CN208617960U - 一种液态低熔点合金制备与加注系统 - Google Patents

Abstract

一种液态低熔点合金制备与加注系统，包括恒温制备模块、定量加注模块和控制模块；恒温制备模块用于制备液态低熔点合金并保持温度恒定，定量加注模块可依据用户输入的设定体积加注值，以恒温制备模块制取的液态低熔点合金为原材料，实现定量加注，控制模块分别对恒温制备模块制取恒温的液态低熔点合金和定量加注模块加注定量体积的液态低熔点合金的过程实施控制，具有体积小、携带方便的特点，能够实现恒温制备、定量加注，适用于在施工现场制备、加注液态低熔点合金。

Description

一种液态低熔点合金制备与加注系统

技术领域

本实用新型属于低熔点合金技术领域，具体涉及一种液态低熔点合金制备与加注系统。

背景技术

低熔点合金是指由铋（Bi）、锡（Sn）、铅（Pb）、铟（In）等低熔点金属元素以不同比例组合成的二元、三元或者四元易熔合金，其熔点低于232℃（锡的熔点）。低熔点合金的蒸气压较低，易于加工，具有良好的导热性、高流动性、可重复使用性，以及固化时尺寸的可控性。基于上述特点，低熔点合金在机械加工工艺领域，用作薄壁弯管和精密零件加工的内外填充物；在模具制造领域，用于铸造模具，制模周期短，易于机加工；在焊接领域，可用作不耐高温物质间或者精密模具接口的焊接剂；在电气工程领域，用于制作热敏元件、保险材料、火灾报警装置等；在医学领域，用于制作防辐射的医用铅挡块；在消防领域，用于制作自动洒水系统的赛栓；在光学领域，可作为粘接剂用于加工眼镜片、光学镜头等。

在许多应用场合，低熔点合金是以液态的形式出现的。目前，制取液态低熔点合金常用的方法为热浴法，包括水浴法和油浴法，就是依据低熔点合金的熔点，将水或者油作为热浴物质，加入到一个大容器里，然后将盛放低熔点合金的容器放入到大容器中，通过加热大容器使得热浴物质升温至高于低熔点合金熔点的温度，热浴物质的热量通过盛放低熔点合金的容器传导至低熔点合金，使其熔化直至变为液态。显然，通过热浴法制取液态低熔点合金的工序较为繁琐，而且将制得的液态低熔点合金以定量的方式加注到施工对象的空间狭小、结构复杂的位置，如果没有合适的加注装置进行配合，操作起来也是较为困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种液态低熔点合金制备与加注系统，具有体积小、携带方便的特点，能够实现恒温制备、定量加注，适用于在施工现场制备、加注液态低熔点合金。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种液态低熔点合金制备与加注系统，包括恒温制备模块、定量加注模块和控制模块；恒温制备模块用于制备液态低熔点合金并保持温度恒定，定量加注模块可依据用户输入的设定体积加注值，以恒温制备模块制取的液态低熔点合金为原材料，实现定量加注，控制模块分别对恒温制备模块制取恒温的液态低熔点合金和定量加注模块加注定量体积的液态低熔点合金的过程实施控制；

恒温制备模块包括低熔点合金、电磁加热管、挤出头、帽盖、排气装置、温度传感器、陶瓷纤维管、电磁感应线圈、PTFE隔热管、EMI导电漆涂层和硅橡胶套；

电磁加热管选用导磁性良好的碳钢制作，在电磁感应线圈的作用下，电磁加热管会产生大量的热量，用于加热电磁加热管内的固态低熔点合金，直至变为液态低熔点合金；在电磁加热管一端的外圆面上设置有进料口，用于添加固态的低熔点合金；

在电磁加热管的前端，安装有挤出头；在挤出头前端安装有帽盖；去掉盖帽，在定量加注模块的压力作用下，电磁加热管内的液态低熔点合金通过挤出头的内孔排出恒温制备模块进行加注；

在电磁加热管的前端，安装有排气装置，待液态低熔点合金制备完后，推进杆继续推进，将在挤出头和推进杆之间的空气完全排出电磁加热管，使得挤出头和推进杆之间充满液态低熔点合金；

在电磁加热管的外表面分段安装有温度传感器，可实时测量电磁加热管上对应部位的温度，并实时传递给控制装置，以便对电磁感应线圈进行控制，温度传感器与控制装置电连接；

在电磁加热管的外表面包裹有陶瓷纤维管，重量轻、耐高温、热容小、保温绝热性能良好、无毒性，具有隔热和保温的作用，可确保电磁加热管内低熔点合金的热量不外泄，提高加热效率；

