CN105179929B - 物料的灌装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工机械领域，公开了一种物料灌装装置和物料的灌装方法。其中，所述物料灌装装置包括：物料源(1)、待灌装的容器(3)、物料输送管路系统和气体管路系统，该物料输送管路系统将所述物料源(1)与所述容器(3)连接，该气体管路系统与所述物料输送管路系统和所述容器(3)均能够连通，所述气体管路系统用于将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。通过本发明提供的物料灌装装置，在不需要手套箱等附加设备的情况下，能够对物料进行安全的灌装。

Description

物料的灌装方法

技术领域

本发明涉及化工机械领域，具体地，涉及一种物料灌装装置和物料的灌装方法。

背景技术

MO源即高纯金属有机化合物，是采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术进行外延生长时的支撑材料，如GaAs、GaN、InP、AlGaAs等化合物半导体超薄型膜材料，可用来生产LED外延片、HEMT器件、半导体激光器、太阳能电池等；是发展光电子产业的关键材料之一，也是生产高亮度、超高亮度发光材料及大规模集成电路的必备原料。MO源具有非常活泼的化学性质，对空气和水汽极为敏感，在空气中会瞬间自燃，遇水则发生猛烈爆炸。因此，MO源的灌装需要在密闭且无O2、无H2O的环境下进行。

现有技术中，公知的MO源灌装方式是在无氧无水惰性气氛手套箱内灌装。手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内，并循环过滤掉其中的活性物质的实验室设备，其主要由主箱体、过渡室两部分组成。主箱体上有两个(或两个以上)手套操作接口，以便于操作者操作。另外，在箱体的前面(或前后)设有观察窗，操作者能够清楚地观察到箱体内的操作过程，使得操作过程直观地展现在操作者的眼前。在灌装的过程中，由于MO源的部分种类具有极易挥发的特性，因此，容易使得手套箱内充斥气态MO源，这使得手套箱中的吸附物(如有机溶剂吸附柱)大量被消耗，需要频繁更换。

随着市场经济的快速发展、电子技术应用领域的日益扩大，MO源的市场需求量大幅度增加，用于灌装MO源的钢瓶的规格也随之不断放大，由最 初的500g，1000g放大到8kg，16kg甚至更大，由于灌装之后的钢瓶较重，因此在人工移动钢瓶的过程中，钢瓶容易滑脱从而损坏手套箱，进而有可能引发MO源燃烧，这使得手套箱内纯手工操作变得更加困难，存在较大的安全隐患。

由此可以得出，传统的人工灌装方式已难以满足需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种物料灌装装置，该物料灌装装置在不需要手套箱等附加设备的情况下，能够对物料进行安全的灌装。

为了实现上述目的，本发明提供一种物料灌装装置，其中，该物料灌装装置包括：物料源、待灌装的容器、物料输送管路系统和气体管路系统，该物料输送管路系统将所述物料源与所述容器连接，该气体管路系统与所述物料输送管路系统和所述容器均能够连通，所述气体管路系统用于将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。

优选地，所述物料输送管路系统包括物料输送管路和设置在所述物料输送管路上的第一阀门，所述物料输送管路的物料入口端连接于所述物料源，所述物料输送管路的物料出口端连接于所述容器的物料入口，所述物料灌装装置还包括控制装置，该控制装置与所述第一阀门连接并控制所述第一阀门的开闭。

优选地，所述第一阀门为气动阀，所述气动阀与电磁阀连接，所述控制装置与所述电磁阀电连接并通过所述电磁阀控制所述气动阀的开闭。

优选地，所述容器位于称重装置上，所述称重装置电连接于所述控制装置，以将重量信号传递给所述控制装置，当该重量信号指示所述容器的重量到达预定值时，所述控制装置控制所述第一阀门关闭。

优选地，所述气体管路系统包括气体管路以及连接所述物料输送管路和 所述气体管路的连接管路，所述气体管路的第一气体出口端连接于所述容器的气体出入口，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路的气体入口端的置换气体源，该置换气体源能够通过所述气体管路和所述连接管路而向所述物料输送管路系统中充入置换气体，从而将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。

优选地，所述气体管路系统包括气体管路以及连接所述物料输送管路和所述气体管路的连接管路，所述气体管路的第一气体出口端连接于所述容器的气体出入口，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路的第二气体出口端的抽真空装置，该抽真空装置能够通过所述气体管路和所述连接管路而将所述物料输送管路中抽真空，从而将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。

优选地，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路与所述抽真空装置之间的缓冲罐，所述连接管路的一端连接于所述物料输送管路的所述物料出口端和所述第一阀门之间的部分，另一端连接于所述气体管路。

