一种液态金属润滑轴承灌装装置及方法与流程

1.本技术涉及液态金属润滑轴承技术领域，特别是涉及一种液态金属润滑轴承灌装装置及方法。


背景技术：

2.随着现代工业技术的发展，液态金属润滑轴承得到了越来越广泛的应用。其中液态金属润滑轴承在使用前需要灌装液态金属，因此用于为液态金属润滑轴承灌装液态金属的轴承灌装装置被研发并投入使用。
3.但是，现有的轴承灌装装置在灌装液态金属之后会在管路中残留剩余的液态金属，这些残留的液态金属造成了液态金属材料的浪费。并且，由于液态金属材料具有腐蚀性，因此长期残留在轴承灌装装置的管路内的液态金属也会腐蚀轴承灌装装置的管路，从而影响轴承灌装装置的使用寿命。
4.针对上述的现有技术中存在的轴承灌装装置在灌装液态金属之后会在管路内残留液态金属的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本公开提供了一种液态金属润滑轴承灌装装置及方法，以至少解决现有技术中存在轴承灌装装置在灌装液态金属之后会在管路内残留液态金属的技术问题。
6.根据本技术的一个方面，提供了一种轴承灌装装置，用于为液态金属润滑轴承灌装液态金属，包括液态金属容器、真空腔室、增压管路、灌装管路、回吹管路以及配气系统。其中液态金属容器用于容纳液态金属；真空腔室用于存放至少一个待灌装的液态金属润滑轴承，其中真空腔室设置有用于向液态金属润滑轴承灌装液态金属的至少一个进液管路；灌装管路与液态金属容器和进液管路连接，用于将液态金属容器内的液态金属引导至进液管路；配气系统通过增压管路与液态金属容器连接，用于向液态金属容器提供气压，并且配气系统还通过回吹管路与灌装管路连接，用于向灌装管路提供气压。
7.根据本技术的另一个方面，提供了一种利用上文所述的轴承灌装装置的轴承灌装方法，包括：在轴承灌装装置的真空腔室内布置液态金属润滑轴承，并将真空腔室的进液管路与液态金属润滑轴承对接；通过轴承灌装装置的配气系统经由轴承灌装装置的增压管路向液态金属容器提供气压，并通过轴承灌装装置的灌装管路将液态金属容器内的液态金属引导至进液管路；以及通过配气系统经由轴承灌装装置的回吹管路向灌装管路提供气压，并将残留于灌装管路的液态金属回吹至液态金属容器。
8.从而根据本技术实施例提供的轴承灌装装置，在灌装管路和配气系统之间设置回吹管路，从而在为液态金属润滑轴承灌装完液态金属之后，可以通过配气系统经由回吹管路向灌装管路提供反向的气压，将灌装管路内残留的液态金属回收至液态金属容器内，从而达到了避免浪费液态金属材料的效果，并解决了现有技术中存在的轴承灌装装置在灌装液态金属之后会在管路内残留液态金属的技术问题。
9.根据下文结合附图对本技术的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
10.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
11.图1是根据本技术一个实施例所述的轴承灌装装置的示意图；
12.图2是图1所示的真空配气系统的示意图；
13.图3是图1所示的液态金属容器的示意图；
14.图4是图1所示的灌装管路的示意图；
15.图5是图4所示的灌装连接器的示意图；
16.图6是图1所示的真空腔室的示意图；
17.图7是图1所示的回吹管路的示意图；
18.图8是图1所示的抽真空管路的示意图；
19.图9是图1所示的增压管路的示意图；
20.图10a～10c是使用本技术实施例所述的轴承灌装装置对液态金属润滑轴承进行灌装过程中与不同的流程步骤对应的状态示意图。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
23.需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
25.图1是根据本技术实施例所述的轴承灌装装置的示意图，该轴承灌装装置用于为液态金属润滑轴承灌装液态金属。参考图1所示，该轴承灌装装置包括液态金属容器2、真空
