CN105000274B - 一种贮存活泼金属单质的装置及其应用 - Google Patents

Abstract

一种贮存活泼金属单质的装置，其作用在于能够将活泼金属单质长期贮存，并保证其单质状态。传统贮存活泼金属单质一般采用密封于煤油、石蜡油或固体石蜡中等方式，往往存在操作不便、容易造成意外污染、仅适用于洁净度要求很低的使用环境等弊端。本发明旨在通过一种特殊装置，能实时监控贮存条件，保证活泼金属单质保持其单质状态，并且可以随时取用、反复贮存，同时还适用于高洁净度要求的使用环境。

Description

一种贮存活泼金属单质的装置及其应用

技术领域

本发明属于机械密封技术领域,本发明涉及了一种可以贮存活泼金属单质的装置。

背景技术

一、活泼金属及其性质

常见的活泼金属为锂、钾、钡、钙、钠、镁、铝等，活泼金属原子都很容易失去其外层电子，因此具有很强的还原性，在自然界中都以化合物的形式存在，这些元素与我们息息相关，无论是其单质还是化合物，在工业生产和日常生活中都发挥着极其重要的作用，因此，有效贮存活泼金属单质具有非常重要的意义。

二、传统贮存活泼金属单质的方法及其缺点

活泼金属单质具有“质量轻、质地软、密度低”等特征，传统的贮存方法是将其密封在煤油、石蜡油中(例如：钾、钙、钠、镁)或固体石蜡中(例如：锂)，通过隔绝空气，从而保证活泼金属元素保持其单质状态，但这些方法都存在容易造成意外污染、仅适用于低洁净度要求的使用环境等弊端。

综上所述，发明一种稳定可靠、同时适用于高洁净度要求的贮存活泼金属单质的装置，已成为贮存活泼金属单质的当务之急。

发明内容

本发明的目的在于发明一种贮存活泼金属单质的装置，该装置稳定可靠，能够实时监控贮存条件，保证活泼金属单质保持其单质状态，并且可以反复使用，同时还适用于高洁净度要求的使用环境。

一种贮存活泼金属单质的装置，包括真空泵、针型阀、负压表、不锈钢管路、密封装置帽、密封装置底座；

密封装置底座为一下端密闭、上端开口的中空筒状容器，于密封装置底座的上端开口处螺合有密封装置帽，由密封装置帽与密封装置底座构成一密闭的可贮存活泼金属单质的中空腔室；

不锈钢管路一端经密封装置底座或密封装置帽伸入中空腔室内，另一端经针型阀与真空泵相连；

于密封装置底座或密封装置帽上设有显示中空腔室内真空状态的负压表。

密封装置帽为一下端开口、上端密闭的中空筒状容器，密封装置帽的下端开口处内表面为圆柱形，其内壁面上设有内螺纹；

密封装置底座的上端开口处外表面为圆柱形，其外壁面上设有外螺纹；

于密封装置底座和密封装置帽间设有金属垫圈，使相螺合的密封装置底座和密封装置帽之间密封。

所述装置用于贮存固态物质，所述固态物质为活泼金属单质、化合物或非金属；

所述活泼金属为锂、钾、钡、钙、钠、镁、铝中的一种或二种以上；

所述化合物为硫酸亚铁、碳酸钠、氯化硒中的一种或二种以上；

所述非金属为磷、碘、硫中的一种或二种以上。

本发明能够长期贮存活泼金属单质，并能实时监控贮存条件，保证活泼金属单质保持其单质状态，并且可以随时取用、随时贮存，同时还适用于高洁净度要求的使用环境。

本发明中的针型阀、负压表为标准件，其品牌可以是进口的，也可以是国产的；其型号、规格、尺寸可以是多种多样，只要能在本发明装置中起到其应有作用即可。

本发明中的针型阀和负压表的连接位置可以直接连接在密封帽上，也可以直接连接在密封底座上，目的都是起到对本装置进行抽真空和实时显示真空状态就可以。

密封帽和密封底座其外形均可以是圆柱形的，也可以是方柱形的，甚至可以是半球形的，外形可以根据实际需要进行选择。

密封帽和密封底座其材质可以是304不锈钢、316不锈钢、321不锈钢的，也可以是任何其它理化性质稳定、同时硬度较大(硬度大于所选用金属垫圈40HBW以上就可以)的金属或合金。