优选地，所述缓冲罐容纳于冷却装置中。

优选地，所述物料输送管路系统和/或所述气体管路系统上还设置有检漏装置。

优选地，所述容器设置为多个，并且多个所述容器并联地连接在所述物料输送管路系统和所述气体管路系统上，以相互独立地进行所述物料的灌装。

通过上述技术方案，本申请提供的物料灌装装置通过设置气体管路系统为待灌装的物料提供了合适的气体氛围，物料在这种气体氛围下灌装到容器3中并且同时不会与物料输送管路系统中的气体发生化学反应。本申请提供的物料灌装装置使得物料的灌装工作脱离手套箱等附加设备的限制，保证了灌装的安全性。

在上述技术方案的基础上，本发明还提供一种物料的灌装方法，其中，所述灌装方法包括利用本发明提供的物料灌装装置进行灌装的以下步骤：

a、通过所述气体管路系统将物料管路系统和气体管路系统中的空气和水蒸气排出；

b、打开物料源，通过所述物料管路输送系统向所述容器中灌装所述物料，当灌装完成时，关闭所述物料源；

c、将完成灌装的所述容器与所述气体管路系统和所述物料输送管路系统断开。

优选地，所述物料输送管路系统包括物料输送管路和设置在所述物料输送管路上的第一阀门，所述物料输送管路的物料入口端连接于所述物料源，所述物料输送管路的物料出口端连接于所述容器的物料入口，所述物料灌装装置还包括控制装置，该控制装置与所述第一阀门连接并控制所述第一阀门的开闭；在所述步骤b中，通过所述控制装置控制所述第一阀门的开闭，以控制所述物料源经所述物料输送管路向所述容器中灌装所述物料。

优选地，所述物料灌装装置还包括称重装置，所述容器位于所述称重装置上，所述称重装置电连接于所述控制装置；在所述步骤b中，所述称重装置将重量信号传递给所述控制装置，当该重量信号指示所述容器的重量到达预定值时，所述控制装置控制所述第一阀门关闭。

优选地，所述气体管路系统包括气体管路以及连接所述物料输送管路和所述气体管路的连接管路，所述气体管路的第一气体出口端连接于所述容器的气体出入口，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路的气体入口端的置换气体源；在所述步骤b中，所述置换气体源通过所述气体管路和所述连接管路而向所述物料输送管路系统中充入置换气体，从而将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。

优选地，所述气体管路系统包括气体管路以及连接所述物料输送管路和 所述气体管路的连接管路，所述气体管路的第一气体出口端连接于所述容器的气体出入口，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路的第二气体出口端的抽真空装置；在所述步骤b中，所述抽真空装置通过所述气体管路和所述连接管路而将所述物料输送管路中抽真空，从而将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。

优选地，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路与所述抽真空装置之间的缓冲罐，所述连接管路的一端连接于所述物料输送管路的所述物料出口端和所述第一阀门之间的部分，另一端连接于所述气体管路；所述物料的灌装方法还包括：在所述步骤c之前，通过所述抽真空装置将所述物料输送管路的所述物料出口端和所述第一阀门之间的部分中的剩余物料抽出到所述缓冲罐中，当所述剩余物料被抽出时进行所述步骤c。

优选地，所述物料输送管路系统和/或所述气体管路系统上还设置有检漏装置；所述物料的灌装方法还包括：在所述a步骤之前，通过所述检漏装置检查所述物料输送管路系统和所述气体管路系统的气密性，当气密性达到预定标准的时候进行步骤b。

通过本发明提供的物料的灌装方法，能够为物料的灌装提供安全的气体氛围，实现物料的安全灌装，同时，不受到其他设备的限制。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的具体实施方式提供的物料管状装置的简略示意图。

附图标记说明

1物料源；2置换气体源；3容器(或钢瓶)；4物料输送管路；5气体管路；6连接管路；7抽真空装置；8缓冲罐；9检漏装置；10第一压力表；11第二压力表；12称重装置；13冷却装置；14第一阀门；15第二阀门；16电磁阀；17备用阀；18、19、20、22、23、24、25、26、27阀门；21金属软管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明的具体实施方式，提供一种物料灌装装置，其中，该物料灌装装置包括：物料源1、待灌装的容器3、物料输送管路系统和气体管路系统，该物料输送管路系统将所述物料源1与所述容器3连接，该气体管路系统与所述物料输送管路系统和所述容器3均能够连通，所述气体管路系统用于将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。