腔室3、增压管路4、灌装管路5、回吹管路7以及配气系统1。其中，液态金属容器2用于容纳液态金属22。真空腔室3用于存放至少一个待灌装的液态金属润滑轴承341～34n，并且真空腔室3设置有用于向液态金属润滑轴承341～34n灌装液态金属的至少一个进液管路311～31n。灌装管路5与液态金属容器2和进液管路311～31n连接，用于将液态金属容器2内的液态金属引导至进液管路311～31n。配气系统1通过增压管路4与液态金属容器2连接，用于向液态金属容器2提供气压；并且配气系统1还通过回吹管路7与灌装管路5连接，用于向灌装管路5提供气压。
26.具体地，参考图1所示，真空腔室3内存放有待灌装的液态金属润滑轴承341～34n。从而，在进行液态金属的灌装时，配气系统1通过增压管路4向液态金属容器2提供气压，从而液态金属容器2内容纳的液态金属22在配气系统1提供的压力下被输送至灌装管路5。参考图1和图6所示，灌装管路5分别与真空腔室3设置的进液管路311～31n连接。从而液态金属经由灌装管路5进入到进液管路311～31n内，从而实现对液态金属润滑轴承341～34n的灌装。
27.待灌装操作毕后，灌装管路5内会残留液态金属，因此需要将残留的液态金属回收至液态金属容器2内。此时，配气系统1通过回吹管路7向灌装管路5提供将残留的液态金属回吹至液态金属容器2的反向气压。从而，在经由回吹管路7提供至灌装管路5的气压的作用下，灌装管路5内残留的液态金属被回吹至液态金属容器2，从而完成液态金属的回收。
28.正如背景技术中所述的，现有的轴承灌装装置在灌装液态金属之后会在管路中残留剩余的液态金属，这些残留的液态金属造成了液态金属材料的浪费。并且，由于液态金属材料具有腐蚀性，因此长期残留在轴承灌装装置的管路内的液态金属也会腐蚀轴承灌装装置的管路，从而影响轴承灌装装置的使用寿命。
29.有鉴于此，本技术实施例提供的轴承灌装装置在灌装管路5和配气系统1之间设置回吹管路7，从而在为液态金属润滑轴承341～34n灌装完液态金属之后，可以通过配气系统1经由回吹管路7向灌装管路5提供反向的气压，将灌装管路5内残留的液态金属22回收至液态金属容器2内，从而达到了避免浪费液态金属材料的效果，并解决了现有技术中存在的轴承灌装装置在灌装液态金属之后会在管路内残留液态金属的技术问题。
30.此外，本技术中轴承灌装装置中与液态金属接触的设备和管路，选择不易与液态金属发生反应的材料，例如塑料、钼、钨等。从而解决了现有技术中存在的轴承灌装装置不适于腐蚀性强的液态金属的技术问题。
31.可选地，参考图1所示，灌装管路5的一端与液态金属容器2连接，灌装管路5的另一端与回吹管路7连接，并且进液管路311～31n连接于灌装管路5上。从在回收液态金属时，回吹管路7在灌装管路5的另一端向灌装管路5输入气压，从而能够更好地将液态金属回吹至液态金属容器2。并且进一步优选地，进液管路311～31n以并联的方式连接于灌装管路5上。
32.可选地，参考图2所示，真空配气系统1包括气瓶组16，气瓶组16通过增压管路接口12与增压管路4连接，并且通过回吹管路接口11与回吹管路7连接。从而真空配气系统1可以通过气瓶组16向灌装管路5和回吹管路7提供气压。
33.可选地，参考图2所示，配气系统1还包括通过抽真空管路6分别与液态金属容器2、真空腔室3以及灌装管路5连接的真空泵14。从而可以通过真空泵14抽出液态金属容器2、真空腔室3以及灌装管路5中的气体，从而将液态金属容器2、真空腔室3以及灌装管路5设置为
真空状态。可选地，真空泵14例如可以是分子泵。此外，参考图2所示，真空泵14通过抽真空接口13与抽真空管路6连接。
34.此外，本技术中的轴承灌装装置增压使用的气体为高纯氮气或者其他高纯惰性气体。
35.可选地，配气系统1还包括集成有压力传感器的操作控制台15，用于在系统操作时对各个管路的压力进行监测。
