CN116474661B - 一种内混吸热式气氛制备装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种内混吸热式气氛制备装置，涉及粉末冶金的领域，包括炉体，炉体上安装有对炉体内加热的加热机构，所述炉体上安装有气体供给机构，所述气体供给机构包括管道一和管道二，所述管道一的一端穿插进管道二内，所述管道一的另一端连通有原料气进气管，所述管道二的一端穿插进炉体内，所述管道二的另一端连通有空气进气管，所述管道一伸入管道二的一端开设有气孔一，所述管道二伸入炉体的一端开设有气孔二。本申请具有降低工作中存在安全隐患的效果。

Description

一种内混吸热式气氛制备装置

技术领域

本申请涉及粉末冶金的领域，尤其是涉及一种内混吸热式气氛制备装置。

背景技术

粉末冶金制品的烧结实践证明，烧结气氛对产品的最终性能有着重要的影响，它不但通过影响烧结过程而使产品的尺寸发生改变，而且影响产品的性能参数如硬度、强度、韧性等，对于铁基零件，在烧结时使用的气氛有吸热性气氛、放热性气氛、分解氨和真空等。吸热性气氛由富碳氢化合物气体和空气混合，通过加热的催化剂而形成。

目前国内使用的吸热式气氛制备装置多为罐外混合，即将富碳氢化合物气体和空气按一定的比例混合，随后送入装有催化剂的反应罐中加热，经一系列物理-化学变化，然后再迅速冷却而制成所需气体。

由于富碳氢化合物气体与空气是预先混合成混合气体，之后再传送进反应罐内高温加热。在传送过程中，混合气体如若遇到火源或者其他外界情况则极易引起爆炸，存在较大的安全隐患。

发明内容

为了降低工作中存在的安全隐患，本申请提供一种内混吸热式气氛制备装置。

本申请提供的一种内混吸热式气氛制备装置采用如下的技术方案：

一种内混吸热式气氛制备装置，包括炉体，炉体上安装有对炉体内加热的加热机构，所述炉体上安装有气体供给机构，所述气体供给机构包括管道一和管道二，所述管道一的一端穿插进管道二内，所述管道一的另一端连通有原料气进气管，所述管道二的一端穿插进炉体内，所述管道二的另一端连通有空气进气管，所述管道一伸入管道二的一端开设有气孔一，所述管道二伸入炉体的一端开设有气孔二。

通过采用上述技术方案，通过原料气进气管向管道一内通入原料气，同时通过空气进气管向管道二内通入空气，进入管道一的原料气穿过气孔一进入管道二内从而与空气混合。混合完成后，原料气与空气的混合气体穿过气孔二进入炉体内，此时通过加热机构加热炉体内部，混合气体在炉体内发生反应从而制得气氛。如此原料气与空气直接在管道二内进行混合，混合完成后直接通入炉体内发生反应，减少了混合气体发生爆炸的情况发生，降低工作中存在的安全隐患。

优选的，所述气孔一的数量为多个，多个所述气孔一绕管道一的轴线分布。

通过采用上述技术方案，便于增大原料气进入管道二后接触空气的面积，且原料气向多个方向喷进管道二内，利于原料气与空气之间的混合。

优选的，所述气孔二的数量为多个，多个所述气孔二绕管道二的轴线分布。

通过采用上述技术方案，多个气孔二便于混合气体多个方向喷入炉体内，且减缓了混合气体进入炉体内的速率，减少原料气与空气混合不均与的情况发生。

优选的，所述管道一远离管道二的一端还连通有氮气进气管。

通过采用上述技术方案，在通入原料气和空气之前，通过氮气进气管向管道一内通入氮气，氮气一次充满管道一、管道二和炉体，便于排出炉体内的杂质空气。

优选的，所述炉体内安装有用于盛放催化剂的反应管道，所述管道二设有气孔二的一端穿插进反应管道内，所述反应管道远离管道二的一端设为出气端，所述反应管道为U形、盘形或蛇形。

通过采用上述技术方案，混合气体进入反应管道内后，在高温下发生一系列反应从而制得气氛，反应管道为U形、盘形或蛇形则增加了混合气体在反应管道内的反应时长，利于混合气体较为完全的发生反应。

优选的，所述管道一包括与所述原料气进气管连通的安装管，所述安装管远离所述原料气进气管的一端穿插进管道二内且外侧套接有套管，所述气孔一开设在所述套管上，所述安装管伸入所述套管内的一端面设有开口，所述炉体上安装有驱动所述套管沿所述安装管的轴线往复运动的驱动机构。

