CN103398581B - 竖式环保型管式烧结炉 - Google Patents

Abstract

竖式环保型管式烧结炉，包括底座、炉体、电动升降系统、加热控制系统以及安全环保装置，所述炉体由内到外依次为炉管、温度控制层、保温隔热层、外壳，炉体顶端和底端各设有一个气孔；所述炉管内侧壁的上部、中部、下部均紧贴有热敏元件，构成炉膛的三个温区；加热控制系统包括置于底座内的温度控制仪，温度控制仪与温度控制层和炉管内侧壁的热敏元件电连接；所述炉体顶部和底座外侧均设有与安全环保装置配套的基座，所述基座中心设有凸出气阀；安全环保装置包括机箱、安全囊、用于盛放尾气净化物质的尾气净化室。本发明可大幅提高工作效率，减少操作空间，有效提升产品质量，避免环境污染，减少原料浪费，操作简单，使用方便，安全环保。

Description

竖式环保型管式烧结炉

技术领域

本发明涉及一种高温烧结设备，具体涉及一种用于金属、无机非金属以及其他材料的合成、熔融、裂解分析的竖式管式烧结炉。

背景技术

管式烧结炉广泛应用于高校、科研机构及厂矿企业，用于物料的高温合成、裂解等。实际应用中，根据情况，往往需要在惰性、还原、氧化或真空气氛下工作，需要配套的供气设备，还需精确控制反应气氛及气体流速。科研实验中，单因素对比分析往往要求很多组对比实验，实验周期十分漫长。目前常用管式烧结炉多采用卧式设计，即炉体平行地面放置，外加独立供气设备及电动加热控制设备，气体从管体一端输入，从另一端排出，实际应用中为达到理想气氛环境往往需要预先排气2-3小时以上，管体两端采用胶塞以蜡烛密封，有效温区5-10cm，位于管体正中，使用时将样品盛于1-2个瓷舟内推至有效温区处，实验完毕拆开两端密封胶塞，盛有物料的磁舟用工具勾出。

这种结构的缺点是：（1）有效温区短，单次实验样品少，操作繁琐，效率极低；（2）气氛难以控制，影响产品的质量；（3）气体用量大，实验成本高；（4）占地面积大，空间利用率低，在实验室资源稀缺的高校、科研院所，该问题尤为突出；（5）尾气无处理措施，环境污染严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种操作简单，产品质量高，实验成本低，节省空间，尾气净化排放无污染的竖式环保型管式烧结炉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

竖式环保型管式烧结炉，包括底座、炉体，所述炉体上设有炉门；还设有电动升降系统、加热控制系统以及安全环保装置，所述炉体由内到外依次为炉管、温度控制层、保温隔热层、外壳，炉体顶端和底端各设有一个气孔；所述炉管内侧壁的上部、中部、下部均紧贴有热敏元件；炉膛的上部、中部、下部为三个不同的温区。

所述加热控制系统包括置于底座内的温度控制仪，所述温度控制仪与温度控制层和炉管内侧壁的热敏元件电连接；

所述电动升降系统包括电机、自动升降控制仪、内置于炉管中的升降杆和盛料盘，电机内置于底座中，自动升降控制仪设于炉门上，盛料盘悬挂于升降杆上，自动升降控制仪可通过升降杆控制炉管内盛料盘位置；

所述炉体的顶部和底座的外侧均设有与安全环保装置配套的基座，所述基座的中心设有凸出气阀；

所述安全环保装置包括机箱、安全囊、用于盛放尾气净化物质的尾气净化室，机箱上设有观察面，所述安全囊通过气体管道Ⅰ与进气阀门相连；

设于炉体顶部基座的凸出气阀通过穿过炉体顶端气孔、炉体底端气孔的气体管道Ⅱ与设于底座外侧的基座的凸出气阀相连，设于炉体顶部基座的凸出气阀和设于底座外侧的基座的凸出气阀分别设于气体管道Ⅱ两端，形成完整的气流通道，所述凸出气阀可通过密封接头与安全环保装置的进气阀门相连通。

