本發(fā)明涉及一種對物料進(jìn)行加熱處理的設(shè)備，更具體地說，本發(fā)明涉及一種利用循環(huán)高溫?zé)釟鈱ξ锪线M(jìn)行溫度控制的設(shè)備，屬于機械設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前在材料固相合成、退火、煅燒、干燥等熱處理過程中所用到的熱處理主要包括電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐、燃料加熱爐等，這些設(shè)備用于物料熱處理時都是將物料置于爐體內(nèi)，加熱源對物料或物料周圍的空氣進(jìn)行加熱，這些加熱設(shè)備在熱處理物理過程中存在兩個方面的不足：溫度場不一致導(dǎo)致無法實現(xiàn)物料各處受熱一致；物料批次更換時需要將整個爐體降溫導(dǎo)致熱能損耗。物料受熱不一致主要是由于爐體內(nèi)各處無法達(dá)到精確一致的溫度場，尤其是用于大量制造粉體材料的加熱爐，在尺寸超過一定程度(例如體積大于1立方)情況下爐膛內(nèi)要實現(xiàn)10℃溫差以內(nèi)的溫度場都較難；另外物料本身從外到內(nèi)的傳熱過程也使得物料內(nèi)部各處無法受熱均勻。物料置于爐體內(nèi)，熱處理一批物料，更換下一批時，通常將爐體降溫，更換一批物料后再升溫，這一過程將損耗大量熱能，即使是隧道窯爐等形式的物料連續(xù)流動的加熱爐，在物料出爐時，爐體內(nèi)氣體所帶走的熱量也帶來了不小的熱能損耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述技術(shù)問題，提供一種氣體循環(huán)加熱設(shè)備，提高物料受熱均勻性的同時，降低物料更換的熱能損耗。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，其具體的技術(shù)方案如下：

一種氣體循環(huán)加熱設(shè)備，所述的加熱設(shè)備如附圖1所示，主要由加熱器、物料受熱器、儲氣罐、控制器組成；所述的加熱器是將氣體加熱到預(yù)定溫度的部件，加熱方式包括但不限于電加熱、燃料加熱、輻射加熱、電磁波加熱等，加熱的氣體包括但不限于空氣、氮氣、氬氣、氫氣、水蒸汽、二氧化碳、混合氣等；所述的物料受熱器是放置受熱物料的容器，包括但不限于金屬罐、陶瓷罐、耐溫塑料罐等；所述的儲氣罐是用于存儲氣體的部件，通過氣體管路與加熱器、物料受熱器連接，集中存儲加熱器加熱后的熱氣，通過氣體壓縮組件將熱氣壓縮至目標(biāo)壓力并通入到物料受熱器，收集從物料受熱器排出的氣體；所述的控制器是設(shè)備的控制部件，實現(xiàn)加熱器加熱和降溫控制，儲氣罐收集氣體、加壓、給氣控制，各部件之間連接閥門通斷控制等；所述的氣體循環(huán)加熱設(shè)備工作原理如下：

A、加熱器有進(jìn)氣口與出氣口，進(jìn)氣口和出氣口通過管路與儲氣罐連接，由儲氣罐通入加熱器的氣體在加熱器內(nèi)受熱，再回流至儲氣罐氣體壓縮組件的低壓端，加壓后流入儲內(nèi)，氣體在加熱器和儲氣罐兩個部件之間不斷循環(huán)，儲氣罐內(nèi)氣體不斷升高溫度，直至達(dá)到目標(biāo)溫度；

B、物料受熱器在裝載物料后，儲氣罐內(nèi)熱氣按照需要速率和壓力通入物料受熱器，帶動物料流動同時加熱物料，熱氣再回流至儲氣罐或加熱器，熱氣在物料受熱器和儲氣罐或加熱器之間循環(huán)流動，實現(xiàn)物料加熱；

C、物料達(dá)到目標(biāo)溫度和受熱時間后，關(guān)閉物料受熱器和儲氣罐或加熱器之間氣體流通的閥門，排出物料或?qū)⑽锪鲜軣崞髡w卸載，轉(zhuǎn)移至降溫控制設(shè)備，完成一批次物料的熱處理；

D、受熱器內(nèi)裝載新物料重復(fù)B、C步驟即可實現(xiàn)新批次物料的熱處理，物料更換過程中不需將加熱器、儲氣罐停止或降溫；

E、控制器根據(jù)設(shè)定的氣體目標(biāo)溫度和氣壓，控制加熱器和儲氣罐氣體壓縮組件的啟停，實現(xiàn)對儲氣罐內(nèi)氣體溫度和壓力的控制；通過對通入物料受熱器的熱氣壓力和流速的控制，實現(xiàn)物料加熱速度和目標(biāo)溫度的控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

