CN112414113A - 一种隧道窑及输送方法 - Google Patents

Abstract

一种隧道窑及输送方法，属于锂离子电池材料加工领域。隧道窑包括窑体、第一气体置换室、第二气体置换室、闸门以及气密性外壳。第一气体置换室通过窑体与第二气体置换室连接，两个气体置换室的入口、两者与窑体的连接处均设置一个闸门。窑体、闸门和两个气体置换室配合连接。该装置可以有效地控制外界气体的干扰，从而确保热处理或热化学处理作业的正常、有序进行。

Description

一种隧道窑及输送方法

技术领域

本申请涉及锂离子电池材料加工领域，具体而言，涉及一种隧道窑及输送方法。

背景技术

锂离子电池的正极活性材料一般都会涉及到热处理或热化学处理，特别是高温煅烧的环节。因此，相关的生产企业一直在寻找提高正极材料煅烧产能的新设备和新方法，以提高生产效率，降低正极材料的加工成本。

目前，实施高温煅烧的设备一般是连续式隧道窑。连续式隧道窑可以分为推板式、辊道式和轮轨式隧道窑等不同的类型。其能够二十四小时连续生产，因此，与间歇式窑炉相比，其产能更大。

其中，推板式隧道窑由于其推进方式的阻力大，造成有效加热长度偏短，因此的产能提升潜力有限；辊道式隧道窑对辊棒的机械强度、高温稳定性等要求较高，并且辊棒易在高温负载下变形，所以继续增加产能的潜力也有限。而轮轨式隧道窑从根本上避开了前两者的缺陷，因此，轮轨式隧道窑具有更大的产能提升潜力。然而，对于需要在严格控制高温煅烧气氛的正极材料，现有的轮轨式隧道窑不能有效地适用，主要是由于气密性差，轮轨式隧道窑外部的气体会干扰隧道窑内部的煅烧气氛。

发明内容

为改善、甚至解决上述的轮轨式隧道窑的外部气体干扰内部气氛的问题，本申请提出了一种隧道窑及输送方法。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种隧道窑，其包括窑车、窑体、第一气体置换室、第二气体置换室、可选择启闭的闸门。

其中，窑体具有位于内部的隧道，且隧道设置有轨道。第一气体置换室具有第一入口和第一出口。第一气体置换室通过第一出口与窑体的一端连接。第二气体置换室具有第二入口和第二出口。第二气体置换室通过第二入口与窑体的另一端连接。第一入口、第一出口、第二入口和第二出口均分别设置有闸门。窑车被构造来能够通过所述第一气体置换室、所述窑体以及所述第二气体置换室。

两个气体置换室可以方便向窑体中输送煅烧物料，以避免输送物料的过程中引入隧道窑外部的气体。通过对气体置换室的结构的设计，使得气体置换室和窑体内的轨道可以独立，从而可以方便地设置气密性闸门，并且确保物料通畅、平顺地在气体置换室和窑体之间转移，同时还能够确保气密性和避免引入隧道窑外部的气体，从而允许隧道窑连续的高效生产。

根据本申请的一些示例，隧道窑包括气密性外壳，并且该气密性外壳包裹窑体、第一气体置换室和第二气体置换室。

根据本申请的一些示例，第一气体置换室内具有独立并与轨道配合的第一转移机构、用以驱动窑车运动的第一驱动机构，第二气体置换室内具有独立并与轨道配合的第二转移机构、用以驱动窑车运动的第二驱动机构。

根据本申请的一些示例，窑体隧道的两端能够分别与第一转移机构和第二转移机构可分离地对接。

转移机构与窑体隧道内的轨道对接可以显著地减小两者之间的间隙，从而提高物料输送的顺畅度。

根据本申请的一些示例，隧道窑包括窑车，窑车能够可选地在第一转移机构、第二转移机构和窑体轨道中的任一者运动。

窑车可以作为装载作业对象的设备。将其构造为可以在各个设备运动，有助于提高操作的灵活性和便利性。窑车本身可以是不带动力驱动，依靠外部驱动进行运动的，或者自身携带动力装置，可以自行运动。

根据本申请的一些示例，第一气体置换室和第二气体置换室内分别设置有用于与窑车配合的阻尼机构。

阻尼机构能够对窑车起到姿态和速度矫正、控制，提高窑车运动的平稳性。

根据本申请的一些示例，第一气体置换室内具有预热装置。

根据本申请的一些示例，第二气体置换室内具有冷却装置。

根据本申请的一些示例，窑体的侧壁具有加热器。

根据本申请的一些示例，窑体的侧壁具有气体注入设备。

根据本申请的一些示例，第一气体置换室和第二气体置换室分别独立地配置真空装置。

在第二方面，本申请的示例提供了一种输送方法，其通过上述的隧道窑实施。

输送方法包括：

在第一出口和第二入口处于关闭状态下，在窑体的隧道内提供作业环境；

将隧道窑之外的载具，从打开的第一入口，转移至第一气体置换室内的第一选定位置，其中，载具装载有作业对象；

关闭第一入口，置换第一气体置换室内的气氛，然后开启第一出口，将载具通过第一出口转移至窑体的隧道的第二选定位置；

在第二入口和第二出口处于关闭状态下，置换第二气体置换室内的气氛，然后从打开的第二入口，将载具转移至第二气体置换室的第三选定位置；

关闭第二入口，通过打开的第二出口，将载具转移至隧道窑之外。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请示例中的隧道窑的剖视结构示意图；

