一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法

技术领域

本发明涉及坩埚热量回收技术领域，具体为一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法。

背景技术

坩埚是一种杯状的器皿，用于对固体进行高温加热，在实验室中、化工制造中、金属冶炼中等，均有使用。坩埚的型号规格较多，在应用时不受生产规模、批量大小和熔炼物质品种的限制，可任意选择，适用性较强，并可保证被熔炼物质的纯度；

由于使用坩埚对固体进行高温加热后，需要对其进行冷却降温，已便于下一次的使用，以及日常的维护，在冷却过程中，坩埚所包含的大量热量会被释放到外界之中，使得释放至外界的热量一方面会对环境造成废热污染，另一方面大量的热量外泄也是一种能量的浪费，因此需要使用到一种专门可以进行热量回收的冷却装置，其中热回收技术就是通过一定的方式将冷水机组运行过程中排向外界的大量废热回收再利用，作为用户的最终热源或初级热源。然而目前的坩埚冷却装置依然存在以下不足：

第一、现有的坩埚冷却装置一般采用冷却液对其直接进行表面热量的吸收传导，在此过程中，冷却液会受到坩埚的影响，而导致内含杂质，一方面影响冷却效果，另一方面会导致管道的损坏；

第二、现有的坩埚冷却装置由于使用冷却液对坩埚本身进行降温冷却，冷却液也需要外部设备对其降温，使得整个冷却系统较为冗长繁复，增加运作成本；

第三、现有的坩埚冷却装置难以最大程度的对冷却液中吸收的高温进行热量回收，使得出现含有废热的冷却液需要进一步的加工处理，同时也造成一定程度的能量浪费。

因此，急需对此缺点进行改进，本发明则是针对现有的结构及不足予以研究改良，提供有一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法，包括冷却组件和热回收模组，所述冷却组件的内部中央放置有坩埚，且冷却组件的顶部设置有封盖组件，所述热回收模组连通于冷却组件的左右两侧下端，且热回收模组一侧连通有循环模组，而且热回收模组远离循环模组的一侧由近及远的连通有输出管组和再利用模组，所述热回收模组包括保温罐、加热罐和传输管，所述保温罐的内部设置有加热罐，且加热罐的顶部连接有传输管。

进一步的，所述冷却组件包括双层隔热仓、真空隔温层、保温仓和支撑桩，所述双层隔热仓的内部中空设置有真空隔温层，且双层隔热仓的内壁表面贴合设置有保温仓，而且保温仓的底部等距阵列分布有支撑桩。

进一步的，所述封盖组件包括密封盖、隔热层和保温盖，所述密封盖的内部设置有隔热层，且密封盖的顶部安装有保温盖。

进一步的，所述传输管远离加热罐的一端贯穿于保温罐的顶部，且传输管远离保温罐的一端连通于冷却组件的内部。

进一步的，所述循环模组包括回流管、回流泵、过滤仓和金属滤网，所述回流管的中段设置有回流泵，且回流管的下端设置有过滤仓，而且回流管的内部安装有金属滤网，并且回流管的上下两端分别连通于冷却组件和加热罐的内部。

进一步的，所述输出管组包括出液泵、过滤器和引流管，所述出液泵靠近括保温罐的一侧连通安装有过滤器，且出液泵远离过滤器的一侧连接有引流管。

进一步的，所述再利用模组包括保温储水罐、输出泵、进水管和注水管，所述保温储水罐的顶部安装有输出泵，且保温储水罐的内部贯穿设置有进水管，且进水管的中央连接有注水管。

进一步的，所述再利用模组还包括控制阀、贴和套管和导热板，所述进水管的左右两端均安装有控制阀，且进水管位于保温储水罐内部一端的表面套接有贴和套管，而且贴和套管的一侧表面连接设置有导热板。

进一步的，所述进水管远离保温储水罐的一端连通于保温罐的内部，且引流管远离出液泵的一端连通于保温储水罐的内部。

进一步的，所述使用方法包括以下具体步骤:

步骤一：将坩埚放入预先注入有冷却液的冷却组件的内部，之后在冷却组件的顶部设置好封盖组件，开始对坩埚冷却降温；

步骤二：在冷却液吸收坩埚中含有的高温后，会流入加热罐之中，而此前通过进水管和注水管的连接传输，将外部的冷水注满保温罐的内部，并利用加热罐内部高温的冷却液进行热传导并加热保温罐内的冷水；

