CN212673832U - 一种真空炉及一氧化硅制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种真空炉，包括炉体，还包括出料机构，所述出料机构包括收集组件、收集器，所述炉体包括反应室和收集室，所述收集室与反应室连通，且分别处于炉体的两端，反应室用于提供反应场所；所述出料机构的收集组件设于炉体的收集室内，用于收集并取出反应产物；所述出料机构的收集器与收集室的底部连通，且与收集组件的位置相对应，用于存放收集组件收集并取出的反应产物。本实用新型还公开一种包括上述真空炉的一氧化硅制备装置。本实用新型在反应结束后的高温状态下就可以立即将反应产物取出，并可避免接触空气，从而缩短生产周期和防止一氧化硅产物发生歧化反应。

Description

一种真空炉及一氧化硅制备装置

技术领域

本实用新型属于一氧化硅技术领域，具体涉及一种真空炉、以及包括该真空炉的一氧化硅制备装置。

背景技术

传统的石墨负极的理论比容量为372mAh/g，已经很难满足高能量密度电池的要求。一氧化硅是一种宽禁带半导体光学材料，具有较高的理论比容量，其可逆容量可达到1400mAh/g，循环性能好，是一种较理想的锂离子电池新型负极材料。

目前，国内生产一氧化硅主要是采用真空炉，加热时间比较长，能耗高，反应结束后等待冷却的时间也比较长，每进行一次生产后续等待装置冷却后才能再进行下一批次的投料生产，导致生产周期长，生产效率低，产量低，很难满足行业对一氧化硅低成本和批量化生产的需求。

为了解决一氧化硅生产周期长，效率低等问题，国内外研究人员进行很多研究，比如：公开号为CN105752992A的中国专利公开了一种制备硅氧化合物的方法及制造设备，通过设置收集装置，无需停炉，在保持生产状态下就可以取出产物和补充新的原料，实现半连续生产。公开号为CN208419575U的中国专利公开了一种用于高效生产一氧化硅的真空电阻炉，通过气缸驱动将收集装置抽出，从而省去冷却过程。上述这两种方案，虽然可以在生产结束后立即取出一氧化硅产物，从而缩短生产周期，但是，高温度的一氧化硅会与空气接触，迅速歧化成硅和二氧化硅，从而影响一氧化硅产物的品质。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种真空炉、以及包括该真空炉的一氧化硅制备装置，在反应结束后的高温状态下就可以立即将反应产物取出，并可避免接触空气，从而缩短生产周期和防止一氧化硅产物发生歧化反应。

解决本实用新型的技术问题采用以下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供一种真空炉，其技术方案如下：

