一种高温纯氢气保护气氛推舟炉设备的制作方法

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1.本实用新型涉及推舟炉技术领域，尤其涉及一种高温纯氢气保护气氛推舟炉设备。


背景技术：

2.在核工业领域，核燃料烧结的过程中，通常需要在纯氢气的环境同时采用1800℃以上的温度进行烧结，而传统的烧结炉无法承受1800℃以上的高温，同时现有的烧结炉都是采用氮气等惰性气体作为保护气体，如专利cn201410638849.1记载的一种全自动氮气保护推舟炉，包括推送系统、进料置换室、炉体、炉管、冷却水箱、出料置换室、料舟和控制系统；炉管水平方向贯穿炉体；推送系统设置在炉体右侧，推送系统、炉体之间设有进料置换室，推送系统将料舟经进料置换室推入炉管内；出料置换室设置在炉体左侧，出料置换室、炉体之间设有冷却水箱；推送系统为液压推送系统，这种推舟炉只对氮气进行置换，无法完成对纯氢气的置换，也无法运用与核工业领域，因此需要提出一种既能耐高温同时又能对氢气与空气进行置换的一种高温纯氢气保护气氛推舟炉设备。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是为了解决现有问题，而提供一种高温纯氢气保护气氛推舟炉设备，通过入口置换室和出口置换室内气体的置换，保证物料能够在氢气气氛中进行烧结，保证加热炉内氢气与外界的空气隔绝，防止氢气外漏发生爆炸，保证了设备的安全性。
4.一种高温纯氢气保护气氛推舟炉，包括有通有纯氢气的加热炉，所述加热炉的进炉膛口设有炉入口箱体，所述炉入口箱体的进口设有入口置换室，所述入口置换室与所述炉入口箱体之间设有入口双闸门，所述入口置换室的进口设有入口单闸门，所述入口置换室设有将物料推送至炉入口箱体的入口二次上板机构，所述炉入口箱体设有将物料推送至炉膛内的主推机构，所述加热炉的出炉膛口设有炉出口箱体，所述炉出口箱体的出口设有出口置换室，所述出口置换室与所述炉出口箱体之间设有出口双闸门，所述出口置换室的出口设有出口单闸门，所述炉出口箱体设有将物料推送至出口置换室的出口一次下板机构，所述出口置换室设有将物料推送至出口的出口二次下板机构。
5.优选地，所述入口双闸门靠近所述入口置换室的一侧以及所述入口双闸门靠近所述炉入口箱体的一侧均设有能够实现入口双闸门与入口置换室，入口双闸门与所述炉入口箱体密封连接的第一密封件，所述入口单闸门与所述入口置换室的进料口连接的一侧设有能够实现入口单闸门与入口置换室密封连接的第二密封件。
6.优选地，所述主推机构包括有驱动组件与推杆，所述推杆上套设有外套，所述外套与所述推杆之间设有密封圈，所述密封圈的外圈与所述外套的内圈固定连接，所述密封圈与所述推杆活动连接。
7.优选地，所述入口置换室的进口设有可放置物料的入口缓存机构，所述入口缓存机构设有能够将物料推送至入口置换室内的入口一次上板机构，所述出口置换室的出口设
有出口缓存机构。
8.优选地，所述加热炉自进炉膛口至出炉膛口的方向上分为预热温区，高温温区，缓降温区以及水冷却温区。
9.优选地，所述加热炉包括有炉壳，炉底砖，炉壁砖和炉顶砖，所述炉底砖，炉壁砖和炉顶砖共同拼接而成的空间构成为炉膛，所述炉膛采用采用耐高温异型特制刚玉砖拼接而成，所述炉膛内设有加热元件,所述加热元件为钼丝发热体，所述钼丝发热体通过挂钩式悬挂与炉膛的侧壁上。
10.优选地，所述炉膛的底部成型有物料支撑架，所述物料支撑架为采用耐高温异型特制刚玉砖材料，所述物料支撑架上开设有凹槽，所述物料支撑架与所述炉膛的侧壁之间形成有便于悬挂钼丝发热体的容纳空间，所述物料支撑架的上表面高于所述钼丝发热体的底端。