步骤三：在加热罐内部携带有高温的冷却液进行热量传导后，通过循环模组的过滤并传输后，再次回流到冷却组件的内部，并对坩埚进行循环降温冷却；

步骤四：保温罐内部的冷水被加热至热水之后，在输出管组的过滤传输下，流入保温储水罐内部进行按需贮存；

步骤五：热水在保温储水罐的内部贮存的过程中难免会有会出现热量逸散的问题，因此通过贴和套管和导热板对热水中的热量传导，可以将贯穿保温储水罐内部的进水管中流经的冷水进行预加热，减少废热流失。

本发明提供了一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法，具备以下有益效果：

1、本发明设置有，改进后的坩埚冷却装置通过冷却组件和封盖组件的使用实现了既可以对坩埚进行冷却降温的同时，还能对坩埚释放出的高温进行有效的收集，其中通过双层隔热仓的内壁所设置的保温仓可以有效的保存冷却液在吸收坩埚表面的高温，尽量减少高温逸散，同时配合双层隔热仓内部设置的真空隔温层，可以最大程度的降低热传导的问题，而且在整个冷却组件的顶部设置的双层隔热仓、真空隔温层，一方面隔热层和保温盖可以协助密封盖来对冷却组件内部的热量进行保温，同时又能够防止外部异物的进入，以免造成不必要的污染问题。

2、本发明设置有，改进后的坩埚冷却装置利用在冷却组件的左右两侧连通的热回收模组，可以使得吸收了大量高温的冷却液，可以直接通过传输管流入保温罐内部嵌套的加热罐之中，从而可以直接对保温罐内贮有的冷水进行加热，一方面可以将用来冷却坩埚的冷却液中所吸收的热量进行有效的回收利用，另一方面简单的结构设置，也降低了设备的总体的制造成本，便于节源开流。

3、本发明设置有，改进后的坩埚冷却装置利用在热回收模组一侧连通的循环模组的使用，一方面考虑到冷却液直接与坩埚的表面相接触，在冷却的过程中必然会使得坩埚表面的一些废渣或是杂质剥离并混入冷却液之中，因此其中当加热罐之中的热量传导降低后，在回流泵的运作下，加热罐内部的冷却液会被抽取并输送至过滤仓的内部，并在过滤仓内部安装的金属滤网的协助下，将冷却液中的杂质进行有效的过滤，避免杂质对下一次冷却的影响，此时通过回流管所连通的保温仓和加热罐，其内部的冷却液便会在循环模组的协助下，循环往复的流动，并对保温罐内部的冷水进行热传导，提高热量回收利用率。

4、本发明设置有，改进后的坩埚冷却装置通过输出管组的协作运作下，能够将保温罐内部加热好的热水快速的输送至保温储水罐的内部进行贮存，在此期间为了提高热水的可使用性，通过过滤器对加热后的热水进行除杂过滤，避免内部包含有多余水垢等物质，之后在出液泵的抽取下，保温罐内的热水会被快速抽取输送到保温储水罐内部进行贮存，可以根据使用需要通过输出泵对保温储水罐内部的热水进行取出，提高了热水使用的便捷性与安全性。

5、本发明设置有，改进后的坩埚冷却装置考虑到即使具有保温功能的保温储水罐，也会在产时间贮存热水时出现热量的逸散，因此通过将进水管贯穿整个保温储水罐的内部，并在位于保温储水罐内部一段的进水管表面套接上一体结构的套管和导热板，在套管和导热板的热传导作用下，余热会被直接传递到进水管之中，此时通过注水管流入进水管中的冷水会被预热，之后在控制阀的运作下输送到保温罐内部，这样一方面可以减少保温罐内部冷水加热所需要的热量，提高加热速度，另一方面也避免保温储水罐内部的热水出现热量逸散的情况，同时还能进一步进行余热回收再利用，从而将热能利用最大化。

附图说明

图1为本发明一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法的正视剖面结构示意图；

图2为本发明一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法的循环模组结构示意图；

图3为本发明一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法的图1中A处结构放大示意图；

图4为本发明一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法的再利用模组侧剖视结构示意图；

图5为本发明一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法的进水管、贴和套管和导热板立体结构示意图。