在陶瓷纤维管的外表面，与分段安装的温度传感器相对应，分段绕接有由铜线制成的电磁感应线圈，电磁感应线圈与控制装置电连接，电磁感应线圈通上交流电后，即可对电磁加热管进行加热；陶瓷纤维管位于电磁加热管和电磁感应线圈之间，可有效防止因电磁加热管温度过高而损坏电磁感应线圈；

在电磁感应线圈的外围套装有PTFE隔热管，热稳定性好，可长时间在-190℃~260℃的温度范围内使用，导热性差，能够减少恒温制备模块的热量散失；

在PTFE隔热管的外表面喷涂有EMI导电漆涂层，能够吸收和衰减电磁波，从而屏蔽因电磁感应加热而产生的电磁辐射与干扰；

在PTFE隔热管上套装有硅橡胶套，质地柔软、有弹性、耐磨损、耐高温，可防止因打滑而意外跌落，或者因恒温制备模块外表面过热而烫伤用户的手；

定量加注模块包括支架、提手、丝杠步进电机、螺母、推进杆、导向滑杆和接近式位置传感器；丝杠步进电机固定在支架上，与控制装置电连接，螺母安装在丝杠步进电机的丝杠上，推进杆的一端固连在螺母上，推进杆的另外一端伸入电磁加热管，3个导向滑杆穿过螺母固定在支架上；提手安装在支架上；

丝杠步进电机工作时，丝杠做旋转运动，可带动螺母在导向滑杆的作用下，平稳地沿着丝杠的轴向，推动推进杆在电磁加热管内做往复运动，实现液态低熔点合金的加注及其推进杆的回退；

固定在支架上的接近式位置传感器，在数量上与陶瓷纤维管上分段绕接的电磁感应线圈相等，同控制装置电连接，当螺母在丝杠步进电机的带动下，推动推进杆沿着电磁加热管的轴线推进加注液态低熔点合金时，每触发一个接近式位置传感器，控制装置就发出指令停止与这个接近式位置传感器相对应的电磁感应线圈的工作，以便降低能源消耗；

控制模块包括控制装置、系统启/停键、加热启/停键、数字显示屏、显示屏开关、第一键盘、加注启/停键、第二键盘、温度传感器启/停键、回退启/停键、交流电源，以及分别与系统启/停键、加热启/停键、加注启/停键、温度传感器启/停键的工作状态相对应的红色、绿色指示灯；

控制装置将设定加热温度值与温度传感器采集的温度值进行比对，利用PID算法控制电磁感应线圈对电磁加热管进行加热，当温度达到设定加热温度后，始终使液态低熔点合金保持在恒温状态；控制装置依据设定体积加注值、电磁加热管的内径值，以及定量加注模块中丝杠步进电机的相关参数，计算出推进杆沿着电磁加热管轴向的进给量，以便控制定量加注模块完成液态低熔点合金的定量加注工作；

红色指示灯亮，表示对应的工作键处于启动状态，绿色指示灯亮，表示对应的工作键处于停止状态；

按动系统启/停键，对应的红色指示灯亮，给系统供电，启动系统工作；按动系统启/停键，对应的绿色指示灯亮，给系统停电，停止系统工作；

以“待加热液化的低熔点合金的熔点+10℃”作为电磁感应加热的设定加热温度值，通过第一键盘，输送到控制装置；

以需要加注的液态低熔点合金的体积数值作为设定体积加注值，通过第二键盘，输送到控制装置；

数字显示屏分别展示设定加热温度值、设定体积加注值，实时显示温度传感器采集的数据、接近式位置传感器的触发信息；

显示屏开关负责开启和关闭数字显示屏；

按动加热启/停键，对应的红色指示灯亮，输入加热启动信号，控制装置启动分段绕接的电磁感应线圈开始加热工作；按动加热启/停键，对应的绿色指示灯亮，输入加热停止信号，控制装置停止分段绕接的电磁感应线圈的加热工作；

按动加注启/停键，对应的红色指示灯亮，向控制装置输入加注启动信号，控制装置启动定量加注模块的加注工作；按动加注启/停键，对应的绿色指示灯亮，向控制装置输入加注停止信号，控制装置停止定量加注模块的加注工作；

按动温度传感器启/停键，对应的红色指示灯亮，控制分段安装在电磁加热管上的温度传感器开始实时采集温度数据并输送给控制装置；按动温度传感器启/停键，对应的绿色指示灯亮，控制温度传感器停止采集温度数据；