11.优选地，所述炉膛与所述炉壳之间设有保温材料，所述保温材料自靠近炉膛至远离炉膛的方向上保温温度依次递减。
12.一种高温纯氢气保护气氛推舟炉的工艺方法，其特征在于：
13.(a)耐高温加热炉气体置换，确保加热炉(1)处于密封环境，将加热炉(1)内的空气全部置换成惰性气体，之后将惰性气体全部置换成氢气；
14.(b)一次推送，打开入口单闸门(9)，将物料通过入口一次上板机构(22)运输至入口置换室(2)，通过入口单闸门(9)关闭入口置换室(2)，保证入口置换室(2)处于密封的状态；
15.(c)入口置换室一次气体置换，通入惰性气体，置换出入口置换室(2)内的空气，使得入口置换室(2)内只有惰性气体；
16.(d)二次推送，打开入口双闸门(8)，将物料通过入口二次上板机构(31)推入至炉入口箱体(6)，之后关闭入口双闸门(8)；
17.(e)入口置换室二次气体置换，当步骤(d)物料推送至炉入口箱体(6)关闭入口双闸门(8)关闭后处于密封状态的时候通入惰性气体，置换出入口置换室(2)内的氢气，使得入口置换室(2)内只有惰性气体，之后循环重复步骤(b)至步骤(e)；
18.(f)气氛烧结，将每次经过步骤(d)二次运输的步骤运输至炉入口箱体(6)的物料均通过主推机构(32)推送至耐高温加热炉(1)内进行烧结；
19.(g)三次推送，将完成烧结的物料推送至炉出口箱体(7)；
20.(h)出口置换室一次气体置换，通入惰性气体，置换出口置换室(4)内的空气，使得出口置换室(4)内只有惰性气体；
21.(i)四次推送，打开出口双闸门(91)，将位于炉出口箱体(7)内的物料通过出口一次下板机构(51)推送至出口置换室(4)，关闭出口双闸门(91)；
22.(j)出口置换室的二次气体置换，确保出口置换室(4)处于密封的空间，通入惰性气体置换出出口置换室(4)内的氢气，确保出口置换室(4)无氢气；
23.(k)五次推送，打开出口置换室(4)的出口单闸门(92)，将物料通过出口二次下板机构(52)推送出去，完成产品的烧结过程，之后循环重复步骤(h)至步骤(j)；
24.本实用新型的有益效果在于：
25.1.本实用新型一种高温纯氢气保护气氛推舟炉设备，包括有通有纯氢气的加热
炉，所述加热炉的进炉膛口设有炉入口箱体，所述炉入口箱体的进口设有入口置换室，所述入口置换室与所述炉入口箱体之间设有入口双闸门，所述入口置换室的进口设有入口单闸门，所述入口置换室设有将物料推送至炉入口箱体的入口二次上板机构，所述炉入口箱体设有将物料推送至炉膛内的主推机构，所述加热炉的出炉膛口设有炉出口箱体，所述炉出口箱体的出口设有出口置换室，所述出口置换室与所述炉出口箱体之间设有出口双闸门，所述出口置换室的出口设有出口单闸门，所述炉出口箱体设有将物料推送至出口置换的出口一次下板机构，所述出口置换室设有将物料推送至出口的出口二次下板机构，使用时，将物料送入至入口置换室，之后通过入口单闸门关闭入口置换室，将惰性气体通入至入口置换室内置换出入口置换室内的空气，确保入口置换室内没有空气后，打开入口双闸门，将物料推送至加热炉内进行气氛烧结，将完成烧结的物料推送至炉出口箱体，与此同时出口置换室通入惰性气体，置换出口置换室内的空气，使得出口置换室内只有惰性气体，然后打开出口双闸门，通过出口一次下板机构将完成烧结的物料送至出口置换室，之后将出口置换室进行密封，再将氢气置换成惰性气体，然后将物料进行送出，通过入口置换室和出口置换室内气体的置换，保证物料能够在氢气中进行烧结，保证加热炉内氢气与外界的空气隔绝，防止氢气外漏发生爆炸，保证了设备的安全性。