进一步，所述热敏元件为热电偶。

进一步，所述炉门设于炉体上部。

进一步，所述安全环保装置的气体管道Ⅰ上设有精密流量计。

进一步，所述炉体为竖立式结构，炉体下端置于底座内，并与底座固连（可通过螺钉固连）。炉体可在氧化、还原、惰性等气氛或空气及真空环境下工作。

进一步，所述悬挂于升降杆上的盛料盘可为1-3个，置于炉膛的不同温区，所述盛料盘可为圆盘，各圆盘均分为六个小格，可同时盛装1-6种不同物料。

进一步，所述安全囊为布胶复合或者TPE材质软袋，当炉体真空工作时，如果设于气体管道Ⅱ端部的凸出气阀密封不紧，安全囊可作为缓冲容器，以利于防止净化液倒吸入高温炉体发生危险，也可用于检验炉膛密封性。

进一步，所述尾气净化室内盛放的尾气净化物质可为氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、盐酸、硫酸等液体溶液，也可为氧化钙、活性炭、活化煤、活性氧化铝、沸石、硅胶等固体吸附剂，以利于吸收高温裂解产生的二氧化硫、氨气、二氧化氮、一氧化氮、硫化氢、二氧化碳等有毒或温室气体。

进一步，所述尾气净化室上端设有一伸出机箱外部的排气口，所述排气口也可用作添加尾气净化物质的加料口，所述尾气净化室下方设有与尾气净化室相连通的T形管道，T形管道一端为排液管道伸出机箱外部，排液管尽头设有排液阀门，T形管道另一端与安全囊相连通。

进一步，所述凸出气阀为带螺纹的凸出气阀。

本发明的电动升降系统采用自动化设计，用于控制盛料盘的位置，实现进出料操作以及升降盛料盘操作，极大简化操作流程；盛料盘采用圆盘状格式物料盘，可同时盛装1-6种不同样品，升降杆上可同时悬挂1-3个盛料盘分别置于三个不同温区同时进行烧结，多批次多温度样品同时烧结，有利于提高工作效率；炉体顶端和底端均设有气孔，气流进出方向可调节，氩气等密度较大气体可从炉体下端进气，炉体上端排气；氢气等密度较小气体可从炉体上端进气，炉体下端排气，以利于实现高效排气，保证气氛环境，提高产品质量，减少气体用量，也可通过凸出气阀外接抽真空装置，实现真空操作；炉体采用竖立式结构，占地面积约为同规格卧式的1/4-1/5，以利于提高空间利用率；所述安全环保装置能有效防止密封不良可能造成的危害，同时对尾气加以吸收处理，减少尾气污染。

附图说明

图1为安全环保装置设于底座外侧基座时的竖式环保型管式炉结构示意图；

图2为所述安全环保装置的右视剖面图。

图中：1、底座，2、电源开关，3、温度显示仪表，4、高温密封塞，5、螺钉Ⅰ，6、热敏元件Ⅰ，7、热敏元件Ⅱ，8、升降杆，9、热敏元件Ⅲ，10、炉门，11、凸出气阀，12、炉体顶部基座，13、自动升降控制仪，14、盛料盘，15、炉管，16、温度控制层，17、保温隔热层，18、外壳，19、气体管道Ⅱ，20、机箱，21、观察窗，22、气阀开关，23、螺钉Ⅱ，24、底座外侧基座，25、安全囊，26、精密流量计，27、气体管道Ⅰ，28、排气口，29、尾气净化室，30、排液阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

参照图1，本实施例包括底座1、炉体、电动升降系统、加热控制系统以及安全环保装置，所述炉体上设有炉门10；所述炉体由内到外依次为炉管15、温度控制层16、保温隔热层17、外壳18，炉体顶端和底端各设有一个气孔；所述炉管15内侧壁的上部、中部、下部分别紧贴有热敏元件Ⅲ9、热敏元件Ⅱ7、热敏元件Ⅰ6。炉膛的上部、中部、下部为三个不同的温区。

所述加热控制系统包括置于底座1内的温度控制仪，所述温度控制仪与温度控制层16和炉管15内侧壁的热敏元件Ⅲ9、热敏元件Ⅱ7、热敏元件Ⅰ6电连接；

所述电动升降系统包括电机、自动升降控制仪13、内置于炉管15中的升降杆8和盛料盘14，电机内置于底座1中，自动升降控制仪13设于炉门10上，盛料盘14悬挂于升降杆8上，自动升降控制仪13可通过升降杆8控制盛料盘14的位置；