图2示出了图1的隧道窑中的窑体的结构示意图；

图3示出了图1的隧道窑的第一驱动机构中的第一拖链的结构示意图；

图4示出了图1的隧道窑的第一转移机构的结构示意图；

图5示出了图1的第二气体置换室中的气体管道布局的结构示意图；

图6示出了图1的隧道窑中的用于气体置换室的密封条的布置位置的示意图。

图标：1a-窑车；1b-窑车；1c-窑车；1d-窑车；171-炉墙；172-炉墙；2-匣钵堆垛；29-撞头；5-第一前闸门；6-第一抽真空泵；20-第一三通真空阀；11a-保温板；26-第一外壳；27-第二外壳；28-第三外壳；13-第一拖链；12-第一转移机构；14-液压推进器；24-第一气体置换室；7-第一后闸门；4-窑体；15-轨道；18-工艺气氛；16-炉顶；11-加热器；32-注气口；9-第二前闸门；25-第二气体置换室；22-第二前拖链；23-第二后拖链；10-第二后闸门；21-第二三通真空阀；8-第二抽真空泵；110-气体管道；109-密封条。

具体实施方式

针对于现有的轮轨式隧道窑的缺陷，在本申请中，发明人提出了一种新型的轮轨式隧道窑，以改善现有轮轨式隧道窑气密性差的问题。利用本申请中所提出的轮轨式隧道窑可以使得热处理或者热化学处理作业能够在不受窑炉外部气体干扰下进行，实现高品质、大批量的产品加工，从而能够被用于锂离子电池的正极材料的高效、高质量生产。

示例中，参阅图1，隧道窑包括窑体4、两个气体置换室(分别是第一气体置换室24和第二气体置换室25)、闸门。

窑体4

其中，窑体4是材料热处理或者热化学处理的主要作业部位，并提供反应场所。窑体4具有隧道用以作为材料热处理或者热化学处理的作业空间。一般地，窑体4可以由炉顶16和炉墙(分别为炉墙171和炉墙172)共同构成，参阅图2。并且基于加工等的需要可以选择在炉顶16、炉墙设置不同的设备(如加热、注气、抽气、测温设备等等)，如下文所提及的那样。

窑体具有位于其内部的隧道，因此，该隧道并未延伸至窑体之外。窑体4的隧道通常具有从进入口到排出口的升温区、保温区以及冷却区，用于对待加工的对象进行不同的热处理。同时，窑体4还具有窑头和窑尾。因此，待煅烧的物料可以从窑头，由进入口进到隧道中，并依次通过升温区、保温区以及冷却区(部分示例中，在各个区停留的时间可以根据需要进行控制)，然后再从排出口离开窑尾。

除上述结构之外，针对不同的热处理或热化学处理的要求(如煅烧，可以要求特定的煅烧温度、煅烧气氛等)，可以适应性地对窑体4进行结构调整或改造，以满足特定的需求。

例如，对于煅烧温度的需要，窑体4可以对应设置加热装置，以提供煅烧所需的高温条件。因此，一些示例中，窑体4的侧面附近可以垂直(相对于隧道从进入口至排出口的方向)地设置电加热器11(当然也可以直接使用带热辐射管的燃烧加热的方式，相应地可以具有烧嘴等部件)。电加热器11的数量可以根据隧道长度、断面尺寸等条件进行选择性设计。并且，一般地可以优选设置在升温区、保温区和间接降温区。

例如，对于煅烧气氛的需要，可以选择在窑体4的侧壁通过注气口32进行加注，以便根据工艺需要注入不同类型、浓度等要求的工艺气体。

另外，为了更精确和适时地控制窑体4的隧道内的煅烧温度、煅烧气氛，还可以在窑体4设置温度传感器、气体传感器，以便对所需要监控的隧道区段进行温度监控和气氛监测。相应地，根据监测到的数据也可以对加热装置和注气装置适应性地进行操作。例如隧道温度低于设计要求，则需要提高加热装置的加热温度等。例如，隧道内的气氛的浓度不够，则需要提高注入装置如注入速度等等。需要说明的是，当煅烧需要的气氛例如是非氧化气氛时，则可以需要使隧道内是真空或者惰性气氛，那么，也可以通过上述的注入口进行抽气，以进行气体置换或排空。或者，窑体4独立地配置注入口和抽气口，以便注入和抽气可以独立地根据需要选择性地进行作业。

为了便于在窑体4的隧道内输运作业对象，可以在隧道底部铺设轨道15(如热轧轻轨或是其他可以用于支撑窑车重量的型材)。该轨道15的两端分别终止于窑体4的进入口和排出口。换言之，轨道15并未延伸到窑体4之外。轨道15可以作为窑车的行走轨道。

其中的窑车是做为在各个气体置换室、窑体4的隧道内输运作业对象的设备。因此，部分示例中，隧道窑可以配置窑车，以便承载堆叠的匣钵，并利用匣钵储盛放煅烧物料。

窑车的运动方式，可以是以位于车身下部的车轮在轨道(窑体4和两个气体置换室内均分别独立地设置)上进行滚动实现。

其中的车轮还可以是设计于窑车的两侧，相应地，轨道也可以设置在窑车两侧；并且在该示例中，窑车的车轮可以嵌入到U型结构的轨道中。或者，将轨道设计为地坑轨道结构，窑车在该地坑轨道运动。例如轨道架设在一个预先浇筑好的混凝土地坑中，然后将窑体4架设于混凝土面上然后将窑体4与混凝土面进行密封。

或者，在窑车底部设置一副导轨，在窑炉的底部安装两列固定的滚轮组，由导轨在滚轮组上的运动使窑车在隧道窑体内行进。

或者，窑车也可以选择将车轮更改为精密滑动副，并通过滑动面紧靠支撑面(可以是轨道15的表面)，通过推进滑动使窑车前进。

或者，窑车可以是一个架子，其没有轮子或是滑动副。相应地，窑车在炉内移动依靠链式的传动机构驱动，即将窑车将放置于链传动机构，进而通过链条拖动。

第一气体置换室24

第一气体置换室24可以采用钢结构框架和钣金预制部件焊接成一个气密结构。其中钢结构框架(可以配置加强筋)位于外部，钢结构框架内部附上预制加工(激光切割和折弯)而成的钣金部件。其中的钢结构框架主要起强化和支撑炉内耐火材料以及安装各类部件的作用，同时防止运输过程受力变形或是使用过程中的应力变形。进一步地，第一气体置换室24还可以具有金属盖板(可以是钣金件)，其与钢结构焊接固定，从而形成具有第一入口和第一出口的腔室结构。