金属垫圈其材质可以是黄铜、纯铜、纯铝、纯银、纯金的，也可以是任何理化性质稳定、同时硬度较低(硬度小于所选用密封帽和密封底座40HBW以下就可以)的金属或合金。

本发明装置既可以贮存活泼金属单质，又可以贮存其它一些化合物或非金属，只要是无挥发性的固态物质就可以。

金属垫圈形状可以是环形垫圈，也可以是矩形垫圈，只要与密封帽和密封底座的刀口形状相吻合就可以。

本发明有益效果

1.一种贮存活泼金属单质的装置，能够方便、有效的贮存活泼金属单质，并能实时监控贮存状态，确保活泼金属保持其单质状态。

2.一种贮存活泼金属单质的装置，能够改变传统贮存活泼金属的方式，从根本上杜绝意外污染，适用于高洁净度要求的使用环境。

3.一种贮存活泼金属单质的装置，不仅适用于贮存活泼金属单质，还适用于贮存其它各种无挥发性的固态物质(包括一些化合物或非金属)，体现出该发明极佳的通用性。

4.一种贮存活泼金属单质的装置，遵循本发明的设计思路，还可以将本装置的规模按比例扩大，在科研领域和工业生产领域均有非常广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明装置中的针型阀示意图；

图1中标号：1-真空泵；2-不锈钢管路；3-针型阀；

图2为本发明装置中的负压表示意图；

图2中标号：4-表头；5-密封装置帽局部；

图3为本发明装置中的密封装置帽剖面图；

图3中标号：2-针型阀；4-负压表；5-密封装置帽；6-刀口；7-内螺纹；

图4为本发明装置中的金属垫圈示意图；

图4中标号：8-金属垫圈；

图5为本发明装置中的密封装置底座剖面图；

图5中标号：9-刀口；10-外螺纹；11-密封装置底座；

图6为本发明装置的整体组成示意图；

图6中标号：1-真空泵；2-不锈钢管路；3-针型阀；4-负压表；5-密封装置帽；8-金属垫圈；11-密封装置底座。

具体实施方式

本发明提供的一种贮存活泼金属单质的装置，由针型阀、负压表、密封装置帽、金属垫圈、密封装置底座五部分组成。

密封装置底座为一下端密闭、上端开口的中空筒状容器，于密封装置底座的上端开口处螺合有密封装置帽，由密封装置帽与密封装置底座构成一密闭的可贮存活泼金属单质的中空腔室；

不锈钢管路一端经密封装置底座或密封装置帽伸入中空腔室内，另一端经针型阀与真空泵相连；

于密封装置底座或密封装置帽上设有显示中空腔室内真空状态的负压表。

密封装置帽为一下端开口、上端密闭的中空筒状容器，密封装置帽的下端开口处内表面为圆柱形，其内壁面上设有内螺纹；

密封装置底座的上端开口处外表面为圆柱形，其外壁面上设有外螺纹；

于密封装置底座和密封装置帽间设有金属垫圈，使相螺合的密封装置底座和密封装置帽之间密封。

本装置中各部分的位置、规格及作用如下：

1.针型阀。针型阀是截止阀的一种，适用于小流量、高压力的工作环境。

位置：本装置中的针型阀的低压端与本装置中的密封帽(或密封装置底座)相连，高压端与外接真空泵相连。

规格：本装置的针型阀不需特殊定制，选用适用于真空密封的单向普通标准件，其尺寸可根据密封装置的大小自主选配。为避免意外污染，外接真空泵必须选用干式真空泵，其参数和尺寸同样不需特殊定制。

作用：本装置中的针型阀其作用在于通过它对当本装置进行真空控制。当需要贮存活泼金属单质时，通过它对本装置进行抽真空，抽真空完成后关闭针型阀，保持本装置内部为真空状态，便于贮存活泼金属单质；当需要使用活泼金属单质时，在保护气环境下开启针型阀，待内外压力平衡后打开本装置，取用活泼金属单质，取用后可重复上述贮存步骤继续贮存活泼金属单质。

2.负压表。负压表是一种用来显示密闭容器内真空度大小的压力表。

位置：本装置中的负压表与本装置中的密封帽(或密封装置底座)相连。

规格：本装置中的负压表不需特殊定制，选用适用于干燥介质环境的标准件，其尺寸可根据密封装置的大小自主选配。

作用：本装置中的负压表其作用在于能实时显示本装置的真空情况。正常情况下，抽真空后指针应该保持在表底位置，在这种状态下可以永久性保存活泼金属单质。

3.密封装置帽。本装置中的密封装置帽为非标定制。

位置：本装置中的密封装置帽位于本装置密封底座的上端，上述针型阀的低压端和负压表直接与之相连。

规格：本装置中的密封装置帽选用成本较低、干燥洁净、布氏硬度160HBW的304或316不锈钢材质，尺寸与密封装置底座相配，外部可以为圆柱形、立方体形等等，内部设计有尖角为90度的环形刀口结构(目的是与本装置中的金属垫圈压紧进行硬密封)，并且内壁留有内螺纹(目的是与密封装置底座的外螺纹进行螺纹连接)。

作用：主要有以下三个作用：(1)与针型阀、负压表直接相连；(2)通过内部的环形刀口与金属垫圈形成牢固可靠的刀口密封结构；(3)通过内壁的螺纹与密封底座进行螺纹连接。

