CN208075588U - 带取样器的高温炉抽真空机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及带取样器的高温炉抽真空机构，包括真空室和取样室；真空室与取样室之间设置有隔离闸阀；真空室和取样室的管壁上均设置抽气管和泄压阀；取样室的开口端设置有中央开有通孔的端盖；通孔上设置有安装有取样器的密封盖；取样器包括取样夹、安装于密封盖中央且与密封盖成滑动配合的取样杆和嵌套于取样杆内且与取样杆成滑动配合的操作杆；取样夹包括一对固定于取样杆在管体内一端端部的定臂和一端安装于定臂上且另一端固定有剪切器的动臂、且动臂与定臂间成旋转配合的V形夹臂；操作杆与取样器的两个动臂同时连接。通过类航天器对接仓结构实现了真空状态下的取样操作，突破了原有真空高温炉在进行高温热处理时无法进行取样分析的难题。

Description

带取样器的高温炉抽真空机构

技术领域

本实用新型涉及石墨毡加工设备领域，具体涉及带取样器的高温炉抽真空机构。

背景技术

石墨毡，根据其性能参数的不同，既可作为液流电池的储能碳材料，又可以应用于高隔热需求场景的热场碳材料。作为储能碳材料时，其是液流电池的关键性能部件，它的成品质量影响到包括使用寿命、电子传导能力、电解液隔离能力等在内的一系列液流电池的重要性能参数。作为热场碳材料时，其成型微结构的优劣直接决定了它的隔热性能的好坏。因此，要得到性能优异的石墨毡产品，其生产工艺极为重要。

通常，采用高温碳化的方法，在高温炉中对已按需要尺寸裁剪好的聚丙烯腈基炭毡或黏胶基炭毡进行高温处理从而得到石墨毡。由于高温处理过程中，高温炉内温度一般可以达到2000～2500℃，故采用抽真空或高纯惰性气体保护的方式来防止原料毡在加热过程中发生燃烧。

常见的用来进行石墨毡高温处理保护的抽真空机构由泄压阀、抽真空管、密封组件构成，通过与外界的真空泵进行连接来实现对高温炉内部空气的抽离，从而使高温炉内形成真空无氧环境，进而对被处理原料毡进行保护。当时，由于具备被抽真空的性能，这类高温炉在进行原料毡处理时，必须保持严格的密闭环境，即高温炉在工作过程是不允许被打开的。另一方面，在石墨毡的高温碳化处理过程中，不同性能参数要求的石墨毡往往需要极其复杂的工艺参数控制管理。再由于原料毡在接受高温热处理时存在微结构上的变化，仅单纯依靠模式化的工艺参数控制很难实现石墨毡最终的成品质量。这种情况下，就需要在热处理过程中根据实际情况不断进行对工艺参数进行微调，以保证优异的高温处理效果。而要了解高温炉中原料毡的实际变化情况，就需要对正接受热处理的原料毡进行实时的取样分析。但目前在真空环境下进行原料毡高温热处理的设备，均采用全密封结构，并不具备取样功能，故仅能根据预先设置设计好的工艺操作流程进行石墨毡的高温制备。因此，这类设备产出的石墨毡，其成型后的微观结构存在较大的起伏和差异，即意味着其质量和性能的稳定性较差。

实用新型内容

本实用新型提供了带取样器的高温炉抽真空机构，以解决现有石墨毡生产用真空高温炉无法进行实时取样的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

带取样器的高温炉抽真空机构，其一端密封固定于高温炉炉体上且与炉内连通；所述抽真空机构包括真空室和取样室；真空室与取样室之间设置有隔离闸阀；所述真空室的管壁上设置有第一抽气管和与第一抽气管相邻的第一泄压阀；所述取样室的管壁上设置有第二抽气管和与抽气管相邻的第二泄压阀；所述取样室的开口端设置有中央开有通孔的端盖；所述通孔上设置有密封盖；所述密封盖上安装有取样器；所述取样器包括取样夹、安装于密封盖中央且与密封盖成滑动配合的取样杆和嵌套于取样杆内且与取样杆成滑动配合的操作杆；所述取样夹包括一对V形夹臂；所述V型夹臂包括固定于取样杆在管体内一端端部的定臂和一端安装于定臂上且另一端固定有剪切器的动臂；所述动臂与定臂间成旋转配合；取样器的两个动臂均与操作杆一端连接。

