腔，所述阀体内设有不锈钢阀芯，所述阀芯与所述气缸通过活塞推柄连接，所述活塞推柄外套设有复位弹簧，所述阀芯为锥形阀芯，所述阀腔包括一个内径大于所述阀芯的锥底直径的液体流入腔，和一个与所述液体流入腔相通的液体流出腔，所述液体流出腔的内径小于所述阀芯的锥底直径，所述液体流入腔与所述液体流出腔的连接处设有一个与所述锥形阀芯的锥面相适应的密封环面，所述密封环面上、以及所述锥形阀芯与所述密封环面相交处均设有密封材料层，所述阀芯与所述阀体的活动相接处设有一个套装在所述活塞推柄上的密封管。

更进一步地，所述计量进料阀门和计量罐之间的计量进料管上设有多个高度不同的溢流口，所述溢流口通过回收管路与溢流回收系统连接，所述溢流口处设有液位探头，所述液位探头与电磁阀的输入端电连接，所述电磁阀的输出端与所述计量进料阀门连接。

优选的，所述灌装头为推拉轴式灌装头，包括由里至外依次套设在灌装头进口处的用于传送物料的灌装头内管、灌装头密封管和灌装头外管，所述灌装头内管和所述灌装头外管采用攻丝连接，并形成一个密闭的空间，在所述灌装头外管与所述密封管之间、所述灌装头进口的两侧各套设有一个密封圈。

优选的，所述压盖机装置为气缸压盖机。

优选的，所述压盖机的内轴部位设有用于吸附瓶盖的磁铁，所述内轴与所述灌装口位于同一轴线上。

优选的，所述灌装瓶托送装置包括由上至下依次连接的托盘底座和托送装置单向气缸，所述托盘底座内设有托送装置弹簧，所述托送装置单向气缸外壁与所述托盘底座为固定连接。

优选的，所述计量进料阀门、计量出料阀门、压盖机装置、托送装置均电连接到可编程控制器。

优选的，所述灌装瓶的上部设有锥形的瓶肩，所述密封容器的灌装口处设有与所述瓶肩的形状相适应的锥形的密封凹面，所述灌装口设在所述密封凹面的中心部位。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

第一，本发明设备计量系统和灌装装置采用加热系统，其主要目的在于使金属钠在整个灌装过程中保持熔融液体状态，避免在计量和灌装过程中发生凝固现象，影响灌装的精确性；

第二，整个设备采用定量、密封无泄漏设计，从计量到物料的输送，再到整个灌装操作的全过程基本为密闭系统，实现了密闭环境下计量和灌装，这使得整个灌装过程不需要采用石蜡油对金属钠进行密封，而又能够有效阻止在上述过程中金属钠的氧化，因此，解决了现有技术存在的计量不准确、产品纯度较低等问题，大大提高了金属钠产品品质。

第三，本发明设备采用压盖机装置代替人工灌装，因此，提高了包装效率，减轻了劳动量。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是本发明实施例灌装头剖视图；

图3是本发明实施例灌装头立体结构示意图；

图4是本发明实施例气动阀结构示意图；

其中，1、计量进料管；2：计量进料阀门；3、计量罐；4、计量出料阀门；5、气动阀单向气缸；6、溢流口；7、液位探头；8、电磁阀；9、灌装进料管路；10、灌装头；11、密封容器；12、气体管路；13、气缸压盖机；14、托盘底座；15、托送装置弹簧；16、托送装置单向气缸；17、灌装瓶；18、灌装头内管；19、灌装头密封管；20、灌装头外管；21、密封圈；22、阀体；23、阀芯；24、活塞推柄；25、复位弹簧；26、液体流入腔；27、液体流出腔；28、密封环面；29、密封管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

如图1示出了一种熔融金属钠灌装设备，包括相互连通的计量系统和灌装系统，其结构具体如下：

计量系统包括依次连通的计量进料阀门2、计量进料管1、密闭的计量罐3、和计量出料阀门4，其中计量进料阀门2和计量出料阀门4均为气动控制阀，计量进料阀门2的出口管路上设有不同高度的溢流口6，溢流口6通过管路与溢流回收系统连接，通过更换不同高度的溢流口6实现容积可调，溢流口6处设有液位探头7，液体探头7与电磁阀8的输入端电连接，电磁阀8的输出端与计量进料阀门2连接；