按动回退启/停键，红色指示灯亮，控制装置给丝杠步进电机发送控制信号，丝杠反转，由螺母带动电磁加热管内的推进杆向a-a位置回退；按动回退启/停键，绿色指示灯亮，推进杆停止回退；

交流电源为系统提供电能。

本实用新型的有益效果是：

在一个系统上实现液态低熔点合金的制备与加注集成，可以有效地减小体积，便于携带；采用电磁加热技术，低熔点合金升温均匀、快速，热损耗小、高效节能；考虑到（1）不同的低熔点合金具有不同的熔点，（2）在加注过程中，如果电磁加热管内低熔点合金的温度降低过多，流动性将变差，因此采用PID方式对电磁加热管的输出功率进行控制，使得电磁加热管内低熔点合金的温度始终保持在设定温度；在液态低熔点合金加注的过程中，控制装置依据接近式位置传感器的触发信号，控制分段式布置的电磁感应线圈的工作状态，可以节省电磁感应加热的能量消耗；控制装置依据设定体积加注值，通过丝杠步进电机控制推进杆沿着电磁加热管轴向的进给量，实现液态低熔点合金的定量加注。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

图2为恒温制备模块的结构示意图。

图3为定量加注模块的结构示意图。

图4为控制模块的结构示意图。

其中，100为恒温制备模块；101为低熔点合金；102为电磁加热管；103为挤出头；104为排气装置；105为温度传感器；106为陶瓷纤维管；107为电磁感应线圈；108为PTFE隔热管；109为EMI导电漆涂层；110为硅橡胶套；111为进料口；112为帽盖；200为定量加注模块；201为支架；202为丝杠步进电机；203为螺母；204为推进杆；205为导向滑杆；206为接近式位置传感器；207为提手；300为控制模块；301为控制装置；302为系统启/停键；303为加热启/停键；304为数字显示屏；305为显示屏开关；306为第一键盘；307为加注启/停键；308为第二键盘；309为温度传感器启/停键；310为回退启/停键；311为交流电源；312为红色指示灯；313为绿色指示灯。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种液态低熔点合金制备与加注系统，包括恒温制备模块100、定量加注模块200和控制模块300；恒温制备模块100用于制备液态低熔点合金101并保持温度恒定，定量加注模块200可依据用户输入的设定体积加注值，以恒温制备模块100制取的液态低熔点合金101为原材料，实现定量加注，控制模块300分别对恒温制备模块100制取恒温的液态低熔点合金101和定量加注模块200加注定量体积的液态低熔点合金101的过程实施控制；

恒温制备模块100包括低熔点合金101、电磁加热管102、挤出头103、帽盖112、排气装置104、温度传感器105、陶瓷纤维管106、电磁感应线圈107、PTFE隔热管108、EMI导电漆涂层109和硅橡胶套110；

电磁加热管102选用导磁性良好的碳钢制作，在电磁感应线圈107的作用下，电磁加热管102会产生大量的热量，用于加热电磁加热管102内的固态低熔点合金101，直至变为液态低熔点合金101；在电磁加热管102一端的外圆面上设置有进料口111，用于添加固态的低熔点合金101；

在电磁加热管102的前端，安装有挤出头103；在挤出头103前端安装有帽盖112；去掉盖帽112，在定量加注模块200的压力作用下，电磁加热管102内的液态低熔点合金101通过挤出头103的内孔排出恒温制备模块100进行加注；

在电磁加热管102的前端，安装有排气装置104，待液态低熔点合金101制备完后，推进杆204继续推进，将在挤出头103和推进杆204之间的空气完全排出电磁加热管102，使得挤出头103和推进杆204之间充满液态低熔点合金101；

在电磁加热管102的外表面分段安装有温度传感器105，可实时测量电磁加热管102上对应部位的温度，并实时传递给控制装置301，以便对电磁感应线圈107进行控制，温度传感器105与控制装置301电连接；

在电磁加热管102的外表面包裹有陶瓷纤维管106，重量轻、耐高温、热容小、保温绝热性能良好、无毒性，具有隔热和保温的作用，可确保电磁加热管102内低熔点合金101的热量不外泄，提高加热效率；

