一种液态金属输送方法
技术领域
本发明涉及液态金属输送技术领域,具体的说是一种液态金属输送方法。
背景技术
液态金属因其熔点低、沸点高、导热率好成为新一代液态金属反应堆冷却剂的首选,如铅基反应堆中使用铅做冷却剂,加速器驱动次临界系统中使用铅铋合金作冷却剂,已经在世界范围内开展广泛研究。在液态金属运送过程中,由于液态金属温度极高,完全依靠人力的运送存在极大的安全隐患,一旦液态金属飞溅或洒出,将造成不可挽救的损失,同时完全依靠人力的抬运需要付出极大的人力才能完成,运输时面临的一个重要的问题是液态金属熔化灌装过程中容易引入杂质。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提出的一种液态金属输送方法,本发明的目的在于对液态金属安全快速输送,保证液态金属输送的质量,防止液态金属表面在运输过程中被氧化,提高输送效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明所述的一种液态金属输送方法,该方法包括如下步骤:
S1:将少量的液态铝通入到液态金属输送罐内;液态铝沿着活塞块与罐体之间的缝隙渗透最终到达空隙内,从而将空隙内的弹性板端部两侧的缝隙灌满,液态铝将缝隙中的空气全部赶出防止液态铝表面被氧化,同时将缝隙全部密封起来;
S2:在S1完成后,启动电机,电机转动一定角度带动第二齿轮转动,与第二齿轮啮合的第一齿轮转动带动伸缩杆转动,伸缩杆带动活塞块、弹性板以及漏斗转动一定角度,防止弹性板和活塞块被液态铝固化后粘接在罐体内壁上,便于后续滑动顺畅;
S3:在S2完成后中,向液态金属输送罐内通入大量液态铝的同时启动气缸,气缸的伸缩杆带动活塞块、弹性板以及漏斗沿着罐体内壁滑动;伸缩杆带动活塞块、弹性板以及漏斗滑动的过程中将进料口内的液态铝吸进罐体内,加快进料速率,当罐体内注入大量液态铝时,由于液态铝的重力压迫弹性板使弹性板发生变形打开空隙缺口,使得液态铝经由空隙缺口进入到漏斗内储存;
S4:卸料时,打开出料口上的截止阀,S3中储存在漏斗内的液态铝由出液口流出进入出液管道,经由出料口排出收集;
所述S1和S3中的液态金属输送罐,包括罐体、活塞块、弹性板、漏斗、气缸、电机、第一齿轮和第二齿轮;所述罐体顶端设有进料口,罐体底部固连有万向轮,罐体外侧壁上设有出料口;所述出料口上设有截止阀;所述气缸固连在罐体底部内壁中间,气缸的伸缩杆下部开有滑槽;所述第一齿轮滑动连接在伸缩杆的滑槽内;所述电机通过电机固定块固连在罐体底部且所述电机位于气缸旁侧;所述第二齿轮固连在电机的转轴上且所述第二齿轮与第一齿轮相互啮合;所述漏斗中部固连在伸缩杆中部,漏斗端部滑动连接在罐体内壁上,漏斗下方设有一组第一加热器,漏斗底部一侧开有出液口;所述出液口与出料口之间通过出液管道连通;所述活塞块底部固连在伸缩杆顶端;所述弹性板固连在伸缩杆上部,弹性板位于活塞块下方且弹性板紧密贴合在活塞块底部,弹性板端部位于活塞块和罐体围成的空隙中;所述活塞块中部设有第二加热器,活塞块内靠近侧壁的位置设有一组第三加热器;所述罐体外壁上设有一组第四加热器;所述第四加热器正对弹性板。工作时,先通过进料口通入少量的液态铝,通入的液态铝沿活塞块与罐体之间的缝隙渗透最终到达空隙内,从而将空隙内的弹性板端部两侧的缝隙灌满,液态铝将缝隙中的空气全部赶出防止液态铝表面被氧化,同时将缝隙全部密封起来,大量通入液态铝之前,启动电机,电机带动第二齿轮转动一定角度,与第二齿轮啮合的第一齿轮转动一定角度,第一齿轮带动伸缩杆转动一定角度从而使弹性板以及活塞块转动,防止弹性板和活塞块被液态铝固化后粘接在罐体内壁上,然后启动气缸,带动伸缩杆向下运动,伸缩杆带动活塞块向下运动时产生吸力将液态