第一气体置换室24(或称入口气体置换室)连接在窑体4的窑头端。由于第一气体置换室24具有第一入口和第一出口，因此，该第一气体置换室24通过其第一出口与窑体4的一端连接。示例中，第一气体置换室24的第一出口通过闸门(能够根据需要选择性地启闭)与窑体的窑头端进行连接。闸门可以确保在不同的工作状态，第一气体置换室24和窑体4之间气体连通或隔离。另外，第一气体置换室24的第一入口也设置闸门，以便通过第一入口和第一出口的闸门使其形成一个独立的密闭腔室，以便进行气体置换。其中的闸门与第一气体置换室24的金属盖板连接。示例中，作为改进气密性的功能，第一气体置换室24被气密性的外壳包裹，并且外壳的两端设置闸门，从而将第一气体置换室的第一入口和第一出口可选择性地封闭。或者，其他的一些示例中，第一气体置换室的24的金属盖板和气密性的外壳也可以共用闸门，从而将第一入口和第一出口选择性地开启或关闭。或者，另一些示例中，第一气体置换室24也可以未设置金属盖板，而将气密性的外壳作为与金属盖板功能相似的构件，然后再将闸门连接于外气密性的外壳。

考虑到窑体4内可能需要维持足够的正压，并且，第一气体置换室24内需要进行气体置换—相应地可能需要执行抽真空操作—因此，存在压差较大的情况。为了确保密封作用，第一气体置换室24的两端的闸门都可以设计夹紧装置。除此之外，第一气体置换室24的双门密封面都设计在置换室腔体外侧。这样，在闸门落下后且通过锁紧机构锁紧。如此，在第一气体置换室24内抽真空时，由于真空吸力门上的密封条109(参阅图6)会紧紧地吸附在密封面上，进一步确保了闸门的气密性。

在确保气密性之外，第一气体置换室的气体置换方式也可以不同的设计。例如，第一气体置换室24可以使用气流吹扫的方式进行气体置换。进一步地，为了加速气体的置换速率，尽快使置换室内气氛达到或接近窑体4的隧道内的气氛，可以选择设计一个真空系统/真空装置与第一气体置换室24连接。

另外，在第一气体置换室24内具有如图4所示的第一转移机构12以及第一驱动机构。第一驱动机构用于驱动窑车，以便转移窑车。其中，第一转移机构12是独立于窑体4内的轨道15的。

一方面在于，轨道15在窑体4内设置，而未延伸出窑体4。另一方面在于，窑体4和第一气体置换室24之间具有闸门。因此，第一转移机构12和轨道15之间是断开，而非连续的。第一转移机构12独立于窑体4的隧道，并能够通过运动而与之配合，例如对接或远离。

第一转移机构12可以在第一气体置换室24内运动，从而方便于将窑车从隧道窑之外进入到第一气体置换室24内，也便于后续进入到窑体4的隧道内。当第一气体置换室24长度(沿窑体4的窑头至窑尾方向)较大时，第一转移机构12可以运动的方案可以明显地提高隧道窑中的物料输送效率。本申请示例中，第一气体置换室的长度可以设计为容纳一辆窑车；其他示例中，其长度也可以增加以同时容纳多辆窑车。

基于前述，物料通过窑车输运，因此，第一转移机构12可以被配置与窑车配合，使得窑车可以在其上固定或运动。换言之，第一转移机构12可以作为窑车的输运设备。将窑车由第一气体置换室24输运到其与窑体4的连接处，窑车可以随后通过处于开启状态的闸门进入到窑体4的隧道内。

进一步地，为了使窑车的运动更加平稳，第一转移机构12可以与隧道窑外的窑车轨道以很小的间隙对接，从而更方便地将窑外的窑车转移到第一气体置换室24内。更进一步地，第一转移机构12也可以与窑体4内的轨道15以很小的间隙对接，因此，窑车也可以更平稳顺畅地从第一气体置换室24内转移到窑体4内的轨道15上。简言之，通过第一转移机构12被控制运动而选择性与窑外轨道，以及窑体4内的轨道15对接，使得窑车可以在窑外、第一气体置换室和窑体4之间高效、平顺地进行输运，避免中断的轨道卡住窑车车轮或造成窑车的颠簸，从而有助于提高输送效率，减小装载物料的匣钵的晃动、防止物料泼洒，还可以避免匣钵倾斜磕碰隧道内壁。

作为一种具体且可选的实现方式，第一转移机构12可以为一对轨道，其与窑体4内的轨道15隔断。每根轨道的下部带有一根齿条。其中的第一转移机构12还可以使用齿轮齿条外的其他结构进行替换，例如滚珠丝杠或是其他移动副。

整个轨道齿条总成的移动依靠下部齿轮来驱动。通过齿轮的驱动，整个轨道可以在第一气体置换室24内前后移动，与窑体4内的轨道15或第一气体置换室24外(第一入口外)的窑外轨道对接，对接后的轨道间的缝隙很小，不影响窑车通过时的稳定运行。

