CN117327928B - 一种金属铪生产用升华炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属铪生产技术领域，公开了一种金属铪生产用升华炉，包括：升华罐，其上设有盖体；加热炉，设置在所述升华罐内部，用于放置被加热的铪化合物；冷凝管组，设置在所述加热炉内部上端，用于对升华后的金属气流进行冷凝；清理组件，用于对附着在所述冷凝管组表面的液态金属进行清理。本发明通过在冷凝管组上套设有清理板，可以利用清理板上下移动的同时将纵向冷凝管表面附着的液态金属推落，有效对冷凝管组表面进行清理，避免液态金属堆积在纵向冷凝管表面，导致冷凝效果差的现象，可以有效保证冷凝效果好。

Description

一种金属铪生产用升华炉

技术领域

本发明属于金属铪生产技术领域，具体涉及一种金属铪生产用升华炉。

背景技术

铪通常以铪化合物的形式存在，如铪氯化物（HfCl4）或铪氟化物（HfF4），这些化合物通常需要在高温下升华，将它们从固体状态转化为气体状态；升华炉提供了必要的高温环境，以促使这些化合物升华；升华炉可用于将升华的铪化合物分离和纯化，在高温下，铪化合物升华并可以从其他杂质中分离出来，进行冷凝，这有助于获得高纯度的铪。

如授权公告号为CN208617958U的中国专利公开了一种金属铪生产用升华炉，通过设置接管、L型抽液管、引流板、环形冷却管和电热丝，可以最大面积的接受金属冷却结晶，再通过电热丝和L型抽液管可以直接向外部抽取结晶液体。

上述专利在对铪化合物进行升华的过程中还存在如下问题：

升华后的金属气流与冷却管接触后会冷凝成液态金属，并附着在冷却管上，当附着的金属层过厚或形成不均匀时，会对冷凝管表面进行包裹，使得一部分液态金属会固化在冷却管表面，使得热交换效率下降，进而导致影响冷凝效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属铪生产用升华炉，用于解决背景技术中提出的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种金属铪生产用升华炉，包括：升华罐，其上设有盖体；加热炉，设置在所述升华罐内部，用于放置被加热的铪化合物；冷凝管组，设置在所述加热炉内部上端，用于对升华后的金属气流进行冷凝；清理组件，用于对附着在所述冷凝管组表面的液态金属进行清理；所述清理组件包括：清理板，滑动套设在所述冷凝管组上，并沿冷凝管组表面进行移动；驱动结构，设置在所述清理板上方并与所述清理板连接，用于为清理板沿冷凝管组表面移动提供动力支持；其中，驱动结构可以驱动清理板沿冷凝管组表面移动，将因冷凝附着在冷凝管组表面的液态金属进行清理。

优选的，所述加热炉包括：炉体，设置在所述升华罐内部；保温隔板，设置在所述炉体内部；加热室，位于所述保温隔板下表面与炉体内部底端之间的空间，用于存放被加热的铪化合物；冷凝室，位于所述保温隔板上表面与盖体之间的空间，用于安装冷凝管组。

优选的，所述保温隔板包括：固定板，设置在所述炉体内部；集料槽，设置在所述固定板中部并位于冷凝管组正下方；通孔，呈环状布设在所述固定板上并连通所述加热室和冷凝室，所述通孔位于集料槽外周，用于将加热室内升华后的金属气流导入至冷凝室内；连接杆，固定设置在所述固定板上并与所述盖体下表面固定连接。

优选的，所述冷凝管组包括：环状冷凝管，设置在所述冷凝室内并与所述盖体固定连接；纵向冷凝管，呈环状均匀布设在所述环状冷凝管下表面并与环状冷凝管内部连通；第一分隔板，均匀布设在所述环状冷凝管，用于将环状冷凝管内部分隔成若干个空间；第二分隔板，设置在所述纵向冷凝管内部，第二分隔板顶端与第一分隔板底端固定连接，第二分隔板将纵向冷凝管内部分隔成两个空间，且两个空间底部连通。

优选的，所述清理板包括：板体，套设在所述纵向冷凝管上；清理孔，贯穿设置在所述板体上并与所述纵向冷凝管一一对应；清理结构，设置在所述清理孔内部，用于对纵向冷凝管表面附着的液态金属进行清理。

优选的，所述清理结构包括：滚珠，转动安装在所述清理孔内部；转轴，贯穿所述滚珠并与滚珠固定连接；弧形刮板，其底端与所述转轴固定连接；其中，滚珠与纵向冷凝管接触滚动并带动转轴转动，进而使得弧形刮板偏转与纵向冷凝管表面接触或分离，对纵向冷凝管表面进行清理。

