CN214529238U

CN214529238U - 一种激光裂解反应箱

Info

Publication number: CN214529238U
Application number: CN202120619022.1U
Authority: CN
Inventors: 杜娴; 刘军; 蔡志海; 柳建; 郭杰; 李静
Original assignee: Academy of Armored Forces of PLA
Current assignee: Academy of Armored Forces of PLA
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2031-03-26

Abstract

本实用新型公开了一种激光裂解反应箱，包括箱体，在所述箱体内设置有放置台，所述箱体由上、下两部分采用动密封配合滑动联接组成密闭空间，其中上部箱体采用透光罩结构形式，所述透光罩的下端与下部箱体的上端敞口采用动密封滑动配合，箱体底部与所述放置台配合设有放置台升降机构，所述透光罩通过悬臂与放置台衔接，与放置台升降机构联动同步升降；与所述箱体内部连通设有用于调节箱体内惰性气体浓度的气体充放系统。本实用新型营造了一个惰性气体环境下、体积大小可调节，方便操作的激光裂解设备。

Description

一种激光裂解反应箱

技术领域

本实用新型涉及一种激光裂解设备，尤其是涉及一种用于激光裂解反应的箱式密闭结构操作台。

背景技术

激光裂解，就是以激光作为热源扫描有机高分子聚合物先驱体，在惰性气体保护下对基体表面涂覆层（高分子聚合物先驱体）进行激光扫描，经过裂解反应，实现基体表面涂覆层的陶瓷化转变。利用这种裂解方法，可以有效解决热裂解方法对基体的影响，激光能量集中，热影响区小，不影响基体相的组成。与其它方法如激光化学气相沉积等方法相比，不用烧结，工艺更简便。激光裂解陶瓷化反应迅速，加工效率高；能耗低；且所得陶瓷化涂层具有较高的硬度、耐腐蚀性和耐热冲击性。

在激光裂解过程中，常存在以下问题：1）需要惰性气体保护，但惰性气体的用量较大，成本高；2）激光裂解过程中的气体扰动影响实验环境，如引起温度的变化，而温度变化会影响先驱体材料的陶瓷化转变程度，给实验引入一个不稳定的变量，不利于实验分析；3）激光裂解实验中激光与实验的先驱体材料的作用距离不能精确控制。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术不足，提出一种激光裂解反应箱，营造了一个惰性气体环境下、体积大小可调节，方便操作的激光裂解设备。

本实用新型采用的技术方案：

一种激光裂解反应箱，包括箱体（4），在所述箱体（4）内设置有放置台（6），所述箱体（4）由上、下两部分采用动密封配合滑动联接组成密闭空间，其中上部箱体采用透光罩结构形式，所述透光罩（5）的下端与下部箱体的上端敞口采用动密封滑动配合，箱体底部与所述放置台（6）配合设有放置台升降机构（8），所述透光罩通过悬臂（15）与放置台（6）衔接，可实现与放置台升降机构联动和放置台同步升降；与所述箱体内部连通设有用于调节箱体内惰性气体浓度的气体充放系统。

所述的激光裂解反应箱，所述放置台升降机构采用电动推杆或液压油缸，放置台升降机构固定于箱体底部，放置台升降机构的推杆或活塞杆顶端与放置台联接。

所述的激光裂解反应箱，透光罩内侧下部固定悬臂（15），所述悬臂（15）的另一端下方通过万向球座与放置台（6）的上端面接触。

所述的激光裂解反应箱，还包括激光测距传感器（14），所述激光测距传感器设置在放置台下方的箱体底部，在所述放置台的下端面设置有与激光测距传感器配合的环状反光片（7），所述环状反光片和电动推杆的活塞杆同轴。

所述气体充放系统包括分别与所述箱体的进气管道和排气管道连接的电磁阀、控制器以及设置在箱体内的惰性气体传感器（9），所述惰性气体传感器（9）与控制器电连接，进气管道连接的进气电磁阀接入惰性气体罐出口管道中，排气管道连接的排气电磁阀接在箱体的排气管道中；所述电磁阀受控连接于所述控制器。

所述的激光裂解反应箱，与所述箱体配合设有样品采集器，所述样品采集器包括针头（10）和与针头配合注射筒（12），所述针头通过单向阀连接注射筒（12），所述注射筒（12）通过单向阀与箱体连通。

所述的激光裂解反应箱，在放置台升降机构的下端与箱体的底部之间设有称重传感器。

实用新型有益效果：

1、本实用新型激光裂解反应箱，营造了一个惰性气体环境下、体积大小可调节的反应空间，可节约惰性气体用量，方便调节环境温度，结构设计合理，操作使用方便。可通过透光罩升降机构以根据裂解反应的需求设置箱体的体积，进而节省成本。通过设置密闭箱体，使基体表面将发生裂解的先驱体材料的操作空间与外界隔离，看有效避免外界温度、气体对裂解反应造成影响，从而保证裂解效果和产品质量。