上述物料灌装装置用于将来自物料源1的物料灌装到容器3中，在此需要说明的是，本发明提供的物料灌装装置能够适用于特殊物料的灌装，这里所述的特殊物料是指容易与空气中的某些成分发生化学反应的物料，这些物料不适于在空气中灌装，例如MO源等。对此，本申请提供的物料灌装装置为待灌装的物料提供了合适的气体氛围，物料在这种气体氛围下灌装到容器3中并且同时不会与物料输送管路系统中的气体发生化学反应，从而保证了灌装的安全性。本发明提供的物料灌装装置通过设置气体管路系统，将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出，使得物料输送管路系统中的气体氛围不存在易于所述物料发生反应(尤其是化学反应)的气体(其具体实施方式将在下文中详细说明)，这使得后续的物料灌装变 得较为便利，不再局限于如背景技术中提到的手套箱中，而是能够在开放的环境中进行作业，不仅使得灌装操作较为便捷，而且还有效地缩短了灌装的时间，提高了物料灌装的效率。

下面将结合图1详细描述本发明的具体实施方式，在此需要说明的是，为了便于描述，在下文的描述中，物料优选为例如MO源，用于灌装MO源的容器3为密闭的钢瓶，在灌装之前，钢瓶中的气体为不与物料发生反应的气体。

在根据本发明提供的具体实施方式中，MO源输送管路系统包括MO源输送管路4和设置在所述MO源输送管路4上的第一阀门14，MO源输送管路4的MO源入口端连接于物料源1，MO源出口端连接于钢瓶3的MO源入口。为了便于控制MO源的灌装，所述MO源灌装装置还可以包括控制装置，该控制装置与所述第一阀门14连接并控制所述第一阀门14的开闭。此外，为了保证在第一阀门14发生失效的情况下整个灌装装置仍然能够正常工作，MO源输送管路4上可以设置备用阀门17，该备用阀门17可以为常开型阀门，或者是隔膜阀。

在上述具体实施方式中，可以通过多种方式进行控制MO源的灌装，例如：所述第一阀门14为气动阀，气动阀与电磁阀16连接，所述控制装置与所述电磁阀16电连接并通过所述电磁阀16控制气动阀的开闭，其中，电磁阀16可以为两位三通电磁阀。对此，本发明不作具体限制。

为了能够精确控制MO源的灌装量，所述钢瓶3位于称重装置12上，所述称重装置12电连接于所述控制装置，以将重量信号传递给所述控制装置，在使用前可以将称重装置12清零，当重量信号指示所述钢瓶3的重量到达预定值(例如8kg、16kg等)时，所述控制装置控制所述第一阀门14关闭。其中，称重装置12可以是台式电子称的形式。另外，也可以通过控制灌装时间的形式精确控制MO源的灌装量，对此，本发明并不进行具体限 制。

在本发明提供的具体实施方式中，可以有多种方式实现将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出，下文将通过举例的形式进行详细说明。

一种方式是通过气体置换的形式将MO源输送管路系统中的空气和水蒸气置换为不与MO源发生反应的气体，例如惰性气体和氮气，考虑到惰性气体的成本较高，因此，优选地，使用氮气置换MO源输送管路系统中的空气。

具体地，所述气体管路系统包括连气体管路5以及连接所述MO源输送管路4和所述气体管路5的连接管路6，所述气体管路5的第一气体出口端连接于钢瓶3的气体出入口，所述MO源灌装装置还包括连接于气体管路5的气体入口端的置换气体源2，该置换气体源2能够通过所述气体管路5和所述连接管路6而向所述MO源输送管路系统中充入置换气体。

当将钢瓶3的MO源入口连接到MO源输送管路4的MO源出口端之后，打开置换气体源2的开关，置换气体通过气体管路5和连接管路6到达MO源输送管路4，置换其中的空气，之后，关闭置换气体源2(关闭置换气体源2本身的开关，或者，关闭设置在气体管路5的气体入口端的阀门20)并关闭连接管路6(例如通过关闭设置在连接管路6上的第二阀门15)，打开钢瓶3的MO源入口和气体出入口以与MO源输送管路4和气体管路5连通，通入MO源(例如通过打开设置在MO源输送管路4的MO源入口端处的阀门19)，将MO源通过MO源输送管路4灌装到钢瓶3中。

灌装完成之后在拆卸下钢瓶3之前，需要将MO源输送管路4中剩余的MO源排出或回收，以避免在拆卸下钢瓶3之后，MO源输送管路4中剩余的MO源外泄和接触空气。对此，可以采用多种方式，例如：当钢瓶3中所灌装的MO源的重量到达预定值(该预定值小于钢瓶3的规格重量)或灌装 时间(灌装过程中流速一定)到达预定值时(参照上述具体实施方式)，关闭物料源，再次打开置换气体源2和连接管路6，将置换气体通入到MO源输送管路4中，以将其中剩余的MO源排出到钢瓶3内。参考图1，上述“关闭物料源”可以是关闭位于MO源输送管路4的MO源入口端处的阀门19，在这种情况下，连接管路6连接于或物料输送管路4的位于阀门19和第一阀门14之间的管路部分上(图1中未示出该种具体实施方式)，从而当将置换气体再次通入MO源输送管路4中时能够将其中剩余的MO源排出到钢瓶3内。可选择地，上述“关闭物料源”也可以是关闭在上文中所描述的具体实施方式中的第一阀门14，在这种情况下，连接管路6连接于MO源输送管路4的位于第一阀门14和物料出口端之间的管路部分上(图1中所示出的具体实施方式)，从而当将置换气体再次通入MO源输送管路4中时能够将其中剩余的MO源排出到钢瓶3内。在根据本发明提供的具体实施方式中，可以有多种方式实现对MO源输送管路4中剩余的MO源的排出或回收(下文中将进一步描述另外的具体实施方式)，对此，本发明不作具体限制。