灌装系统由上至下依次包括压盖机装置、灌装装置、灌装瓶17和灌装瓶托送装置，灌装装置包括依次连通的灌装进料管路9和灌装头10，灌装进料管路9与计量出料阀4连通，灌装头10的出口端与压盖机装置被密闭地设置在一个密封容器11的内部，密封容器11的底部设有仅容灌装瓶17的瓶口通过的灌装口，灌装头10的出口端与灌装口位于同一轴线上，密封容器11上还设有分别与真空系统和氮气系统连通的气体管路12。压盖机装置为气缸压盖机13，其内轴部位设有用于吸附瓶盖的磁铁，其内轴与灌装口位于同一轴线上。灌装瓶托送装置包括由上至下依次连接的托盘底座14和一个托送装置单向气缸16，托盘底座14内设有托送装置弹簧15，托送装置单向气缸16外壁与托盘底座14为固定连接，灌装瓶17的上部设有锥形的瓶肩，密封容器11的灌装口处设有与瓶肩的形状相适应的锥形的密封凹面，灌装口设在密封凹面的中心部位。

图2和图3示出了本实施例设备灌装头部分的结构，灌装头10为推拉轴式灌装头，包括由里至外依次套设在一起的用于传送物料的灌装头内管18、灌装头密封管19和灌装头外管20，灌装头内管18和灌装头外管20采用攻丝连接，并形成一个密闭的空间，在灌装头外管20与密封管19之间、灌装头进口的两侧各套设有一个密封圈21。本结构的灌装头具有较好的密封性能。

图4示出了本实施例设备计量进料气动阀的结构，包括气动阀单向气缸5和不锈钢阀体22，阀体22内设有阀腔，阀体22内设有不锈钢阀芯23，阀芯23与气缸通过活塞推柄24连接，活塞推柄24外套设有复位弹簧25，阀芯23为锥形阀芯，阀腔包括一个内径大于阀芯的锥底直径的液体流入腔26，和一个与液体流入腔相通的液体流出腔27，液体流出腔27的内径小于阀芯的锥底直径，液体流入腔26与液体流出腔的连接处设有一个与锥形阀芯23的锥面相适应的密封环面28，密封环面28上、以及锥形阀芯23与密封环面28相交处均设有密封材料层，阀芯23与阀体22的活动相接处设有一个套装在活塞推柄24上的密封管29。

本实施例计量系统和灌装装置的外壁均设有电加热装置。

本实施例设备材质均采用不锈钢材质，以实现设备在高温、耐腐蚀条件下完成灌装。

计量进料阀门、计量出料阀门、压盖机装置、托送装置均电连接到可编程控制器。这不但大大提高了设备的自动化程度，而且还提高灌装计量的精准性，其具体操作如下：

计量罐液位达到溢流口时，液位触到液位探头，信号传给电磁阀，电磁阀控制气缸阀门，关闭进料口；

定时开关控制的电磁阀连接灌装瓶平底托盘气缸，承载托盘向上运动，使瓶口进入压盖机内，并在压盖机口处密封面压紧密封凹面；

定时开关控制的电磁阀连接压盖机内中气缸，控制压盖机向下运动，轴部磁铁吸起灌装瓶瓶盖，定时开关控制压盖机向上运动，此时开启抽真空阀门，达到真空度后，开启氮气阀门；

定时开关控制的电磁阀连接灌装头气缸，灌装头部位气缸向前推动，达到瓶口处，定时开关控制的电磁阀连接出料口气缸，出料口打开，物料由灌装头开孔处进入灌装头内轴，开始灌装，灌装完成后，灌装头部位气缸复位，带动灌装头复位，定时开关控制电磁阀连接的压盖起气缸，压盖机启动向下运动，完成压盖程序。

