CN106507776B - 充氮封存包装*** - Google Patents

充氮封存包装***

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张忠良
李伟
王益
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Abstract

本发明涉及一种充氮封存包装***,包括制氮***和热合***,制氮***包括空气压缩机(11)、空气冷凝器(12)、空气缓冲罐(13)、过滤器(14)、空气加热器(15)、膜分离器(16)、氧气传感器(17)、两位三通电磁阀(18)和氮气储罐(19),热合***包括真空泵(21)、热合室(22)、外抽热合装置(23)、加热棒、压力传感器、温度传感器,外抽热合装置(23)包括外抽上台架(210)、外抽下台架(211)、充气气缸(212)、充气管(213)、下压气缸(214)和二个三位五通阀(215),采用热合室内热合和外部热合两种工作方式,实现了制氮、抽真空、充氮、热合于一体的高度集成,适用于不同封存要求的军用光电装备器材的包装,具有很大的军事效益。

Description

充氮封存包装***
技术领域
本发明涉及一种用于军用光电器材等装备的包装***,具体涉及带有制氮、抽真空、充氮、热合包装于一体的集成包装***。
背景技术
现代化战争对战备物资的存储提出更高的要求,特别是高端武器装备的高精密核心部件,如航空器材,坦克、火炮等光电仪器仪表,导弹的瞄准定位***等装备,为了确保其精度和可靠性要求,存储时必须长期防腐、防氧化。资料显示,如果氮气指标符合要求,充氮封存包装是目前较理想的包装方式,但由于氮气的制取工艺复杂和成本相对较高,限制了充氮封存包装在光电器材等装备封存包装的应用。
当前,我军仓库需包装器材种类繁多,而且各种器材在外型尺寸、包装材料性能及封存要求上都有很大差异。据调查,基层部队对军用光电仪器、仪表、电子原件等怕湿易腐设备器材的存储大多还是采用包装抽真空的方式,目前市场上现有的包装设备,行业针对性强、功能单一,尚无集氮气制造、热合室与内抽真空充氮气热合封装、热合室与外抽真空充氮气热合封装多种功能于一体的包装设备,不能满足我军仓库包装封存的特殊需求。
而采用包装抽真空的方式存在诸多的问题需要解决,主要有:
a.包装器材范围受限。
目前,包装机一般采用单一抽真空包装,此包装方式能将包装物包装空间抽至高真空状态,使其防氧化、防腐蚀。但还存在较多的装备不能进行抽真空包装或包装效果不理想。如:精密的易损部件(如:电路板、坦克帽等)若采用抽真空包装,由于包装袋内的真空度较高,承受外部大气压的压力较大,导致其内部的元器件受损而报废。
b.包装材料范围受限。
各种装甲装备光电器材对包装参数的要求不同:如静电敏感的元器件应采用防潮、屏蔽材料,通讯器材、电子材料应使用具备导电功能的包装材料,高精度仪器仪表应采用防电磁干扰、防静电的包装材料。因此,包装材料一般为多种功能层及热合层的复合。而现有的包装机热合温度不能准确调节,只能根据热合时间对热合温度相近热合材料进行热合,热合材料选择范围受限。
c.包装质量不高。
装甲装备在抽真空包装过程中,不能达到绝对的真空状态,因此残留的空气及水份即会在其表面的“孔”、“腔”、“缝隙”等地方汇集,导致装备局部氧含量、水含量大大提高,引起锈蚀。
因此,研发一种自动化程度高、安全可靠、经济成本低、使用简便的带有制氮、抽真空、充氮、热合包装于一体的军用集成包装***迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有制氮、抽真空、充氮、热合于一体的高度集成化包装***,能提供小到电子元件大到大型发动机等以及固态包装物到液态包装物多种军用物资的包装。