图中：1、冷却组件；101、双层隔热仓；102、真空隔温层；103、保温仓；104、支撑桩；2、坩埚；3、封盖组件；301、密封盖；302、隔热层；303、保温盖；4、热回收模组；401、保温罐；402、加热罐；403、传输管；5、循环模组；501、回流管；502、回流泵；503、过滤仓；504、金属滤网；6、输出管组；601、出液泵；602、过滤器；603、引流管；7、再利用模组；701、保温储水罐；702、输出泵；703、进水管；704、注水管；705、控制阀；706、贴和套管；707、导热板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如图1所示，一种具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法，包括冷却组件1和热回收模组4，冷却组件1的内部中央放置有坩埚2，且冷却组件1的顶部设置有封盖组件3，热回收模组4连通于冷却组件1的左右两侧下端，且热回收模组4一侧连通有循环模组5，而且热回收模组4远离循环模组5的一侧由近及远的连通有输出管组6和再利用模组7，冷却组件1包括双层隔热仓101、真空隔温层102、保温仓103和支撑桩104，双层隔热仓101的内部中空设置有真空隔温层102，且双层隔热仓101的内壁表面贴合设置有保温仓103，而且保温仓103的底部等距阵列分布有支撑桩104，封盖组件3包括密封盖301、隔热层302和保温盖303，密封盖301的内部设置有隔热层302，且密封盖301的顶部安装有保温盖303，通过冷却组件1和封盖组件3的使用实现了既可以对坩埚2进行冷却降温的同时，还能对坩埚2释放出的高温进行有效的收集，其中通过双层隔热仓101的内壁所设置的保温仓103可以有效的保存冷却液在吸收坩埚2表面的高温，尽量减少高温逸散，同时配合双层隔热仓101内部设置的真空隔温层102，可以最大程度的降低热传导的问题，而且在整个冷却组件1的顶部设置的隔热层302和保温盖303可以协助密封盖301来对冷却组件1内部的热量进行保温；

如图1所示，热回收模组4包括保温罐401、加热罐402和传输管403，保温罐401的内部设置有加热罐402，且加热罐402的顶部连接有传输管403，传输管403远离加热罐402的一端贯穿于保温罐401的顶部，且传输管403远离保温罐401的一端连通于冷却组件1的内部，利用在冷却组件1的左右两侧连通的热回收模组4，可以使得吸收了大量高温的冷却液，可以直接通过传输管403流入保温罐401内部嵌套的加热罐402之中，从而可以直接对保温罐401内贮有的冷水进行加热，一方面可以将用来冷却坩埚2的冷却液中所吸收的热量进行有效的回收利用，另一方面简单的结构设置，也降低了设备的总体的制造成本，便于节源开流。

如图1和图2所示，循环模组5包括回流管501、回流泵502、过滤仓503和金属滤网504，回流管501的中段设置有回流泵502，且回流管501的下端设置有过滤仓503，而且回流管501的内部安装有金属滤网504，并且回流管501的上下两端分别连通于冷却组件1和加热罐402的内部，由于考虑到冷却液直接与坩埚2的表面相接触，在冷却的过程中必然会使得坩埚2表面的一些废渣或是杂质剥离并混入冷却液之中，因此其中当加热罐402之中的热量传导降低后，在回流泵502的运作下，加热罐402内部的冷却液会被抽取并输送至过滤仓503的内部，并在过滤仓503内部安装的金属滤网504的协助下，将冷却液中的杂质进行有效的过滤，同时通过回流管501所连通的保温仓103和加热罐402，其内部的冷却液便会在循环模组5的协助下，循环往复的流动，并对保温罐401内部的冷水进行热传导，提高热量回收利用率；

如图1和图3所示，输出管组6包括出液泵601、过滤器602和引流管603，出液泵601靠近括保温罐401的一侧连通安装有过滤器602，且出液泵601远离过滤器602的一侧连接有引流管603，在输出管组6的协作运作下，能够将保温罐401内部加热好的热水快速的输送至保温储水罐701的内部进行贮存，在此期间通过过滤器602对加热后的热水进行除杂过滤，避免内部包含有多余水垢等物质，提高了热水使用的便捷性与安全性；