优选的，所述驱动结构包括：转动杆，转动安装在所述盖体下方；叶轮，固定安装在转动杆顶端并位于所述盖体内部；旋转盘，固定安装在转动杆底端；牵拉杆，其一端与旋转盘下表面铰接，其另一端与所述板体上表面铰接。

优选的，所述盖体包括：密封盖，设置在所述升华罐上端；储水腔，设置在所述密封盖内部，所述叶轮位于储水腔内部；高压水管，设置在所述密封盖上，所述高压水管一端设有的高压喷头延伸位于储水腔内部并朝向所述叶轮；真空管，贯穿设置在所述密封盖上，对加热炉内部进行抽真空。

优选的，所述环状冷凝管上连接有进水管和出水管，所述进水管和出水管相对设置在环状冷凝管上；所述进水管顶端与储水腔内部连通，所述出水管贯穿所述盖体并延伸至所述盖体外部。

优选的，所述升华罐内部设有环状凸檐，所述加热炉通过环状凸檐固定在升华罐内部，所述升华罐内壁上设有加热元件，用于对加热炉的加热室进行加温。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过在冷凝管组上套设有清理板，可以利用清理板上下移动的同时将纵向冷凝管表面附着的液态金属推落，有效对冷凝管组表面进行清理，避免液态金属堆积在纵向冷凝管表面，导致冷凝效果差的现象，可以有效保证冷凝效果好。

本发明通过设置清理机构，当清理板沿着纵向冷凝管表面下移时，此时滚珠转动并带动转轴转动，从而使得弧形刮板偏转一定的角度并与纵向冷凝管表面接触，进而可以在清理板下移的过程中将纵向冷凝管表面附着的液态金属刮落；当清理板上移时，此时滚珠反向转动并使得弧形刮板偏转与纵向冷凝管表面分离，从而可以避免清理板上移时将液态金属向上推，保证对纵向冷凝管表面的清理效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1示出了本发明的主视图；

图2示出了本发明的剖面图；

图3示出了本发明的冷凝室内部结构示意图；

图4示出了本发明的冷凝管组结构示意图；

图5示出了本发明的冷凝管组剖面图；

图6示出了本发明的保温隔板结构示意图；

图7示出了本发明的驱动结构与清理板连接结构示意图；

图8示出了本发明的驱动结构与清理板的一种工作状态结构图；

图9示出了本发明的清理板结构图；

图10示出了本发明的清理板沿纵向冷凝管下移结构图；

图11示出了本发明的图10中A部分放大结构示意图；

图12示出了本发明的清理板沿纵向冷凝管上移结构图；

图13示出了本发明的图12中B部分放大结构图。

附图标记：100、升华罐；101、环状凸檐；102、加热元件；200、盖体；201、储水腔；202、高压水管；203、真空管；204、密封盖；300、加热炉；301、保温隔板；301a、集料槽；301b、通孔；301c、连接杆；301d、固定板；302、加热室；303、冷凝室；304、炉体；400、冷凝管组；401、环状冷凝管；401a、第一分隔板；403、进水管；404、出水管；402、纵向冷凝管；402a、第二分隔板；500、清理组件；501、清理板；501a、板体；501b、清理孔；501c、清理结构；501c-1、滚珠；501c-2、转轴；501c-3、弧形刮板；502、驱动结构；502a、转动杆；502b、叶轮；502c、旋转盘；502d、牵拉杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1-2所示，一种金属铪生产用升华炉，包括升华罐100，其上设有盖体200，盖体200包括密封盖204，密封盖204内部设置有储水腔201，密封盖204上贯穿设置有真空管203，对加热炉300内部进行抽真空；升华罐100内部设有加热炉300，用于放置被加热的铪化合物；升华罐100内部设有环状凸檐101，加热炉300通过环状凸檐101固定在升华罐100内部，升华罐100内壁上设有加热元件102，用于对加热炉300进行加温；

本实施例中，可以通过打开盖体200，将需要升华的铪化合物加入到加热炉300内部，然后利用盖体200对升华罐100和加热炉300进行封闭，同时利用真空管203外接真空泵对加热炉300内部进行抽真空操作，然后利用加热元件102进行加热，从而可以对加热炉300内部的铪化合物进行加热，使得铪化合物中的金属铪在高温作用下进行升华。