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种充氮封存包装***,包括制氮***和热合***,其特征在于,所述的制氮***包括空气压缩机、空气冷凝器、空气缓冲罐、过滤器、空气加热器、膜分离器、氧气传感器、两位三通电磁阀和氮气储罐,所述的空气压缩机、空气冷凝器、空气缓冲罐、过滤器、空气加热器、膜分离器、两位三通电磁阀和氮气储罐依次通过管道连接,所述的氧气传感器安装在所述的膜分离器和两位三通电磁阀之间管道上接出的支管上,所述的两位三通电磁阀的排气孔与大气连通;所述的热合***包括真空泵、热合室、外抽热合装置、加热棒、压力传感器、温度传感器,所述的热合室包括热合室上盖、热合室下盖、热合台架、气囊、气囊托板、充气嘴,所述的热合室上盖和热合室下盖闭合后形成气密的热合室,热合室内的空间分为相互气密的内外两部分,其一为内室,内室之外为副室,所述的热合台架、气囊、气囊托板、充气嘴安装在所述的内室中,所述的气囊托板带有温度传感器和加热棒并用弹簧吊在热合台架的正上方并与热合台架上安装的温度传感器和加热棒相对,所述的气囊在气囊托板的上方,热合台架还安装有带有压力传感器的充气嘴,所述的真空泵通过管道分别与内室和副室连通,并通过一个三通阀与气囊连通,该三通阀的另一个接口、充气嘴和内室通过管道分别与氮气储罐连接,所述的外抽热合装置包括外抽上台架、外抽下台架、充气气缸、充气管、下压气缸和二个三位五通阀,所述的外抽上台架和外抽下台架分别安装有温度传感器和加热棒并上下相对布置,外抽上台架与所述的下压气缸的活塞杆固定连接,所述的充气管带有压力传感器并固定连接在所述的充气气缸的活塞杆上,充气管通过一个三通阀分别与真空泵和氮气储罐连接,充气气缸和下压气缸分别配置一个所述的三位五通阀,气缸的两个气室通过管道分别与其配置的三位五通阀的正动作出气孔和反动作出气孔相连,二个三位五通阀的进气孔通过管道与氮气储罐连接。
进一步,充氮封存包装***还包括电器控制***,所述的电器控制***包括输入显示板、PLC控制中心、开关电源,所述的输入显示板用以输入制氮***和热合***的运行指令并传给所述的PLC控制中心,PLC控制中心接收压力传感器和温度传感器传来的信息,控制制氮***和热合***的运行。
进一步,所述的空气缓冲罐带有安全阀和电子排水阀,所述的过滤器为三级过滤器。
作为本发明的进一步改进,充氮封存包装***还设有外部充氮接口,还可以灵活应用于其它需要高纯氮气的场合。
本发明的充氮封存包装***,具有以下有益效果,1)对膜分离制氮技术和抽真空热合技术进行了有机整合,实现了制氮、抽真空、充氮、热合于一体的高度集成;2)采用热合室内热合和外部热合两种工作方式,适用于不同封存要求的装备器材的包装;3)采用了棒式加热方式,最大程度的拓宽了包装材料的选择范围;4)包装方法多样,可只封口包装,也可抽真空后封口包装,还可抽真空后充氮气封口包装;5)封口温度范围大,温度控制准确,可对温度要求低的单体材料热合也可对温度要求高的复合材料热合。因此,该***特别适用军用光电器材等装备的包装,具有很大的军事效益。
附图说明
图1充氮封存包装***原理图
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述。
如图1所示,该充氮封存包装***,包括制氮***和热合***,制氮***包括空气压缩机11、空气冷凝器12、空气缓冲罐13、过滤器14、空气加热器15、膜分离器16、氧气传感器17、两位三通电磁阀18和氮气储罐19,所述的空气压缩机11、空气冷凝器12、空气缓冲罐13、过滤器14、空气加热器15、膜分离器16、两位三通电磁阀18和氮气储罐19依次通过管道连接,所述的氧气传感器17安装在所述的膜分离器16和两位三通电磁阀18之间管道上接出的支管上,所述的两位三通电磁阀18的排气孔与大气连通。空气缓冲罐13带有安全阀和电子排水阀,所述的过滤器14为三级过滤器。各个部件之间连接管道均采用铜管。