一种真空炉，包括炉体，还包括出料机构，所述出料机构包括收集组件、收集器，

所述炉体包括反应室和收集室，所述收集室与反应室连通，且分别处于炉体的两端，反应室用于提供反应场所；

所述出料机构的收集组件设于炉体的收集室内，用于收集并取出反应产物；

所述出料机构的收集器与收集室的底部连通，且与收集组件的位置相对应，用于存放收集组件收集并取出的反应产物。

优选的是，所述收集组件包括采集件和支撑件，

所述支撑件活动穿设于所述收集室上，所述采集件与支撑件的处于收集室内的一端活动连接，支撑件的另一端处于炉体的收集室的外部。

优选的是，所述真空炉还包括第一炉盖和第二炉盖，

所述第一炉盖与所述炉体的一端连接，用于向反应室进料；

所述第二炉盖与所述炉体的另一端连接，用于更换所述采集件，所述支撑件的另一端活动穿设于第二炉盖上并延伸到炉体之外。

优选的是，所述收集组件还包括阻挡件，

所述阻挡件与所述采集件相匹配，其固设于收集室的内壁上，且处于所述采集件和所述第二炉盖之间，用于阻挡采集件向第二炉盖方向移动。

优选的是，所述采集件设有通孔，所述通孔与所述支撑件相匹配，支撑件的一端穿设于采集件的通孔中，且

所述支撑件上设有凸起和控制键，所述凸起设于支撑件的处于炉体内的一端，所述控制键设有支撑件的处于炉体外的一端，控制键用于控制凸起向外或向内运动，

所述通孔的边缘设有卡槽，所述卡槽与所述凸起相匹配，用于将采集件卡设在支撑件上。

优选的是，所述炉体还包括密封阀，所述密封阀设于所述收集室的底部出口上，便于与所述收集器连接和密封。

优选的是，所述真空炉还包括第一加热机构、第二加热机构、以及真空机构，

所述第一加热机构与所述反应室相连，用于提供反应所需的温度；

所述第二加热机构与所述收集室相连，用于维持收集所需的温度；

所述真空机构和所述炉体连通，用于对炉体抽真空。

优选的是，所述真空炉还包括冷却机构，所述冷却机构套设于所述收集器外部。

本实用新型的真空炉，有益效果如下：

通过设置出料机构，在反应结束后的高温状态下就可以立即将反应产物取出，并可避免接触空气，从而缩短生产周期和防止反应产物氧化。

根据本实用新型的又一个方面，提供一种采用以上所述的制备方法所制得的一氧化硅。

一种一氧化硅制备装置，包括真空炉，所述真空炉采用以上所述的真空炉。

优选的是，还包括支架，所述支架包括第一支架和第二支架，所述真空炉的反应室所在端设于所述第一支架上，真空炉的收集室的所在端设于所述第二支架上，所述收集器设于第一支架和第二支架之间。

本实用新型的一氧化硅制备装置，有益效果如下：

由于采用了实施例1中所述的真空炉，可以省去等待一氧化硅产物冷却的时间，从而极大地缩短了一氧化硅生产周期，提高生产效率和产量，并且，冷却过程是在真空条件下进行，可避免一氧化硅发生歧化反应，确保一氧化硅产品的质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一氧化硅制备装置的结构示意图；

图2为图1中采集件的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图1中支撑件4的结构示意图。

图中：1-炉体；2-收集器；3-采集件；4-支撑件；5-第一炉盖；6-第二炉盖；7-装料皿；8-阻挡件；9-通孔；10-凸起；101-第一凸起；102-第二凸起；11-控制键；111-第一控制键；112-第二控制键；12-卡槽；13-密闭阀；14-真空机构；15-第一支架；16-第二支架；17-连杆；18-连接轴；19-弹性件；20-反应室；21-收集室。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型的附图和具体实施例，对本实用新型作进一步清楚、完整的描述。

由于现有技术中，在反应结束后立即取出一氧化硅产物时，存在一氧化硅产物发生歧化反应等问题。因此，本实用新型提供一种真空炉，包括炉体，还包括出料机构，所述出料机构包括收集组件、收集器，

所述炉体包括反应室和收集室，所述收集室与反应室连通，且分别处于炉体的两端，反应室用于提供反应场所；

所述出料机构的收集组件设于炉体的收集室内，用于收集并取出反应产物；

所述出料机构的收集器与收集室的底部连通，且与收集组件的位置相对应，用于存放收集组件收集并取出的反应产物。

相应的，本实用新型还提供一种一氧化硅的制备装置，包括真空炉，所述真空炉采用以上所述的真空炉。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种真空炉，包括炉体1、以及出料机构。出料机构包括收集组件、收集器2，其中：炉体1包括反应室20和收集室21，收集室21与反应室20连通，且分别处于炉体1的两端，反应室20用于提供反应场所；出料机构的收集组件设于炉体1的收集室21内，用于收集并取出反应产物；出料机构的收集器2与收集室21的底部连通，且与收集组件的位置相对应，用于存放收集组件收集并取出的反应产物。

进一步的，收集组件包括采集件3和支撑件4，支撑件3活动穿设于收集室21上，采集件3与支撑件4处于收集室21内的一端活动连接，支撑件4的另一端处于炉体1的收集室21的外部。

具体来说，真空炉还包括第一炉盖5和第二炉盖6。第一炉盖5与炉体1的一端连接，用于通过打开第一炉体炉盖5向反应室20进料。反应室20内可设有可拆卸的装料皿7，装料皿7用于放置反应原料。第二炉盖6与炉体1的另一端连接，用于更换采集件3。支撑件4的另一端活动穿设于第二炉盖6上并延伸到炉体1之外，通过拉动支撑件4，可使采集件3在收集室21内移动。

具体来说，收集组件还包括阻挡件8，阻挡件8与采集件3相匹配，其固设于收集室21的内壁上，且处于采集件3和第二炉盖6之间，用于阻挡采集件3向第二炉盖6方向移动。在反应完成后，向外拉动支撑件4，采集件3向阻挡件8移动，并在触碰到阻挡件后停止。