26.2.本实用新型的入口双闸门靠近所述入口置换室的一侧以及所述入口双闸门靠近所述炉入口箱体的一侧均设有能够实现入口双闸门与入口置换室，入口双闸门与所述炉入口箱体密封连接的第一密封件，所述入口单闸门与所述入口置换室的进料口连接的一侧设有能够实现入口单闸门与入口置换室密封连接的第二密封件，通过入口双闸门设有的第一密封件，入口单闸门设有的第二密封件能够保证入口置换室进口与出口的密封性，防止在气体置换过程中，氢气发生泄漏导致爆炸的问题，提高了设备的安全性能。
27.3.本实用新型的耐高温加热炉包括有炉壳，炉底砖，炉壁砖和炉顶砖，所述炉底砖，炉壁砖和炉顶砖共同拼接而成的空间构成为炉膛，所述炉膛采用采用耐高温异型特制刚玉砖拼接而成，所述炉膛内设有加热元件,所述加热元件为钼丝发热体，所述钼丝发热体通过挂钩式悬挂与炉膛的侧壁上，通过钼丝发热体保证了炉膛内的温度能够加入至1800℃以上，通过采用耐高温异型特制刚玉砖使得炉膛能够承受1800℃以上的高温，保证了产品能够在1800℃的环境中进行烧结，保证了产品的质量。
28.4.本实用新型炉膛的底部成型有物料支撑架，所述物料支撑架为采用耐高温异型特制刚玉砖材料，所述物料支撑架上开设有凹槽，所述物料支撑架与所述炉膛的侧壁间形成有便于悬挂钼丝发热体容纳空间，所述物料支撑架的上表面高于所述钼丝发热体的底端，使用时，将产品放置与凹槽内，位于容纳空间的钼丝发热体开始加热，由于物料支撑架的上表面高于所述钼丝发热体的底端，而热量是从下往上升的，使得位于物料支撑架上表面凹槽内的物料能够均匀受热。
附图说明：
29.图1为本实用新型整体示意图；
30.图2为本实用新型加热炉的剖视示意图；
31.图3为本实用新型推杆的示意图；
32.图4为本实用新型工艺方法的示意图；
33.附图中：1.加热炉；31.预热温区；32.高温温区；33.缓降温区；34.水冷却温区；2.入口置换室；21.入口缓存机构；22.入口一次上板机构；31.入口二次上板机构；32.主推机构；4.出口置换室；41.出口缓存机构；51.出口一次下板机构；52.出口二次下板机构；7.炉出口箱体；6.炉入口箱体；61.废气燃烧系统；8.入口双闸门；9.入口单闸门；91.出口双闸门；92.出口单闸门；11.炉壳；111.壳体底架；12.炉底砖；13.炉壁砖；14.炉顶砖；15.炉膛；151.热电偶；16.耐高温异型特制刚玉砖；161.保温材料；17.钼丝发热体；18.物料放置架；181.凹槽；19.容纳空间；
具体实施方式：
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
38.如图1-4所示，一种高温纯氢气保护气氛推舟炉设备，包括有通有纯氢气的加热炉1，所述加热炉1的进炉膛口设有炉入口箱体6，所述炉入口箱体6的进口设有入口置换室2，所述入口置换室2与所述炉入口箱体6之间设有入口双闸门8，所述入口置换室2的进口设有入口单闸门9，所述入口置换室2设有将物料推送至炉入口箱体的入口二次上板机构31，所述炉入口箱体6设有将物料推送至炉膛内的主推机构32，所述加热炉1的出炉膛口设有炉出口箱体7，所述炉出口箱体7的出口设有出口置换室4，所述出口置换室4与所述炉出口箱体7之间设有出口双闸门91，所述出口置换室4的出口设有出口单闸门92，所述炉出口箱体7设有将物料推送至出口置换4的出口一次下板机构51，所述出口置换室4设有将物料推送至出口的出口二次下板机构52。
