CN118089425A - 碳管炉测温装置、快速更换玻片机构、控温装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碳管炉测温装置、快速更换玻片机构、控温装置及方法，其中碳管炉测温装置包括间接测温单元和直接测温单元，间接测温单元包括测温管、连接管、玻片夹持机构和测温机构，玻片夹持机构包括限位组件和夹持组件，直接测温单元包括设置在碳管炉石墨舟上的测温块和红外测温仪；快速更换玻片机构包括限位组件和夹持组件；控温装置包括上述测温装置及温控仪；控温方法可根据测温装置测量的温度值调节温控仪实现对碳管炉内温度的实时精确控制。本发明采用的快速更换玻片机构，实现了碳氮化钛的生产过程中在更换玻片的情况下依然能够实时精确测温，保证了生产过程的连续性，提高了碳氮化钛的生产制备效率。

Description

碳管炉测温装置、快速更换玻片机构、控温装置及方法

技术领域

本发明涉及碳氮化钛的生产设备领域，具体来讲，涉及一种碳管炉测温装置、快速更换玻片机构、控温装置及方法。

背景技术

碳氮化钛的生产过程中，为得到品质优良的产品，烧结工序环节的工艺控制最为重要，烧结工序中最重要的工艺参数是控制温度的精确性和稳定性，是关系到产品品质的重要关键因素。通常的碳氮化钛批量性生产都是选用石墨碳管炉进行烧结的，其优点是能连续性生产，批量大、成本低。由于二氧化钛碳热还原法生产碳氮化钛要求的温度高，基本都在1800℃～1900℃，测温方式一般选用红外线测温，例如公开号为“CN107830733A”的中国专利文件“一种碳管炉”中公开了一种碳管炉的测温装置，包括测温碳管、碳管安装座、散热部件、球阀、观孔座和红外测温仪，其中观孔座中设置有透镜，红外测温仪通过透镜实时感应测温碳管所插接的炉芯的温度，进而测量窑炉内部的温度。但在测温装置工作一段时间后，测温碳管内产生的烟气会粘接在透镜的内表面上进而影响红外测温仪的测温，在该结构中，观孔座的端部设置有沉孔，沉孔的底面设置有密封圈，透镜通过开设有通孔的端盖紧压在沉孔内，这样可以通过人工操作手动将透镜从观孔座中拆卸下来进行维护和更换，但手动更换的方式降低了测温装置的工作效率，而且在更换过程中需要短暂停炉，使炉内温度大幅度的波动，影响工作温度的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种碳管炉测温装置、快速更换玻片机构、控温装置及方法，碳管炉测温装置中应用了快速更换玻片机构，可以实现玻片的自动快捷更换，解决了由于手动拆卸装置更换玻片带来的停炉、耗时、测温误差大等技术问题，控温装置及方法可实现对碳管炉内的温度进行精确调校，解决了炉内温度波动大导致影响产品质量的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种碳管炉测温装置，包括间接测温单元，间接测温单元包括：测温管，测温管包括封闭端和开口端，封闭端被配置为能够与碳管炉的炉管外壁贴合；测温机构，用于测量所述测温管的封闭端处的温度；以及玻片夹持机构，玻片夹持机构设置在测温管的开口端与测温机构之间并能够与测温管和测温机构连通，包括：限位组件，限位组件包括限位筒，限位筒包括与测温管相连的直筒段和从直筒段的一端沿径向向外突出的挡板；和夹持组件，夹持组件包括固定夹板、移动夹板、导杆和弹性件，其中，固定夹板连接至测温管，移动夹板套设在直筒段的另一端上并能够沿直筒段的轴线方向移动；导杆的一端与移动夹板固定连接，另一端能够贯穿挡板；弹性件套设在导杆上；固定夹板和移动夹板之间形成夹持副能够将玻片夹持在中间。

可选择地，所述限位组件还可包括相对设置的一对侧板，所述移动夹板、导杆和弹性件位于侧板之间，侧板的两端分别与所述固定夹板和挡板固定连接，侧板上分别开设有相对的一对限位孔，所述夹持组件还包括固定连接在所述移动夹板两侧的扳手，扳手穿过限位孔伸出至侧板外并被配置为能够在限位孔内带动所述移动夹板沿轴向移动；所述固定夹板的下端可形成有托持部，托持部被配置为能够托住从所述夹持组件中落下的玻片。

