CN102374548A

CN102374548A - 燃烧炉自动清洁机

Info

Publication number: CN102374548A
Application number: CN2011102302784A
Authority: CN
Inventors: G·C·福特; J·N·韦策尔; K·R·布拉什怀勒
Original assignee: Leco Corp
Current assignee: Leco Corp
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: JP2012047737A; CN102374548B; JP5587263B2; US20120036673A1; US9541287B2; DE102011109913A1; DE102011109913B4

Abstract

一种用于能进行分析的燃烧炉的自动清洁器组件，其能从位于燃烧管之上的滤器的腔上拆卸。清洁器组件包括转动刷，转动刷被降低通过滤器的腔并进入燃烧管，同时通过燃烧管的下部密封件抽取真空。这导致较高的真空压力差和改进的流率，以便去除来自炉子的滤器和燃烧管的灰尘。

Description

燃烧炉自动清洁机

相关申请的交叉引用

本申请要求根据美国专利法第119(e)条(U.S.C.§119(e))的优先权并且要求Gordon C等人于2010年8月12日递交的名称为《燃烧炉自动清洁机(Combustion Furnace Auto Cleaner)》的美国临时申请No.61/373014的利益。

技术领域

本发明涉及具有分析仪的燃烧炉，特别涉及自动清洁系统。

背景技术

使用感应炉燃烧无机固体样本需要加压的富氧环境。石英燃烧管通常被用来保持这种加压环境。另外，滤器通常设置在燃烧管附近，并且出去了分析物气体流中的燃烧废物，燃烧废物可导致下游的分析元件受损。在一个炉子系统中，样本被放置在坩埚中，坩埚设置在燃烧管内并通过感应线圈被加热，以燃烧样本。从其中排出的气体随后被分析，以确定样本的一个和多个组成成分。如此使用的燃烧管能具有很多操作循环；但是，在每次燃烧之后，通常在燃烧过程中被排出的氧化物和其他污染物往往附着在燃烧管的内壁上。因而，经过分析过程，燃烧管和滤器被涂满灰尘和燃烧残余废物。对于保持有质量的分析结果和延续样本的通过量而言，必须去除这些燃烧副产品。

清洁燃烧管和相关的滤器要求将线刷移动经过燃烧管和滤器的内表面。1980年11月18日公布的美国专利公开了较早的设计，其中，使用手动操作的刷子来松动滤器和燃烧管上的废物，随后将废物收集。

在现在的设计中，当坩埚底座和下部密封件下降时，灰尘和燃烧残余被收集在真空灰尘门上，该门封装燃烧管的下端。在现有的设计中，总管连通燃烧管，并且连接至真空源，因为非转动的清洁刷线性地延伸经过滤器和燃烧管。然后，废物被输送到收集箱。通过这种设计，当清洁完成时，真空灰尘门摆动打开，以允许进行另外的分析循环。但，更经常的是，燃烧坩埚落入真空灰尘门，该门被挤住。如果发生这种情况，操作人员必须进行部分拆卸并在继续进行额外的分析之前维修系统。而且，通过这种设计，真空灰尘门和/或下部的密封杯可被堵塞，这是由于燃烧副产品堆积造成的，这需要手动清理。

因此，需要改进的能进行分析的燃烧炉，其中，能更好地管理滤器和燃烧管的清洁。

发明内容

通过提供能容易地从燃烧管之上的滤器腔拆卸的清洁组件，本发明的系统实现了这一目的。自动清洁组件包括刷子，当刷子被降低通过滤器腔并进入燃烧管时刷子转动，同时通过燃烧管的下端吸取真空。这导致更高的压力差和改进的用于从炉子和燃烧管去除灰尘的流速。此外，该系统取消了现有技术中的真空灰尘门，并采用已与分析系统相连的现有的下部密封组件。这种设计将通过顺序地设置刷子和下部密封气缸来移动附接至燃烧管的坩埚，从而避免了操作人员的干预。这种清洁系统通过减少由于坩埚被挤住和手动清洁所耗费的时间改进了分析结果并且保持了分析通过量。