铝吸进罐体,加快送料速率,在通入大量液态铝的过程中,第二加热器对液态铝加热始终使液态铝保持熔融状态;当需要将液态铝排出时,第三加热器和第四加热器配合使用对活塞块和罐体围成的空隙内的液态铝加热,防止液态铝固化在空隙内排不干净,又由于液态铝的重力作用会压迫弹性板使弹性板发生变形向下摆动一定角度,弹性板端部脱离空隙从而打开缺口,罐体内的液态铝沿着缺口流到下方的漏斗内经由出液口进入出液管道,最终汇集在出料口处,当需要排料时打开出料口上的截止阀将液态铝从出料口排出进行收集,第一加热器可对漏斗内的液态铝加热使其保持熔融状态,使排料更彻底,防止液态铝固化在漏斗内壁上排不干净。
所述罐体内壁上开有螺纹;所述螺纹位置正对弹性板端部。工作时,通入少量液态铝时,液态铝沿着活塞块与罐体之间的缝隙渗透最终到达弹性板端部两侧的缝隙中,由于罐体内壁开有螺纹,液态铝顺着螺纹螺旋向下渗透,使得密封效果更好,当要将液态铝放出时,第三加热器和第四加热器同时作用对缝隙中的液态铝加热,使其保持熔融状态,弹性板受压变形打开缺口后液态铝可沿着螺纹自动流下落到漏斗内,不需要人工清理,提高了设备的使用便利性。
所述螺纹为梯形螺纹。工作时,梯形螺纹没有细小边缝使液态铝更易到达,密封性好,而且后期卸料时方便将螺纹表面的液态铝清除干净,防止液态铝固化后粘接在螺纹表面,同时梯形螺纹可以使液态铝更易沿着螺纹流下,不易停留在螺纹端部对螺纹局部放热,防止螺纹端部应力集中发生变形。
所述弹性板设有一组且一组弹性板围绕伸缩杆周向均布,弹性板为楔形且每相邻两个弹性板之间围成一个锥形缝隙。工作时,当通入大量液态铝时,弹性板在液态铝的重力下发生弯曲变形使得弹性板向下摆动一定角度,由于相邻的弹性板之间有锥形缝隙,弹性板摆动时不会相互摩擦,防止弹性板局部加热造成应力集中,进而防止弹性板变形后相互挤压,进而出现卡死,当弹性板摆动到一定程度时锥形缝隙被打开,使得液态铝更快的流下,防止液态铝停留在弹性板端部过久对其局部加热,有效防止弹性板端部应力集中产生变形。
所述弹性板未产生变形时,弹性板端部卡进活塞块和罐体内壁围成的空隙内,弹性板端部与活塞块侧壁之间的间隙在0.01mm-0.03mm之间,弹性板3端部与罐体1内壁之间的间隙在0.01mm-0.03mm之间。工作时,通入少量液态铝时,液态铝沿着活塞块与罐体之间的缝隙渗透最终到达弹性板端部两侧的缝隙中,由于弹性板两侧的缝隙很小,液态铝的张力可以使得液态铝不会从弹性板两侧的间隙流下,密封性好,同时弹性板两侧与活塞块和罐体内壁有间隙可以使得气缸带动活塞块向下滑动时更顺畅。
所述弹性板端部倒圆角;所述活塞块底部侧壁倒圆角。工作时,未通入液态铝时,弹性板未变形,弹性板端部以及活塞块底部分别倒圆角可以使得弹性板端部更易卡进活塞块和罐体之间的空隙中,当通入液态铝时可以防止液态铝对弹性板端部和活塞块底部局部加热造成应力集中,防止弹性板和活塞块产生变形卡死弹性板。
所述活塞块底部侧壁的圆角大于弹性板端部的圆角;所述弹性板端部侧壁上部设为斜面。工作时,当通入少量液态铝时,液态铝沿着活塞块与罐体之间的缝隙渗透最终到达弹性板端部两侧的缝隙中,活塞块底部侧壁的圆角大于弹性板端部的圆角使得二者之间存在缝隙,由于弹性板端部侧壁设有斜面,液态铝堆积在斜面上对弹性板加热,使得弹性板端部斜面受热膨胀变形进而使得弹性板端部挤压在活塞块的圆柱面上,密封效果好;当需要出料时,第三加热器通电,进而对弹性板靠近活塞块的一侧进行加热,使得弹性板的端部受热均匀,进而弹性板的端部不再挤压活塞块的圆柱面,最终在重力作用下弹性板变形,实现了出料。
本发明的有益效果如下:
1.本发明可以连续不间断地对液态金属进行输送,输送效率高而且排料时液态金属不易残留,排料干净;本发明中的液态金属输送罐结构简单,操作方便,适用性广,输送液态金属效率高。