具体的，如图2所示，加热炉300包括炉体304，炉体304内部设有保温隔板301，保温隔板301通过其上设有的连接杆301c与盖体200固定连接，保温隔板301将炉体304内部分隔成加热室302和冷凝室303，参照图6所示，保温隔板301包括固定板301d，固定板301d中部开设有集料槽301a，用于对冷凝后的液态金属进行收集，集料槽301a外周环设有通孔301b，通孔301b贯穿固定板301d，用于将加热室302内升华后的金属气流导入至冷凝室303内；其中加热室302位于固定板301d下表面与加热炉300内部底端之间的空间，用于存放被加热的铪化合物；冷凝室303位于加热室302的上方，冷凝室303内部设有冷凝管组400，用于对升华后的金属气流进行冷凝；

本实施例中，加热室302内被加热升华的金属铪气流上升并穿过保温隔板301上的通孔301b进入到冷凝室303内部，进入到冷凝室303内部的金属铪气流与冷凝管组400接触被冷凝成液态金属，然后沿着冷凝管组400向下滑落进入到集料槽301a内进行收集。

进一步的，如图4和图5所示，冷凝管组400包括环状冷凝管401，环状冷凝管401上连接有进水管403和出水管404，进水管403和出水管404相对设置在环状冷凝管401上；进水管403顶端与储水腔201内部连通，出水管404贯穿盖体200并延伸至盖体200外部，环状冷凝管401通过进水管403和出水管404与盖体200固定连接，环状冷凝管401下表面环设有若干个纵向冷凝管402，若干个纵向冷凝管402均与环状冷凝管401内部连通，可以将环状冷凝管401内部的冷凝水分流至若干个纵向冷凝管402内部；环状冷凝管401内部设有若干个第一分隔板401a，第一分隔板401a将环状冷凝管401内部分隔成若干个空间；纵向冷凝管402内部设有第二分隔板402a，第二分隔板402a顶端与第一分隔板401a底端固定连接，第二分隔板402a将纵向冷凝管402内部分隔成两个空间，且两个空间底部连通；

本实施例中，从相邻两个第一分隔板401a进入到环状冷凝管401内部的冷凝水，在第一分隔板401a的作用下分流至两个纵向冷凝管402内部的一侧空间中，由于纵向冷凝管402内部的两个空间底部连通，此时纵向冷凝管402内另外一侧的空间中的冷凝水也在增加，当纵向冷凝管402另外一侧的空间中的冷凝水进入到环状冷凝管401内部时，则会继续向下一个纵向冷凝管402中注入冷凝水，如此可以将若干个纵向冷凝管402与环状冷凝管401内部依次连通，并配合进水管403和出水管404形成冷凝水循环，使得冷凝效果好，冷凝效率高，且设置的冷凝管组400有多个，多个冷凝管组400由内到外依次设置，多个冷凝管组400的中心轴共线。

工作原理：可以通过打开盖体200，将冷凝管组400和保温隔板301均从加热炉300内取出，将需要升华的铪化合物加入到加热炉300内，可以利用加热元件102对位于加热炉300内部的铪化合物进行加热，使得铪化合物中的金属铪在高温作用下进行升华，加热室302内被加热升华的金属铪气流上升并穿过保温隔板301上的通孔301b进入到冷凝室303内部，进入到冷凝室303内部的金属铪气流与若干个纵向冷凝管402接触被冷凝成液态金属，然后沿着纵向冷凝管402表面向下滑落进入到集料槽301a内进行收集；在冷凝的过程中，进入到储水腔201内部的冷凝水通过进水管403进入到环状冷凝管401内部，在第一分隔板401a的作用下冷凝水分流至两个纵向冷凝管402内部的一侧空间中，由于纵向冷凝管402内部的两个空间底部连通，此时纵向冷凝管402内另外一侧的空间中的冷凝水也在增加，当纵向冷凝管402另外一侧的空间中的冷凝水进入到环状冷凝管401内部时，则会继续向下一个纵向冷凝管402中注入冷凝水，如此可以将若干个纵向冷凝管402与环状冷凝管401内部依次连通，并配合进水管403和出水管404形成冷凝水循环，使得冷凝效果好，冷凝效率高，同时纵向冷凝管402垂直设置在环状冷凝管401下方，可以便于附着在纵向冷凝管402上的液态金属向下滴落进行收集。

实施例2

参照图3和图7所示，为了对附着在纵向冷凝管402的液态金属进行清理，本发明还设置了清理组件500，清理组件500包括清理板501，清理板501包括板体501a以及贯穿设置在板体501a上的若干个清理孔501b，清理孔501b与纵向冷凝管402对应设置，清理板501通过清理孔501b滑动套设在纵向冷凝管402上，并沿纵向冷凝管402表面进行移动；