当结合附图阅读下面的说明时，本发明的这些和其他特点、目的和优点将变得明显。

附图说明

图1是体现本发明的自动清洁机的感应炉的右侧视图，其中一部分以方块图的形式示出；

图2是定位在感应炉之上的自动清洁机的竖直剖面的细节放大图；

图3是设置在图2中的情节系统之下的感应炉、燃烧管安装系统，以及坩埚底座的竖直剖面图；

图4是自动清洁机构和燃烧炉的竖直剖面图，其中自动清洁机示出为处于升起的位置；

图5是图4的结构的竖直剖面图，其中自动清洁机示出为处于降低的位置；

图6是用于控制自动允许的自动清洁机的程序的流程图；

图7是自动清洁机壳体和过滤组件之间的卡口固定件的透视图；

图7A是示出锁定环和其与清洁机组件30之间的关系的分解断片透视图；

图8是杯形下密封体组件的透视图，示出用于去除废物的真空孔；以及

图9是燃烧管基座组件和燃烧管的分解透视图。

具体实施方式

首先参考图1，示出了感应炉组件20，感应炉组件包括本发明的自动清洁机构。炉20能与类似于碳硫分析仪(CS600型，能从密歇根州的St.Joseph的Leco Coporation公司获得)的分析仪一起使用。感应炉20包括可拆卸的自动清洁机组件30，自动清洁机组件通过卡口连接件95(图1和7)可拆卸地安装至可加热的过滤组件40，过滤组件通过安装凸缘49可密封地固定至燃烧室壳体50。重要的是，具有配合凸缘96和配合凹部98的卡口安装件95与进气口14(图1)、排气口42以及(与下部的滤尘器40相关的)其他连接件相邻并位于进气口14(图1)、排气口42以及(与下部的滤尘器40相关的)其他连接件之上。将这些连接件设置在卡口安装件95的下侧上大大减小了当该系统由于每天的维护被拆卸时发生泄漏的可能性。为了在清洁刷转动期间(如下所述)使得卡口安装件95被锁定就位，使用了键控的能轴向滑动的扭矩锁定环61(图2、4、5、7和7A)。如在图7A的断片分解图中最好地示出的，环61通过在环61上的径向向内延伸的突部71被可捕获地(captively)并可转动、可转位地(rotatbly indexably)保持在自动清洁机壳体的外圆柱形壁32’上，突部71可滑动地与壁32’中的槽73配合。槽73在横档部75终止，使得环61在卡口安装件处位于壳体30和过滤组件40的相交部分之上，但被捕获地保持在壳体30上，如图7所示。当清洁机组件壳体30通过卡口安装件被固定至过滤组件壳体41时，环61被降低成使得环61中的径向向内突出的突部63滑动经过壁32’中的槽79，以便接合过滤件壳体41的外圆柱形壁41’的槽65(图7)。这使壳体30和41互锁，以便防止在清洁工作期间卡口安装件意外地松开。

壳体50包括可快速地拆卸的门52，当被移除时门使被感应线圈56围绕的燃烧管54露出(图3)。燃烧管54能通过上密封组件58(图4)以传统的方式密封地连接至过滤组件40的下端。保持样本存放坩埚62的底座60(图3)通过具有杆74(图1和图3)的气缸72借助杯形组件70在燃烧管54内被升起以及下降。在图3所示的位置中，气缸的杆74处于将坩埚62放置在燃烧管54内的升起位置，以便借助射频线圈56通过感应加热来燃烧在坩埚内的样本。

燃烧管基座组件80(图3和图9)包括O形环81，O形环可密封地将管54的下端连接至组件70，使得在样本燃烧期间，氧气通过组件70中的进气口76(图8)向上流动，以便将燃烧的副产品带入出气口42(图1)，从而进行分析。通过氧气入口14(图1)和入口管82中的被合适地密封的通道86以及与孔44连通的轴延伸部47，氧气也被供给到在燃烧管54(图2)之上的螺旋保持器45中的中心孔44。在清洁过程中，灰尘和废物在空气流中流动(如图1和3中的箭头A所示)进入组件70并特别地通过开口76(图3和8)，开口76通向真空管77和气动夹管阀78，气动夹管阀与集尘器102连接而使用，集尘器通过管101连接至真空清洁器100，以便真空去除与自动清洁机30相关的燃烧废物。