1、本發(fā)明提供一種物料高溫?zé)崽幚淼脑O(shè)備，本設(shè)備利用加熱器加熱后的熱氣循環(huán)通入到物料受熱容器，優(yōu)選的物料受熱容器內(nèi)布置熱氣均勻分布的管路或多孔零件，容器內(nèi)的物料各處均勻受熱，通過控制熱氣溫度和通入的速率可快速、均勻加熱物料；相對于電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐、燃料加熱爐等將物料放置于爐膛內(nèi)，使物料從外圍至內(nèi)部受熱的方式，本發(fā)明能夠提高物料受熱的均勻性和加熱速度。

2、本發(fā)明尤其適合于粉體材料固相合成和漿料干燥。常規(guī)固相合成粉體過程中，將粉體置于坩堝，通過電阻爐、窯爐等設(shè)備加熱，適合規(guī)模化制造，但粉體受熱難均勻，加熱時間長；本發(fā)明利用高溫?zé)釟庠诜垠w內(nèi)均勻流動，能夠提高粉體受熱均勻性，熱交換效率高，縮短加熱時間，提高制造效率。用于粉體固相合成時，優(yōu)選的物料受熱器在氣體出口端布置粉體過濾裝置。漿料干燥通常采用烘烤工藝，將漿料裝載在容器中，放入烘箱，通過加熱和烘箱內(nèi)氣流使?jié){料中的溶劑從表面逐漸揮發(fā)；本發(fā)明利用加熱后的熱氣在漿料內(nèi)均勻流動，能夠提高漿料受熱均勻性，熱交換效率高，縮短加熱時間，提高制造效率，且能夠避免粉料團(tuán)聚結(jié)塊等問題。用于漿料干燥時，優(yōu)選的物料受熱器在氣體出口端布置溶劑冷凝和收集的裝置。

3、本發(fā)明由于將加熱器、熱氣儲罐和物料受熱容器單獨設(shè)計成通過管路連接的部件，優(yōu)選的各部件都有保溫層包覆，在一批物料達(dá)到目標(biāo)溫度和受熱時間后可以在單獨分離出來進(jìn)行物料降溫和重新裝載程序，不需將加熱器停止，也不需要將熱氣儲罐內(nèi)的氣體降溫，更換至新的物料時可以快速加熱，既能提高物料更換的效率，又能夠節(jié)約能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明熱處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實施例1和實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1為加熱器、2為熱氣儲罐、3為物料受熱器、4為控制器、5為氣體管路；

11為加熱器外部保溫層、12為加熱器內(nèi)部加熱體、13為加熱器氣體出口、14為加熱器氣體入口；

21為儲氣罐罐體、22為儲氣罐外部保溫層、23為儲氣罐氣體入口(低壓端)、24為儲氣罐氣體出口(高壓端)；

31為物料受熱器內(nèi)部放置物料的容器、32為氣體受熱器外殼或外部保溫層、33為物料受熱器內(nèi)熱氣分流器、34為物料受熱器氣體出口、35為物料受熱器氣體入口。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。

實施例1

一種加熱設(shè)備，用于室溫至800℃氬氣氣氛下粉體固相合成。如附圖2所示，所述的加熱器1是最高工作溫度為1000℃的電阻加熱爐，內(nèi)部加熱組件是電阻絲，外部保溫層是硅酸鋁纖維板或莫來石磚；所述的熱氣儲罐2內(nèi)存儲氬氣，儲氣罐體21是耐壓0.8MPa鑄鐵罐，外部保溫層22是由底層氧化鋁纖維和外層聚氨酯發(fā)泡纏繞組成的復(fù)合保溫材料；所述儲氣罐2在氣體入口有氣體壓縮裝置，將加熱器1或物料受熱器3流回的氣體繼續(xù)加壓后注入至儲氣罐體21；所述的物料受熱器3內(nèi)部是放置物料的陶瓷材質(zhì)容器31，外部是氧化鋁纖維底層和聚氨酯發(fā)泡外層組成的復(fù)合保溫層32；所述的陶瓷材質(zhì)容器31內(nèi)有熱氣分流器33，熱氣分流器33是外表面均勻分布?xì)怏w出口的陶瓷空心管。本實施例所述加熱設(shè)備在800℃氬氣氣氛下固相反應(yīng)合成粉體的步驟如下：