36.可选地，参考图3所示，液态金属容器2包括存储罐21、增压阀门24、出液阀门25以及放气阀门26。存储罐21用于存储液态金属22。增压阀门24的一端与增压管路4连接，另一端通过存储罐增压管路27与存储罐21连接。出液阀门25的一端与灌装管路5连接，另一端通过存储罐出液管路28与存储罐21连接。放气阀门26的一端与抽真空管路6或大气连通，另一端通过存储罐放气管路29与存储罐21连接。
37.从而，在向液态金属润滑轴承341～34n灌装液态金属之前，可以将放气阀门26与抽真空管路6连接，将出液阀门25和放气阀门26导通并且将增压阀门24关闭，从而通过真空泵14将存储罐21抽真空。在向液态金属润滑轴承341～34n灌装液态金属时，通过导通增压阀门24和出液阀门25并关闭放气阀门26，将气瓶组16内的气压提供至存储罐21内，并进一步通过施加的气压将存储罐21内的液态金属22输送至灌装管路5内。并且在回吹灌装管路5内残留的液态金属时，将放气阀门26与大气连通，将放气阀门26和出液阀门25导通并将增压阀门24关闭，从而接收从灌装管路5回吹的液态金属。从而通过灵活地设置上述阀门，可以将存储罐21在不同的状态下进行切换，从而完成对液态金属润滑轴承341～34n的灌装以及对残留的液态金属的回收。
38.可选地，参考图3所示，液态金属容器2还包括承载存储罐21的第一电子秤23。从而可以通过第一电子秤23对灌装前后存储罐21中的液态金属进行称重，从而确认灌装量。并且在对灌装管路5进行填充的过程中，可以通过第一电子秤23的读数确定灌装管路5是否填充完毕。例如当第一电子秤23的读数不再发生变化时，则意味着存储罐21内的液态金属不再填充至灌装管路5，此时即可判定灌装管路5填充完毕。
39.可选地，参考图1和图4所示，灌装管路5上设置有过滤器51、至少一个灌装连接器521～52n以及灌装阀门53。其中，过滤器51与出液阀门25连接；灌装连接器521～52n分别与相应的进液管路311～31n连接，控制相应的液态金属润滑轴承341～34n的灌装；以及灌装阀门53与抽真空管路6以及回吹管路7连接。
40.从而，通过过滤器51可以对填充至灌装管路5的液态金属进行过滤。通过灌装阀门53可以控制相应的液态金属润滑轴承341～34n的填充。参考图5所示，灌装连接器521～52n可以在两个不同的状态之间切换：1-1至1-2导通，1-1至1-3关闭，即状态1；1-1至1-2关闭，1-1至1-3导通，即状态2。从而当灌装连接器521～52n中的某个灌装连接器处于状态1时，不对相应的液态金属润滑轴承进行灌装并且保证灌装管路5中的液态金属流动畅通；当该灌装连接器处于状态2时，阻止灌装管路5中的液态金属向下游流动并且对相应的液态金属润滑轴承进行灌装。此外，在对液态金属润滑轴承341～34n进行灌装时，关闭灌装阀门53。在回吹灌装管路5中残留的液态金属时，通过打开灌装阀门53将灌装管路5与回吹管路7连通。在对灌装管路5抽真空时，通过打开灌装阀门53将灌装管路5与抽真空管路6连通。
41.从而通过以上设置，可以通过灌装连接器521～52n以及灌装阀门53使得灌装管路
5在不同的工作状态之间进行灵活地切换，提高了使用该轴承灌装装置的便利性。此外，通过过滤器51，可以滤除液态金属中的杂质，保证灌装的质量。
42.可选地，参考图1和图6所示，真空腔室3还包括腔室本体32以及抽真空接口33。腔室本体32用于存放液态金属润滑轴承341～34n，并且进液管路311～31n贯穿腔室本体32设置。抽真空接口33的一端与腔室本体32的内部连通，另一端与抽真空管路6连接。
43.从而可以通过抽真空管路6经由抽真空接口33抽出腔室本体32内的气体使得腔室本体32内保持真空。并且，参考图6所示，进液管路311～311n一端与灌装连接器521～52n连接，另一端位于液态金属润滑轴承341～34n的轴承间隙的上方。从而，设置于腔室本体32内的液态金属润滑轴承341～34n可以在保持真空的腔室本体32内通过进液管路311～31n进行灌装。
44.此外可选地，真空腔室3还包括设置于腔室本体32内的至少一个第二电子秤351～35n，分别承载相应的液态金属润滑轴承341～34n。从而通过第二电子秤351～35n，可以对液态金属润滑轴承341～34n的灌装量进行测量。