当第一气体置换室24的第一入口的闸门或第一出口的闸门开启时(两者中的一者开启，另一个关闭)，齿轮驱动第一转移机构12与第一气体置换室24外的窑外轨道对接或者与窑体4的隧道入口内的轨道15对接。此时，窑车可以从窑炉外的窑外轨道上平稳地进入第一气体置换室24内的第一转移机构上或者从第一气体置换室24内的第一转移机构上平稳地进入窑体4的隧道入口内轨道15上。在窑车进入或者离开第一气体置换室24之后，第一转移机构12可以由齿轮驱动和传感器控制回到指定位置，让出第一入口的气密性的闸门落下所需要的空间，实现气密。

为了提高第一转移机构12的运动流畅性，第一转移机构12的齿条的支撑结构可以选择不设置在驱动齿轮上，而是另有一个表面光滑的滑动副支撑。通过这样的支撑结构设计，可以提供足够的强度承载沉重的窑车并进行移动。该滑动支撑副可为V型槽，U型槽或是任何其他形式，并且可以选择安装在一个和窑体4连接的钢结构上。钢结构可以由型材焊接而成，其足够强壮来支撑垂直方向上的重力同时承载水平方向上的受重力后左右移动。

第一移动机构的驱动齿轮可以由安装在第一气体置换室24外部的马达和驱动轴提供驱动力。驱动轴与第一气体置换室24的壳体之间依靠密封件密封，防止气体置换室外的气体通过缝隙进入气体置换室。

部分示例中，转移机构可以包括驱动马达、驱动轴。其中，驱动轴安装有驱动齿轮。进一步地，转移机构还包括移动副支架和主承载支架。移动副支架包含位于底部的齿条(用于接收来自驱动齿轮的动力而可以左右移动)。主承载支架由加强型材焊接而成、并在上部安装有导轨(用于承载窑车，其材质和隧道内或是隧道窑外的轨道一致)。主承载支架的下部安装有滑动副。此滑动副中的一部分与气体置换室的加强壳体相连接用于承托窑车的重量，并且滑动副中的另一部分与主承载支架相连接。

此外，为了防止第一转移机构12在第一气体置换室24内移动时窑车发生不当的倾斜和晃动，可以选择在窑车两侧的第一气体置换室24的内壁上各安装有一个阻尼机构。在窑车进入到第一气体置换室24内的第一转移机构时，窑车的侧面会接触到此阻尼机构，从而压迫该阻尼机构，使窑车减速、直至静止。阻尼机构可以是安装在内壁的阻尼板。

同时，在第一转移机构12移动时，窑车始终和该阻尼机构接触，阻尼机构会保持窑车相对于第一气体置换室24姿态稳定，直到窑车被第一驱动机构移出第一气体置换室24。阻尼机构除了可以起到减速的作用之外，还能够起到防止窑车倾倒、倾斜的作用，以确保窑车平稳地运动。

上述内容对第一转移机构的结构进行阐述，下文将就与该第一转移机构配合的第一驱动机构的结构进行详述。

部分示例中，第一驱动机构可以是液压推杆或其他形式的推进机构。另一些示例中，第一驱动机构可以使用第一拖链13(配置有马达，以驱动拖链)和液压推进器14(配置有液压站、液压油缸和推头)组合实施，参阅图1和图3。第一拖链13可以是一根可以90°或是180°折弯的链条。此链条一旦放平或是折弯之后，具有相当大的刚性，可以承载或推举重物。另外，拖链结构还具有下述的一些优势：由于拖链的安装尺寸仅为全行程的一半，因此，其所占面积会比液压推杆和其他形式的推进机构小很多，适合安装在狭小空间。并且，拖链可以在不高于500℃的环境下自由工作而无需润滑，从而具有较高的环境适应性。

第一气体置换室除了可以配置上述的结构之外，还可以基于使用的需要—例如预热—设置预热装置。这是基于这样的考虑：物料在窑体4中的升温阶段可能会释放出水汽。因此，在第一气体置换室24的闸门(位于第一气体置换室24与窑体4的连接处)打开时，窑体4内的热气体和第一气体置换室24内的冷气体相遇，造成水汽的冷凝。这些冷凝的水汽会沉积在第一气体置换室24的内表面上，从而容易滴落到窑车上堆垛的最顶层的匣钵内，进入物料。或者，水汽在第一驱动机构的表面冷凝，会导致金属部件的加快腐蚀。因此，通过预热装置可以防止水汽冷凝，同时还可以提前给匣钵和物料加热，起到预热作用。

作为一种可选的具体实现方式，预热装置被构造为在第一气体置换室24的腔体内部安装的带加热功能的保温板11a。利用该保温板11a可以将第一气体置换室24内的温度提高到如90℃左右，同时第一气体置换室24的外壁板的温度维持在室温，避免对其他部件的热损伤。其中的保温板11a可以选择市售产品，并且通过将加热带预埋在保温板11a内实现加热功能。

第二气体置换室25

第二气体置换室25(或称出口气体置换室)接在窑体4的窑尾端。换言之，第一气体置换室和第二气体置换室分别位于窑体的两端。

具体地，示例中的第二气体置换室25具有第二入口和第二出口，因此，第二气体置换室25通过第二入口与窑体4的窑尾连接。并且，为了气密性连接和气体连通的需要，第二气体置换室25和窑体4之间配置闸门。同时，第二气体置换室25的第二出口也对应设置闸门，以便通过第二入口和第二出口的闸门使其形成一个独立的密闭腔室，以便进行气体置换。示例中，第二气体置换室被气密性的外壳包裹，并且外壳的两端设置闸门，从而将第二气体置换室的第二入口和第二出口可选择性地封闭。

第二气体置换室25以及其中的第二转移机构和用于驱动窑车的第二驱动机构，与第一气体置换室24可以是相同的或者有不同的尺寸方面的差异或适当的改动。为了避免重复的赘述，本申请中不对其做详述，请参阅前文涉及第一气体置换室24的相关的描述。