如图1、图4和图5所示，再利用模组7包括保温储水罐701、输出泵702、进水管703和注水管704，保温储水罐701的顶部安装有输出泵702，且保温储水罐701的内部贯穿设置有进水管703，且进水管703的中央连接有注水管704，再利用模组7还包括控制阀705、贴和套管706和导热板707，进水管703的左右两端均安装有控制阀705，且进水管703位于保温储水罐701内部一端的表面套接有贴和套管706，而且贴和套管706的一侧表面连接设置有导热板707，进水管703远离保温储水罐701的一端连通于保温罐401的内部，且引流管603远离出液泵601的一端连通于保温储水罐701的内部，通过将进水管703贯穿整个保温储水罐701的内部，并在位于保温储水罐701内部一段的进水管703表面套接上一体结构的贴和套管706和导热板707，在贴和套管706和导热板707的热传导作用下，余热会被直接传递到进水管703之中，此时通过注水管704流入进水管703中的冷水会被预热，之后在控制阀705的运作下输送到保温罐401内部，既可以减少保温罐401内部冷水加热所需要的热量，提高加热速度，又能避免保温储水罐701内部的热水出现热量逸散。

使用方法包括以下具体步骤:

步骤一：将坩埚2放入预先注入有冷却液的冷却组件1的内部，之后在冷却组件1的顶部设置好封盖组件3，开始对坩埚2冷却降温；

步骤二：在冷却液吸收坩埚2中含有的高温后，会流入加热罐402之中，而此前通过进水管703和注水管704的连接传输，将外部的冷水注满保温罐401的内部，并利用加热罐402内部高温的冷却液进行热传导并加热保温罐401内的冷水；

步骤三：在加热罐402内部携带有高温的冷却液进行热量传导后，通过循环模组5的过滤并传输后，再次回流到冷却组件1的内部，并对坩埚2进行循环降温冷却；

步骤四：保温罐401内部的冷水被加热至热水之后，在输出管组6的过滤传输下，流入保温储水罐701内部进行按需贮存；

步骤五：热水在保温储水罐701的内部贮存的过程中难免会有会出现热量逸散的问题，因此通过贴和套管706和导热板707对热水中的热量传导，可以将贯穿保温储水罐701内部的进水管703中流经的冷水进行预加热，减少废热流失。

综上，结合图1-图5所示，该具有热量回收功能的坩埚冷却装置及其冷却方法的工作原理如下：首先预先将冷却液注入整个冷却组件1的内部，由于进水管703通过此时通过注水管704与外部供水设备相连通，此时利用控制阀705将与外部供水设备相连的进水管703通路打开，并使冷水输送至保温罐401的内部，直到一定量后关闭控制阀705的通路；

随后将取出内容物的坩埚2放入注满冷却液的保温仓103的内部，并将其完全浸入冷却液之中，直至整个坩埚2沉至支撑桩104的顶部，随后将整个封盖组件3盖合在冷却组件1的顶部表面，此时高温状态下的坩埚2因表面接触到冷却液后会进行快速散热并进行降温冷却，热量会直接传导至冷却液之中，从而使冷却液急速升温，在此过程中通过双层隔热仓101的内壁所设置的保温仓103可以有效的保存冷却液在吸收坩埚2表面的高温，尽量减少高温逸散，同时配合双层隔热仓101内部设置的真空隔温层102，可以最大程度的降低热传导的问题，而且在整个冷却组件1的顶部设置的隔热层302和保温盖303可以协助密封盖301来对冷却组件1内部的热量进行保温；

此时急速升温的冷却液会从传输管403流入至保温罐401内部的加热罐402之中，在加热罐402热传导的作用下，携带有高温的冷却液会将热量快速传递至保温罐401内部的冷水之中，并开始对其加热；

当加热到一定程度之后，热回收模组4开始运作，在回流管501的连通下，回流泵502会将加热罐402内部已降温的冷却液进行抽取，在抽取的同时，处于保温仓103之中携带高温的冷却液会系数朝加热罐402内部补充而去，而已经降温的冷却液在回流泵502的带动下，流到过滤仓503之中，并在过滤仓503内部安装的金属滤网504的作用下，被过滤掉绝大部分杂质，之后便再一次回流到整个冷却组件1的内部之中，对坩埚2进行冷却降温，进而形成一个吸热放热的循环；

与此同时在保温罐401内部被加热的冷水变为热水，在出液泵601的抽取下会先经过过滤器602，被过滤器602滤出水垢之后，通过引流管603流入保温储水罐701的内部进行贮存，这时控制阀705会再一次的启动，并利用进水管703将外部冷水注入保温罐401的内部进行再一次的热回收利用，在整个过程之中，从注水管704中流入进水管703的冷水，会经过一段位于保温储水罐701内部的进水管703，在此期间在贴和套管706和导热板707的协助下，保温储水罐701内部贮存的热水中，会有小部分热量被传导至进水管703之中，从而为进水管703中的冷水进行预加热，提高后续冷水的加热效率。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。