本技术方案的工作原理和过程如下：

本技术方案所涉及的抽真空机构创新性地将现有抽真空机构的外端增设同样可进行抽真空操作的取样室，使两者间形成类似与两个航天器对接后形成的对接仓结构，从而实现了在进行取样操作的过程中不影响抽真空机构相连通的高温炉内部真空环境，进而保障了在完成取样操作的同时对高温炉内原料毡高温处理条件的有效保护。具体地，首先保持隔离闸阀处于关闭状态，然后通过设置于真空室上的第一抽气管，在外部真空泵的作用下抽离高温炉内部的空气，使高温炉内部形成原料毡高温处理所需的真空环境。在需要进行取样操作时，通过设置于取样室上的第二抽气管对取样室进行抽真空操作。待取样室内部真空度到达与真空使同等水平时，打开隔离闸阀，推动取样杆使取样夹从真空室与高温炉内连通处探入高温炉内。当取样器接触到正在被处理的原料毡时，拉动操作杆以带动取样夹做夹合运动。一对动臂上剪切器随着取样夹的夹合运动相互合拢、紧压，从而从被处理原料毡上切取下一小块样品。样品切取完成后，保持操作杆位置使取样夹始终夹合，然后拉回取样杆。待取样夹回到取样室后，关闭隔离闸阀，使真空室和取样室件恢复相互独立的状态。然后停止对取样室的抽真空操作，并打开设置与取样室上的泄压阀使外部空气流入进而使取样室和外界达到压力平衡的状态。然后，打开密封盖，同时从取样室中抽出夹有样品的取样夹，从而得到待检测样品。最后，装回取样夹和密封盖，并关闭设置于取样室上的泄压阀，使整个抽真空机构恢复到仅对高温炉内部进行抽真空处理的初始状态。待下一次需要取样时，重复上述操作即可完成。

本技术方案提供了一种用于石墨毡生产用高温炉的抽真空机构，通过类航天器对接仓结构实现了真空状态下的取样操作，突破了原有真空高温炉在进行高温热处理的过程中无法进行取样分析，进而无法实现对被处理原料毡的处理效果进行实时检测，从而无法保证石墨毡产出质量稳定性的问题。同时，也有效地避免了由于对处理过程中缺乏监控而在工艺条件失控的情况下所可能导致的被处理原料毡报废的问题。此外，通过本方案中简单的结构改进，将取样功能集成于抽正空机构上，并不造成抽真空机构的过度复杂，其制造、使用和维护成本均处于较低的水平。综上，本技术方案极具实用和推广价值。

进一步地，所述真空室的管壁上设置有若干个带有辅控制阀的辅抽气管和与辅抽气管对应且相邻的若干个辅泄压阀。一对抽气管和泄压阀的组合，适用于高温炉内部空腔体积较小的情况，此设计方式有利于减少抽真空组件的制造成本。但是，其缺点在于若高温炉内部空腔体积较大，其抽真空的效率过低，操作时间过长，且所产生的有限真空效果对被处理原料毡的保护作用不强。因此，通过在真空室的管壁上增设辅助的抽气管来提升整个抽真空机构的工作效率及其产生的真空保护效果。此外，增加的辅助泄压阀，能够在泄压设计需要或者发生及情况时能够更加快速地实现高温炉内外压力的平衡，进一步提升了整个高温炉的可控性和安全可靠性。

进一步地，所述第一抽气管和第二抽气管通过抽气总管并联连通。使用抽气总管对第一抽气管和第二抽气进行并联，能够实现同一外部真空泵对高温炉内部和取样室进行抽真空操作。这样，在不需要特意对两者的真空压力进行调节控制以消除两者间的真空压力差，一方面简化了取样过程中的工艺参数控制，方便了取样操作；另一方面则有效地避免了可能存在的压力差所造成的隔离闸阀难以打开、气流倒灌引起高温炉内真空环境的波动等问题。

更进一步地，所述第二抽气管设置有控制阀。通过设置控制阀，当不需要进行取样操作时，可以将取样室与抽气总管间隔离开来，从而使外部真空泵的抽真空作用仅作用于高温炉内部空腔，从而避免在真空泵上附加过多的无用负载，进一步优化了抽真空操作的能源消耗量。

进一步地，所述端盖上设置有取样观察口；所述取样观察口的材质为耐高温透明材料。通过设置取样观察口，方便了取样操作过程中对实际取样过程的观察和监测，提升了取样过程的操作效率和操作精确程度。