定时开关控制的电磁阀连接平底托盘气缸，承载灌装瓶向下运动，恢复原位。

本发明实现了金属钠的全程高温、封闭式灌装，自动化程度较高，灌装过程不需要采用石蜡油对金属钠进行密封，同时还能避免金属钠的氧化，解决了金属钠在灌装过程中出现的计量不准确、产品中掺有杂质和灌装效率低等问题，大大提高了金属钠产品品质。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种熔融金属钠灌装设备，包括相互连通的计量系统和灌装系统，其特征在于：

所述计量系统包括依次连通的计量进料阀门、计量进料管、密闭的计量罐和计量出料阀门；

所述计量进料阀门和计量出料阀门均为气动控制阀，所述气动控制阀包括气动阀单向气缸和不锈钢阀体，所述阀体内设有阀腔，所述阀体内设有不锈钢阀芯，所述阀芯与所述气缸通过活塞推柄连接，所述活塞推柄外套设有复位弹簧，所述阀芯为锥形阀芯，所述阀腔包括一个内径大于所述阀芯的锥底直径的液体流入腔，和一个与所述液体流入腔相通的液体流出腔，所述液体流出腔的内径小于所述阀芯的锥底直径，所述液体流入腔与所述液体流出腔的连接处设有一个与所述锥形阀芯的锥面相适应的密封环面，所述密封环面上、以及所述锥形阀芯与所述密封环面相交处均设有密封材料层，所述阀芯与所述阀体的活动相接处设有一个套装在所述活塞推柄上的密封管；

所述灌装系统由上至下依次包括压盖机装置、灌装装置、灌装瓶和灌装瓶托送装置，所述灌装装置包括依次连通的灌装进料管路和灌装头，所述灌装进料管路连通所述计量出料阀门，所述灌装头的出口端与所述压盖机装置被密闭地设置在一个密封容器的内部，所述密封容器的底部设有仅容所述灌装瓶的瓶口通过的灌装口，所述灌装头的出口端与所述灌装口位于同一轴线上，所述密封容器上还设有分别与真空系统和氮气系统连通的气体管路；

所述计量系统和灌装装置的外壁均设有加热装置。

2.如权利要求1所述的一种熔融金属钠灌装设备，其特征在于：所述计量进料阀门和计量罐之间的计量进料管上设有多个高度不同的溢流口，所述溢流口通过回收管路与溢流回收系统连接，所述溢流口处设有液位探头，所述液位探头与电磁阀的输入端电连接，所述电磁阀的输出端与所述计量进料阀门连接。

3.如权利要求1所述的一种熔融金属钠灌装设备，其特征在于：所述灌装头为推拉轴式灌装头，包括由里至外依次套设在灌装头进口处的用于传送物料的灌装头内管、灌装头密封管和灌装头外管，所述灌装头内管和所述灌装头外管采用攻丝连接，并形成一个密闭的空间，在所述灌装头外管与所述密封管之间、所述灌装头进口的两侧各套设有一个密封圈。

4.如权利要求1所述的一种熔融金属钠灌装设备，其特征在于：所述压盖机装置为气缸压盖机。

5.如权利要求4所述的一种熔融金属钠灌装设备，其特征在于：所述压盖机的内轴部位设有用于吸附瓶盖的磁铁，所述内轴与所述灌装口位于同一轴线上。

6.如权利要求1所述的一种熔融金属钠灌装设备，其特征在于：所述灌装瓶托送装置包括由上至下依次连接的托盘底座和托送装置单向气缸，所述托盘底座内设有托送装置弹簧，所述托送装置单向气缸外壁与所述托盘底座为固定连接。

7.如权利要求1至6任一项所述的一种熔融金属钠灌装设备，其特征在于：所述计量进料阀门、计量出料阀门、压盖机装置、托送装置均电连接到可编程控制器。

8.如权利要求7所述的一种熔融金属钠灌装设备，其特征在于：所述灌装瓶的上部设有锥形的瓶肩，所述密封容器的灌装口处设有与所述瓶肩的形状相适应的锥形的密封凹面，所述灌装口设在所述密封凹面的中心部位。