2.本发明通过先通入少量液态铝赶走缝隙内的空气防止后续通入的液态铝表面被氧化,保证输送液态铝的质量。
3.本发明通过气缸拉动活塞块滑动可以将进料口内的液态铝更快的吸进罐体内,使得送料速度更快,进而提高输送效率。
附图说明
图1是本发明的方法流程图;
图2是本发明中的液态金属输送罐结构示意图;
图3是图2中A-A剖视图;
图4是图2中B处弹性板受压变形后的放大图。
图中:罐体1、活塞块2、弹性板3、锥形缝隙31、漏斗4、出液口41、气缸5、电机6、第一齿轮7、第二齿轮8、进料口9、万向轮10、出料口11、截止阀12、伸缩杆13、滑槽131、第一加热器14、出液管道15、空隙16、第二加热器17、第三加热器18、第四加热器19、螺纹20。
具体实施方式
使用图1和图4对本发明的一种液态金属输送方法进行如下说明。
如图1和图4,本发明所述的一种液态金属输送方法,该方法包括如下步骤:
S1:将少量的液态铝通入到液态金属输送罐内;液态铝沿着活塞块与罐体之间的缝隙渗透最终到达空隙内,从而将空隙内的弹性板端部两侧的缝隙灌满,液态铝将缝隙中的空气全部赶出防止液态铝表面被氧化,同时将缝隙全部密封起来;
S2:在S1完成后,启动电机,电机转动一定角度带动第二齿轮转动,与第二齿轮啮合的第一齿轮转动带动伸缩杆转动,伸缩杆带动活塞块、弹性板以及漏斗转动一定角度,防止弹性板和活塞块被液态铝固化后粘接在罐体内壁上,便于后续滑动顺畅;
S3:在S2完成后中,向液态金属输送罐内通入大量液态铝的同时启动气缸,气缸的伸缩杆带动活塞块、弹性板以及漏斗沿着罐体内壁滑动;伸缩杆带动活塞块、弹性板以及漏斗滑动的过程中将进料口内的液态铝吸进罐体内,加快进料速率,当罐体内注入大量液态铝时,由于液态铝的重力压迫弹性板使弹性板发生变形打开空隙缺口,使得液态铝经由空隙缺口进入到漏斗内储存;
S4:卸料时,打开出料口上的截止阀,S3中储存在漏斗内的液态铝由出液口流出进入出液管道,经由出料口排出收集;
所述S1和S3中的液态金属输送罐包括罐体1、活塞块2、弹性板3、漏斗4、气缸5、电机6、第一齿轮7和第二齿轮8;所述罐体1顶端设有进料口9,罐体1底部固连有万向轮10,罐体1外侧壁上设有出料口11;所述出料口11上设有截止阀12;所述气缸5固连在罐体1底部内壁中间,气缸5的伸缩杆13下部开有滑槽131;所述第一齿轮7滑动连接在伸缩杆13的滑槽131内;所述电机6通过电机固定块固连在罐体1底部且所述电机6位于气缸5旁侧;所述第二齿轮8固连在电机6的转轴上且所述第二齿轮8与第一齿轮7相互啮合;所述漏斗4中部固连在伸缩杆13中部,漏斗4端部滑动连接在罐体1内壁上,漏斗4下方设有一组第一加热器14,漏斗4底部一侧开有出液口41;所述出液口41与出料口11之间通过出液管道15连通;所述活塞块2底部固连在伸缩杆13顶端;所述弹性板3固连在伸缩杆13上部,弹性板3位于活塞块2下方且弹性板3紧密贴合在活塞块2底部,弹性板3端部位于活塞块2和罐体1围成的空隙16中;所述活塞块2中部设有第二加热器17,活塞块2内靠近侧壁的位置设有一组第三加热器18;所述罐体1外壁上设有一组第四加热器19;所述第四加热器19正对弹性板3。