特别地，为了简化结构，可以对第二气体置换室25内的第二驱动机构进行改进。例如，第二驱动机构可以由两个安装方向相反的拖链(分别为第二前拖链22和第二后拖链23)组成。

基于该结构的第二驱动机构，窑车可以通过下述方式进行输送。

在本申请中，窑车可以通过顶进的方式进行输送。例如，窑车从窑外进入到第一气体置换室24内之后，被第一转移机构12和第一驱动机构配合输送至窑体4内。后续的隧道窑外的窑车也可以通过该方式输送，从而使得在后的窑车会推动在前的窑车而使其在窑体4的隧道的轨道上运动。换言之，在一定程度上，隧道窑内的窑车前进(由窑头至窑尾的方向)运动，可以通过第一气体置换室24内的窑车的不断进入而彼此顶进/推进实现。当窑车被继续顶入到接近第二气体置换室时，可以通过第二转移机构和上述的两个相反拖链配合的第二驱动机构进行转移操作。

此外，与在第一气体置换室24中设置预热装置的对应的设备，部分示例中，可以是在第二气体置换室25内设置冷却装置。换言之，在作业对象进入窑体4之前，通过第一气体置换室24进行预热；在作业对象离开窑体4之后、进入外界(或后续粉碎等处理步骤)之前，通过第二气体置换室25进行冷却。

设置冷却装置的原因在于：

原料在窑体4中被煅烧，因此其具有相对较高的温度，直接取出到外界可能导致温度骤降的问题。基于此，在将物料移出隧道窑之前，通过第二气体置换室25进行相对更彻底的冷却，以便降低从窑体出来的还有余热的煅烧后的物料，从而有助于减轻对后续处理工序的设备的热损伤。

同时，通过冷却还可以使得出料的后续处理可以更快进行(不需要在其他设备额外地进行冷却，这往往会导致其他问题，如设备损伤、装料麻烦等等)，从而保证生产效率。较佳地，作为一种改进的冷却装置使用方式，其可以被选择性(位置、数量和姿态等等)进行构造，从而使窑车在第二气体置换室25内可以实现梯度递减地降温。

作为一种示例，该冷却装置可以由如图5所示的气体管道110和注射器(未图示)组成。气体管道110被插入到第二气体置换室25内，且插入部分以朝向其中的窑车的方式设置气孔，以便用于向匣钵喷射冷却气体，加速物料冷却的。注射器可以通过气体管道110向第二气体置换室25内注射冷却气，以便对窑车以及其中的煅烧后的物料进行冷却。其中的冷却气可以是室温的工艺气体(例如干燥的空气、氧气或者氮气等)。

闸门

在本申请的示例中，分别在四个区域设置闸门，分别是第一气体置换室24的第一入口、第一出口与窑体4的连接处、第二气体置换室25的第二入口和窑体4的连接处、第二出口。

为了方便描述和方案的理解，在本申请中以第一前闸门5、第一后闸门7、第二前闸门9和第二后闸门10进行区分。

其中，第一前闸门5可以与包裹第一气体置换室24的气密性外壳配合连接。第二后闸门10也可以与包裹第二气体置换室25的气密性外壳配合连接。第一后闸门7可以与包裹第一气体置换室24的气密性外壳、包裹窑体4的气密性外壳连接。第二前闸门9则可以与包裹窑体4的气密性外壳连接、包裹第二气体置换室25的气密性外壳连接。

在部分示例中，第一前闸门5和第二后闸门10可以选择设置在气体置换室的内表面，从而使两气体置换室在抽真空时，两个气密性的闸门会挤压密封装置，从而增强气体置换室的气密性。

对于闸门的具体结构，其可以采用市售产品，因此，本申请对此不做详述。此外，上述各处的闸门的结构可以相同也可以是相异，本申请对此并未特别地限定。

气密性外壳

基于气密性设计的要求，在示例中对两个气体置换室和窑体4进行气密性防护，即通过设置气密性外壳，使其包裹窑体4、第一气体置换室24和第二气体置换室25。

气密性外壳可以采用钢结构，例如，钢结构框架和钣金预制部件焊接而成。钢结构框架和加强筋位于钣金壳体外部。预制好的钣金部件贴附到钢结构框架的准确位置后，将钣金部件与钢结构框架焊接在一起。钣金件本身拼接的焊缝内外满焊，并通过着色探伤以确认焊缝是否全有任何焊接气孔或是焊接缺陷的存在，以确保炉内气氛不外泄。这样的结构设计也同样适用于制作第一气体置换室24和第二气体置换室25的密封性的壳体。

气密性外壳可以是连续的结构，从而将窑体4、第一气体置换室24和第二气体置换室25一同包裹在内部。气密性外壳可以作为密封功能的补充性构件(相对于已经通过钣金件构造气体置换室而言)。气密性外壳的两端分别连接设置闸门。

或者，气密性外壳也可以选择为分体的结构设计，因此，气密性外壳分别独立地包裹窑体4、第一气体置换室24和第二气体置换室25。为了进行区别，其中对应于第一气体置换室24的外壳为第一外壳26，对应于窑体4的外壳为第三外壳28，对应于第二气体置换室25的外壳为第二外壳27。

气密性外壳设计为分体式结构，可以为第一气体置换室24和窑体4，以及第二气体置换室25与窑体4之间的闸门预留充分的操作空间，从而可以降低该部分所需的闸门的结构复杂度、安装和操作难度，同时还可能在一定程度上对气密性外壳的尺寸带来设计优势。

部分示例中，气密性外壳可以分成若干个节段进行制造和加工。每个节段的长度为几米。每个节段呈箱体结构。整个气密性外壳可以由多个箱体前后拼接而成。节段与节段之间的拼接由前后的法兰连接，法兰之间装有密封胶垫。