壳体50包括容易拆卸的燃烧管组件90(图1)，燃烧管组件与基座组件80配合，并允许燃烧管54容易地从燃烧室壳体50的下端取下，如在2010年9月24日提交的名称为《容易拆卸的燃烧管(Easilyremovable Combustion Tube)》的美国专利申请12/889628中所详细说明的，其内容通过参考在此合并。

气缸72将杆74升起，接着，杆72将坩埚62升起进入燃烧管54并通过在组件70和80之间的密封接口来密封燃烧管的下端，以便燃烧样本并随后通过分析仪进行分析，在清洁程序过程中也保持密封。感应加热器56将燃烧样本加热到从约1000℃至约1500℃，为了在燃烧过程中在氧气的作用下燃烧样本，氧气通过在坩埚之上的、位于中部的氧气管的孔44(图2、4和5)而注入。

现在结合附图2-6说明用于将轴向对齐的螺旋保持器45、第一刷46和第三刷48延伸入燃烧管54的机构。自动清洁组件30包括筒37，筒37具有壁32，壁32容纳连接至活塞杆36的活塞34。活塞杆围绕固定的圆柱形引导套管38，引导套管38捕获地保持与套管38成固定关系的螺纹驱动螺母39。气压通过供给管31(图1)施加至活塞的上表面(供给管31接收从合适的气压源到下部的活塞34的气压)，或者通过管37(图1)将压力施加至活塞34的下表面，以便升起活塞34。气动阀35和35’连接至管31和37(图1)并且随后被有程序(如图6的流程图部分地示出)的控制器92致动，以便操作系统的元件(包括气缸72、阀78、清洁器100)，阀将空气或氧气供给给通道86。

活塞34的升起和下降通过螺纹引导螺栓64被转换成刷46、48和螺旋保持器45的转动，螺纹引导螺栓64通过入口管82(图2)连接至活塞杆36。因此，活塞34的运动导致螺纹引导螺栓64通过固定的驱动螺母39向上并向下运动，驱动螺母39可螺纹地连接至螺纹引导螺栓64，使得螺纹引导螺栓也转动并被在保持器66之下的推力轴承68支撑。压力密封件67在保持器60和推力轴承68之间延伸。螺纹引导螺栓64的下端通过具有一定程度的柔性的销连接件69(图2)连接至入口管82，入口管82包括O形环密封件83，O形环密封件83可密封地接合在过滤组件40的上端处的圆柱形开口84。当处于升起的位置时，入口管82阻塞来自装置中的通道85(图4)的气流，并且进气口凸缘88将自动清洁组件30连接至过滤组件40。当清洁刷降低时，在凸缘88上的三个以120°间隔开的通道85打开以通向大气，从而允许空气被吸入其中，同时在用真空源(例如真空清洁器100)进行清洁的过程中使腔成真空，真空源通过管101(图1)连接至集尘盒102。集尘盒102的输入部分连接至真空管77和夹管阀78，从而连接至杯形组件70，以便通过孔76(图8)抽取真空，孔76通过燃烧管基座组件80(图9)连接至燃烧管54的下端。在可压缩的管77上的夹管阀78允许由清洁器100提供的真空，以便使燃烧管54的上端处的大气和过滤组件40以及管77之间存在明显的压力差。当夹管阀78打开时，在脉动的氧气的辅助下，清洁空气快速流经入口管82以便驱逐废物，这些废物被捕获在真空清洁器100内。空气流所收集的灰尘和废物的流动路径在图1和3中用箭头A示出。

因此，活塞的致动不只是使得清洁刷转动并向前运动，而且使通道85开放以便通向大气，并使入口管82运动，从而在刷子向下运动并转动经过燃烧管54的过程中，气流输送来自感应炉的灰尘和废物。在清洁循环初始过程中，过滤腔的出口管42(通常将燃烧的副产品运送至分析仪)通过氧气的脉冲被暂时反向(reversed)，以便有助于清洁滤尘器110(图2)，滤尘器110同心地安装在过滤组件40的圆柱形壳体41内。滤尘器通过环绕线圈加热器112被加热至约120℃，以去除燃烧过程中在过滤件上收集的材料的湿气。控制器92(图1)被编程以便为各阀提供顺序的操作，从而完成上述的清洁过程，控制器的程序通过图6的流程图(具有自我说明的描述)被示出。