可选择地，所述间接测温单元还可包括连接管，连接管设置在所述测温管和玻片夹持机构之间，连接管的一端与所述测温管的开口端固定连接，另一端与所述固定夹板固定连接，连接管能够与所述测温管和所述玻片夹持机构连通。

可选择地，所述间接测温单元还可包括冷水套管，冷水套管套设在所述连接管上，冷水套管相对的侧壁上分别开设有进水口和出水口，冷水套管被配置为能够在其中输入冷水以冷却所述连接管。

可选择地，所述连接管相对的侧壁上可开设有相对的一对氮气吹扫孔，氮气吹扫孔被配置为能够将氮气输入至连接管中并把烟气和水分带出所述连接管。

可选择地，所述测温机构可包括第一红外测温仪和测温仪套管，测温仪套管的一端与所述挡板固定连接并能够与所述快速更换玻片机构连通，第一红外测温仪从测温仪套管的另一端伸入至测温仪套管中并与测温仪套管固定连接，所述测温机构被配置为能够将第一红外测温仪对准所述夹持组件中的玻片以及所述测温管的封闭端。

可选择地，所述测温装置还可包括直接测温单元，直接测温单元包括第二红外测温仪和测温块，测温块设置在所述碳管炉内的石墨舟上，测温块能够随石墨舟在碳管炉中的移动到达碳管炉的中心位置，直接测温单元被配置为能够将第二红外测温仪对准测温块以测量测温块的温度。

本发明的另一方面提供了一种快速更换玻片机构，包括限位组件，限位组件包括限位筒，限位筒包括与测温管相连的直筒段和从直筒段的一端沿径向向外突出的挡板；和夹持组件，夹持组件包括固定夹板、移动夹板、导杆和弹性件，其中，固定夹板连接至测温管，移动夹板套设在直筒段的另一端上并能够沿直筒段的轴线方向移动；导杆的一端与移动夹板固定连接，另一端能够贯穿挡板；弹性件套设在导杆上；固定夹板和移动夹板之间形成夹持副能够将玻片夹持在中间。

本发明的又一方面提供了一种碳管炉控温装置，包括如上所述的碳管炉测温装置和温控仪，温控仪与所述碳管炉测温装置连接，温控仪能够根据所述碳管炉测温装置测量的温度对碳管炉内的温度进行调校。

本发明的再一方面提供了一种碳管炉控温方法，采用如上所述的碳管炉控温装置来控制碳管炉内温度，所述控温方法包括：分别用所述间接测温单元和直接测温单元对碳管炉的温度进行测量，所述温控仪以所述间接测温单元和直接测温单元测得的温度值为依据对炉内温度进行精确调校，将炉内温度的变化值控制在设定温度±3℃之内。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

1、本发明的制备碳氮化钛的精确测温装置采用了快速更换玻片机构，实现了碳氮化钛的生产过程中在更换玻片的情况下依然能够实时精确测温，保证了生产过程的连续性，提高了碳氮化钛的生产制备效率。

2、在实际生产过程中，每天经多次炉内实际温度测试和调校温度，可以把炉内温度的变化值降低到1850±3℃以内，以实现较高精度的温度控制，并且防止了长期开炉过程中，温度爬升带来的安全隐患和产品质量下降。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明示例性实施例的碳管炉测温装置中的间接测温单元的主视剖视图。

图2示出了本发明示例性实施例的碳管炉测温装置中的玻片夹持机构的主视剖视图。

图3示出了本发明示例性实施例的碳管炉测温装置中的玻片夹持机构的俯视剖视图。

图4示出了图1中“C-C”的截面图。

附图标记说明：

A-间接测温单元；

1-测温管，11-封闭端，12-开口端；

2-玻片夹持机构，21-限位组件，211-限位筒，2111-直筒段，2112-挡板，

212-侧板，2121-限位孔，22-夹持组件，221-固定夹板，2211-托持部，222-移动夹板，223-导杆，224-弹性件，225-扳手，23-密封圈；

3-连接管，31-氮气吹扫孔；4-冷水套管，41-出水口，42-进水口；

5-测温机构，51-第一红外测温仪，52-测温仪套管，6-碳管炉，7-玻片；

B-直接测温单元；

8-测温块，9-第二红外测温仪，10-石墨舟。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的碳管炉测温装置、快速更换玻片机构、控温装置及方法。

需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。对于本领域普通技术人员而言，本文中的部分术语“压力”相当于压强。