制氮***的制氮过程如下,空气经空压机11压缩后经过空气冷凝器12进入空气缓冲罐13,后经三级过滤器14过滤后由空气加热器15进行加热至约60℃,然后进入膜分离器16进行分离,(膜分离器16的分离原理为:两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时,由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数的差异,导致不同气体在膜中相对渗透率不同。根据这一特性,可将各种气体分“快气”和“慢气”。当空气在驱动力——膜两侧的压力差和浓度差作用下,渗透速率相对快的汽体如水、氧气、氢气、氦气、二氧化碳等透过膜后,在膜的渗透侧被富集;而渗透速率相对较慢的气体,如氮气和氩气等气体则在膜滞留侧被富集,从而达到将空气分离,制取产品氮气的目的。渗透侧的富氧空气作为废气排空。)分离后的氮气分为两路,一路通过取样流量计进入氧传感器17测试纯度,另一路节流阀进入氮气储罐19,在氮气储罐19进口处安装有二位三通电磁阀18,用于控制氮气的纯度。当氧气传感器17测得的纯度达不到设置值时,电磁阀旁路打开,氮气放空。当氮气纯度达到设置值时,二位三通电磁阀18旁路关闭,合格氮气分为两路,一路进入氮气储罐19,另一路分用来控制充气气缸212和下压气缸214的运行。
氮气储罐19的氮气分为两路,一路由氮气流量调节阀控制输出至外部充氮接口,另一路通过减压阀控制后分为五路分别对热合室22的内室27、充气嘴26、气囊25、充气管213提供氮气。由氮气储罐19输出的氮气均采用PU软管连接。
热合***包括真空泵21、热合室22、外抽热合装置23、加热棒、压力传感器、温度传感器,所述的热合室22包括热合室上盖、热合室下盖、热合台架24、气囊25、气囊托板、充气嘴26,所述的热合室上盖和热合室下盖闭合后形成气密的热合室,热合室内的空间分为相互气密的内外两部分,其一为内室27,内室27之外为副室28,所述的热合台架24、气囊25、气囊托板、充气嘴26安装在所述的内室27中,所述的气囊托板带有温度传感器和加热棒并耐用弹簧吊在热合台架24的正上方并与热合台架24上安装的温度传感器和加热棒相对,所述的气囊25在气囊托板的上方,热合台架24还安装有带有压力传感器的充气嘴26,所述的真空泵21通过管道分别与内室27和副室28连通,并通过一个三通阀与气囊25连通,该三通阀的另一个接口、充气嘴26和内室27通过管道分别与氮气储罐19连接,所述的外抽热合装置23包括外抽上台架210、外抽下台架211、充气气缸212、充气管213、下压气缸214和二个三位五通阀215,所述的外抽上台架210和外抽下台架211分别安装有温度传感器和加热棒并上下相对布置,外抽上台架210与所述的下压气缸214的活塞杆固定连接,所述的充气管213带有压力传感器并固定连接在所述的充气气缸212的活塞杆上,充气管213通过一个三通阀分别与真空泵21和氮气储罐19连接,充气气缸212和下压气缸214分别配置一个所述的三位五通阀215,气缸的两个气室通过管道分别与其配置的三位五通阀215的正动作出气孔和反动作出气孔相连,二个三位五通阀215的进气孔通过管道与氮气储罐19连接。
选择包装方式后,相应热合用的加热棒开始加热。热合室22内上加热棒固定于气囊托板中,气囊托板通过弹簧固定于热合室22内热合台架24的正上方,在正常状态下,气囊25固定于热合室22上盖内表面上,热合时,当热合室22内为真空,气囊25中通入空气,受大气压力作用,气囊托板下压,与热合台架24接触对包装袋进行热合。当进行充氮封装时,气囊25内充入高压氮气,通过气囊25与热合室22内的压差作用使气囊托板下压,与热合台架24接触对包装袋进行热合。外抽热合装置23的热合由气缸控制,充气气缸212和下压气缸214分别控制外抽上台架210的升降和充气管213的前后运动。相应动作按设置好的程序运行,由电器控制***对热合参数进行控制。
本发明的充氮封存包装***带有电器控制***,包括输入显示板、PLC控制中心、开关电源,所述的输入显示板用以输入制氮***和热合***的运行指令并传给所述的PLC控制中心,PLC控制中心接收压力传感器和温度传感器传来的信息,控制制氮***和热合***的运行。当从输入显示板接收到动作信号后,真空泵21通过安装于热合室22内的充气嘴26或热合室22外充气管213对包装袋内的空气进行抽除,当压力传感器感应到符合要求的真空度后,真空泵21停止工作,通过程序控制对包装袋内充装氮气,当压力传感器接收到符合要求的压力信号后,充氮结束,热合装置下压对包装袋进行热合封口。