进一步地，所述端盖与取样室管体接触的部位设置有密封圈。通过设置密封圈，能够进一步增强端盖与取样室管体接触面的密封性能，从而提高了取样室的密闭程度，优化了抽真空时所产生的真空效果，从而进一步提升了整个取样过程的能源消耗情况。

进一步地，所述隔断闸阀与真空室和取样室的管壁接触部位设有机械密封机构。通过设置机械密封机构，进一步保证了真空室和取样室之间的密封隔断效果，从而消除了费取样过程中，由于隔断闸阀的密封性能不佳而可能造成的高温炉内部真空效果的波动，进而保证了对原料毡的真空保护效果，提升了对其的高温处理效果。

综上所述，本实用新型相较于现有技术的有益效果是：

(1)通过类航天器对接仓结构实现了真空状态下的取样操作，突破了原有真空高温炉在进行高温热处理的过程中无法进行取样分析，进而无法实现对被处理原料毡的处理效果进行实时检测，从而无法保证石墨毡产出质量稳定性的问题；

(2)有效地避免了由于对处理过程中缺乏监控而在工艺条件失控的情况下所可能导致的被处理原料毡报废的问题；

(3)通过本方案中简单的结构改进，将取样功能集成于抽正空机构上，并不造成抽真空机构的过度复杂，其制造、使用和维护成本均处于较低的水平。

(4)通过多种结构设计，有效提高了使用本技术方案所述抽真空机构的高温炉具有优异的安全可靠性和良好的节能性能；

(5)因此，本技术方案极具实用和推广价值。

附图说明

图1是本实用新型中带取样器的高温炉抽真空机构的结构示意图

图中标记为：1-真空室，2-第一泄压阀，3-第一抽气管，4-抽气总管，5-机械密封机构，6-第二泄压阀，7-第二抽气管，8-控制阀，9-取样室，10-密封圈，11-取样观察口，

12-密封盖，13-取样杆，14-操作杆，15-定臂，16-端盖，17-动臂，18-剪切器，19-隔离闸阀，20-辅控制阀，21-辅抽气管，22-辅泄压阀。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合图1和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

带取样器的高温炉抽真空机构，其一端密封固定于高温炉炉体上且与炉内连通；所述抽真空机构包括真空室1和取样室9；真空室1与取样室9之间设置有隔离闸阀19；所述真空室1的管壁上设置有第一抽气管3和与第一抽气管3相邻的第一泄压阀2；所述取样室9的管壁上设置有第二抽气管7和与抽气管相邻的第二泄压阀6；所述取样室9的开口端设置有中央开有通孔的端盖16；所述通孔上设置有密封盖12；所述密封盖12上安装有取样器；所述取样器包括取样夹、安装于密封盖12中央且与密封盖12成滑动配合的取样杆13和嵌套于取样杆13内且与取样杆13成滑动配合的操作杆14；所述取样夹包括一对V形夹臂；所述V型夹臂包括固定于取样杆13在管体内一端端部的定臂15和一端安装于定臂15上且另一端固定有剪切器18的动臂17；所述动臂17与定臂15间成旋转配合；取样器的两个动臂(17均与操作杆14一端连接。

实施例2

基于实施例1，为了消除高温炉内部和取样室之间的真空压力差，进行了如下改进：所述第一抽气管3和第二抽气管7通过抽气总管4并联连通。使用抽气总管4对第一抽气管3和第二抽气进行并联，能够实现同一外部真空泵对高温炉内部和取样室9进行抽真空操作。这样，在不需要特意对两者的真空压力进行调节控制以消除两者间的真空压力差，一方面简化了取样过程中的工艺参数控制，方便了取样操作；另一方面则有效地避免了可能存在的压力差所造成的隔离闸阀难以打开、气流倒灌引起高温炉内真空环境的波动等问题。

实施例3

基于实施例1，为了减少不进行取样操作时的抽真空负载，从而提高抽真空操作的能源利用率，进行了如下改进：所述第二抽气管7设置有控制阀8。通过设置控制阀，当不需要进行取样操作时，可以将取样室与抽气总管间隔离开来，从而使外部真空泵的抽真空作用仅作用于高温炉内部空腔，从而避免在真空泵上附加过多的无用负载，进一步优化了抽真空操作的能源消耗量。