另一种方式是通过将MO源输送管路4抽真空的方式，将MO源输送管路4中的空气和水蒸气抽出，以避免在灌装MO源时MO源接触H₂O、O₂。

具体地，所述气体管路系统包括气体管路5以及连接所述MO源输送管路4和所述气体管路5的连接管路6，所述气体管路5的第一气体出口端连接于钢瓶3的气体出入口，所述MO源灌装装置还包括连接于所述气体管路5的第二气体出口端的抽真空装置7，该抽真空装置7能够通过所述气体管路5和所述连接管路6而将所述MO源输送管路4中抽真空。

当将钢瓶3的MO源入口连接到MO源输送管路4的MO源出口端之后，打开抽真空装置7的开关，通过气体管路5和连接管路6将MO源输送管路中抽真空，之后，关闭抽真空装置7的开关并关闭连接管路6(例如通过关闭设置在连接管路6上的第二阀门15)，打开钢瓶3的MO源入口和气 体出入口以与MO源输送管路4和气体管路5连通，通入MO源(例如通过打开设置在MO源输送管路4的MO源入口端处的阀门19)，将MO源通过MO源输送管路4灌装到钢瓶3中，钢瓶3中的气体通过气体管路5排到外界大气或指定容器。

完成灌装之后在拆卸下钢瓶3之前，需要将MO源输送管路4中剩余的MO源排出到钢瓶3内或回收到特定的容器中，以避免在拆卸下钢瓶3之后，MO源输送管路系统中剩余的MO源外泄和接触空气。对此，所述MO源灌装装置还可以包括连接于所述气体管路5与所述抽真空装置7之间的缓冲罐8，所述连接管路6的一端连接于所述MO源输送管路4的MO源出口端和所述第一阀门14之间的管路部分，另一端连接于所述气体管路5。在这种情况下，当钢瓶3中灌装的MO源的重量到达预定值(该预定值可以等于钢瓶3的规格重量)或灌装时间到达预定值时(参照上述具体实施方式)，关闭物料源，关闭钢瓶3的MO源入口和气体出入口以断开与MO源输送管路4和气体管路5的连通，同时打开连接管路6上的第二阀门15，之后，再次打开抽真空装置7的开关，通过气体管路5和连接管路6将MO源输送管路4中剩余的MO源吸出并回收到缓冲罐8中。

为了使得到达缓冲罐8的MO源留在缓冲罐8中以避免MO源通过缓冲罐8被吸入抽真空装置7中，所述缓冲罐8容纳于冷却装置13中，以将MO源冷却。冷却后的MO源由液态变为固态，从而留在缓冲罐8中。冷却装置13可以为多种形式，优选地，冷却装置13为冷阱。另外，为了加强保障，防止气态MO源进入冷却装置8中，缓冲罐8可以设置为多个，例如图1中所示设置为两个，多个缓冲罐8串联在气体管路5与所述抽真空装置7之间。

另外，在本发明提供的具体实施方式中，为了提高灌装效率，所述钢瓶3可以设置为多个，并且多个所述钢瓶3并联地连接在所述MO源输送管路系统和所述气体管路系统上，以相互独立地进行所述MO源的灌装。并且为 了便于在灌装之前将钢瓶3连接到所述MO源输送管路系统和所述气体管路系统上和在灌装完毕后钢瓶3的拆卸和搬运，钢瓶3的MO源入口通过金属软管21连接于MO源输送管路4的MO源出口端，钢瓶3的气体出入口通过金属软管21连接于气体管路5的第一出口端。

另外，为了提高MO源灌装过程中的安全系数，需要保证MO源输送管路系统和所述气体管路系统的气密性达到一定标准，因此，MO源输送管路系统和/或所述气体管路系统上可以设置有检漏装置9，以在将钢瓶3连接到MO源输送管路系统和所述气体管路系统上之后检查整个管路系统是否漏气，在漏气量达到一定标准时才能进行灌装操作。