本实施例中，清理板501在沿着纵向冷凝管402表面上下移动时，可以将附着在纵向冷凝管402上的液态金属向下推落，从而实现对纵向冷凝管402表面的清理，避免纵向冷凝管402上附着的液态金属固化在纵向冷凝管402上，影响纵向冷凝管402的冷凝效果。

进一步的，如图7和图8所示，清理组件500还包括驱动结构502，驱动结构502包括转动安装在盖体200下方的转动杆502a，转动杆502a顶端固定安装有叶轮502b，叶轮502b延伸位于储水腔201内部，盖体200上设有高压水管202，高压水管202一端设有的高压喷头，参照图3，高压喷头延伸位于储水腔201内部并朝向叶轮502b，转动杆502a底端固定连接有旋转盘502c，旋转盘502c下表面连接有牵拉杆502d，牵拉杆502d一端与旋转盘502c下表面铰接，另一端与板体501a上表面铰接；

本实施例中，在冷却过程中，可以利用高压水管202将增压后的冷凝水送入到储水腔201内并通过高压喷头喷向叶轮502b，使得叶轮502b匀速转动，同时叶轮502b转动带动转动杆502a和旋转盘502c转动，从而可以利用旋转盘502c转动时带动牵拉杆502d往复对板体501a进行上下牵拉，实现板体501a沿着纵向冷凝管402的表面上下移动，进而可以在上下移动过程中对附着在纵向冷凝管402表面的液态金属进行刮落清理。

工作原理：在冷却过程中，可以利用高压水管202将增压后的冷凝水送入到储水腔201内并通过高压喷头喷向叶轮502b，使得叶轮502b匀速转动，同时叶轮502b转动带动转动杆502a和旋转盘502c转动，从而可以利用旋转盘502c转动时带动牵拉杆502d往复对板体501a进行上下牵拉，实现板体501a沿着纵向冷凝管402的表面上下移动，将位于清理孔501b内的液态金属向下推动，并使得液态金属沿着纵向冷凝管402向下滴落，进而可以在上下移动过程中对附着在纵向冷凝管402的液态金属进行刮落清理，同时，由于旋转盘502c匀速旋转并推动板体501a上下移动过程中，会对冷凝室303内的金属气流进行扰动，可以促进金属气流与纵向冷凝管402的表面进行充分接触，可以提高冷凝效率。

实施例3

参照图9-图13所示，为了进一步增加对纵向冷凝管402表面的清理效果，本发明还设置了清理结构501c，其设置在清理孔501b内部，清理结构501c包括滚珠501c-1，滚珠501c-1转动安装在清理孔501b内部，滚珠501c-1一侧与纵向冷凝管402表面接触；滚珠501c-1上贯穿设有转轴501c-2，转轴501c-2与清理孔501b内壁转动连接，转轴501c-2上还安装有弧形刮板501c-3，弧形刮板501c-3底端与转轴501c-2固定连接；

工作原理：当板体501a沿着纵向冷凝管402下移时，此时，滚珠501c-1与纵向冷凝管402接触滚动并带动转轴501c-2转动，进而使得弧形刮板501c-3偏转与纵向冷凝管402表面接触，参照图10和图11，当弧形刮板501c-3与纵向冷凝管402表面抵接时，此时滚珠501c-1跟随板体501a沿纵向冷凝管402向下滑动，同时弧形刮板501c-3可以将附着在纵向冷凝管402上的液态金属向下刮落；

当板体501a沿着纵向冷凝管402上移时，此时滚珠501c-1与纵向冷凝管402接触反向滚动并带动转轴501c-2反向转动，进而使得弧形刮板501c-3偏转与纵向冷凝管402表面分离，参照图12和图13，此时弧形刮板501c-3上端与清理孔501b内壁抵接对滚珠501c-1进行限位，此时滚珠501c-1跟随板体501a沿纵向冷凝管402向上滑动，同时弧形刮板501c-3跟随板体501a上移时不与纵向冷凝管402表面接触，避免将纵向冷凝管402上的液态金属向上推动，导致清理效果不佳的现象，可以有效实现对纵向冷凝管402表面进行清理，减少纵向冷凝管402表面附着的液态金属，进而增加纵向冷凝管402对升华后的金属气体的冷凝效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种金属铪生产用升华炉，其特征在于，包括：