工作时,先通过进料口9通入少量的液态铝,通入的液态铝沿活塞块2与罐体1之间的缝隙渗透最终到达空隙16内,从而将空隙16内的弹性板3端部两侧的缝隙灌满,液态铝将缝隙中的空气全部赶出防止液态铝表面被氧化,同时将缝隙全部密封起来,大量通入液态铝之前,启动电机6,电机6带动第二齿轮8转动一定角度,与第二齿轮8啮合的第一齿轮7转动一定角度,第一齿轮7带动伸缩杆13转动一定角度从而使弹性板3以及活塞块2转动,防止弹性板3和活塞块2被液态铝固化后粘接在罐体1内壁上,然后启动气缸5,带动伸缩杆13向下运动,伸缩杆13带动活塞块2向下运动时产生吸力将液态铝吸进罐体1,加快送料速率,在通入大量液态铝的过程中,第二加热器17对液态铝加热始终使液态铝保持熔融状态;当需要将液态铝排出时,第三加热器18和第四加热器19配合使用对活塞块2和罐体1围成的空隙16内的液态铝加热,防止液态铝固化在空隙16内排不干净,又由于液态铝的重力作用会压迫弹性板3使弹性板3发生变形向下摆动一定角度,弹性板3端部脱离空隙16从而打开缺口,罐体1内的液态铝沿着缺口流到下方的漏斗4内经由出液口41进入出液管道15,最终汇集在出料口11处,当需要排料时打开出料口11上的截止阀12将液态铝从出料口11排出进行收集,第一加热器14可对漏斗4内的液态铝加热使其保持熔融状态,使排料更彻底,防止液态铝固化在漏斗4内壁上排不干净。
所述罐体1内壁上开有螺纹20;所述螺纹20位置正对弹性板3端部。工作时,通入少量液态铝时,液态铝沿着活塞块2与罐体1之间的缝隙渗透最终到达弹性板3端部两侧的缝隙中,由于罐体1内壁开有螺纹20,液态铝顺着螺纹20螺旋向下渗透,使得密封效果更好,当要将液态铝放出时,第三加热器18和第四加热器19同时作用对缝隙中的液态铝加热,使其保持熔融状态,弹性板3受压变形打开缺口后液态铝可沿着螺纹20自动流下落到漏斗4内,不需要人工清理,提高了设备的使用便利性。
所述螺纹20为梯形螺纹。工作时,梯形螺纹20没有细小边缝使液态铝更易到达,密封性好,而且后期卸料时方便将螺纹20表面的液态铝清除干净,防止液态铝固化后粘接在螺纹20表面,同时梯形螺纹20可以使液态铝更易沿着螺纹20流下,不易停留在螺纹20端部对螺纹20局部放热,防止螺纹20端部应力集中发生变形。
所述弹性板3设有一组且一组弹性板3围绕伸缩杆13周向均布,弹性板3为楔形且每相邻两个弹性板3之间围成一个锥形缝隙31。工作时,当通入大量液态铝时,弹性板3在液态铝的重力下发生弯曲变形使得弹性板3向下摆动一定角度,由于相邻的弹性板3之间有锥形缝隙31,弹性板3摆动时不会相互摩擦,防止弹性板3局部加热造成应力集中,进而防止弹性板3变形后相互挤压,进而出现卡死,当弹性板3摆动到一定程度时锥形缝隙31被打开,使得液态铝更快的流下,防止液态铝停留在弹性板3端部过久对其局部加热,有效防止弹性板3端部应力集中产生变形。
所述弹性板3未产生变形时,弹性板3端部卡进活塞块2和罐体1内壁围成的空隙16内,弹性板3端部与活塞块2侧壁之间的间隙在0.01mm-0.03mm之间,弹性板3端部与罐体1内壁之间的间隙在0.01mm-0.03mm之间。工作时,通入少量液态铝时,液态铝沿着活塞块2与罐体1之间的缝隙渗透最终到达弹性板3端部两侧的缝隙中,由于弹性板3两侧的缝隙很小,液态铝的张力可以使得液态铝不会从弹性板3两侧的间隙流下,密封性好,同时弹性板3两侧与活塞块2和罐体1内壁有间隙可以使得气缸5带动活塞块2向下滑动时更顺畅。
所述弹性板3端部倒圆角;所述活塞块2底部侧壁倒圆角。工作时,未通入液态铝时,弹性板3未变形,弹性板3端部以及活塞块2底部分别倒圆角可以使得弹性板3端部更易卡进活塞块2和罐体1之间的空隙16中,当通入液态铝时可以防止液态铝对弹性板3端部和活塞块2底部局部加热造成应力集中,防止弹性板3和活塞块2产生变形卡死弹性板3。