相关技术中，玻片内置在测温系统里面，如需要更换玻片，就要短暂停炉，使炉内温度大幅度的波动，影响工作温度的稳定性。

本发明一方面提供了一种碳管炉测温装置，所述测温装置包括间接测温单元，间接测温单元包括：测温管，测温管包括封闭端和开口端，封闭端被配置为能够与碳管炉的炉管外壁贴合；测温机构，用于测量所述测温管的封闭端处的温度；以及玻片夹持机构，玻片夹持机构设置在测温管的开口端与测温机构之间并能够与测温管和测温机构连通，包括：限位组件，限位组件包括限位筒，限位筒包括与测温管相连的直筒段和从直筒段的一端沿径向向外突出的挡板；和夹持组件，夹持组件包括固定夹板、移动夹板、导杆和弹性件，其中，固定夹板连接至测温管，移动夹板套设在直筒段的另一端上并能够沿直筒段的轴线方向移动；导杆的一端与移动夹板固定连接，另一端能够贯穿挡板；弹性件套设在导杆上；固定夹板和移动夹板之间形成夹持副能够将玻片夹持在中间。

本发明所述测温装置中的玻片夹持机构能够实现玻片的快速更换，更换过程中无需进行停炉操作，解决了因停炉而导致的炉内温度波动、生产过程不稳定的技术问题，并且在更换玻片的情况下依然能够实时精确测温，保证了生产过程的连续性，提高了碳氮化钛的生产制备效率。

图1示出了本发明示例性实施例的碳管炉测温装置中的间接测温单元的主视剖视图，图2示出了本发明示例性实施例的碳管炉测温装置中的玻片夹持机构的主视剖视图，图3示出了本发明示例性实施例的碳管炉测温装置中的玻片夹持机构的俯视剖视图，图4示出了图1中“C-C”的截面图。

如图1至图4中所示，本发明所述的碳管炉测温装置包括间接测温单元A和直接测温单元B，其中间接测温单元A包括依次连接的测温管1、连接管3、玻片夹持机构2、冷水套管4和测温机构5。

其中，测温管1包括封闭端11和开口端12，封闭端11能够与碳管炉6的外壁紧密贴合，碳管炉6内部的温度能够传递至封闭端11处，使得封闭端11处的温度可被测温机构5测量。

在本实施例中，测温管1的材料可为高纯石墨，并在使用前需经过1900℃～1950℃的高温保护气体煅烧，以消除材料中的杂质，可很大程度上避免在高温下逸出烟气污损玻片7；但本发明不限于此，测温管1的材料也可为金属等其他类型的导热材料。

测温管1的形状可为圆筒状结构，其封闭的一端的外壁形成为弧形面，与碳管炉6的外壁匹配，从而可以紧密贴合在碳管炉6上，但本发明不限于此，测温管1的形状也可为方筒状等其他形状的筒状结构。

玻片夹持机构2可包括限位组件21和夹持组件22。如图2中所示，限位组件21包括限位筒211和侧板212，限位筒211为中空的筒状结构，限位筒211包括直筒段2111和形成于直筒段2111一端的挡板2112，挡板2112自直筒段2111的端部沿径向向外突出，挡板2112的外径大于直筒段2111的外径，侧板212安装在直筒段2111的两侧。

夹持组件22可包括固定夹板221、移动夹板222、导杆223、弹性件224和扳手225，其中，移动夹板222套设在直筒段2111上，移动夹板222能够沿直筒段2111的轴线方向移动，如图2中所示，移动夹板222能够左右移动，固定夹板221与移动夹板222彼此相对设置，固定夹板221与移动夹板222之间可形成夹持副，能够将玻片7夹持在其间，导杆223的一端可固定连接在移动夹板222上，另一端可穿设在挡板2112中并能够贯穿挡板2112的两侧，弹性件224套设在导杆223上，弹性件224的一端与移动夹板222顶接，弹性件224的另一端与挡板2112顶接。弹性件224可以为弹簧。

当施加在移动夹板222上的轴向力大于弹性件224的弹力时，移动夹板222和导杆223可沿直筒段2111的轴线方向朝挡板2112移动，可使移动夹板222与固定夹板221之间的间距大于玻片7的厚度，此时夹持组件松开对玻片7的夹持，可对夹持在移动夹板222与固定夹板221之间的玻片7进行更换；当施加在移动夹板222上的轴向力小于弹性件224的弹力时，移动夹板222和导杆223可沿直筒段2111的轴线方向朝固定夹板221移动，可与固定夹板221形成夹持副将玻片7夹持在移动夹板222与固定夹板221之间。