明显的是，本领域的技术人员可对本发明的优选实施例作出各种修改而不背离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims

1.一种用于具有分析设备的燃烧炉的清洁系统，其包括：

燃烧炉，其具有第一端和第二端；

真空源，其可选择地连接至所述第一端，以便在所述第一端处在燃烧炉上抽取真空；

机械清洁装置，其用于摩擦所述燃烧炉的壁；以及

驱动件，其连接至所述机械清洁装置，以便可选择地将所述清洁装置从所述第二端移动进入燃烧炉，同时，所述真空源通过所述第一端去除来自燃烧炉的废物。

2.根据权利要求1所述的清洁系统，其中，所述清洁装置是刷子。

3.根据权利要求2所述的清洁系统，其还包括设置成在所述第二端处邻近所述燃烧炉的滤器壳体，其中，所述滤器壳体包括气体装置，当所述刷子移动进入燃烧炉时加压气体通过所述气体装置被引入滤器壳体。

4.根据权利要求3所述的清洁系统，其中，所述刷子可转动地安装在通过快速脱离连接件连接至所述滤器壳体的壳体中。

5.根据权利要求4所述的清洁系统，其中，所述快速脱离连接件是卡口固定件。

6.根据权利要求5所述的清洁系统，其中，所述快速脱离连接件包括键控的滑动锁定环。

7.根据权利要求6所述的清洁系统，其中，所述真空源包括真空清洁器，所述真空清洁器通过柔性管连接至所述第一端，所述柔性管通过夹管阀可选择地关闭和打开。

8.根据权利要求7所述的清洁系统，其中，所述燃烧炉包括圆柱形燃烧管。

9.根据权利要求8所述的清洁系统，其中，所述驱动件包括连接至引导螺栓的活塞，所述刷子连接至所述引导螺栓，并且所述驱动件还包括接合所述引导螺栓的固定驱动螺母，当致动所述活塞时，所述刷子在其进入燃烧管时转动。

10.一种用于分析炉的燃烧管的清洁系统，其包括燃烧管和用于燃烧管的上部密封组件及下部密封组件，所述清洁系统包括：

真空源，其可选择地连接至下部密封组件，以便从燃烧管的下端在燃烧管上抽取真空；

可转动的刷子，其设置在燃烧管之上、处于上部密封组件的区域中；以及

驱动件，其连接至所述刷子，以便可选择地降低并转动所述刷子使其进入燃烧管，同时，所述真空源通过所述下部组件去除来自所述燃烧管的下端的废物。

11.根据权利要求10所述的清洁系统，其还包括设置在所述燃烧管之上的滤器壳体，其中，所述滤器壳体包括进气口，当所述刷子向所述燃烧管移动时，加压气体被引入所述滤器壳体。