Claims (4)

1.一种充氮封存包装***,包括制氮***和热合***,其特征在于,
所述的制氮***包括空气压缩机(11)、空气冷凝器(12)、空气缓冲罐(13)、过滤器(14)、空气加热器(15)、膜分离器(16)、氧气传感器(17)、两位三通电磁阀(18)和氮气储罐(19),所述的空气压缩机(11)、空气冷凝器(12)、空气缓冲罐(13)、过滤器(14)、空气加热器(15)、膜分离器(16)、两位三通电磁阀(18)和氮气储罐(19)依次通过管道连接,所述的氧气传感器(17)安装在所述的膜分离器(16)和两位三通电磁阀(18)之间管道上接出的支管上,所述的两位三通电磁阀(18)的排气孔与大气连通;
所述的热合***包括真空泵(21)、热合室(22)、外抽热合装置(23)、加热棒、压力传感器、温度传感器,所述的热合室(22)包括热合室上盖、热合室下盖、热合台架(24)、气囊(25)、气囊托板、充气嘴(26),所述的热合室上盖和热合室下盖闭合后形成气密的热合室,热合室内的空间分为相互气密的内外两部分,其一为内室(27),内室(27)之外为副室(28),所述的热合台架(24)、气囊(25)、气囊托板、充气嘴(26)安装在所述的内室(27)中,所述的气囊托板带有温度传感器和加热棒并用弹簧吊在热合台架(24)的正上方并与热合台架(24)上安装的温度传感器和加热棒相对,所述的气囊(25)在气囊托板的上方,热合台架(24)还安装有带有压力传感器的充气嘴(26),所述的真空泵(21)通过管道分别与内室(27)和副室(28)连通,并通过一个三通阀与气囊(25)连通,该三通阀的另一个接口、充气嘴(26)和内室(27)通过管道分别与氮气储罐(19)连接,所述的外抽热合装置(23)包括外抽上台架(210)、外抽下台架(211)、充气气缸(212)、充气管(213)、下压气缸(214)和二个三位五通阀(215),所述的外抽上台架(210)和外抽下台架(211)分别安装有温度传感器和加热棒并上下相对布置,外抽上台架(210)与所述的下压气缸(214)的活塞杆固定连接,所述的充气管(213)带有压力传感器并固定连接在所述的充气气缸(212)的活塞杆上,充气管(213)通过一个三通阀分别与真空泵(21)和氮气储罐(19)连接,充气气缸(212)和下压气缸(214)分别配置一个所述的三位五通阀(215),气缸的两个气室通过管道分别与其配置的三位五通阀(215)的正动作出气孔和反动作出气孔相连,二个三位五通阀(215)的进气孔通过管道与氮气储罐(19)连接。
2.如权利要求1所述的一种充氮封存包装***,其特征在于,它还包括电器控制***,所述的电器控制***包括输入显示板、PLC控制中心、开关电源,所述的输入显示板用以输入制氮***和热合***的运行指令并传给所述的PLC控制中心,PLC控制中心接收压力传感器和温度传感器传来的信息,控制制氮***和热合***的运行。
3.如权利要求1或2所述的一种充氮封存包装***,其特征在于,所述的空气缓冲罐(13)带有安全阀和电子排水阀,所述的过滤器(14)为三级过滤器。
4.如权利要求3所述的一种充氮封存包装***,其特征在于,***还设有外部充氮接口。
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