侧板212沿直筒段2111的轴线方向设置在固定夹板221和挡板2112之间，侧板212的一端与固定夹板221固定连接，另一端与挡板2112固定连接，侧板212沿直筒段2111的径向方向设置在直筒段2111的两侧，侧板上沿直筒段2111的轴线方向开设有一定长度的限位孔2121，扳手225的一端与移动夹板222固定连接，另一端穿过限位孔2121伸出至侧板212之外，可通过扳动扳手225对移动夹板222施加轴向力，使移动夹板222沿轴线方向移动，从而控制夹持组件22的夹紧和放松动作。

在本实施例中，直筒段2111的形状可为圆筒状结构，挡板2112可为圆板状结构，导杆223的数量可为4个，弹性件224可为弹簧，但本发明不限于此，直筒段2111的形状也可为方筒状或其他形状的筒状结构，挡板2112也可为方板状或其他形状的板状结构，导杆223的数量也可为除4以外的其他正整数，弹性件224也可为除弹簧之外的其他类型的弹性构件。

固定夹板221的下部向下延伸形成有呈弯折状的托持部2211，托持部2211可用于托住从夹持组件22中下落的玻片7，以便于进行玻片7的更换，但本发明不限于此，托持部2211也可为能够将下落的玻片7进行固定的其他结构形式。

固定夹板221和移动夹板222靠近直筒段2111处分别设有相对的一组密封圈23，当固定夹板221和移动夹板222将玻片7夹持在中间时，密封圈23能够将玻片7与限位筒211、玻片7与连接管3的连接处进行密封，避免外部空气从玻片7与限位筒211、玻片7与连接管3的连接处进入限位筒211和连接管3，从而避免和连接管3连通的测温管1在高温下由于外部空气的混入导致材料烧损。

在本实施例中，密封圈23的数量可为1对，密封圈23的材料可以为石棉或硅胶，但本发明不限于此，密封圈23的数量也可为2对、3对或更多，密封圈23的材料也可以为其他密封性能良好且耐高温的材料。

在本实施例中，玻片夹持机构2在间接测温单元A中的安装方向如图1中所示，结合图1和图2来看，即固定夹板221与连接管3连接，挡板2112与测温仪套管52连接，但本发明不限于此，也可将玻片夹持机构2在间接测温单元A中的安装方向调转，即固定夹板221与测温仪套管52连接，挡板2112与连接管3连接。

玻片夹持机构2更换玻片的操作过程描述如下：

首先在移动夹板222两侧的扳手225上施加向挡板2112方向的轴向力，当该轴向力大于弹性件224施加在移动夹板222上的弹力时，移动夹板222和导杆223共同开始向挡板2112方向移动，此时固定夹板221和移动夹板222之间的间隙大于玻片7的厚度，作用在玻片7上的夹持力消失，玻片7将在重力的作用下下落，进而被固定夹板221下方的托持部2211托住并定位，卸下的玻片7可通过人工从托持部2211中取下，从而完成了玻片7的拆卸；此时再将更换后新的玻片放入固定夹板221和移动夹板222之间的间隙，将玻片的位置调整到位后，缓慢减小施加在扳手225上的轴向力，当该轴向力小于弹性件224施加在移动夹板222上的弹力时，移动夹板222和导杆223共同开始向固定夹板221方向移动，直到固定夹板221和移动夹板222于玻片接触后，卸掉施加在扳手225上的轴向力，此时玻片即可在弹性件224施加的弹力的作用下在固定夹板221和移动夹板222之间被夹紧固定，从而完成了玻片的安装。

在本实施例中，连接管3为一段贯通的中空圆筒状结构，连接管3的一端与开口端12焊接在一起，使连接管3能够与测温管1连通，另一端通过螺纹穿设在固定夹板221中，并可与玻片7相顶接，连接管3能够将测温管1和玻片夹持机构2、测温机构5之间间隔足够的一段距离，使玻片夹持机构2和测温机构5避免受到测温管1上的高温的影响受损，但本发明不限于此，连接管3的形状也可为方筒状或其他形状的筒状结构，连接管3也可通过螺纹等其他连接方式与测温管1相连接，连接管3也可通过焊接、螺栓连接等其他连接方式与固定夹板221相连接。