12.根据权利要求11所述的清洁系统，其中，所述可转动的刷子被安装在通过快速脱离连接件连接至所述滤器壳体的壳体中。

13.根据权利要求12所述的清洁系统，其中，所述快速脱离连接件是卡口固定件。

14.根据权利要求13所述的清洁系统，其中，所述快速脱离连接件包括键控的滑动锁定环。

15.根据权利要求10所述的清洁系统，其中，所述真空源包括真空清洁器，所述真空清洁器通过柔性管连接至所述下部密封组件，所述柔性管通过夹管阀可选择地关闭和打开。

16.根据权利要求15所述的清洁系统，其中，所述夹管阀紧邻所述下部密封组件，以使炉子的排出容积最小化。

17.根据权利要求16所述的清洁系统，其中，所述燃烧炉被封装在柜状件里，所述柜状件具有用于接近所述燃烧管的可拆卸的门。

18.一种在能进行分析的燃烧炉中使用的自动清洁机，其包括：

清洁机壳体，其包括快速脱离连接件，以便接合燃烧炉的元件；

活塞，其安装在所述壳体中；

加压流体源，其可选择地连接至所述清洁机壳体，以便移动所述活塞；

所述活塞连接至引导螺栓，其中，所述清洁机壳体还包括固定驱动螺母，所述固定驱动螺母螺纹地接合所述引导螺栓，从而当所述活塞运动时，所述引导螺栓转动；以及

至少第一清洁刷，其连接至所述引导螺栓、远离所述活塞，使得当所述活塞运动时，所述清洁刷转动并线性地延伸，以便清洁炉子中的燃烧管。

19.根据权利要求18所述的清洁机，其还包括围绕所述引导螺栓的固定套管，其中，所述驱动螺母安装至所述套管，所述清洁机还包括圆柱形活塞杆，所述活塞杆围绕所述套管，从而当所述活塞运动时所述活塞杆和刷子延伸离开所述清洁机壳体。

20.根据权利要求19所述的清洁机，其中，所述清洁机壳体包括压力密封件，从而当所述活塞致动时，所述活塞杆在其从所述清洁机壳体延伸时被可引导地支撑。

21.根据权利要求20所述的清洁机，其中，所述清洁机壳体包括连接至所述引导螺栓的推力轴承。

22.根据权利要求21所述的清洁机，其还包括在所述至少第一刷和所述螺纹杆之间延伸的入口管。

23.根据权利要求22所述的清洁机，其中，所述入口管通过柔性连接件连接至所述螺纹杆的端部。

24.根据权利要求23所述的清洁机，其还包括连接至所述入口管的轴延伸部，以及第二刷，其以与所述至少第一刷间隔开的关系连接至所述轴延伸部。

25.根据权利要求24所述的清洁机，其中，所述轴延伸部包括连接至所述入口管的中心孔，以便将燃烧气体供给给燃烧管。

26.根据权利要求25所述的清洁机，其中，螺旋保持器在与所述轴延伸部相对的一侧上连接至所述第二刷。

27.根据权利要求26所述的清洁机，其还包括具有进气口和出气口的滤器壳体，其中，所述滤器壳体连接至所述清洁机壳体。

28.根据权利要求27所述的清洁机，其还包括在所述清洁机壳体和所述滤器壳体之间延伸的进气口凸缘，进气口凸缘包括进气端口，以便当所述活塞被致动从而将所述入口管延伸到在所述滤器的腔中的位置时允许空气进入。

29.根据权利要求28所述的清洁机，其还包括真空源，当所述活塞被致动以便将所述至少第一刷或第二刷中的至少一个移动进入燃烧管时，所述真空源可选择地连接至所述滤器的腔。

30.一种用于具有分析设备的燃烧炉的清洁系统，其包括：

燃烧炉，其具有内壁、第一端和第二端；

底座，其能通过所述第一端移动进入所述燃烧炉，以便将样本存放坩埚放置进入所述燃烧炉，从而燃烧样本以进行分析；

机械清洁装置，其用于从所述第二端延伸进入所述燃烧炉；以及

驱动件，其连接至所述机械清洁装置，以便可选择地将所述清洁装置从所述第二端移动进入燃烧炉，从而移走可能卡在所述燃烧炉中的任何坩埚。

31.根据权利要求30所述的清洁系统，其中，所述清洁装置包括刷子。

32.根据权利要求31所述的清洁系统，其还包括设置成在所述第二端处邻近所述燃烧炉的滤器壳体，其中，所述滤器壳体包括气体装置，当所述刷子移动进入燃烧炉时加压气体通过所述气体装置被引入滤器壳体。

33.根据权利要求32所述的清洁系统，其中，所述刷子被可转动地安装在通过快速脱离连接件连接至所述滤器壳体的壳体中。

34.根据权利要求33所述的清洁系统，其中，所述快速脱离连接件是卡口固定件。

35.根据权利要求34所述的清洁系统，其中，所述快速脱离连接件包括键控的滑动锁定环。

36.根据权利要求35所述的清洁系统，其中，所述真空源包括真空清洁器，所述真空清洁器通过柔性管连接至所述第一端，所述柔性管通过夹管阀可选择地关闭和打开。

37.根据权利要求30所述的清洁系统，其中，所述燃烧炉包括具有圆柱形壁的圆柱形燃烧管。