45.可选地，参考图1和图7所示，回吹管路7上设置有第一气体过滤器71以及第一减压阀72，其中第一气体过滤器71的一端与回吹管路接口11连通，另一端与第一减压阀72连通；以及第一减压阀72的一端与第一气体过滤器71连通，另一端与灌装阀门53连通。从而通过第一气体过滤器71可以对传输至回吹管路7中的气体进行过滤，并且通过第一减压阀72可以调节由气瓶组16传输至回吹管路7的气压。
46.可选地，参考图8所示，抽真空管路6包括抽真空接口管路64、第一抽真空阀61、第二抽真空阀62以及第三抽真空阀63。抽真空接口管路64与真空泵14连接，例如抽真空接口管路64可以经由抽真空接口13与真空泵14连接。第一抽真空阀61的一端与放气阀门26连接，另一端与真空接口管路64连接。第二抽真空阀62的一端与抽真空接口33连接，另一端与抽真空接口管路64连接。第三抽真空阀63的一端与灌装阀门53连接，另一端与抽真空接口管路64连接。从而在抽真空时，通过将第一抽真空阀61～第三抽真空阀63导通，可以利用真空泵14将存储罐21、真空腔室3以及灌装管路5的空气抽出。在抽真空结束后，通过将第一抽真空阀61～第三抽真空阀63关闭，可以保持储罐21、真空腔室3以及灌装管路5的真空状态。
47.可选地，参考图9所示，增压管路4上设置有第二气体过滤器41以及第二减压阀42。其中，第二气体过滤器41的一端与增压管路接口12连接，另一端与第二减压阀42连接；以及第二减压阀42的一端与第二气体过滤器41连接，另一端与增压阀门24连接。从而通过第二气体过滤器41可以对输入至存储罐21的气体进行过滤，并且通过第二减压阀42可以对从气瓶组16传输的气体进行减压，从而调节输入至存储罐21的气体的压力。
48.此外根据本实施例的第二个方面，还提供了一种利用上文所述的轴承灌装装置的轴承灌装方法，包括：
49.s01：在轴承灌装装置的真空腔室内布置液态金属润滑轴承，并将真空腔室的进液管路与液态金属润滑轴承对接；
50.s02：通过轴承灌装装置的配气系统经由轴承灌装装置的增压管路向液态金属容器提供气压，并通过轴承灌装装置的灌装管路将液态金属容器内的液态金属引导至进液管路；以及
51.s03：通过配气系统经由轴承灌装装置的回吹管路向灌装管路提供气压，并将残留
于灌装管路的液态金属回吹至液态金属容器。
52.具体地，参考图10a～10c所示，利用本实施例所述的轴承灌装装置对液态金属润滑轴承进行灌装的具体流程如下所述：
53.第一步：将轴承灌装装置抽真空。
54.s11：参考图10a所示，将真空配气系统1、液态金属容器2、真空腔室3、灌装管路5以及抽真空管路6进行连接。其中，在连接之前，确认装置中各个部件以及管路的阀门处于关闭状态。
55.s12：依次打开放气阀26、第一抽真空阀61、第二抽真空阀62、第三抽真空阀63、灌装阀门53以及出液阀门25。启动真空泵14，对液态金属容器2、真空腔室3以及灌装管路5进行抽真空。在抽真空的过程中，例如可以通过操作控制台15内部集成的压力传感器，判断真空度是否满足要求。当真空度达到要求时，关闭第一抽真空阀61以及放气阀门26，并拆除两个阀门之间连接的管路；关闭第三抽真空阀63以及灌装阀门53，并拆除两个阀门之间连接的管路。
56.第二步：将液态金属填充至灌装管路
57.s21.参考图10b所示，将增压管路4连接至第一步操作之后的轴承灌装装置。其中，在连接之前，确认增压管路4中的阀门处于关闭状态。
58.s22.依次打开轴承灌装装置中的第二减压阀42以及增压阀门24，给存储罐21进行增压。调节第二减压阀42出口压力，并打开出液阀门25，从而将存储罐21中的液态金属22填充至灌装管路5中。填充过程中，观察第一电子秤23的读数变化，当继续提高第二减压阀42的出口压力，第二电子秤23数值仍然不变时，可以认为灌装管路5填充完毕。
59.第三步：将液态金属灌装至轴承