所述炉体顶部设有与安全环保装置配套的基座12，底座外侧设有与安全环保装置配套的基座24，两基座中心均设有凸出气阀11；

参照图2，所述安全环保装置包括机箱20、安全囊25、用于盛放尾气净化物质的尾气净化室29，机箱20上设有观察面21，所述安全囊25通过气体管道Ⅰ27与进气阀门22相连；

设于炉体顶部基座12的凸出气阀11通过穿过炉体顶端气孔、炉体底端气孔的气体管道Ⅱ19与设于底座外侧的基座24的凸出气阀相连，设于炉体顶部基座12的凸出气阀11和设于底座外侧基座24的凸出气阀分别设于气体管道Ⅱ19两端，形成完整的气流通道，凸出气阀可通过密封接头与安全环保装置的进气阀门22相连通。

所述底座上设有电源开关2和温度显示仪表3。

所述热敏元件Ⅲ9、热敏元件Ⅱ7、热敏元件Ⅰ6均为热电偶。

所述炉门10设于炉体上部。

所述安全环保装置的气体管道Ⅰ27上设有精密流量计26。

所述炉体为竖立式结构，炉体下端置于底座1内，并通过螺钉Ⅰ5与底座1固连，炉体可在氧化、还原、惰性等气氛或空气及真空环境下工作。

本实施例中，所述升降杆8上悬挂有3个盛料盘14，分别置于炉膛的上、中、下三个温区，所述盛料盘14为圆盘，各圆盘均分为六个小格，可同时盛装1-6种不同物料；

   所述安全囊25为布胶复合或者TPE材质软袋，当炉体真空工作时，如果设于气体管道Ⅱ19端部的凸出气阀密封不紧，安全囊25可作为缓冲容器，以利于防止净化液倒吸入高温炉体发生危险，也可用于检验炉膛密封性。

    所述尾气净化室29内盛放的尾气净化物质，根据尾气的性质，可为氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、盐酸或硫酸等液体溶液，也可为氧化钙、活性炭、活化煤、活性氧化铝、沸石或硅胶等固体吸附剂，以利于吸收高温裂解产生的二氧化硫、氨气、二氧化氮、一氧化氮、硫化氢或二氧化碳等有毒或温室气体。

     所述尾气净化室29上端设有一伸出机箱20外部的排气口28，所述排气口28也可用作添加尾气净化物质的加料口，所述尾气净化室29下方设有与尾气净化室29相连通的T形管道，T形管道一端为排液管道伸出机箱20外部，排液管尽头设有排液阀门30，T形管道另一端与安全囊25相连通。

所述炉体的顶端和底端均设有高温密封圈4，高温密封圈4中心设有尺寸与炉体的顶端和底端的气孔尺寸相同的通孔。

本实施例中，将安全环保装置置于底座外侧的基座24上，并通过螺钉Ⅱ23固定。将设于底座外侧的基座24的凸出气阀通过密封接头与安全环保装置的进气阀门22相连。工作时，先打开炉门10，按需要将不同样品置于同一盛料盘14不同小格，或置于不同的盛料盘14中，将盛好样品的盛料盘14悬挂于升降杆8相应位置，通过自动升降控制仪13将盛料盘14下降到炉膛的预定温区，关闭炉门10。关闭安全环保装置的排液阀门30，按实际情况在尾气净化室中加入所需的尾气净化物质（氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、盐酸、硫酸、氧化钙、活性炭、活化煤、活性氧化铝、沸石或硅胶等）。根据需要（以所需气氛为氢气为例）将安全环保装置置于底座1外侧的基座上，使设于底座外侧的基座24的凸出气阀通过密封接头与安全环保装置的进气阀门22对接。设于炉体顶部基座12上的凸出气阀11通过管道与外部供气管道相连接，通过外部供气管道通入氢气，开始预排气。预排气一段时间，待气流速度稳定后，通过温度控制仪设定好炉膛的三个温区的升温制度，开始进行烧结。烧结完成后，通过电动升降系统将盛料盘14升到炉门10处，打开炉门10，取出物料即可。烧结过程中，可根据需要通过电动升降系统调整盛料盘14在炉膛内的位置，以达到分段式烧结或者移动式烧结的效果。