在陶瓷纤维管106的外表面，与分段安装的温度传感器105相对应，分段绕接有由铜线制成的电磁感应线圈107，电磁感应线圈107与控制装置301电连接，电磁感应线圈107通上交流电后，即可对电磁加热管102进行加热；陶瓷纤维管106位于电磁加热管102和电磁感应线圈107之间，可有效防止因电磁加热管102温度过高而损坏电磁感应线圈107；

在电磁感应线圈107的外围套装有PTFE隔热管108，热稳定性好，可长时间在-190℃~260℃的温度范围内使用，导热性差，能够减少恒温制备模块100的热量散失；

在PTFE隔热管108的外表面喷涂有EMI导电漆涂层109，能够吸收和衰减电磁波，从而屏蔽因电磁感应加热而产生的电磁辐射与干扰；

在PTFE隔热管108上套装有硅橡胶套110，质地柔软、有弹性、耐磨损、耐高温，可防止因打滑而意外跌落，或者因恒温制备模块100外表面过热而烫伤用户的手；

定量加注模块200包括支架201、提手207、丝杠步进电机202、螺母203、推进杆204、导向滑杆205和接近式位置传感器206；丝杠步进电机202固定在支架201上，与控制装置301电连接，螺母203安装在丝杠步进电机202的丝杠上，推进杆204的一端固连在螺母203上，推进杆204的另外一端伸入电磁加热管102，3个导向滑杆205穿过螺母203固定在支架201上；提手207安装在支架201上；

丝杠步进电机202工作时，丝杠做旋转运动，可带动螺母203在导向滑杆205的作用下，平稳地沿着丝杠的轴向，推动推进杆204在电磁加热管102内做往复运动，实现液态低熔点合金101的加注及其推进杆204的回退；

固定在支架201上的接近式位置传感器206，在数量上与陶瓷纤维管106上分段绕接的电磁感应线圈107相等，同控制装置301电连接，当螺母203在丝杠步进电机202的带动下，推动推进杆204沿着电磁加热管102的轴线推进加注液态低熔点合金101时，每触发一个接近式位置传感器206，控制装置301就发出指令停止与这个接近式位置传感器206相对应的电磁感应线圈107的工作，以便降低能源消耗；

控制模块300包括控制装置301、系统启/停键302、加热启/停键303、数字显示屏304、显示屏开关305、第一键盘306、加注启/停键307、第二键盘308、温度传感器启/停键309、回退启/停键310、交流电源311，以及分别与系统启/停键302、加热启/停键303、加注启/停键307、温度传感器启/停键309的工作状态相对应的红色指示灯312、绿色指示灯303；

控制装置301将设定加热温度值与温度传感器105采集的温度值进行比对，利用PID算法控制电磁感应线圈107对电磁加热管102进行加热，当温度达到设定加热温度后，始终使液态低熔点合金101保持在恒温状态；控制装置301依据设定体积加注值、电磁加热管102的内径值，以及定量加注模块200中丝杠步进电机202的相关参数，计算出推进杆204沿着电磁加热管102轴向的进给量，以便控制定量加注模块200完成液态低熔点合金101的定量加注工作；

红色指示灯312亮，表示对应的工作键处于启动状态，绿色指示灯313亮，表示对应的工作键处于停止状态；

按动系统启/停键302，对应的红色指示灯312亮，给系统供电，启动系统工作；按动系统启/停键302，对应的绿色指示灯亮313，给系统停电，停止系统工作；

以“待加热液化的低熔点合金101的熔点+10℃”作为电磁感应加热的设定加热温度值，通过第一键盘306，输送到控制装置301；

以需要加注的液态低熔点合金101的体积数值作为设定体积加注值，通过第二键盘308，输送到控制装置301；

数字显示屏304分别展示设定加热温度值、设定体积加注值，实时显示温度传感器105采集的数据、接近式位置传感器206的触发信息；

显示屏开关305负责开启和关闭数字显示屏304；

按动加热启/停键303，对应的红色指示灯亮312，输入加热启动信号，控制装置301启动分段绕接的电磁感应线圈107开始加热工作；按动加热启/停键303，对应的绿色指示灯亮313，输入加热停止信号，控制装置301停止分段绕接的电磁感应线圈的加热工作；

按动加注启/停键307，对应的红色指示灯312亮，向控制装置301输入加注启动信号，控制装置301启动定量加注模块200的加注工作；按动加注启/停键307，对应的绿色指示灯313亮，向控制装置301输入加注停止信号，控制装置301停止定量加注模块200的加注工作；

按动温度传感器启/停键309，对应的红色指示灯亮313，控制分段安装在电磁加热管102上的温度传感器105开始实时采集温度数据并输送给控制装置301；按动温度传感器启/停键309，对应的绿色指示灯313亮，控制温度传感器105停止采集温度数据；