39.具体地，所述入口双闸门8靠近所述入口置换室2的一侧以及所述入口双闸门8靠近所述炉入口箱体6的一侧均设有能够实现入口双闸门8与入口置换室2，入口双闸门8与所述炉入口箱体6密封连接的第一密封件，所述第一密封件可以为密封圈，所述入口单闸门9与所述入口置换室2的进料口连接的一侧设有能够实现入口单闸门9与入口置换室2密封连
接的第二密封件，所述第二密封件可以为密封圈。
40.出口双闸门91的结构与入口双闸门8的结构相同，出口单闸门92的结构与所述入口双闸门8的结构相同。
41.具体地，所述主推机构32包括有驱动组件与推杆321，驱动组件可以为液压缸，这是现有技术，因此不在本案进行赘述，所述推杆321上套设有外套322，所述外套322与所述推杆321之间设有密封圈323，所述密封圈323的外圈与所述外套322的内圈固定连接，所述密封圈323与所述推杆321活动连接，使用时，将外套322与炉入口箱体6的右侧固定连接，推杆321在所述炉入口箱体6内穿梭，通过密封圈323实现了动态密封，使得主推机构32的推杆321推动过程中不会氢气不会发生泄露，提高设备的安全性能。
42.所述入口二次上板机构31，所述出口一次下板机构51，所述出口二次下板机构52的密封结构与所述主推机构32的密封结构相同。
43.具体地，所述入口置换室2的进口设有可放置物料的入口缓存机构21，所述入口缓存机构21设有能够将物料推送至入口置换室2内的入口一次上板机构22，一次上板机构22可以为推杆机构，这是现有技术，因此不在本案进行赘述，所述出口置换室4的出口设有出口缓存机构41，入口缓存机构21与出口缓存机构41均包括有传输台，所述传输台上放置有物料，所述传输台可以为滚筒传输，通过入口缓存机构21，入口一次上板机构22能够实现自动进料，无需人工，提高劳动生产率，通过出口缓存机构41能够实现自动出料。
44.具体地，所述加热炉1自进炉膛口至出炉膛口的方向上分为预热温区31，高温温区32，缓降温区33以及水冷却温区34，预热温区31，高温温区32是加热的过程，缓降温区33是自然冷却的过程，水冷却温区34采用水进行进一步的降温。
45.具体地，所述耐高温加热炉1包括有炉壳11，炉底砖12，炉壁砖13和炉顶砖14，所述炉底砖12，炉壁砖13和炉顶砖14共同拼接而成的空间构成为炉膛15，所述炉膛15采用采用耐高温异型特制刚玉砖16拼接而成，采用耐高温异型特制刚玉砖16是现有技术，在专利申请号为cn201911220736.9的专利中，已经公开了这个砖的特性，采用耐高温异型特制刚玉砖16能够承受1800℃以上的高温，所述炉膛15的耐高温温度达到1800℃以上，所述炉膛15内设有加热元件，通过钼丝发热体保证了炉膛内的温度能够加入至1800℃以上，通过采用耐高温异型特制刚玉砖使得炉膛能够承受1800℃以上的高温，保证了产品能够在1800℃的环境中进行烧结，保证了产品的质量。
46.具体地，所述加热元件为钼丝发热体17，所述钼丝发热体17通过挂钩式悬挂与炉膛15的侧壁上，由于钼丝发热体17受热容易变软，采用悬挂的方式能够解决钼丝发热体17变软的问题，防止变软影响加热。
47.具体地，所述炉膛15的底部成型有物料支撑架18，所述物料支撑架18为采用耐高温异型特制刚玉砖材料，保证能够承受住1800℃以上的温度，所述物料支撑架18上开设有凹槽181，便于放置物料。
48.具体地，所述物料支撑架18与所述炉膛15的侧壁之间形成有便于悬挂钼丝发热体17的容纳空间19，所述物料支撑架18的上表面高于所述钼丝发热体17的底端，位于容纳空间19的钼丝发热体17开始加热，由于物料支撑架18的上表面高于所述钼丝发热体17的底端，而热量是从下往上升的，使得位于物料支撑架18上表面凹槽内的物料能够均匀受热。