升华罐（100），其上设有盖体（200）；

加热炉（300），设置在所述升华罐（100）内部，用于放置被加热的铪化合物；

冷凝管组（400），设置在所述加热炉（300）内部上端，用于对升华后的金属气流进行冷凝；

清理组件（500），用于对附着在所述冷凝管组（400）表面的液态金属进行清理；

所述清理组件（500）包括：

清理板（501），滑动套设在所述冷凝管组（400）上，并沿冷凝管组（400）表面进行移动；

驱动结构（502），设置在所述清理板（501）上方并与所述清理板（501）连接，用于为清理板（501）沿冷凝管组（400）表面移动提供动力支持；

其中，驱动结构（502）驱动清理板（501）沿冷凝管组（400）表面移动，将因冷凝附着在冷凝管组（400）表面的液态金属进行清理；

所述加热炉（300）包括：

炉体（304），设置在所述升华罐（100）内部；

保温隔板（301），设置在所述炉体（304）内部；

加热室（302），位于所述保温隔板（301）下表面与炉体（304）内部底端之间的空间，用于存放被加热的铪化合物；

冷凝室（303），位于所述保温隔板（301）上表面与盖体（200）之间的空间，用于安装冷凝管组（400）；

所述保温隔板（301）包括：

固定板（301d），设置在所述炉体（304）内部；

集料槽（301a），设置在所述固定板（301d）中部，并位于冷凝管组（400）正下方；

通孔（301b），呈环状布设在所述固定板（301d）上，并连通所述加热室（302）和冷凝室（303），所述通孔（301b）位于集料槽（301a）外周，用于将加热室（302）内升华后的金属气流导入至冷凝室（303）内；

连接杆（301c），固定设置在所述固定板（301d）上并与所述盖体（200）下表面固定连接；

所述冷凝管组（400）包括：

环状冷凝管（401），设置在所述冷凝室（303）内并与所述盖体（200）固定连接；

纵向冷凝管（402），呈环状均匀布设在所述环状冷凝管（401）下表面并与环状冷凝管（401）内部连通；

第一分隔板（401a），均匀布设在所述环状冷凝管（401）内部，用于将环状冷凝管（401）内部分隔成若干个空间；

第二分隔板（402a），设置在所述纵向冷凝管（402）内部，第二分隔板（402a）顶端与第一分隔板（401a）底端固定连接，第二分隔板（402a）将纵向冷凝管（402）内部分隔成两个空间，且两个空间底部连通；

所述清理板（501）包括：

板体（501a），套设在所述纵向冷凝管（402）上；

清理孔（501b），贯穿设置在所述板体（501a）上，并与所述纵向冷凝管（402）一一对应；

清理结构（501c），设置在所述清理孔（501b）内部，用于对纵向冷凝管（402）表面附着的液态金属进行清理；

所述清理结构（501c）包括：

滚珠（501c-1），转动安装在所述清理孔（501b）内部；

转轴（501c-2），贯穿所述滚珠（501c-1）并与滚珠（501c-1）固定连接；

弧形刮板（501c-3），其底端与所述转轴（501c-2）固定连接；

其中，滚珠（501c-1）与纵向冷凝管（402）接触滚动并带动转轴（501c-2）转动，进而使得弧形刮板（501c-3）偏转与纵向冷凝管（402）表面接触或分离，对纵向冷凝管（402）表面进行清理。

2.如权利要求1所述的金属铪生产用升华炉，其特征在于，所述驱动结构（502）包括：

转动杆（502a），转动安装在所述盖体（200）下方；

叶轮（502b），固定安装在转动杆（502a）顶端，并位于所述盖体（200）内部；

旋转盘（502c），固定安装在转动杆（502a）底端；

牵拉杆（502d），其一端与旋转盘（502c）下表面铰接，其另一端与所述板体（501a）上表面铰接。

3.如权利要求2所述的金属铪生产用升华炉，其特征在于，所述盖体（200）包括：

密封盖（204），设置在所述升华罐（100）上端；

储水腔（201），设置在所述密封盖（204）内部，所述叶轮（502b）位于储水腔（201）内部；

高压水管（202），设置在所述密封盖（204）上，所述高压水管（202）一端设有的高压喷头延伸位于储水腔（201）内部并朝向所述叶轮（502b）；

真空管（203），贯穿设置在所述密封盖（204）上，对加热炉（300）内部进行抽真空。

4.如权利要求3所述的金属铪生产用升华炉，其特征在于，所述环状冷凝管（401）上连接有进水管（403）和出水管（404），所述进水管（403）和出水管（404）相对设置在环状冷凝管（401）上；所述进水管（403）顶端与储水腔（201）内部连通，所述出水管（404）贯穿所述盖体（200）并延伸至所述盖体（200）外部。

5.如权利要求4所述的金属铪生产用升华炉，其特征在于，所述升华罐（100）内部设有环状凸檐（101），所述加热炉（300）通过环状凸檐（101）固定在升华罐（100）内部，所述升华罐（100）内壁上设有加热元件（102），用于对加热炉（300）的加热室（302）进行加温。