此外，对于实际的设备制作和使用过程而言，气密性外壳、两个气体置换室以及窑体4在涂装使用之前，封闭所有孔洞，然后整体进行试压测试，测试符合气密运行要求后，进行使用。

综上所述，本申请示例中提出的隧道窑可以实现较好的气密性，同时还能够确保热处理或热化学处理作业的顺利进行，从而实现高效、高质量生产。在一些具体的可选示例中，该隧道窑可以作为一种完全气密型的轮轨式的隧道窑，能实现窑车从窑头进入窑体4和从窑尾移出窑体4时的平稳运行，而且在窑体内可以使用特殊的热处理或热化学处理的工艺气氛。

为了使本领域技术人员更易于理解和实施本申请方案，下文将就其使用方式做出示例性的说明，并且主要是针对用以运送物料的窑车的运动路径进行阐述。

图1中示出了输送过程中，窑车处于不同的位置的状态。其中，分别记为窑车1a、窑车1b、窑车1c和窑车1d。

1、窑车进入第一气体置换室24

在第一后闸门7关闭的情况下，将第一前闸门5打开。然后，第一气体置换室24内的第一转移机构启动，向第一气体置换室24的第一前闸门5方向移动，并与第一气体置换室24的第一入口外的轨道(未图示)对接。随后，第一驱动机构(主要指第一拖链)将第一入口外的窑车1a移动到第一转移机构上。然后第一转移机构和第一驱动机构中的第一拖链回退到指定位置，再关闭第一前闸门5。

2、置换第一气体置换室24的气体

当窑车进入到第一气体置换室24，且第一前闸门5和第一后闸门7均处于关闭状态后，第一气体置换室24中的气体置换为窑体4的隧道内的气氛。

3、窑车进入窑体4的隧道内

第一前闸门5关闭、第一后闸门7打开，启动第一转移机构12，并往第一后闸门7方向移动，直至与窑体4的窑头处的轨道15对接。然后，第一驱动机构中的液压推进器将窑车推进到窑头的轨道15上，从而进入到窑体4内，从而处于窑车1b的状态，进一步还可以通过窑车的持续送入而处于窑车1c的状态。同时，第一驱动机构中的液压推进器和第一转移机构回退到指定位置，然后关闭第一后闸门7。

4、第二气体置换室25气体置换

在第二前闸门9和第二后闸门10处于关闭的状态下，将第二气体置换室25内的气氛置换为窑体4的隧道内的气氛。

5、窑车进入到第二气体置换室25

在第二后闸门10处于关闭状态下，第二前闸门9打开，位于第二气体置换室25内的第二转移机构启动往第二前闸门9方向移动，直至与窑体4的窑尾处的轨道15对接。第二气体置换室25内的第二驱动机构(第二前拖链22)，将窑体4的窑尾处的轨道15上的窑车移动到第二转移机构上，从而进入到第二气体置换室内，从而处于窑车1d的状态。同时，第二转移机构和第二驱动机构回退至指定位置，然后关闭第二前闸门9。

6、窑车离开第二气体置换室25

第二前闸门9关闭的状态下，打开第二后闸门10，第二气体置换室25内的第二转移机构启动、并往第二后闸门10方向移动，直至与第二气体置换室25外的窑外轨道(未图示)对接。然后，第二驱动机构(第二后拖链23)将窑车从第二转移机构上、移动到第二气体置换室25之外的窑外轨道上。并且，第二转机机构和第二驱动机构回退到初始位置，然后关闭第二后闸门10。

以下就窑车进入隧道窑的详细步骤进行阐述。

窑车位于第一气体置换室24外的窑外轨道上等待。窑外轨道是基于窑车输送的便利而匹配于隧道窑设置的。或者，根据窑车的不同，也可以不设置窑外轨道。

第一气体置换室24的第一前闸门5打开(同时第一后闸门7保持关闭)，第一转移机构的轨道在齿轮的驱动下，与第一气体置换室24外的窑外轨道对接。第一气体置换室24中的第一拖链13伸出，将窑外的窑车拖进第一气体置换室24的轨道上并在传感器的控制下，窑车停止于指定位置。当未设置窑外轨道时，窑车可以被推送或自行“行驶”入第一气体置换室内。

由传感器确定位置后，第一前闸门5关闭并锁紧。然后第一三通真空阀20门打开，第一抽真空泵6把第一气体置换室24内的空气抽除，同时牢牢把第一前闸门5和第一后闸门7吸住，然后第一三通真空阀20关闭与真空泵相连阀门，打开另一端通入与炉内气氛相同或相近或惰性气体对置换室进行充气吹扫。

充气吹扫完成后，第一三通真空阀20做相反动作，真空泵再次启动对置换室进行再一次抽真空，经过几次气体置换后，第一气体置换室24内的气氛与和窑体4的隧道内气氛一致。开启第一后闸门7(同时第一前闸门5保持关闭)。第一气体置换室24的第一前闸门5和第一后闸门7有连锁保护确保内外闸门不会同时开启。

第一后闸门7打开后，第一转移机构的轨道在齿轮的驱动下，与窑体4的窑头内的轨道15对接。第一拖链13把窑车推送至接近于窑体4的隧道内的窑车的位置。此时，窑车的撞头29位于液压推进器14的上方，第一拖链13退回并由伺服控制液压推进器14推动窑车。

当窑体内暂无窑车时，窑车被液压推进器14推动而进入到窑体内。同时，液压推进器14停下退回到原位。

或者，当窑体内已经存在窑车时，窑车被液压推进器14推动而进入到窑体，并且与窑体4的隧道内已经存在的窑车接触，并把该已经存在的窑车推进，而新进入的窑车会达到原先窑车的位置。同时，液压推进器14停下退回到原位。