通过采用上述技术方案，通过驱动机构带动套管沿安装管的轴线往复运动，此时原料气沿安装管进入套管，并从套管的气孔一进入管道二内。在套管往复运动的过程中，气孔一随着管道二往复移动，便于原料气较为均匀、充分的与空气混合。

优选的，所述安装管靠近所述套管的一端为往复丝杠段，所述套管的一端固定连接有与所述往复丝杠段配合的丝母，所述安装管与所述原料气进气管之间固连有连接管，所述安装管与所述连接管之间通过旋转接头转动连接，所述套管的外侧壁固定连接有导向块，所述套管二的内侧壁开设有导向槽，导向块与导向槽滑动连接，所述驱动机构包括安装在炉体上用于驱动所述安装管转动的驱动电机。

通过采用上述技术方案，启动驱动电机带动往复丝杠段转动，往复丝杠段转动从而通过丝母带动套管沿往复丝杠段的轴线往复运动，操作简单便捷，在此过程中，导向块沿导向槽运动，导向槽为导向块和套管的运动导向。

优选的，所述往复丝杠段的外侧壁固定连接有承接一环，承接一环的上表面搭接有限制一环，所述限制一环用于受气流的推动向靠近丝母的方向运动并抵接丝母与套管的连接处。

通过采用上述技术方案，当原料气沿安装管进入套管内时，原料气的气流推动限制一环向靠近丝母的方向运动，直至限制一环抵接丝母与套管的连接处，限制了丝母与套管的连接处发生漏气的情况发生。

优选的，所述管道二的内壁固定连接有承接二环，承接二环的上表面搭接有限制二环，所述安装管的外侧壁固定连接有安装块，所述安装块与管道二一端供安装管穿过的开口处固定连接，所述限制二环用于受气流的推动向靠近安装块的方向运动并抵接安装块与管道二的连接处。

通过采用上述技术方案，当向管道二内通入空气时，空气的气流推动限制二环向靠近安装块的方向运动，直至限制二环抵紧安装块与管道二的连接，如此减少了安装块与管道二的连接处发生漏气的情况发生。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

混合完成后的原料气和空气直接通入炉体内发生反应，减少了混合气体发生爆炸的情况发生，降低工作中存在的安全隐患；

在通入原料气和空气之前，先向炉体内通入氮气从而排出炉体内的杂质空气；

套管带动气孔一往复运动，便于原料气较为均匀、充分的与空气混合。

附图说明

图1是本申请实施例一体现气氛制备装置的整体机构示意图。

图2是本申请实施例一体现气孔一和气孔二的结构示意图。

图3是本申请实施例一体现气氛制备装置的俯视图。

图4是本申请实施例二体现驱动机构的俯视图。

附图标记说明：1、炉体；11、内胆；12、保温材料；2、加热机构；3、反应管道；31、进气端；32、出气端；4、气体供给机构；41、管道一；411、气孔一；412、安装管；4121、往复丝杠段；4122、安装块；413、套管；4131、丝母；414、连接管；42、管道二；421、气孔二；422、导向槽；43、氮气进气管；44、原料气进气管；45、空气进气管；46、导向块；5、驱动机构；51、隔热块；52、驱动电机；53、链轮；54、链条；6、承接一环；61、限制一环；7、承接二环；71、限制二环。

具体实施方式

以下结合附图1-图4对本申请作进一步详细说明。

实施例一

本申请实施例公开一种内混吸热式气氛制备装置。参照图1，气氛制备装置包括炉体1，炉体1的内部固定连接有内胆11，内胆11与炉体1的内腔壁之间形成空腔，空腔内填充有保温材料12。炉体1上安装有对内胆11内部进行加热的加热机构2。

内胆11内固定连接有反应管道3，反应管道3的两端分别与炉体1的上端固定连接，其中反应管道3的一端为进气端31，进气端31安装有气体供给机构4，反应管道3的另一端伸出炉体1并设置为出气端32。反应管内放置有若干催化剂，催化剂为蜂窝状，易于气体通过催化剂并在催化剂的作用下发生反应。

气体供给机构4包括管道一41和管道二42，管道一41竖直向下贯穿管道二42的上端面，且管道一41的下端插接在管道二42内部。管道二42竖直向下贯穿进气端31的上端面，且管道二42的下端插接在进气端31内部。