具体来说，如图2、图3、图4所示，采集件3设有通孔9，通孔9与支撑件4相匹配，支撑件4的一端穿设于采集件3的通孔9中。支撑件4上设有凸起10和控制键11，凸起10设在支撑件4的处于炉体内的一端，控制键11设于支撑件4的处于炉体外的一端，控制键11用于控制凸起10向外或向内运动。通孔9的边缘设有卡槽12，卡槽12与凸起10相匹配，采用紧配合，用于将凸起10安装在卡槽12中从而将采集件3卡设在支撑件4上。

在实际操作过程中，在按压控制键11后，凸起10向内运动缩回到支撑件4内部，并配合往外拉支撑件4，以及阻挡件8的阻挡采集件3，使采集件3从支撑件4上脱离并落入收集室21下方的收集器2内；在安装采集件3时，先按住控制键11使凸起10向内运动缩回到支撑件4内部，将采集件3套设在支撑件4上，再松开控制键11，凸起10向外运动从支撑件4内部伸出，从而将采集件3卡设在支撑件4上。

本实施例中，如图4所示，凸起10和控制键11均为两个，即凸起10包括第一凸起101和第二凸起102、控制键11包括第一控制键111和第二控制键112，两个控制键11和两个凸起10通过两个交叉的连杆17进行连接，两个连杆17的交叉处设有连接轴18，两个连杆均套设于连接轴上，第一控制键111和第二凸起102通过同一个连杆连接在两端，第二控制键112和第一凸起101通过另一个连杆连接在两端，第一控制键111和第二控制键112之间设有弹性件19(如压缩弹簧)，弹性件19的两端分别与第一控制键111和第二控制键112相连接。通孔9的边缘设有与第一凸起101和第二凸起102相对应的两个卡槽12。

本实施例中，采集件3为板状，即采集件3为采集板，阻挡件8为与采集板相匹配的挡板，支撑件4采用支撑轴。

进一步的，本实施例炉体还包括密封阀13，密封阀13设于收集室21的底部出口上，用于控制收集室21和收集器2之间的连通，以便于收集室21和收集器2连接和密封。

本实施例中，真空炉还包括第一加热机构(图中未示出)、第二加热机构(图中未示出)、以及真空机构14，其中：第一加热机构与反应室20相连，用于提供反应所需的温度；第二加热机构与收集室21相连，用于维持收集反应产物所需的温度；真空机构14和炉体1连通，用于对炉体抽真空。

本实施例中，第一加热机构和第二机构均可优选采用市售的电加热器。

本实施例中，真空机构14优选采用任意具有机械泵、罗茨泵以及真空计的真空装置。

本实施例中，真空炉还包括冷却机构(图中未示出)，冷却机构可套设于收集器2外部，用于对收集器内的反应产物进行冷却降温，以提高冷却速度和效率。收集器2和收集室21为可拆卸密封连接，当收集器2内的反应产物冷却后，将收集器2拆下，取出反应产物，再重新密封连接，即可用于下一个生产周期。

本实施例中，冷却机构优选采用冷却水为冷却介质。

本实施例的真空炉，通过设置出料机构，在反应结束后的高温状态下就可以立即将反应产物取出，并可避免接触空气，从而缩短生产周期和防止反应产物氧化。

实施例2

本实施例公开一种一氧化硅制备装置，包括真空炉，真空炉采用实施例1中所述的真空炉。

进一步的，本实施装置还包括支架，支架包括第一支架15和第二支架16，真空炉的反应室20所在端设于第一支架15上，真空炉的收集室21的所在端设于第二支架16上，收集器2设于第一支架15和第二支架16之间。

本实施例的一氧化硅制备装置的运行过程如下：

S1,打开第一炉盖5，将按照一定比例混合均匀并造粒后的硅粉和二氧化硅作为原料放入到装料皿7，关闭第一炉盖5；

S2，先开启真空机构14，将真空炉抽真空至所需反应压力(如10Pa)；

S3，再开启第一加热机构，将真空炉的反应室20加热至反应温度(如1300-1500℃)，使硅粉和二氧化硅在高温、真空条件小反应生成一氧化硅蒸汽，同时，开启第二加热机构，将收集室21加热至所需的收集温度(如500℃)，反应室20内的一氧化硅蒸汽流通到收集室21后，附着在采集件3上；