2、本实用新型激光裂解反应箱，通过放置台升降机构可以调整激光与待裂解的先驱体材料的作用距离，方便了使用操作，且有助于进一步保证裂解效果和产品质量。

3、本实用新型激光裂解反应箱，设有称重传感器和采样装置，可保障实验数据的准确性，有助于激光裂解反应方面的应用研究和更好地开展教学和科研工作。

附图说明

图1为本实用新型激光裂解反应箱结构示意图；

图中：1.电磁阀，2.进气管道，3.排气管道，4.箱体，5.透光罩，6.放置台，7.环状反光片，8.升降机构，9.惰性气体传感器，10.针头，11.单向阀，12. 注射筒，13. 样品采集器操作手柄，14.激光测距传感器，15.悬臂。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，本实用新型激光裂解反应箱，包括箱体4，在所述箱体4内设置有放置台6，所述箱体4由上、下两部分采用动密封配合滑动联接组成密闭空间，其中上部箱体采用透光罩结构形式，所述透光罩5的下端与下部箱体的上端敞口采用动密封滑动配合，箱体底部与放置台配合设有放置台升降机构8，所述透光罩5通过悬臂15与放置台6联接衔接，可实现与放置台升降机构联动与放置台同步升降；与所述箱体内部连通设有用于调节箱体内惰性气体浓度的气体充放系统。

所述的放置台升降机构可采用电动推杆或液压油缸，放置台升降机构固定于箱体底部，放置台升降机构的推杆或活塞杆顶端与放置台联接。

实施例2

参见图1，本实施例的激光裂解反应箱，和实施例1的不同之处在于：进一步的，所述悬臂15一端和透光罩内侧下部相固定，另一端下方设有万向球座，悬臂15的另一端通过万向球座与放置台6的上端面接触。这样，透光罩5通过悬臂与放置台6衔接，可实现放置台6升降的同时通过悬臂推动透光罩5升降。透光罩5通过悬臂利用万向球座/钢珠与放置台面接触，可以降低摩擦力，避免磨损放置台6。

实施例3

参见图1，本实施例的激光裂解反应箱，和实施例1或实施例2的不同之处在于：还包括激光测距传感器14，所述激光测距传感器设置在放置台下方的箱体底部，在所述放置台的下端面设置有与激光测距传感器配合的环状反光片7，所述环状反光片和电动推杆的活塞杆同轴。

实施例4

参见图1，本实施例的激光裂解反应箱，和前述各实施例不同的是：与所述箱体配合设有样品采集器，所述样品采集器包括针头10和与针头配合注射筒12，所述针头通过单向阀连接注射筒12，所述注射筒12通过单向阀与箱体连通。并且，在放置台升降机构的下端与箱体的底部之间设有称重传感器。

如图1所示，本实用新型激光裂解反应箱，箱体4内设置放置台6用于放置待激光裂解的有机高分子聚合物先驱体（基体表面涂覆层），放置台6通过升降机构8与箱体4的底部连接，通过升降机构8动作以驱动放置台6升降，进而调整激光与实验的先驱体材料的作用距离，箱体4连接用于调节箱体4内惰性气体浓度的气体充放系统，通过气体充放系统实现对箱体4内惰性气体浓度的调节。箱体4上端的透光罩5可保证激光的透过性，在装配中，透光罩5的下端伸入下部箱体4内，衔接端面（下部箱体内壁）设有沟槽，沟槽内设置密封圈，通过密封圈的弹性变形消除透光罩5侧面和下部箱体敞口内壁之间的间隙，进而实现箱体4的内部空间密封。透光罩5和下部箱体衔接处滑动配合，下部箱体开口端和透光罩5之间动密封，可保证透光罩5和开口之间的密封性，避免激光裂解气体产物外溢而对环境的污染，且营造了一个惰性气体下的密闭空间。

下部箱体和透光罩5的横截面均设置为圆形，椭圆形，或圆弧过渡到多边形，两者相互嵌套连接，且开口的内侧设置有环形的沟槽，沟槽内设置密封圈。

本实用新型激光裂解反应箱，可通过驱动机构调节放置台的高度，以实现大范围的调节激光与实验的先驱体材料的作用距离，且通过透光罩5的同步联动升降可实现箱体4的体积大小可调节，可根据不同的试验需要，调节箱体4的体积，节省使用惰性气体的成本。