下面将参照图1中所示的具体实施方式具体描述物料的灌装过程，其中，物料为MO源，置换气体为氮气。

在详细描述灌装过程之前，首先需要说明的是，在图1所示的本发明的具体实施方式中，物料灌装装置同时包括置换气体源2和抽真空装置7，并且在气体管路5和抽真空装置7之间还串联地连接有两个缓冲罐8，置换气体源2(即氮气源)连接于气体管路4。在图1所示的具体实施方式中，MO源灌装装置对并联的三个钢瓶3实施灌装，通过设置在MO源输送管路4的两个并联管路部分上的阀门25和设置在气体管路5的两个并联管路部分上的阀门26控制连接在其各自管路上的钢瓶3的灌装，从而实现三个钢瓶3之间的独立灌装。

其中，为了便于独立控制每个钢瓶3的灌装，MO源输送管路4的并联部分上分别设置有对应于各自并联管路的第二阀门14，在本具体实施方式中，第二阀门14为气动阀，并与电磁阀16连接，控制装置(未示出)与电磁阀16电连接并通过电磁阀16控制第二阀门14的开闭。

在灌装之前，将钢瓶3的MO源入口通过金属软管21连接于MO源输送管路4的MO源出口端，将钢瓶3的气体出口通过金属软管21连接于气 体管路5的第一出口端，并将钢瓶3放置在其下方的台式电子称12上，台式电子称12电连接于控制装置，以将重量信号传递给控制装置。

另外，气体管路5上连接有检漏装置9，同时还连接有第一压力表10以显示气体管路5中的压力。另外，连接管路6的一端连接于MO源输送管路4的物料出口端和第一阀门14之间的部分，另一端连接于气体管路5，第二压力表11连接于连接管路6，或者连接于MO源输送管路的物料出口端和第一阀门14之间的部分，或者连接于气体管路5与连接管路6的连接位置或靠近该连接位置。

下面将详细描述MO源的灌装过程的优选实施方式。

钢瓶3连接到MO源输送管路4和气体管路5之后，MO源输送系统和气体管路系统形成闭合的管路，使用检漏装置9检查该闭合的管路的气密性，以确保其漏气量满足要求。

之后，打开抽真空装置7的开关对上述闭合的管路进行抽真空，将其中的空气抽出，然后打开氮气源并关闭阀门18，向MO源输送管路4和气体管路5以及连接管路6中充入氮气。上述抽真空和充氮气的操作可以多次循环(例如至少三次)，以将所述闭合的管路中的空气替换为氮气，其目的是确保整个管路系统中无氧无水。在该循环操作之前，需要将各处的阀门打开。在该循环操作之前，可以向容纳缓冲罐8的冷却装置13中通入氮气以冷却缓冲罐8，从而将上述闭合的管路中的水蒸气冷凝成冰，从而最大可能地将闭合管路中的水分子排出。完成上述循环操作之后，可以将阀门27关闭，以防止在后续的多余MO源回收的过程中MO源进入检漏装置9。

然后，打开钢瓶3的物料入口和气体出入口，使得钢瓶3与MO源输送管路4和气体管路5连通，关闭第二阀门15，打开阀门19、14、17，将MO源灌装到钢瓶3中。在此，在灌装之前，可以将台式电子称12清零(可以成为“去皮”)，以使得所称得的重量为其中灌装的MO源的重量。

随着灌装时间的推移，台式电子称12逐渐到达预定值(该预定值可以是钢瓶3的规格)，该重量信号传递至控制装置，控制装置通过PLC程序作用于电磁阀16，从而控制第一阀门14关闭，实现MO源的精确灌装。在灌装完成之后，关闭钢瓶3的物料入口和气体出入口。

在此之后，MO源输送管路中位于第一阀门14与物料出口端之间的管路部分中剩有多余的MO源，对此，通过抽真空装置7将其抽至缓冲罐8中。为了将这些多余的MO源尽可能收集在的缓冲罐8中，在打开抽真空装置7之前，可以向容纳该缓冲罐8的冷却装置13(冷阱)中充入液氮以冷却缓冲罐8，从而当多余的MO源到达该缓冲罐8中时冷凝成固体并留在该缓冲罐8中。

通过对比第一压力表10和第二压力表11的示数可以判断是否已全部将多余的MO源从MO源输送管路中排出。在此需要说明的是，为了防止MO源进入压力表，在打开抽真空装置7之前需要将阀门21和阀门23关闭。当完成多余的MO源回收之后，再打开阀门22和阀门23。

当将MO源输送管路中多余的MO源排出后，可以打开氮气源向气体管路5中充入氮气以调整其中的压力。当气体管路5中的压力恢复为常压时，可以关闭氮气源并将钢瓶3拆卸下来并运走。在拆卸钢瓶3之前，可以将阀门24关闭，以避免过多的空气进入管路中。