按动回退启/停键310，红色指示灯312亮，控制装置301给丝杠步进电机202发送控制信号，丝杠反转，由螺母203带动电磁加热管102内的推进杆204向a-a位置回退；按动回退启/停键310，绿色指示灯313亮，推进杆204停止回退；

交流电源311为系统提供电能。

Claims (5)

1.一种液态低熔点合金制备与加注系统，包括恒温制备模块（100）、定量加注模块（200）和控制模块（300），其特征在于，恒温制备模块（100）制备液态低熔点合金（101）并保持温度恒定，定量加注模块（200）可依据用户输入的设定体积加注值，以恒温制备模块（100）制取的液态低熔点合金（101）为原材料，实现定量加注，控制模块（300）分别对恒温制备模块（100）制取恒温的液态低熔点合金（101）和定量加注模块（200）加注定量体积的液态低熔点合金（101）的过程实施控制。

2.根据权利要求1所述的一种液态低熔点合金制备与加注系统，其特征在于，所述的恒温制备模块（100）包括低熔点合金（101）、电磁加热管（102）、挤出头（103）、帽盖（112）、排气装置（104）、温度传感器（105）、陶瓷纤维管（106）、电磁感应线圈（107）、PTFE隔热管（108）、EMI导电漆涂层（109）和硅橡胶套（110）；电磁加热管（102）外包裹陶瓷纤维管（106），电磁加热管（102）一端的外圆面上设置有进料口（111），电磁加热管（102）的前端安装有挤出头（103）；挤出头（103）前端安装有帽盖（112）；电磁加热管（102）的前端，安装有排气装置（104），电磁加热管（102）的外表面分段安装有温度传感器（105），可实时测量电磁加热管（102）上对应部位的温度，并实时传递给控制装置（301），温度传感器（105）与控制装置（301）电连接；陶瓷纤维管（106）的外表面，与分段安装的温度传感器（105）相对应，分段绕接有由铜线制成的电磁感应线圈（107），电磁感应线圈（107）与控制装置（301）电连接，陶瓷纤维管（106）位于电磁加热管（102）和电磁感应线圈（107）之间，电磁感应线圈（107）的外围套装有PTFE隔热管（108），PTFE隔热管（108）的外表面喷涂有EMI导电漆涂层（109），PTFE隔热管（108）上套装有硅橡胶套（110）。

3.根据权利要求1所述的一种液态低熔点合金制备与加注系统，其特征在于，所述的定量加注模块200包括支架（201）、提手（207）、丝杠步进电机（202）、螺母（203）、推进杆（204）、导向滑杆（205）和接近式位置传感器（206）；丝杠步进电机（202）固定在支架（201）上，与控制装置（301）电连接，螺母（203）安装在丝杠步进电机（202）的丝杠上，推进杆（204）的一端固连在螺母（203）上，推进杆（204）的另外一端伸入电磁加热管（102），3个导向滑杆（205）穿过螺母（203）固定在支架（201）上；提手（207）安装在支架（201）上。

4.根据权利要求3所述的一种液态低熔点合金制备与加注系统，其特征在于，所述的固定在支架（201）上的接近式位置传感器（206），在数量上与陶瓷纤维管（106）上分段绕接的电磁感应线圈（107）相等，同控制装置（301）电连接。

5.根据权利要求1所述的一种液态低熔点合金制备与加注系统，其特征在于，所述的控制模块（300）包括控制装置（301）及表面设有系统启/停键（302）、加热启/停键（303）、数字显示屏（304）、显示屏开关（305）、第一键盘（306）、加注启/停键（307）、第二键盘（308）、温度传感器启/停键（309）、回退启/停键（310）、交流电源（311），以及分别与系统启/停键（302）、加热启/停键（303）、加注启/停键（307）、温度传感器启/停键（309）的工作状态相对应的红色指示灯（312）、绿色指示灯（313）；所述的控制装置（301）将设定加热温度值与温度传感器（105）采集的温度值进行比对，利用PID算法控制电磁感应线圈（107）对电磁加热管（102）进行加热；控制装置（301）根据设定体积加注值、电磁加热管（102）的内径值，以及定量加注模块（200）中丝杠步进电机（202）的相关参数，计算出推进杆（204）沿着电磁加热管（102）轴向的进给量，以便控制定量加注模块（200）完成液态低熔点合金（101）的定量加注工作。