升降机构8 可设置为电动推杆，电动推杆竖直设置，且活塞杆与放置台6的下端连接，利用电动推杆实现控制放置台6升降，且能够通过放置电动推杆转动的圈数实现控制放置台6的升降高度。为了更加精准的控制激光与实验的先驱体材料的作用距离，本装置设置了激光测距传感器14，激光测距传感器14设置在放置台6的下方，且放置台6的下端设置有与激光测距传感器14配合的环状反光片7，反光片7和电动推杆的活塞杆同轴，即反光片7随着活塞杆同轴转动，通过反光片7反射激光测距传感器14发射的光线，进而实现测距，且激光测距传感器14通过控制器连接有显示器，以显示实际距离。

透光罩5通过连接的悬臂与放置台联动，是为了简化产品结构，降低设备成本。在实际生产设计中，放置台和透光罩的驱动机构可分别设置，各自调节。

气体充放系统包括分别与所述箱体的进气管道和排气管道连接的电磁阀、控制器以及设置在箱体内的惰性气体传感器9，所述惰性气体传感器9与控制器电连接，进气管道2连接的进气电磁阀接入惰性气体罐出口管道中，排气管道3连接的排气电磁阀接在箱体的排气管道中；所述电磁阀受控连接于所述控制器。所述电磁阀1通过控制器与设置在箱体4内的惰性气体传感器9电连接，通过惰性气体传感器9获取箱体4内惰性气体的浓度，从而控制进气管道2和排气管道3上电磁阀的开启与关闭。

为了增加试验数据多样性，可选择地，增加样品采集器，样品采集器包括针头10和与针头10配合的注射筒12，注射筒12设置第一连接口和第二连接口，第一连接口通过单向阀11与箱体4连通，只容许箱体4内的气体进入注射筒12，第二连接口通过单向阀11连接针头10，只容许注射筒12内的气体从针头10排出，从而可以对激光裂解的气体产物进行实时取样便于后续分析，根据分析结果优化调制实验方案。不需要对激光裂解的气体产物进行取样分析时，采样器的活塞堵住箱体与注射筒12的通道。

为了更好的技术效果，升降机构8的下端与箱体4的底部之间设有称重传感器，实现实时称重，以准确计算陶瓷产率，准确计算陶瓷产率，同时可以分析失重-时间曲线。

以上各实施例仅用于说明本实用新型，不应当构成对本实用新型专利要求保护范围的限定。本领域技术人员在结合现有技术的情况下，无需进行创造性劳动即可对本实用新型的实施情况进行其他修改或者采用本领域惯用技术手段进行置换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种激光裂解反应箱，包括箱体（4），在所述箱体（4）内设置有放置台（6），其特征在于：所述箱体（4）由上、下两部分采用动密封配合滑动联接组成密闭空间，其中上部箱体采用透光罩结构形式，所述透光罩（5）的下端与下部箱体的上端敞口采用动密封滑动配合，箱体底部与所述放置台（6）配合设有放置台升降机构（8），所述透光罩通过悬臂（15）与放置台（6）衔接，与放置台升降机构联动同步升降；与所述箱体内部连通设有用于调节箱体内惰性气体浓度的气体充放系统。

2.根据权利要求1所述的激光裂解反应箱，其特征在于：所述放置台升降机构采用电动推杆或液压油缸，放置台升降机构固定于箱体底部，放置台升降机构的推杆或活塞杆顶端与放置台联接。

3.根据权利要求2所述的激光裂解反应箱，其特征在于：透光罩内侧下部固定悬臂（15），所述悬臂（15）的另一端下方通过万向球座与放置台（6）的上端面接触。

4.根据权利要求2或3所述的激光裂解反应箱，其特征在于：还包括激光测距传感器（14），所述激光测距传感器设置在放置台下方的箱体底部，在所述放置台的下端面设置有与激光测距传感器配合的环状反光片（7），所述环状反光片和电动推杆的活塞杆同轴。

5.根据权利要求4所述的激光裂解反应箱，其特征在于：所述气体充放系统包括分别与所述箱体的进气管道和排气管道连接的电磁阀、控制器以及设置在箱体内的惰性气体传感器（9），所述惰性气体传感器（9）与控制器电连接，进气管道连接的进气电磁阀接入惰性气体罐出口管道中，排气管道连接的排气电磁阀接在箱体的排气管道中；所述电磁阀受控连接于所述控制器。

6.根据权利要求5所述的激光裂解反应箱，其特征在于：与所述箱体配合设有样品采集器，所述样品采集器包括针头（10）和与针头配合注射筒（12），所述针头通过单向阀连接注射筒（12），所述注射筒（12）通过单向阀与箱体连通。

7.根据权利要求6所述的激光裂解反应箱，其特征在于：在放置台升降机构的下端与箱体的底部之间设有称重传感器。