由此，MO源的灌装工作完成。重复上述步骤可以实现MO源灌装的连续作业。

在上述技术方案的基础上，本发明还提供一种物料的灌装方法，该灌装方法包括利用本发明提供的物料灌装装置进行灌装的以下步骤：

a、通过所述气体管路系统将物料管路系统和气体管路系统中的空气和水蒸气排出；

b、打开物料源1，通过所述物料管路输送系统向所述容器3中灌装所述 物料，当灌装完成时，关闭所述物料源1；

c、将完成灌装的所述容器3与所述气体管路系统和所述物料输送管路系统断开。

通过本发明提供的物料的灌装方法，通过将物料管理系统中的空气和水蒸气排出的方式，在物料的灌装过程中能够为物料提供安全的气体氛围，实现物料的安全灌装，同时，使得物料的灌装不再受到特定设备的局限。

下面将结合图1详细描述本发明提供的物料的灌装方法的具体实施方式。

为了便于控制物料的灌装量，所述物料输送管路系统包括物料输送管路4和设置在所述物料输送管路4上的第一阀门14，所述物料输送管路4的物料入口端连接于所述物料源1，所述物料输送管路4的物料出口端连接于所述容器3的物料入口，所述物料灌装装置还包括控制装置，该控制装置与所述第一阀门14连接并控制所述第一阀门14的开闭；因此，在所述步骤b中，通过所述控制装置控制所述第一阀门14的开闭，以控制所述物料源1经所述物料输送管路4向所述容器3中灌装所述物料。

在上述具体实施方式中，为了能够精确控制物料的灌装量，可以采取多种方式，例如：控制灌装的时间(物料的灌装流速恒定)或待灌装的容器3的重量。优选地，通过控制待灌装的容器3的重量来精确控制物料的灌装量，所述物料灌装装置还包括称重装置12，所述容器3位于所述称重装置12上，所述称重装置12电连接于所述控制装置；在所述步骤b中，所述称重装置12将重量信号传递给所述控制装置，当该重量信号指示所述容器3的重量到达预定值时，所述控制装置控制所述第一阀门14关闭。为了使得称重装置12的示数直观地反应容器3中所灌装的物料的重量，在将容器3放置到称重装置12上之后，可以将称重装置12清零。其中，称重装置12可以是台式电子称的形式。

在本发明提供的物料的灌装方法的具体实施方式中，可以通过多种方式实现上述b步骤。下文中将详细描述两种方式。需要说明的是，本发明并不局限于该两种方式。

一种方式是通过气体置换的形式将物料输送管路系统和气体管路系统中的空气和水蒸气置换为不与物料发生反应的置换气体，例如，当物料为MO源时，置换气体可以为惰性气体和氮气，考虑到惰性气体的成本较高，优选地使用氮气作为置换气体。

具体地，所述气体管路系统包括气体管路5以及连接所述物料输送管路4和所述气体管路5的连接管路6，所述气体管路5的第一气体出口端连接于所述容器3的气体出入口，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路5的气体入口端的置换气体源2；在所述步骤b中，所述置换气体源6通过所述气体管路5和所述连接管路6而向所述物料输送管路系统中充入置换气体，从而将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。步骤b的具体操作为：当将容器3的物料入口连接到物料输送管路4的物料出口端之后，打开置换气体源2的开关，置换气体通过气体管路5和连接管路6到达物料输送管路4，置换其中的空气，之后，关闭置换气体源2(关闭置换气体源2本身的开关，或者，关闭设置在气体管路5的气体入口端的阀门20)并关闭连接管路6(例如通过关闭设置在连接管路6上的第二阀门15)，打开容器3的物料入口和气体出入口以使容器3与物料输送管路4和气体管路5连通，通入物料(例如通过打开设置在物料输送管路4的物料入口端处的阀门19)，将物料通过物料输送管路4灌装到容器3中。

灌装完成之后在拆卸下容器3之前，即在步骤c之前，需要将物料输送管路4中的剩余物料排出或回收，以避免在拆卸下容器3之后，物料输送管路4中剩余的物料外泄和接触空气。对此，可以采用多种方式，例如：当容器3中所灌装的物料的重量到达预定值(该预定值小于容器3的规格重量) 或灌装时间(灌装过程中流速一定)到达预定值时(参照上述具体实施方式)，关闭物料源1，再次打开置换气体源2和连接管路6，将置换气体通入到物料输送管路4中，以将其中剩余的物料排出到容器3内。参考图1，上述“关闭物料源”可以是关闭位于物料输送管路4的物料入口端处的阀门19，在这种情况下，连接管路6连接于阀门19或位于阀门19下游的物料输送管路4的一部分上(图1中未示出该种具体实施方式)，从而当将置换气体再次通入物料输送管路4中时能够将其中剩余的物料排出到容器3内。可选择地，上述“关闭物料源”也可以是关闭在上文中所描述的具体实施方式中的第一阀门14，在这种情况下，连接管路6连接于第一阀门14或物料输送管路4的位于阀门19和第一阀门14之间的管路部分上(图1中所示出的具体实施方式)，从而当将置换气体再次通入物料输送管路4中时能够将其中剩余的物料排出到容器3内。在根据本发明提供的具体实施方式中，可以有多种方式实现对物料输送管路4中的剩余物料的排出或回收(下文中将进一步描述另外的具体实施方式)，对此，本发明不作具体限制。