若需真空烧结时，可将安全环保装置置于管式炉底部（或炉顶）外侧基座24上，使底座外侧基座24上的凸出气阀（或炉体顶部基座12上的凸出气阀11）与安全环保装置的进气阀门22密封对接，炉体顶部基座12上的凸出气阀11（或底座外侧基座24的凸出气阀）与抽真空密封管道对接，开始进行抽真空，直至抽至安全囊25瘪平时，停止抽真空，关闭炉体顶部基座12上的凸出气阀11（或底座外侧基座24的凸出气阀），将安全环保装置保持不动，此时，可通过安全囊25的状态检测炉体密封性能，若因密封不严，此时安全囊25可作为缓冲罐，防止负压导致净化液倒吸进入高温炉管15造成危险。 

Claims (10)

1.竖式环保型管式烧结炉，包括底座、炉体，所述炉体上设有炉门；其特征在于，还设有电动升降系统、加热控制系统以及安全环保装置，所述炉体由内到外依次为炉管、温度控制层、保温隔热层、外壳，炉体顶端和底端各设有一个气孔；所述炉管内侧壁的上部、中部、下部均紧贴有热敏元件；

所述加热控制系统包括置于底座内的温度控制仪，所述温度控制仪与温度控制层和炉管内侧壁的热敏元件电连接；

所述电动升降系统包括电机、自动升降控制仪、内置于炉管中的升降杆和盛料盘，电机内置于所述底座中，自动升降控制仪设于炉门上，盛料盘悬挂于升降杆上；

所述炉体的顶部和底座的外侧均设有与安全环保装置配套的基座，所述基座的中心设有凸出气阀；

所述安全环保装置包括机箱、安全囊、用于盛放尾气净化物质的尾气净化室，所述安全囊通过气体管道Ⅰ与进气阀门相连；

设于炉体顶部基座的凸出气阀通过穿过炉体顶端气孔、炉体底端气孔的气体管道Ⅱ与设于底座外侧的基座的凸出气阀相连，设于炉体顶部基座的凸出气阀和设于底座外侧的基座的凸出气阀分别设于气体管道Ⅱ两端，形成完整的气流通道。

2.根据权利要求1所述的竖式环保型管式烧结炉，其特征在于，所述热敏元件为热电偶。

3.根据权利要求1或2所述的竖式环保型管式烧结炉，其特征在于，所述炉门设于炉体上部。

4.根据权利要求1或2所述的竖式环保型管式烧结炉，其特征在于，所述安全环保装置的气体管道Ⅰ上设有精密流量计。

5.根据权利要求1或2所述的竖式环保型管式烧结炉，其特征在于，所述炉体下端置于底座内，并与底座固连。

6.根据权利要求1或2所述的竖式环保型管式烧结炉，其特征在于，所述悬挂于升降杆上的盛料盘为1-3个，所述盛料盘为圆盘，各圆盘均分为六个小格。

7.根据权利要求1或2所述的竖式环保型管式烧结炉，其特征在于，所述安全囊为布胶复合或者TPE材质软袋。

8.根据权利要求1或2所述的竖式环保型管式烧结炉，其特征在于，所述尾气净化室内盛放的尾气净化物质为液体溶液或固体吸附剂，所述液体溶液选用氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、盐酸或硫酸，所述固体吸附剂选用氧化钙、活性炭、活化煤、活性氧化铝、沸石或硅胶。

9.根据权利要求1或2所述的竖式环保型管式烧结炉，其特征在于，所述尾气净化室上端设有一伸出机箱外部的排气口，所述排气口也能用作添加尾气净化物质的加料口，所述尾气净化室下方设有与尾气净化室相连通的T形管道，T形管道一端为排液管道伸出机箱外部，排液管尽头设有排液阀门，T形管道另一端与安全囊相连通。

10.根据权利要求1或2所述的竖式环保型管式烧结炉，其特征在于，所述凸出气阀为带螺纹的凸出气阀。