参照图1和图2，管道一41的上端固定并连通有氮气进气管43和原料气进气管44，管道一41的下端开设有气孔一411，气孔一411的数量为多个，且多个气孔一411绕管道一41的轴线均匀分布。管道二42的上端固定并连通有空气进气管45，管道二42的下端开设有气孔二421，气孔二421的数量为多个，且多个气孔二421绕管道二42的轴线均匀分布。

工作时，先通过氮气进气管43向管道一41内通入氮气，氮气依次经过管道一41、气孔一411、管道二42、气孔二421并进入反应管道3内，随后氮气从出气端32排出反应管道3，如此氮气将管道一41、管道二42以及反应管道3内的空气排除干净。随后关闭氮气进气管43，同时启动原料气进气管44和空气进气管45，原料气进入管道一41后穿过气孔一411进入管道二42内，随后原料气与进入管道二42内的空气混合形成混合气体。调节原料气进气管44和空气进气管45的进料速率从而使得原料气和空气按一定的比例混合。

原料气和空气混合后马上穿过气孔二421进入反应管道3内，同时加热机构2对反应管道3进行加热，混合气体在反应管道3内接触催化剂并发生一系列反应，随后从制成的气氛从出气端32排出。

为了延长反应管道3从而增加混合气体在反应管道3内滞留的时间，反应管道3可以为U形、盘形或蛇形，本实施例中的反应管道3为U形。

参照图3，加热机构2可以为电加热或者热传导加热等方式，本实施例中的加热机构2为两个，两个加热机构2均与炉体1的不同外侧壁固定连接，且加热机构2的一端均伸入内胆11内并对内胆11内部喷火加热。加热机构2对炉体1内部的加热温度达到760℃，混合气体在炉体1内发生反应。且原料气与空气混合从而形成混合气体的过程中，进气端31处的温度达到760℃，而760℃为安全温度，原料气与空气在进气端31混合不易发生爆炸。

本申请实施例一种内混吸热式气氛制备装置的实施原理为：工作时，先通过氮气进气管43向管道一41内通入氮气，直至氮气将管道一41、管道二42以及反应管道3中的空气排除。随后停止通入氮气，同时通过原料气进气管44和空气进气管45向管道一41内通入原料气和空气。进入管道一41的原料气穿过气孔一411进入管道二42内，原料气与空气在管道二42内混合成混合气体。同时加热机构2对反应管道3进行加热，混合气体穿过气孔二421进入反应管道3内并发生一系列反应从而制得气氛。

实施例二

本申请实施例公开一种内混吸热式气氛制备装置。参照图4，与实施例一的不同之处在于，为了便于原料气与空气更为均匀的混合，管道一41包括安装管412和套接在安装管412下端的套管413，安装管412的下端面为开口，多个气孔一411开设在套管413的下端，炉体1上安装有驱动套管413沿安装管412往复升降的驱动机构5。

安装管412的下端为往复丝杠段4121，套管413上端供安装段插接的开口处通过螺丝固定连接有丝母4131，丝母4131套接在往复丝杠段4121上，且往复丝杠段4121转动时，丝母4131能够带动套管413沿往复丝杠段4121往复运动。套管413的外侧壁固定连接有导向块46，管道二42的内侧壁开设有导向槽422，导向槽422沿管道二42的轴线设置，导向块46与导向槽422滑动连接。

安装管412的上端通过旋转接头转动连接有连接管414，氮气进气管43和原料气进气管44均与连接管414固定连通。驱动机构5包括固定连接在炉体1外部上端面的隔热块51，隔热块51上安装有驱动电机52，驱动电机52的输出轴竖直向上设置且输出轴上同轴固定有链轮53，安装段靠近旋转接头的一端外侧壁也同轴固定连接有链轮53，两个链轮53之间通过链条54连接。

启动驱动电机52，驱动电机52的输出轴转动则通过链轮53链条54带动安装管412转动，安装管412转动则带动往复丝杠段4121转动。往复丝杠段4121转动则带动丝母4131和套管413往复升降，如此原料气通过套管413上的气孔一411进入管道二42内与空气混合的过程中，气孔一411随套管413在管道二42内往复升降，便于原料气与空气较为均匀、充分的混合。

往复丝杆段的下端同轴固定连接有承接一环6，承接一环6套接在往复丝杠段4121的外侧壁。往复丝杠段4121的外侧壁还套接有限制一环61，限制一环61搭接承接一环6的上表面。

当原料气或氮气从安装管412的下端开口处进入套管413内时，气体推动限制一环61逐渐向靠近丝母4131的方向移动，直至限制一环61抵接丝母4131的下表面，此时限制一环61将丝母4131与套管413的连接处密封。