A、加熱器1進(jìn)氣口和出氣口通過管路與儲氣罐2連接，由儲氣罐2通入加熱器1的氬氣在加熱器1內(nèi)受熱，再回流至儲氣罐氣體壓縮組件的低壓端，加壓后流入儲氣罐罐體21內(nèi)，氬氣在加熱器(1)和儲氣罐(2)兩個部件之間不斷循環(huán)，直至氬氣達(dá)到800-900℃；

B、陶瓷容器31內(nèi)部裝載粉料后，儲氣罐2內(nèi)加熱好的氬氣按照需要速率和壓力通入陶瓷容器31，并通過氣體分流器33均勻流出，加熱物料；由陶瓷容器排出的氬氣通過儲氣罐2的加壓組件壓縮后回流至儲氣罐罐體21內(nèi)；氬氣在物料受熱器3和儲氣罐2之間循環(huán)流動，實現(xiàn)物料加熱；儲氣罐2內(nèi)氬氣的溫度低于目標(biāo)溫度時，控制器4通過控制加熱器1的啟停，按照上述步驟A工作，實現(xiàn)儲氣罐2內(nèi)氬氣溫度的恒定；

C、粉料達(dá)到目標(biāo)溫度和受熱時間后，關(guān)閉物料受熱器3和儲氣罐2之間氣體流通的閥門，將陶瓷容器31整體卸載，轉(zhuǎn)移至降溫控制設(shè)備，完成一批次粉料的固相反應(yīng)合成；

D、陶瓷容器31內(nèi)裝載新粉體原料，重復(fù)B、C步驟實現(xiàn)新批次粉體材料的固相反應(yīng)合成，粉料更換過程中不需將加熱器1停止或降溫，也不需要將儲氣罐2內(nèi)的氬氣降溫，新批次的粉料可快速開始加熱。

實施例2

一種加熱設(shè)備，用于室溫至400℃氮氣氣氛下漿料干燥。如附圖2所示，所述的加熱器1是最高工作溫度為600℃的電阻加熱爐，內(nèi)部加熱組件是電阻絲，外部保溫層是保溫棉或硅酸鋁纖維板；所述的熱氣儲罐2內(nèi)存儲氮氣，儲氣罐體21是耐壓0.8MPa鑄鐵罐，外部保溫層22是由保溫棉組成；所述儲氣罐2在氣體入口有氣體壓縮裝置，將加熱器1或物料受熱器3流回的氣體繼續(xù)加壓后注入至儲氣罐體21；所述的物料受熱器3內(nèi)部是放置物料的不銹鋼材質(zhì)容器31，外部是氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維或保溫棉等材質(zhì)保溫層32；所述的不銹鋼容器31內(nèi)有熱氣分流器33，熱氣分流器33是外表面均勻分布?xì)怏w出口的不銹鋼空心管。本實施例所述加熱設(shè)備在400℃氮氣氣氛下干燥漿料的步驟如下：

A、加熱器1進(jìn)氣口和出氣口通過管路與儲氣罐2連接，由儲氣罐2通入加熱器1的氮氣在加熱器1內(nèi)受熱，再回流至儲氣罐氣體壓縮組件的低壓端，加壓后流入儲氣罐罐體21內(nèi)，氮氣在加熱器1和儲氣罐2兩個部件之間不斷循環(huán)，直至氮氣達(dá)到400-500℃；

B、不銹鋼容器31內(nèi)部裝載漿料后，儲氣罐2內(nèi)加熱好的氮氣按照需要速率和壓力通入不銹鋼容器31，并通過氣體分流器33均勻流出，加熱干燥漿料；由陶瓷容器排出的氮氣通過儲氣罐2的加壓組件壓縮后回流至儲氣罐罐體21內(nèi)；氮氣在物料受熱器3和儲氣罐2之間循環(huán)流動，實現(xiàn)漿料加熱和干燥；儲氣罐2內(nèi)氮氣的溫度低于目標(biāo)溫度時，控制器4通過控制加熱器1的啟停，按照上述步驟A工作，實現(xiàn)儲氣罐2內(nèi)氮氣溫度的恒定；

C、漿料達(dá)到目標(biāo)溫度和受熱時間后，關(guān)閉物料受熱器3和儲氣罐2之間氣體流通的閥門，將不銹鋼容器31整體卸載，轉(zhuǎn)移至降溫控制設(shè)備，完成一批次漿料的加熱干燥；

D、不銹鋼容器31內(nèi)裝載新漿料，重復(fù)B、C步驟實現(xiàn)新批次漿料的改造處理，漿料更換過程中不需將加熱器1停止或降溫，也不需要將儲氣罐2內(nèi)的氮氣降溫，新批次的漿料可快速開始加熱干燥。

按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本發(fā)明。