S4，反应结束后，按压控制键11将支撑件4往外拉，采集件4在受到阻挡件8的阻挡后，从支撑件4上脱离，一氧化硅产物随采集件3一起掉入收集室21下方的收集器2内，关闭密闭阀13；

S5,对反应室20和收集室21进行泄压，打开第一炉盖5进行重新进料，打开第二炉盖6安装新的采集件3，进行下一个生产周期；

S6，在进行步骤S5的同时，开启冷却机构，对收集器2内的一氧化硅产物进行冷却降温；

S7，在一氧化硅产物冷却后，拆卸收集器2，将附着有一氧化硅产物的采集件3取出，再重新安装上收集器2，用于下一生产周期中使用。

本实施例的一氧化硅制备装置，由于采用了实施例1中所述的真空炉，可以省去等待一氧化硅产物冷却的时间，从而极大地缩短了一氧化硅生产周期，提高生产效率和产量，并且，冷却过程是在真空条件下进行，可避免一氧化硅发生歧化反应，确保一氧化硅产品的质量。

可以理解的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变形和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种真空炉，包括炉体(1)，其特征在于，还包括出料机构，所述出料机构包括收集组件、收集器(2)，

所述炉体包括反应室(20)和收集室(21)，所述收集室与反应室连通，且分别处于炉体的两端，反应室用于提供反应场所；

所述出料机构的收集组件设于炉体(1)的收集室内，用于收集并取出反应产物；

所述出料机构的收集器(2)与所述收集室(21)的底部连通，且与收集组件的位置相对应，用于存放收集组件收集并取出的反应产物。

2.根据权利要求1所述的真空炉，其特征在于，所述收集组件包括采集件(3)和支撑件(4)，

所述支撑件(4)活动穿设于所述收集室(21)上，所述采集件(3)与支撑件(4)处于收集室内的一端活动连接，支撑件(4)的另一端处于炉体(1)收集室的外部。

3.根据权利要求2所述的真空炉，其特征在于，所述真空炉还包括第一炉盖(5)和第二炉盖(6)，

所述第一炉盖与所述炉体的一端连接，用于向反应室进料；

所述第二炉盖与所述炉体的另一端连接，用于更换所述采集件(3)，所述支撑件(4)的另一端活动穿设于第二炉盖上并延伸到炉体(1)之外。

4.根据权利要求3所述的真空炉，其特征在于，所述收集组件还包括阻挡件(8)，

所述阻挡件与所述采集件相匹配，其固设于收集室的内壁上，且处于所述采集件和所述第二炉盖之间，用于阻挡采集件向第二炉盖方向移动。

5.根据权利要求3所述的真空炉，其特征在于，所述采集件(3)设有通孔(9)，所述通孔与所述支撑件(4)相匹配，支撑件的处于炉体内的一端穿设于采集件的通孔(9)中，且

所述支撑件(4)上设有凸起(10)和控制键(11)，所述凸起设于支撑件的处于炉体内的一端，所述控制键设于支撑件(4)的处于炉体外的一端，控制键用于控制凸起(10)向外或向内运动，

所述通孔的边缘设有卡槽(12)，所述卡槽与所述凸起(10)相匹配，用于将采集件(3)卡设在支撑件上。

6.根据权利要求3所述的真空炉，其特征在于，所述炉体还包括密封阀(13)，所述密封阀设于所述收集室的底部出口上便于与所述收集器(2)连接和密封。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的真空炉，其特征在于，所述真空炉还包括第一加热机构、第二加热机构、以及真空机构(14)，

所述第一加热机构与所述反应室相连，用于提供反应所需的温度；

所述第二加热机构与所述收集室相连，用于维持收集所需的温度；

所述真空机构和所述炉体连通，用于对炉体抽真空。

8.根据权利要求7所述的真空炉，其特征在于，所述真空炉还包括冷却机构，

所述冷却机构套设于所述收集器(2)外部。

9.一种一氧化硅制备装置，包括真空炉，其特征在于，所述真空炉采用权利要求1-8任意一项所述的真空炉。

10.根据权利要求9所述的一氧化硅制备装置，其特征在于，还包括支架，所述支架包括第一支架(15)和第二支架(16)，所述真空炉的反应室所在端设于所述第一支架上，真空炉的收集室的所在端设于所述第二支架上，所述收集器(2)设于第一支架和第二支架之间。

Images