另外，窑车移动到前面一辆窑车的位置。当液压推进器14开始回退时，第一转移机构同样回退，全部到位第一后闸门7落下并锁闭。第一气体置换室24进入空闲状态，可以准备进入下一辆窑车。

窑车从隧道窑移出的详细步骤通过以下阐述被示明。

第二气体置换室25内部没有窑车且处于空置状态时，第二前闸门9、第二后闸门10均处于关闭状态。第二气体置换室25内部的气氛已经通过置换，而与窑体4的隧道内部的气氛相同。

当第一气体置换室24的第一前闸门5关闭、第一后闸门7打开，窑车准备进入窑体4的窑头时，第二气体置换室25的第二前闸门9也同时打开(第二后闸门10保持关闭)。

同时，第二气体置换室25中的第二转移机构的轨道在齿轮的驱动下，与窑体4的窑尾内的轨道15对接。第二前拖链22启动、并到达指定位置等待窑车到位。随着第一气体置换室24的推进器把窑车推进到前一窑车的位置时，窑体4的隧道中的末尾的一辆窑车同样被轨道上后方的窑车顶出、并通过第二气体置换室25的第二前闸门9。

第二前拖链22即启动把窑车拖进第二气体置换室25的第二转移机构的轨道上。传感器确定窑车停止到指定位置后，第二转移机构和第二前拖链22回位，然后关闭第二前闸门9并锁紧。

第二前闸门9关闭后，窑车已到位。此时打开第二气体置换室25的第二后闸门10，第二气体置换室25中的第二转移机构的轨道在齿轮的驱动下，与第二气体置换室25外的轨道对接。第二后拖链23将窑车从第二转移机构的轨道上驱动到第二气体置换室25外面的窑外轨道上。传感器确定窑车进入指定位置后，第二转移机构和第二后拖链23回位，然后关闭第二后闸门10并锁紧。

然后按照之前第一气体置换室24同样的程序对第二气体置换室25进行气体吹扫，将第二气体置换室25内的气氛改变成与窑体4内的气氛一致，以备下一个同样的工作流程。例如开启第二三通真空阀21门，并通过第二抽真空泵8抽气。

结合以上对窑车的运动方式进行阐述，在具体的应用示例中，隧道窑的操作和使用方式可以参阅如下。

首先，将窑体4的隧道内每段的温度升到工艺预定的温度，然后通入所需工艺气体并调节流量。

其次，在将隧道内的气氛和温度调节到相应的工艺要求后，通过如下方式输运窑车。

使装载着匣钵的窑车(匣钵内承载着作业对象)依次鱼贯进入隧道窑的第一气体置换室中的第一转移机构上。

然后，窑车被第一气体置换室的第一驱动机构推入窑体4内轨道中。后面进入的窑车会紧紧地顶着轨道上前面的窑车，将前面的窑车向前推动，直到整个隧道被窑车充满。

然后，在窑尾的窑车会被第二气体置换室25中的第二驱动机构拖入第二气体置换室内的第二转移机构上。再从第二气体置换室中被推出，进入后工序处理区域。

同时第一气体置换室的窑车进入窑头，推动窑车队列向前移动。或者，窑尾的窑车先进入第二气体置换室25，窑头的窑车再进入第一气体置换室。

经过上述的步骤，待煅烧的物料会通过隧道内的不同的温区，完成煅烧的过程。在实际的作业过程中，为了提高效率，窑体4的窑头和窑尾的两辆窑车同时进出窑体的隧道。并且，每辆窑车被顶入窑体4内后，会停顿一段时间，才会有下一辆窑车被顶入窑炉内。隧道窑中的窑车队列向前移动。停顿的时间由窑炉的有效长度、温区设定和工艺要求等决定。

通过上述的操作，可以利用隧道窑对例如是锂离子电池的正极材料进行煅烧的热处理，从而满足煅烧时需要通入和维持特殊气氛的要求。当然，该隧道窑也可以用于其他产品的生产，例如粉末冶金、合金加工、及陶瓷材料烧结等等。

作为一种应用的实例，示例给出了利用上述的隧道窑实施的输送方法。

煅烧方法包括以下步骤。

步骤S101、在所述第一出口和所述第二入口处于关闭状态下，在所述窑体4的隧道内提供作业环境。

第一后闸门7和第二前闸门9关闭时，窑体4的隧道处于密封的状态下，从而可以在隧道中提供作业环境。作业环境根据隧道窑的不同使用方式可以有不同。例如，当隧道窑被作为煅烧设备使用时，作业环境例如是煅烧气氛/工艺气氛18(如图1所示)、煅烧温度等等。

步骤S102、将隧道窑之外的载具，从打开的第一入口，转移至第一转移机构12、并通过第一驱动机构转移至第一气体置换室24内的第一选定位置，其中，载具装载有作业对象。

示例中，窑车上装载匣钵堆垛2，用以盛放作业对象如电池材料或无机材料粉末或制品。

载具可以是窑车或其他类型的适用于现有隧道窑的运输装置。在不同的示例中，载具可以有不同的实现方式。载具的具体实现方式，需要根据隧道窑中的供载具“行走”的轨道的构造方式进行调整，本申请中不对其做具体限定。

为了方便窑车运动，隧道窑外的载具通常可以使用窑外轨道。即隧道窑外的载具可以通过窑外轨道，输送至第一气体置换室24内。具体地，第一驱动机构将隧道窑外的载具移到第一气体置换室24内的第一转移机构12。第一转移机构12和载具一同移动。

步骤S103、关闭第一入口，置换第一气体置换室24内的气氛，然后开启第一出口，将载具通过第一出口转移至窑体4的隧道的第二选定位置。

当载具移动到第一气体置换室24内之后，后续将会被转移到窑体4的隧道内。因此，将第一气体置换室24内的气体进行置换为所需气氛，可以避免通过第一气体置换室24向窑体4的隧道内引入不希望的气体。