60.s31.参考图10b所示，首先将灌装连接器521由状态1切换至状态2，调节第二减压阀42的出口压力，从而灌装管路5中液态金属将通过进液管路311灌装至液态金属润滑轴承341中。灌装过程中，观察液态金属润滑轴承341下方的第二电子秤351的读数变化。当灌装重量达到要求的数值时，将灌装连接器521由状态2切换至状态1。至此，完成液态金属润滑轴承341的液态金属的灌装。
61.s32.将灌装连接器522由状态1切换至状态2，调节第二减压阀42的出口压力，从而灌装管路5中液态金属将通过进液管路312进入液态金属润滑轴承342中。灌装过程中，观察液态金属润滑轴承342下方第二电子秤352的读数变化。当灌装重量达到要求的数值时，将灌装连接器522由状态2切换至状态1。至此，完成液态金属润滑轴承342中液态金属22的灌装。
62.s33.重复上述步骤，依次完成真空腔室3中所有液态金属润滑轴承的灌装。
63.第四步.管路中液态金属回收
64.s41.参考图10c所示，关闭增压阀24并旋松第二减压阀42，断开增压管路4与增压阀门24的连接，并将回吹管路7连接至第三步之后的轴承灌装装置中。在连接前，确认回吹管路7中的阀门处于关闭状态。
65.s42.打开第一减压阀72并对回吹管路7进行增压，增压压力大于灌装结束时管路中的增压压力。接着，打开灌装阀门53，并断续打开存储罐放气阀门26。这时灌装管路5中的液态金属22将回流至存储罐21中。回吹过程中，观察第一电子秤23的读数，当其读数不再变
化时，可以认为管路中的液态金属22已经全部回吹至存储罐21中。
66.第五步.灌装完毕，设备整理
67.s51.关闭灌装阀门53，关闭气瓶组16出口，旋松第一减压阀72，检查并关闭系统中的所有阀门及设备。
68.s52.将各个管路与真空腔室3之间的连接断开，至此，整个轴承灌装过程结束。
69.此外，在灌装过程中，本装置系统真空度需要达到10-6pa以下。
70.从而通过该装置可以在真空下实现对液态金属的精确定量灌装；可以同时对多个液态金属轴承进行灌装，满足批量生产的需求；同时该装置具备液态金属回收功能，可以实现对灌装过程中管路中残余的液态金属进行回收，减少批量生产中，每次灌装过程管路中液态金属的损耗。
71.从而根据本技术实施例提供的轴承灌装装置，在灌装管路和配气系统之间设置回吹管路，从而在为液态金属润滑轴承灌装完液态金属之后，可以通过配气系统经由回吹管路向灌装管路提供反向的气压，将灌装管路内残留的液态金属回收至液态金属容器内，从而达到了避免浪费液态金属材料的效果，并解决了现有技术中存在的轴承灌装装置在灌装液态金属之后会在管路内残留液态金属的技术问题。
72.此外，液体润滑剂的填充，是液态金属轴承制作过程中的一项重要工艺，对轴承性能有重要影响。由于液态金属的理化性能与传统润滑介质润滑油、水等存在很大差别。基于传统润滑介质的动压轴承灌装装置及工艺，并不能适用于液态金属润滑的滑动轴承。因此，有必要设计一种用于x射线管滑动轴承中液态金属灌装的装置及方法。
73.本发明设计了一种用于x射线管滑动轴承中液态金属批量灌装的装置和方法，可以在真空下实现对液态金属的定量灌装，满足批量生产的需求，同时具备液态金属回收功能，可以实现对灌装过程中管路中残余的液态金属进行回收，进一步减少灌装过程中的损耗，对更深入的了解液态金属轴承的各种性能，指导产品开发，缩短研发周期，降低研发成本，提高产品竞争力，具有重要的意义。
74.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
75.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并
且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
76.在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
77.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。