连接管3的侧壁上开设有相对的2个上下贯通的氮气吹扫孔31，氮气吹扫设备可连接在任意一侧的氮气吹扫孔31上并向连接管3中通入氮气，氮气在充满连接管3和测温管1后可沿相对的另一侧的氮气吹扫孔31从连接管3中排出，但本发明不限于此，氮气吹扫孔31的数量也可为3、4或更多。

在碳管炉的生产过程中，随着炉温的上升，在测温管1中会产生大量的烟气和水分，在连接管3中通入氮气的作用是可以及时将测温管1中产生的烟气和水分排出，同时通入的氮气具有足够的压力可形成气帘，能够防止外部空气进入测温管1，也能够减轻烟气和水分在玻片上的附着，延长玻片上雾斑的形成周期，也就是说，通过氮气吹扫孔31向测温管1中通入氮气可以延长玻片的更换周期，进一步提升测温的稳定性。

冷水套管4套设在连接管3的外侧，冷水套管4上下两侧的侧壁上分别开设有进水口42和出水口41，冷却水可通过进水口42进入冷水套管4中并通过出水口41从冷水套管4中排出，从而可形成冷却循环通路以降低连接管3的温度，由此可阻断测温管1上的高温通过连接管3向玻片夹持机构2和测温机构5进行热传导，进一步避免玻片夹持机构2和测温机构5受到测温管1上的高温影响而受损，另外冷水套管4主要是针对连接管3进行降温，对测温管1的降温作用很小，不会影响测温管1的测温精度。

在本实施例中，冷水套管4上进水口42和出水口41的数量分别为1个，但本发明不限于此，进水口42和出水口41的数量也可分别为2个、3个或更多。

在本实施例中，测温机构5包括第一红外测温仪51和测温仪套管52，测温仪套管52的一端套设在第一红外测温仪51之外并通过螺栓与第一红外测温仪51固定连接，测温仪套管52的另一端通过螺栓与限位筒211上挡板2112的一端固定连接，也就是说，测温仪套管52可与玻片夹持机构2相连通，封闭端11的高温红外影像可透过玻片夹持机构2中的玻片7投射到第一红外测温仪51的镜头中，从而实现测量测温管1的封闭端11的温度，但本发明不限于此，测温仪套管52的一端也可通过焊接等其他方式与第一红外测温仪51固定连接，测温仪套管52的另一端也可通过等其他方式与限位筒211连接。

如图4中所示，直接测温单元B包括测温块8和第二红外测温仪9，其中，测温块8安装在碳管炉6中的石墨舟10的侧壁的上端，第二红外测温仪9可通过打开碳管炉6的出料端的炉门(图中未示出)对准测温块8进行测温。在本实施例中，测温块8通过石墨销钉与石墨舟10的侧壁固定连接，但本发明不限于此，测温块8也可通过石墨螺钉等其他连接方式与石墨舟10的侧壁固定连接。

直接测温单元B在进行直接测温时，首先移动碳管炉6中的石墨舟10，将测温块8置于碳管炉6的中心位置，也即图4中测温块8所示的位置，此时停止推舟，打开碳管炉6的炉门，用第二红外测温仪9对测温块8进行测温，测温过程要尽可能快速，以防止碳管炉6的炉门打开后，炉内正压消失，炉内的烟气向出料端的炉门处移动对测温数值产生干扰。测温完毕，尽快关闭炉门。再以第二红外测温仪9测得的实际炉内温度结合第一红外测温仪51的间接测量温度对温控仪表进行调节。待碳管炉6内的温度稳定后，直接测温单元B重复炉内实温测试过程直至得到工艺要求温度。在测量测温块温度时，需确保第二红外测温仪9到测温块8之间的测温通路不能被障碍物遮挡。

在本实施例中，由于从碳管炉6的中心位置到碳管炉6的炉门处的测温距离约为3米，约等于7个石墨舟10的长度，因此在保证测温通路上不能有障碍物阻挡的前提下，应至少每7个石墨舟安装一个测温块8，再按照烧结碳化钛工艺的推舟速度为50-70分钟/舟，每天的推舟数量最多为30舟，因此每天使用直接测温单元B进行直接测温的次数最多为4次，且第二红外测温仪9在测温时，是通过测温仪内部镜头中设定的测温点对被测物体进行瞄准定位的，测温仪内的测温点是一个直径为5mm左右的圆点，投射到测温块8上后，在测温块8上将形成一个直径为10mm左右的测温区域。因此测温块8与第二红外测温仪9相对的测温面的尺寸应大于或等于35mm×30mm(30mm为高度)，这样在测温块8上形成的测温区域不会超过测温块的尺寸，以免造成测量误差，另外，测温块8的尺寸也不能过大，应保证测温块8在碳管炉内运行不受阻碍，但本发明不限于此，若碳管炉6的中心位置到碳管炉6的炉门处的尺寸、石墨舟10的长度或推舟速度发生变化，则相邻测温块之间的石墨舟的数量、每天的推舟数量、每天使用直接测温单元B进行直接测温次数的最大值、测温块上测温面的最小尺寸也都可能发生变化，因此以上参数均不限于本实施例的限制范围。