另一种方式是通过将物料输送管路4抽真空的方式，将物料输送管路4中的空气和水蒸气抽出，以避免在灌装物料时物料接触H₂O、O₂。

具体地，所述气体管路系统包括气体管路5以及连接所述物料输送管路4和所述气体管路5的连接管路6，所述气体管路5的第一气体出口端连接于所述容器3的气体出入口，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路5的第二气体出口端的抽真空装置7；在所述步骤b中，所述抽真空装置7通过所述气体管路5和所述连接管路6而将所述物料输送管路4中抽真空，从而将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。在这种情况下，步骤b具体操作为：当将容器3的物料入口连接到物料输送管路4的物料出口端之后，打开抽真空装置7的开关，通过气体管路5和连接管路6将物料输送管路中抽真空，之后，关闭抽真空装置7的开关并关闭 连接管路6(例如通过关闭设置在连接管路6上的第二阀门15)，打开容器3的物料入口和气体出入口以与物料输送管路4和气体管路5连通，通入物料(例如通过打开设置在物料输送管路4的物料入口端处的阀门19)，将物料通过物料输送管路4灌装到容器3中，容器3中的气体通过气体管路5排到外界大气或指定容器。

灌装完成之后在拆卸下容器3之前，即在步骤c之前，需要将物料输送管路4中的剩余物料排出或回收，以避免在拆卸下容器3之后，物料输送管路4中剩余的物料外泄和接触空气。为此，在上述具体实施方式中，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路5与所述抽真空装置7之间的缓冲罐8，所述连接管路6的一端连接于所述物料输送管路4的所述物料出口端和所述第一阀门14之间的部分，另一端连接于所述气体管路5；在这种情况下，所述物料的灌装方法还包括：在所述步骤c之前，通过所述抽真空装置7将所述物料输送管路4的所述物料出口端和所述第一阀门14之间的部分中的剩余物料抽出到所述缓冲罐8中，当所述剩余物料被抽出时进行所述步骤c。具体地，当钢瓶3中灌装的物料的重量到达预定值(该预定值可以等于容器3的规格重量)或灌装时间到达预定值时，关闭物料源1，关闭容器3的物料入口和气体出入口以断开与物料输送管路4和气体管路5的连通，同时打开连接管路6上的第二阀门15，之后，再次打开抽真空装置7的开关，通过气体管路5和连接管路6将物料输送管路4中剩余的物料吸出并回收到缓冲罐8中。

当本发明提供的灌装方法用于灌装MO源时，为了使得到达缓冲罐8的MO源留在缓冲罐8中以避免MO源通过缓冲罐8被吸入抽真空装置7中，所述缓冲罐8容纳于冷却装置13中，以将MO源冷却。冷却后的MO源由液态变为固态，从而留在缓冲罐8中。冷却装置13可以为多种形式，优选地，冷却装置13为冷阱。另外，为了加强保障，防止气态MO源进入冷却 装置8中，缓冲罐8可以设置为多个，例如图1中所示设置为两个，多个缓冲罐8串联在气体管路5与所述抽真空装置7之间。

另外，在本发明提供的具体实施方式中，为了提高灌装效率，所述容器3可以设置为多个，并且多个所述容器3并联地连接在所述物料输送管路系统和所述气体管路系统上，以相互独立地进行灌装。并且为了便于在灌装之前将容器3连接到所述容器输送管路系统和所述气体管路系统上和在灌装完毕后容器3的拆卸和搬运，容器3的物料入口通过金属软管21连接于物料输送管路4的物料出口端，容器3的气体出入口通过金属软管21连接于气体管路5的第一出口端。

另外，为了提高物料灌装过程中的安全系数，需要保证物料输送管路系统和所述气体管路系统的气密性达到一定标准，因此，所述物料输送管路系统和/或所述气体管路系统上还设置有检漏装置9；在这种情况下，所述物料的灌装方法还包括：在所述a步骤之前，通过所述检漏装置9检查所述物料输送管路系统和所述气体管路系统的气密性，当气密性达到预定标准的时候进行上述步骤b。