所述活塞块2底部侧壁的圆角大于弹性板3端部的圆角;所述弹性板3端部侧壁上部设为斜面。工作时,当通入少量液态铝时,液态铝沿着活塞块2与罐体1之间的缝隙渗透最终到达弹性板3端部两侧的缝隙中,活塞块2底部侧壁的圆角大于弹性板3端部的圆角使得二者之间存在缝隙,由于弹性板3端部侧壁设有斜面,液态铝堆积在斜面上对弹性板3加热,使得弹性板3端部斜面受热膨胀变形进而使得弹性板3端部挤压在活塞块2的圆柱面上,密封效果好;当需要出料时,第三加热器18通电,进而对弹性板3靠近活塞块2的一侧进行加热,使得弹性板3的端部受热均匀,进而弹性板3的端部不再挤压活塞块2的圆柱面,最终在重力作用下弹性板3变形,实现了出料。
具体使用流程如下:
使用时,先通过进料口9通入少量的液态铝,通入的液态铝沿活塞块2与罐体1之间的缝隙渗透最终到达空隙16内,从而将空隙16内的弹性板3端部两侧的缝隙灌满,液态铝将缝隙中的空气赶出防止液态铝表面被氧化,由于弹性板3两侧的缝隙很小,液态铝的张力可以使得液态铝不会从弹性板3的两侧间隙流下,实现密封,同时弹性板3两侧与活塞块2和罐体1内壁有间隙可以使得气缸5带动活塞块2向下滑动时更顺畅。
罐体1内壁开有梯形螺纹20,液态铝顺着梯形螺纹20螺旋向下渗透,梯形螺纹20没有细小边缝使液态铝更易到达,密封性好,而且后期卸料时方便将梯形螺纹20表面的液态铝清除干净,防止液态铝固化后粘接在梯形螺纹20表面,同时梯形螺纹20可以使液态铝更易沿着梯形螺纹20流下,不易停留在梯形螺纹20端部对梯形螺纹20局部放热,防止梯形螺纹20端部应力集中发生变形;而且弹性板3端部以及活塞块2底部分别倒圆角可以使得弹性板3端部更易卡进活塞块2和罐体1之间的空隙16中,同时可以防止液态铝对弹性板3端部和活塞块2底部局部加热造成应力集中,防止弹性板3和活塞块2产生变形卡死弹性板3。活塞块2底部侧壁的圆角大于弹性板3端部的圆角使得二者之间存在缝隙,由于弹性板3端部侧壁设有斜面,液态铝堆积在斜面上使得弹性板3端部斜面受热膨胀变形进而使得弹性板端部挤压在活塞块2的圆柱面上,密封效果更好;当需要出料时,第三加热器18通电,进而对弹性板3靠近活塞块2的一侧进行加热,使得弹性板3的端部受热均匀,进而弹性板3的端部不再挤压活塞块2的圆柱面,最终在重力作用下弹性板3变形,实现了出料。
在大量通入液态铝之前,先启动电机6,电机6带动第二齿轮8转动一定角度,与第二齿轮8啮合的第一齿轮7转动一定角度,第一齿轮7带动伸缩杆13转动一定角度从而使弹性板3以及活塞块2转动,防止弹性板3和活塞块2被液态铝固化后粘接在罐体1内壁上滑不动,然后启动气缸5,带动伸缩杆13向下运动,伸缩杆13带动活塞块2向下运动时产生吸力将液态铝吸进罐体1,加快送料速率,在通入大量液态铝的过程中,第二加热器17对液态铝加热始终使液态铝保持熔融状态;当需要将液态铝排出时,第三加热器18和第四加热器19配合使用对活塞块2和罐体1围成的空隙16内的液态铝加热,防止液态铝固化在空隙16内排不干净,又由于液态铝的重力作用会压迫弹性板3使弹性板3发生变形,弹性板3端部摆动一定角度后脱离空隙16从而打开缺口,相邻的弹性板3之间有锥形缝隙31,使得弹性板3摆动时不会相互摩擦,防止对弹性板3局部加热造成应力集中,进而防止弹性板3变形后相互挤压,进而出现卡死,当弹性板3摆动到一定程度时锥形缝隙31被打开,使得液态铝更快的流下,防止液态铝停留在弹性板3端部过久对其局部加热,有效防止弹性板3端部应力集中产生变形。罐体1内的液态铝沿着梯形螺纹20和锥形缝隙31流到下方的漏斗4内经由出液口41进入出液管道15,最终汇集在出料口11处,当需要排料时打开出料口11上的截止阀12将液态铝从出料口11排出进行收集,第一加热器14可对漏斗4内的液态铝加热使其保持熔融状态,使排料更彻底,防止液态铝固化在漏斗4内壁上排不干净。
以上,关于本发明的一实施方式进行了说明,但本发明不限于上述实施方式,在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变更。