管道二42的内侧壁固定连接有承接二环7，承接二环7的外侧壁与管道二42的内侧壁固定连接。安装管412的外侧壁同轴固定连接有安装块4122，安装块4122与管道二42上端供安装管412穿过的开口处通过螺丝固定连接，安装块4122的外侧壁紧贴管道二42上端开口处的内侧壁。安装管412的外侧壁套接有限制二环71，限制二环71搭接在承接二环7的上表面，承接二环7位于管道二42与空气进气管45的连接处的上方。

当空气进气管45向管道二42泵入空气时，气体推动限制二环71上升直至抵接安装块4122的下表面，此时限制二环71将安装块4122与管道二42的连接处密封。

本申请实施例一种内混吸热式气氛制备装置的实施原理为：原料气进气管44向连接管414内通入原料气时，原料气沿连接管414、安装管412进入套管413内，同时启动驱动电机52，此时套管413相对安装管412往复升降。原料气从套管413上的气孔一411进入管道二42内与空气混合，气孔一411随套管413往复升降便于调节原料气进入管道二42的位置，从而便于原料气与空气较为均匀、充分的混合。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种内混吸热式气氛制备装置，包括炉体（1），炉体（1）上安装有对炉体（1）内加热的加热机构（2），其特征在于：所述炉体（1）上安装有气体供给机构（4），所述气体供给机构（4）包括管道一（41）和管道二（42），所述管道一（41）的一端穿插进管道二（42）内，所述管道一（41）的另一端连通有原料气进气管（44），所述管道二（42）的一端穿插进炉体（1）内，所述管道二（42）的另一端连通有空气进气管（45），所述管道一（41）伸入管道二（42）的一端开设有气孔一（411），所述气孔一（411）位于所述管道二（42）伸入炉体（1）内的一端，所述管道二（42）伸入炉体（1）的一端开设有气孔二（421）；

所述管道一（41）包括与所述原料气进气管（44）连通的安装管（412），所述安装管（412）远离所述原料气进气管（44）的一端穿插进管道二（42）内且外侧套接有套管（413），所述气孔一（411）开设在所述套管（413）上，所述安装管（412）伸入所述套管（413）内的一端面设有开口，所述炉体（1）上安装有驱动所述套管（413）沿所述安装管（412）的轴线往复运动的驱动机构（5）；

所述安装管（412）靠近所述套管（413）的一端为往复丝杠段（4121），所述套管（413）的一端固定连接有与所述往复丝杠段（4121）配合的丝母（4131），所述安装管（412）与所述原料气进气管（44）之间固连有连接管（414），所述安装管（412）与所述连接管（414）之间通过旋转接头转动连接，所述套管（413）的外侧壁固定连接有导向块（46），所述套管（413）二的内侧壁开设有导向槽（422），导向块（46）与导向槽（422）滑动连接，所述驱动机构（5）包括安装在炉体（1）上用于驱动所述安装管（412）转动的驱动电机（52）；

所述往复丝杠段（4121）的外侧壁固定连接有承接一环（6），承接一环（6）的上表面搭接有限制一环（61），所述限制一环（61）用于受气流的推动向靠近丝母（4131）的方向运动并抵接丝母（4131）与套管（413）的连接处；

所述管道二（42）的内壁固定连接有承接二环（7），承接二环（7）的上表面搭接有限制二环（71），所述安装管（412）的外侧壁固定连接有安装块（4122），所述安装块（4122）与管道二（42）一端供安装管（412）穿过的开口处固定连接，所述限制二环（71）用于受气流的推动向靠近安装块（4122）的方向运动并抵接安装块（4122）与管道二（42）的连接处。

2.根据权利要求1所述的一种内混吸热式气氛制备装置，其特征在于：所述气孔一（411）的数量为多个，多个所述气孔一（411）绕管道一（41）的轴线分布。

3.根据权利要求2所述的一种内混吸热式气氛制备装置，其特征在于：所述气孔二（421）的数量为多个，多个所述气孔二（421）绕管道二（42）的轴线分布。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种内混吸热式气氛制备装置，其特征在于：所述管道一（41）远离管道二（42）的一端还连通有氮气进气管（43）。

5.根据权利要求1所述的一种内混吸热式气氛制备装置，其特征在于：所述炉体（1）内安装有用于盛放催化剂的反应管道（3），所述管道二（42）设有气孔二（421）的一端穿插进反应管道（3）内，所述反应管道（3）远离管道二（42）的一端设为出气端（32），所述反应管道（3）为U形、盘形或蛇形。