另外，本发明提供的物料的灌装方法的具体实施方式也可以是上述参照图1中所示的物料管状装置所具体描述的物料的灌装过程，为了简洁起见，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供的物料灌装装置使物料的灌装作业能够在普通环境中进行，降低设备成本的同时使得操作更便捷，同时能够消除传统灌装对手套箱的损耗，保证了灌装的安全可靠性。而对于各种不同规格的容器仅需要换接不同型号的转接头就可使用，适用性强。另外，本发明提供的物料灌装装置有效地缩短了工作时间，提高了物料的灌装效率和准确性。本发明提供的物料的罐装方法包括本发明提供的物料灌装装置，因此同样具有上述优点。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种物料的灌装方法，其特征在于，所述物料利用物料灌装装置进行灌装，所述物料灌装装置包括：物料源(1)、待灌装的容器(3)、物料输送管路系统和气体管路系统，该物料输送管路系统将所述物料源(1)与所述容器(3)连接，该气体管路系统与所述物料输送管路系统和所述容器(3)均能够连通，所述气体管路系统用于将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出，

所述灌装方法包括以下步骤：

a、通过所述气体管路系统将物料管路系统和气体管路系统中的空气和水蒸气排出；

b、打开物料源(1)，通过所述物料管路输送系统向所述容器(3)中灌装所述物料，当灌装完成时，关闭所述物料源(1)；

c、将完成灌装的所述容器(3)与所述气体管路系统和所述物料输送管路系统断开。

2.根据权利要求1所述的物料的灌装方法，其特征在于，

所述物料输送管路系统包括物料输送管路(4)和设置在所述物料输送管路(4)上的第一阀门(14)，所述物料输送管路(4)的物料入口端连接于所述物料源(1)，所述物料输送管路(4)的物料出口端连接于所述容器(3)的物料入口，所述物料灌装装置还包括控制装置，该控制装置与所述第一阀门(14)连接并控制所述第一阀门(14)的开闭；

在所述步骤b中，通过所述控制装置控制所述第一阀门(14)的开闭，以控制所述物料源(1)经所述物料输送管路(4)向所述容器(3)中灌装所述物料。

3.根据权利要求2所述的物料的灌装方法，其特征在于，

所述物料灌装装置还包括称重装置(12)，所述容器(3)位于所述称重装置(12)上，所述称重装置(12)电连接于所述控制装置；

在所述步骤b中，所述称重装置(12)将重量信号传递给所述控制装置，当该重量信号指示所述容器(3)的重量到达预定值时，所述控制装置控制所述第一阀门(14)关闭。

4.根据权利要求2或3所述的物料的灌装方法，其特征在于，所述气体管路系统包括气体管路(5)以及连接所述物料输送管路(4)和所述气体管路(5)的连接管路(6)，所述气体管路(5)的第一气体出口端连接于所述容器(3)的气体出入口，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路(5)的气体入口端的置换气体源(2)；

在所述步骤b中，所述置换气体源(2)通过所述气体管路(5)和所述连接管路(6)而向所述物料输送管路系统中充入置换气体，从而将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。

5.根据权利要求2或3所述的物料的灌装方法，其特征在于，所述气体管路系统包括气体管路(5)以及连接所述物料输送管路(4)和所述气体管路(5)的连接管路(6)，所述气体管路(5)的第一气体出口端连接于所述容器(3)的气体出入口，所述物料灌装装置还包括连接于所述气体管路(5)的第二气体出口端的抽真空装置(7)；

在所述步骤b中，所述抽真空装置(7)通过所述气体管路(5)和所述连接管路(6)而将所述物料输送管路(4)中抽真空，从而将所述物料输送管路系统和所述气体管路系统中的空气和水蒸气排出。

6.根据权利要求5所述的物料的灌装方法，其特征在于，所述物料灌 装装置还包括连接于所述气体管路(5)与所述抽真空装置(7)之间的缓冲罐(8)，所述连接管路(6)的一端连接于所述物料输送管路(4)的所述物料出口端和所述第一阀门(14)之间的部分，另一端连接于所述气体管路(5)；

所述物料的灌装方法还包括：在所述步骤c之前，通过所述抽真空装置(7)将所述物料输送管路(4)的所述物料出口端和所述第一阀门(14)之间的部分中的剩余物料抽出到所述缓冲罐(8)中，当所述剩余物料被抽出时进行所述步骤c。

7.根据权利要求1所述的物料的灌装方法，其特征在于，所述物料输送管路系统和/或所述气体管路系统上还设置有检漏装置(9)；

所述物料的灌装方法还包括：在所述a步骤之前，通过所述检漏装置(9)检查所述物料输送管路系统和所述气体管路系统的气密性，当气密性达到预定标准的时候进行步骤b。