49.具体地，所述炉膛15与所述炉壳11之间设有保温材料161，所述保温材料161自靠
近炉膛15至远离炉膛15的方向上保温温度依次递减，次采用高，中，低保温砖砌筑，保证保温效果同时减少成本。
50.具体地，所述炉膛15的侧壁上安装有热电偶151，能够检测加热炉内的温度，对炉内的温度进行控制，温控系统室现有技术，因此不在本案进行赘述。
51.具体地，所述炉壳1在使用状态下支承在炉壳底架111上。
52.具体地，所述炉壳11采用密封焊接，防止氢气外漏，保证使用的安全性。
53.具体地，该设备中还设置有废气燃烧装置61，通过废气燃烧装置61将炉内，置换室通过惰性气体置换出的氢气、空气，统一引入废气燃烧系统进行燃烧，所述废气燃烧装置61包括有废气进气口，所述废气进气口与置换室，加热炉的出气口连接，所述废气进气口通过管道连接有电加热元件，通过控温加热将废气进行燃烧。
54.具体地，在炉体出口箱体处，设置氢气泄爆装置，提高整体的安全性能。
55.具体地，加热炉1设有进气口与出气口，使用时，将惰性气体通入置换出里面的空气，炉膛内充满惰性气体后，充入还原气体氢气，置换出惰性气体，保证产品能够在纯氢气的环境中进行烧结。
56.具体地，控制系统为配备plc的控制系统，可使本实用新型实现全自动控制。
57.工作原理：使用时，将物料推送至炉膛15内的凹槽181上，将惰性气体通入置换出里面的空气，炉膛内充满惰性气体后，充入还原气体氢气，置换出惰性气体，钼丝发热体进行加热，保证产品能够在纯氢气的环境中进行烧结。
58.一种高温纯氢气保护气氛推舟炉设备的工艺方法，
59.(a)耐高温加热炉气体置换，确保耐高温加热炉(1)处于密封环境，将耐高温加热炉(1)内的空气全部置换成惰性气体，之后将惰性气体全部置换成氢气；
60.(b)一次推送，打开入口单闸门(9)，将物料通过入口一次上板机构(22)运输至入口置换室(2)，通过入口单闸门(9)关闭入口置换室(2)，保证入口置换室(2)处于密封的状态；
61.(c)入口置换室一次气体置换，通入惰性气体，置换出入口置换室(2)内的空气，使得入口置换室(2)内只有惰性气体；
62.(d)二次推送，打开入口双闸门(8)，将物料通过入口二次上板机构(31)推入至炉入口箱体(6)，之后关闭入口双闸门(8)；
63.(e)入口置换室二次气体置换，当步骤(d)物料推送至炉入口箱体(6)关闭入口双闸门(8)关闭后处于密封状态的时候通入惰性气体，置换出入口置换室(2)内的氢气，使得入口置换室(2)内只有惰性气体，之后循环重复步骤(b)至步骤(e)；
64.(f)气氛烧结，将每次经过步骤(d)二次运输的步骤运输至炉入口箱体(6)的物料均通过主推机构(32)推送至耐高温加热炉(1)内进行烧结；
65.(g)三次推送，将完成烧结的物料推送至炉出口箱体(7)；
66.(h)出口置换室一次气体置换，通入惰性气体，置换出口置换室(4)内的空气，使得出口置换室(4)内只有惰性气体；
67.(i)四次推送，打开出口双闸门(91)，将位于炉出口箱体(7)内的物料通过出口一次下板机构(51)推送至出口置换室(4)，关闭出口双闸门(91)；
68.(j)出口置换室的二次气体置换，确保出口置换室(4)处于密封的空间，通入惰性
气体置换出出口置换室(4)内的氢气，确保出口置换室(4)无氢气；
69.(k)五次推送，打开出口置换室(4)的出口单闸门(92)，将物料通过出口二次下板机构(52)推送出去，完成产品的烧结过程，之后循环重复步骤(h)至步骤(j)；
70.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。