本发明另一方面提供了一种快速更换玻片机构。

如图2和图3中所示，本发明所述的快速更换玻片机构包括限位组件21和夹持组件22，限位组件21包括限位筒211和侧板212，限位筒211为中空的筒状结构，限位筒211包括直筒段2111和形成于直筒段2111一端的挡板2112，挡板2112自直筒段2111的端部沿径向向外突出，挡板2112的外径大于直筒段2111的外径，侧板212安装在直筒段2111的两侧。

其中，夹持组件22可包括固定夹板221、移动夹板222、导杆223、弹性件224和扳手225，其中，移动夹板222套设在直筒段2111上，移动夹板222能够沿直筒段2111的轴线方向移动，如图2中所示，移动夹板222能够左右移动，固定夹板221与移动夹板222彼此相对设置，固定夹板221与移动夹板222之间可形成夹持副，能够将玻片7夹持在其间，导杆223的一端可固定连接在移动夹板222上，另一端可穿设在挡板2112中并能够贯穿挡板2112的两侧，弹性件224套设在导杆223上，弹性件224的一端与移动夹板222顶接，弹性件224的另一端与挡板2112顶接。弹性件224可以为弹簧。

当施加在移动夹板222上的轴向力大于弹性件224的弹力时，移动夹板222和导杆223可沿直筒段2111的轴线方向朝挡板2112移动，可使移动夹板222与固定夹板221之间的间距大于玻片7的厚度，此时夹持组件松开对玻片7的夹持，可对夹持在移动夹板222与固定夹板221之间的玻片7进行更换，当施加在移动夹板222上的轴向力小于弹性件224的弹力时，移动夹板222和导杆223可沿直筒段2111的轴线方向朝固定夹板221移动，可与固定夹板221形成夹持副将玻片7夹持在移动夹板222与固定夹板221之间。

侧板212沿直筒段2111的轴线方向设置在固定夹板221和挡板2112之间，侧板212的一端与固定夹板221固定连接，另一端与挡板2112固定连接，侧板212沿直筒段2111的径向方向设置在直筒段2111的两侧，侧板上沿直筒段2111的轴线方向开设有一定长度的限位孔2121，扳手225的一端与移动夹板222固定连接，另一端穿过限位孔2121伸出至侧板212之外，可通过扳动扳手225对移动夹板222施加轴向力，使移动夹板222沿轴线方向移动，从而控制夹持组件22的夹紧和放松动作。

在本实施例中，直筒段2111的形状可为圆筒状结构，挡板2112可为圆板状结构，导杆223的数量可为4个，弹性件224可为弹簧，但本发明不限于此，直筒段2111的形状也可为方筒状或其他形状的筒状结构，挡板2112也可为方板状或其他形状的板状结构，导杆223的数量也可为除4以外的其他正整数，弹性件224也可为除弹簧之外的其他类型的弹性构件。

固定夹板221的下部向下延伸形成有呈弯折状的托持部2211，托持部2211可用于托住从夹持组件22中下落的玻片7，以便于进行玻片7的更换，但本发明不限于此，托持部2211也可为能够将下落的玻片7进行固定的其他结构形式。

固定夹板221和移动夹板222靠近直筒段2111处分别设有相对的一组密封圈23，当固定夹板221和移动夹板222将玻片7夹持在中间时，密封圈23能够将玻片7与固定夹板221、玻片7与移动夹板222的连接处进行密封。