示例中，将第一气体置换室24的两端的闸门关闭，从而使第一入口和第一出口封闭，使第一气体置换室24内处于封闭。至此，即可通过真空系统或者其他抽气和注气设备，将第一气体置换室24内的气氛进行置换，以与窑体4的隧道内的气氛相同。

在第一气体置换室24内的气氛置换后，载具被第一驱动机构驱动进入到窑体4的隧道内。并且，隧道内的载具，可以被后续从第一气体置换室24内由第一驱动机构驱动而进入的载具推动，在隧道内运动。当载具进入到窑体4的隧道内之后，载具中的作业对象(如电池材料)在隧道内被热处理或热化学处理，如煅烧等等。

步骤S104、在第二入口和第二出口处于关闭状态下，置换第二气体置换室25内的气氛，然后从打开的第二入口，将载具转移至第二转移机构并一并转移至第二气体置换室25的第三选定位置。

在载具上的作业对象在隧道中被处理之后，将被输送至第二气体置换室25内。为避免第二气体置换室25内的气体对隧道内气氛的影响，也需要对第二气体置换室25内的气氛进行置换。换言之，在转移载具之前，先置换气体。即关闭第二入口和第二出口，再通过第二气体置换室25的抽气和注气设备，将第二气体置换室25内的气氛进行置换，以与窑体4的隧道内的气氛相同。

步骤S105、关闭第二入口，通过打开的第二出口，将载具转移至隧道窑之外。

载具进入到第二气体置换室25内之后，将第二入口关闭，从而将第二气体置换室25与窑体4的隧道隔离开。因此，第二气体置换室25内的气体不会对窑体4的隧道内的气体产生干扰。此时，载具可以被转移到隧道窑外。例如，第二转移机构与隧道窑外的窑外轨道对接，然后第二驱动机构将载具驱动到窑外轨道。随后即可关闭第二出口。

如果后续需要继续输入载具，则可以还对第二气体置换室25进行气体置换，以便后续从窑体4的隧道内推出的载具进入其中，以备下一个同样的工作流程。

应当指出的是，虽然上述操作以给定的步骤实施各个步骤，但是这并非意在限定其中每个步骤只能以上述顺序实施。在其他示例的步骤中也可以对也部分步骤进行适当的调节，以满足具体的作业要求。

例如，本申请中，第一气体置换室内的气体置换和第二气体置换室内的气体置换，除了按照上述步骤顺序进行之外，也可以在其他示例中选择同时进行。例如在上述的步骤S103替换第一气体置换室内的气体的同时，也可以同步替换第二气体置换室内的气体。或者，在另一些示例中，上述步骤S101在窑体4的隧道内提供作业环境时，也可以同步地替换第二气体置换室25内的气体。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道窑，其特征在于，包括：

窑体，具有位于内部的隧道，所述隧道设置有轨道；

第一气体置换室，具有第一入口和第一出口，所述第一气体置换室通过所述第一出口与所述窑体的一端连接；

第二气体置换室，具有第二入口和第二出口，所述第二气体置换室通过所述第二入口与所述窑体的另一端连接；

可选择启闭的闸门，所述第一入口、所述第一出口、所述第二入口和所述第二出口均分别设置有所述闸门；

窑车，所述窑车被构造来能够通过所述第一气体置换室、所述窑体以及所述第二气体置换室。

2.根据权利要求1所述的隧道窑，其特征在于，所述隧道窑包括气密性外壳，所述气密性外壳与所述闸门连接，并且包裹所述窑体、所述第一气体置换室和所述第二气体置换室。

3.根据权利要求1所述的隧道窑，其特征在于，所述第一气体置换室内具有独立并与所述轨道配合的第一转移机构、用以驱动所述窑车运动的第一驱动机构，所述第二气体置换室内具有独立并与所述轨道配合的第二转移机构、用以驱动所述窑车运动的第二驱动机构。

4.根据权利要求3所述的隧道窑，其特征在于，所述轨道的两端能够分别与所述第一转移机构和所述第二转移机构可分离地对接；

和/或，所述窑车能够可选地在所述第一转移机构、所述第二转移机构和所述轨道中的任一者运动。

5.根据权利要求4所述的隧道窑，其特征在于，所述第一气体置换室和所述第二气体置换室内分别设置有用于与所述窑车配合的阻尼机构。

6.根据权利要求1所述的隧道窑，其特征在于，所述第一气体置换室内具有预热装置；

和/或，所述第二气体置换室内具有冷却装置。

7.根据权利要求1所述的隧道窑，其特征在于，所述窑体的侧壁具有加热器。

8.根据权利要求1或7所述的隧道窑，其特征在于，所述窑体的侧壁具有气体注入设备。

9.根据权利要求1所述的隧道窑，其特征在于，所述第一气体置换室和所述第二气体置换室分别独立地配置真空装置。

10.一种输送方法，通过如权利要求1所述的隧道窑实施，其特征在于，所述方法包括：

在所述第一出口和所述第二入口处于关闭状态下，在所述窑体的隧道内提供作业环境；

将所述隧道窑之外的载具，从打开的所述第一入口，转移至第一气体置换室内的第一选定位置，其中，所述载具装载有作业对象；

关闭第一入口，置换所述第一气体置换室内的气氛，然后开启所述第一出口，将所述载具通过第一出口转移至所述窑体的隧道的第二选定位置；

在所述第二入口和所述第二出口处于关闭状态下，置换所述第二气体置换室内的气氛，然后从打开的所述第二入口，将所述载具转移至所述第二气体置换室的第三选定位置；

关闭所述第二入口，通过打开的所述第二出口，将所述载具转移至所述隧道窑之外。

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