实施例4

基于实施例1，为了提高取样操作的效率和准确度，进行了如下改进：所述端盖16上设置有取样观察口11；所述取样观察口11的材质为耐高温透明材料。通过设置取样观察口，方便了取样操作过程中对实际取样过程的观察和监测，提升了取样过程的操作效率和操作精确程度。

实施例5

基于实施例1，为了进一步增强取样室的密封性能，进行了如下改进：所述端盖16与取样室9管体接触的部位设置有密封圈10。通过设置密封圈，能够进一步增强端盖与取样室管体接触面的密封性能，从而提高了取样室的密闭程度，优化了抽真空时所产生的真空效果，从而进一步提升了整个取样过程的能源消耗情况。

实施例6

基于实施例1，为了进一步增强隔离闸阀在真空室和取样室间所起到的的密封作用，进行了如下改进：所述隔断闸阀与真空室1和取样室9的管壁接触部位设有机械密封机构5。通过设置机械密封机构，进一步保证了真空室和取样室之间的密封隔断效果，从而消除了费取样过程中，由于隔断闸阀的密封性能不佳而可能造成的高温炉内部真空效果的波动，进而保证了对原料毡的真空保护效果，提升了对其的高温处理效果。

实施例7

基于实施例1，为了进一步提高抽真空机构的工作效率，进行了如下改进：所述真空室1的管壁上设置有若干个带有辅控制阀20的辅抽气管21和与辅抽气管21对应且相邻的若干个辅泄压阀22。

一对抽气管和泄压阀的组合，适用于高温炉内部空腔体积较小的情况，此设计方式有利于减少抽真空组件的制造成本。但是，其缺点在于若高温炉内部空腔体积较大，其抽真空的效率过低，操作时间过长，且所产生的有限真空效果对被处理原料毡的保护作用不强。因此，通过在真空室的管壁上增设辅助的抽气管来提升整个抽真空机构的工作效率及其产生的真空保护效果。此外，增加的辅助泄压阀，能够在泄压设计需要或者发生及情况时能够更加快速地实现高温炉内外压力的平衡，进一步提升了整个高温炉的可控性和安全可靠性。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.带取样器的高温炉抽真空机构，其一端密封固定于高温炉炉体上且与炉内连通；其特征在于：所述抽真空机构包括真空室(1)和取样室(9)；真空室(1)与取样室(9)之间设置有隔离闸阀(19)；所述真空室(1)的管壁上设置有第一抽气管(3)和与第一抽气管(3)相邻的第一泄压阀(2)；所述取样室(9)的管壁上设置有第二抽气管(7)和与抽气管相邻的第二泄压阀(6)；所述取样室(9)的开口端设置有中央开有通孔的端盖(16)；所述通孔上设置有密封盖(12)；所述密封盖(12)上安装有取样器；所述取样器包括取样夹、安装于密封盖(12)中央且与密封盖(12)成滑动配合的取样杆(13)和嵌套于取样杆(13)内且与取样杆(13)成滑动配合的操作杆(14)；所述取样夹包括一对V形夹臂；所述V型夹臂包括固定于取样杆(13)在管体内一端端部的定臂(15)和一端安装于定臂(15)上且另一端固定有剪切器(18)的动臂(17)；所述动臂(17)与定臂(15)间成旋转配合；取样器的两个动臂(17)均与操作杆(14)一端连接。

2.根据权利要求1所述的带取样器的高温炉抽真空机构，其特征在于：所述真空室(1)的管壁上设置有若干个带有辅控制阀(20)的辅抽气管(21)和与辅抽气管(21)对应且相邻的若干个辅泄压阀(22)。

3.根据权利要求1所述的带取样器的高温炉抽真空机构，其特征在于：所述第一抽气管(3)和第二抽气管(7)通过抽气总管(4)并联连通。

4.根据权利要求3所述的带取样器的高温炉抽真空机构，其特征在于：所述第二抽气管(7)设置有控制阀(8)。

5.根据权利要求1所述的带取样器的高温炉抽真空机构，其特征在于：所述端盖(16)上设置有取样观察口(11)；所述取样观察口(11)的材质为耐高温透明材料。

6.根据权利要求1所述的带取样器的高温炉抽真空机构，其特征在于：所述端盖(16)与取样室(9)管体接触的部位设置有密封圈(10)。

7.根据权利要求1所述的带取样器的高温炉抽真空机构，其特征在于：所述隔断闸阀与真空室(1)和取样室(9)的管壁接触部位设有机械密封机构(5)。