在本实施例中，密封圈23的数量可为1对，但本发明不限于此，密封圈23的数量也可为2对、3对或更多。

本发明所述的快速更换玻片机构更换玻片的操作过程描述如下：

首先在移动夹板222两侧的扳手225上施加向挡板2112方向的轴向力，当该轴向力大于弹性件224施加在移动夹板222上的弹力时，移动夹板222和导杆223共同开始向挡板2112方向移动，此时固定夹板221和移动夹板222之间的间隙大于玻片7的厚度，作用在玻片7上的夹持力消失，玻片7将在重力的作用下下落，进而被固定夹板221下方的托持部2211托住并定位，卸下的玻片7可通过人工从托持部2211中取下，从而完成了玻片7的拆卸；此时再将更换后新的玻片放入固定夹板221和移动夹板222之间的间隙，将玻片的位置调整到位后，缓慢减小施加在扳手225上的轴向力，当该轴向力小于弹性件224施加在移动夹板222上的弹力时，移动夹板222和导杆223共同开始向固定夹板221方向移动，直到固定夹板221和移动夹板222于玻片接触后，卸掉施加在扳手225上的轴向力，此时玻片即可在弹性件224施加的弹力的作用下在固定夹板221和移动夹板222之间被夹紧固定，从而完成了玻片的安装。

本发明再一方面提供了一种碳管炉控温装置及控温方法。

本发明的碳管炉控温装置包括如上所述的碳管炉测温装置和温控仪，温控仪与所述碳管炉测温装置连接，温控仪可接收碳管炉测温装置测量的碳管炉温度数据，并根据碳管炉测温装置测量的温度数据实时对碳管炉内的温度进行自动调校，使碳管炉内的实际温度始终保持在设定温度，偏差范围在±3℃之内。

第一红外测温仪与温控仪连接，第二红外测温仪单独使用，不与温控仪连接。温控仪上有两个温度值，一个是显示温度，即第一红外测温仪测量的间接测量温度值，另一个是设定温度，该温度可通过操作人员手动进行调节。当炉内温度稳定后，显示温度值在设定温定值上下1～2℃的范围内跳动，例如设定温度在1850℃，实际显示温度值一般在1849～1851℃之间跳动。

但上述显示温度值不等于炉内实际温度值，由于碳管炉的炉管管壁的厚度和测温管的底部的厚度，第一红外测温仪测到的间接测量温度值要比炉内实际温度低(排除其它干因素)。如显示温度值是1850℃，炉内实际温度值在1870-1880℃左右，显示温度值要比实际值低20℃以上。

下面以炉内温度控制在1850℃为例将具体的控温方法进行描述：

首先将温控仪上的设定温度调为1850℃，当显示温度值稳定在1850℃左右时，开始推舟，当测温块到达炉管中心时，停止推舟，用第二红外测温仪对炉内测温块进行测温，得到显示在第二红外测温仪上的温度值，例如为1872℃，该温度为炉内的实际温度。再将温控仪上的设定温度调低20℃，即设定温度为1830℃，此时炉温开始下降，直到显示温度值降至1830℃，经过温度振荡达到稳定后继续使用第二红外测温仪进行测温，若测量的炉内温度已降至1850℃则控温结束，若炉内温度还略高于1850℃，例如为1855℃，则还需将设定温度值调低5℃，即为1825℃，待炉内温度再次稳定后再用第二红外测温仪测温，用此方法调整，直到测量的炉内实际温度稳定在了1850℃后即完成控温。

使用上述控温方法并不仅限于将温度控制在1850℃，当需要将碳管炉内的温度控制在其他温度值时，亦可使用上述控温方法来实现。

经过上述控温方法调校后的碳管炉内温度可以控制在设定温度±3℃的偏差范围内，例如在碳氮化钛的生产过程中，对二氧化钛碳热还原法的温度工艺要求在1850℃左右，经过上述控温方法对碳管炉内温度进行调校后得到的温度范围可以控制在1850±3℃，能够满足生产工艺要求。

综上所述，本发明的碳管炉测温装置采用了快速更换玻片机构，实现了碳氮化钛的生产过程中在更换玻片的情况下依然能够实时精确测温，保证了生产过程的连续性，提高了碳氮化钛的生产制备效率。碳氮化钛的生产过程中，每天需经过多次炉内实温测试和调校，通过碳管炉控温装置应用碳管炉控温方法可以把炉内的温度范围控制在1850±3℃以内，以实现较高精度的温度控制，并且防止在长期开炉过程中，温度爬升带来的安全隐患和产品质量下降。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种碳管炉测温装置，其特征在于，所述测温装置包括间接测温单元，间接测温单元包括：