4.金属垫圈。本装置中的金属垫圈为非标定制。金属垫圈的选用规则是：垫圈硬度应小于本体硬度40HBW以上，金属垫圈属于易耗品，为确保密封每次都成功，每次使用后应更换垫圈。

位置：本装置中的金属垫圈位于密封装置帽内部的刀口和密封装置底座突出的刀口之间。

规格：本装置中的金属垫圈选用成本较低、干燥洁净、布氏硬度仅为58HBW的黄铜材质，形状为圆环形垫圈，厚度为2-5mm，圆环外径略小于密封装置帽内径。

作用：通过正确的硬度计算、结构设计和受力分析，本装置中的环形金属垫圈以刀口密封结构保证了本装置密封的可靠性。

5.密封装置底座。本装置中的密封装置底座为非标定制。

位置：本装置中的底座部分位于装置的下方，是整个装置的下半部分。

规格：本装置中的底座部分选用成本较低、干燥洁净、布氏硬度160HBW的304或316不锈钢材质，尺寸与密封装置帽相配，外部可以为圆柱形、立方体形等等，内部为空腔结构(目的是放置需要贮存的活泼金属单质)，底座部分的顶端设计有尖角为90度的环形刀口结构(目的是与本装置中的金属垫圈压紧进行硬密封)，并且外壁留有一段外螺纹(目的是与密封装置帽的内螺纹进行螺纹连接)。

作用：主要有以下三个作用：(1)内部设有空腔，用于放置活泼金属单质；(2)通过其顶端的环形刀口与金属垫圈形成牢固可靠的刀口密封结构；(3)通过顶端外壁的外螺纹与密封帽进行螺纹连接。

本发明装置不局限于上面所述的具体实施材质和形状，本领域技术人员根据本发明的内容，可以采用其它多种具体实施材质或形状实现本发明所述的装置，因此，凡是采用本发明装置的密封原理和结构设计，仅仅做了一些简单的调整和改变的，事实上都包含在了本发明方法的保护范围内。

Claims (5)

1.一种贮存活泼金属单质的装置的应用，其特征在于：

所述装置用于贮存固态物质，所述固态物质为活泼金属单质、化合物或非金属；

所述活泼金属为锂、钾、钡、钙、钠、镁、铝中的一种或二种以上；

所述化合物为硫酸亚铁、碳酸钠、氯化硒中的一种或二种以上；

所述非金属为磷、碘、硫中的一种或二种以上；

包括真空泵(1)、针型阀(3)、负压表(4)、不锈钢管路(2)、密封装置帽(5)、密封装置底座(11)；

密封装置底座(11)为一下端密闭、上端开口的中空筒状容器，于密封装置底座(11)的上端开口处螺合有密封装置帽(5)，由密封装置帽(5)与密封装置底座(11)构成一密闭的可贮存活泼金属单质的中空腔室；

不锈钢管路(2)一端经密封装置底座(11)或密封装置帽(5)伸入中空腔室内，另一端经针型阀(3)与真空泵(1)相连；

于密封装置底座(11)或密封装置帽(5)上设有显示中空腔室内真空状态的负压表(4)；

密封装置帽(5)为一下端开口、上端密闭的中空筒状容器，密封装置帽(5)的下端开口处内表面为圆柱形，其内壁面上设有内螺纹；

密封装置底座(11)的上端开口处外表面为圆柱形，其外壁面上设有外螺纹；

于密封装置底座(11)和密封装置帽(5)间设有金属垫圈(8)，使相螺合的密封装置底座(11)和密封装置帽(5)之间密封；

于密封装置底座(11)的上端开口处、以及密封装置帽(5)的上端开口处相对应处分别设有环形刀口，金属垫圈(8)置于二个环形刀口之间；

通过密封装置底座(11)顶端的环形刀口以及密封装置帽(5)底端的环形刀口与金属垫圈形成牢固可靠的刀口密封结构。

2.根据权利要求1所述的装置的应用，其特征在于：

所述密封装置底座(11)和密封装置帽(5)的外形可以分别为圆柱形、方柱形或半球形。

3.根据权利要求1所述的装置的应用，其特征在于：

所述密封装置底座(11)和密封装置帽(5)的材质分别为304不锈钢、316不锈钢或321不锈钢，或硬度大于所选用金属垫圈40HBW以上的金属或合金。

4.根据权利要求1所述的装置的应用，其特征在于：

金属垫圈其材质为黄铜、纯铜、纯铝、纯银或纯金，或为任何理化性质稳定、同时硬度小于所选用密封帽和密封底座40HBW的金属或合金。

5.根据权利要求4所述的装置的应用，其特征在于：

金属垫圈(8)形状为环形垫圈或矩形垫圈。