测温管，测温管包括封闭端和开口端，封闭端被配置为能够与碳管炉炉管的外壁贴合；

测温机构，用于测量所述测温管的封闭端处的温度；以及

玻片夹持机构，玻片夹持机构设置在测温管的开口端与测温机构之间并能够与测温管和测温机构连通，包括：

限位组件，限位组件包括限位筒，限位筒包括与测温管相连的直筒段和从直筒段的一端沿径向向外突出的挡板；和

夹持组件，夹持组件包括固定夹板、移动夹板、导杆和弹性件，其中，固定夹板连接至测温管，移动夹板套设在直筒段的另一端上并能够沿直筒段的轴线方向移动；导杆的一端与移动夹板固定连接，另一端能够贯穿挡板；弹性件套设在导杆上；固定夹板和移动夹板之间形成夹持副能够将玻片夹持在中间。

2.根据权利要求1所述的碳管炉测温装置，其特征在于，所述限位组件还包括相对设置的一对侧板，所述移动夹板、导杆和弹性件位于侧板之间，侧板的两端分别与所述固定夹板和挡板固定连接，侧板上分别开设有相对的一对限位孔，所述夹持组件还包括固定连接在所述移动夹板两侧的扳手，扳手穿过限位孔伸出至侧板外并被配置为能够在限位孔内带动所述移动夹板沿轴向移动；

所述固定夹板的下端形成有托持部，托持部被配置为能够托住从所述夹持组件中落下的玻片。

3.根据权利要求1所述的碳管炉测温装置，其特征在于，所述间接测温单元还包括连接管，连接管设置在所述测温管和玻片夹持机构之间，连接管的一端与所述测温管的开口端固定连接，另一端与所述固定夹板固定连接，连接管能够与所述测温管和所述玻片夹持机构连通。

4.根据权利要求3所述的碳管炉测温装置，其特征在于，所述间接测温单元还包括冷水套管，冷水套管套设在所述连接管上，冷水套管相对的侧壁上分别开设有进水口和出水口，冷水套管被配置为能够在其中输入冷水以冷却所述连接管。

5.根据权利要求3所述的碳管炉测温装置，其特征在于，所述连接管相对的侧壁上开设有相对的一对氮气吹扫孔，氮气吹扫孔被配置为能够将氮气输入至连接管中并把烟气和水分带出所述连接管。

6.根据权利要求1所述的碳管炉测温装置，其特征在于，所述测温机构包括第一红外测温仪和测温仪套管，测温仪套管的一端与所述挡板固定连接并能够与所述快速更换玻片机构连通，第一红外测温仪从测温仪套管的另一端伸入至测温仪套管中并与测温仪套管固定连接，所述测温机构被配置为能够将第一红外测温仪对准所述夹持组件中的玻片以及所述测温管的封闭端。

7.根据权利要求1所述的碳管炉测温装置，其特征在于，所述测温装置还包括直接测温单元，直接测温单元包括第二红外测温仪和测温块，测温块设置在所述碳管炉内的石墨舟上，测温块能够随石墨舟在碳管炉中的移动到达碳管炉的中心位置，直接测温单元被配置为能够将第二红外测温仪对准测温块以测量测温块的温度。

8.一种快速更换玻片机构，其特征在于，所述快速更换玻片机构包括：

限位组件，限位组件包括限位筒，限位筒包括与测温管相连的直筒段和从直筒段的一端沿径向向外突出的挡板；和

夹持组件，夹持组件包括固定夹板、移动夹板、导杆和弹性件，其中，固定夹板连接至测温管，移动夹板套设在直筒段的另一端上并能够沿直筒段的轴线方向移动；导杆的一端与移动夹板固定连接，另一端能够贯穿挡板；弹性件套设在导杆上；固定夹板和移动夹板之间形成夹持副能够将玻片夹持在中间。

9.一种碳管炉控温装置，其特征在于，所述控温装置包括权利要求1至7中任意一项所述的碳管炉测温装置和温控仪，温控仪与所述碳管炉测温装置连接，温控仪能够根据所述碳管炉测温装置测量的温度对碳管炉内的温度进行调校。

10.一种碳管炉控温方法，其特征在于，所述控温方法采用权利要求9所述的碳管炉控温装置来控制碳管炉内温度，所述控温方法包括：分别用所述间接测温单元和直接测温单元对碳管炉的温度进行测量，所述温控仪以所述间接测温单元和直接测温单元测得的温度值为依据对炉内温度进行精确调校，将炉内温度的变化值控制在设定温度±3℃之内。