真空蒸馏炉用模块式顶发热系统

技术领域

本发明涉及冶金设备技术领域，具体涉及一种用于顶加热形式真空蒸馏炉的模块式顶发热系统。

背景技术

目前，真空蒸馏炉主要以底部加热为主，即通过底部发热体对上方的坩埚及坩埚内的金属进行加热，受限于坩埚的容量，无法实现大批量金属的蒸馏。为实现大批量生产，考虑发热体在物料上方直接对物料进行加热的方式，以摆脱坩埚的限制。

在中国专利CN216473410U中公开了一种从锌合金中分离锌的真空蒸馏炉，其采用电极从炉体顶部贯穿安装炉体后与炉内的发热体连接，目前电极贯穿安装多为耐火砖砌筑时直接将电极砌进去，这种形式存在以下问题：

1、在对电极和发热体进行维修时，需先将壳体取下，再将附近的耐火砖全部拆除，拆装复杂，效率较低，影响生产效率；

2、现有的浇筑方式，存在浇筑料与电极之间出现缝隙或裂纹是，需全部拆掉整体重新浇筑，造成成本上的浪费以及时间上的浪费。

3、无法处理固体物料，需将固体物料融化后再送进炉内，在物料的输送过程中存在热量损失、腐蚀性物料腐蚀管道等问题；

4、由于现在的炉型一般都是以整套定制的形式存在，因此，常规发热机构我无法实现转用于其他炉型。

基于此，本申请提出了一种模块式顶发热系统。

发明内容

针对上述问题，发明人提供了一种真空蒸馏炉用模块式顶发热系统，旨在提供一种新的加热思路(即模块式顶部加热)，以打破原有固定式底部加热方式的局限，进而实现大批量、高效率的生产。该模块式顶发热系统在实际使用过程中，一个顶发热模块搭配多个炉体，实现交替工作，实现停炉不停工的工作模式，合理的利用时间从而提高工作效率，并且，采用模块化的设计，可显著提高日常维护和固体物料的取放的便捷性。也可采用多个顶发热模块同时设于一个较大的炉体上，通过多个顶发热模块共同对炉体内的物料进行加热，实现大批量生产。

具体地，本发明是这样实现的：

一种真空蒸馏炉用模块式顶发热系统，用于从真空蒸馏炉炉体顶部对物料进行加热，所述模块式顶发热系统包括：

顶发热模块，可拆卸设置在炉体顶部，使用时，其密封住炉体顶部开口；

电压变压调控装置，用于调整输送给顶发热模块的电压，以调整顶发热模块的发热功率；

电极汇流模块，设于所述顶发热模块上，便于完成发热模块和电压变压调控装置之间的连接。

进一步地，所述顶发热模块包括：

一次浇筑体，由耐火隔热材料浇筑而成，用于密封炉体及隔热，可重复使用的模块化结构；

电极引脚，设于一次浇筑体上，且自一次浇筑体顶部贯穿所述一次浇筑体后伸入炉体内，且电极引脚上方设有台阶，台阶与一次浇筑体顶部贴合；

电极，一端与电极引脚顶端连接，另一端电极汇流模块连接；

发热体，位于炉体内，且与电极引脚底端连接，用于对炉体内的物料进行加热。

进一步地，由于耐火浇筑体需要进行高温烧结，如将电极引脚直接与浇筑体进行浇筑烧结，则会出现以下情况：若电极引脚和一次浇筑体结合紧密，在烧结过程中，电极引脚和一次浇筑体高温膨胀，电极引脚或一次浇筑体会受挤压出现开裂等情况；若结合不够紧密，则会出现金属蒸气从二者结合处的缝隙中外泄，金属蒸气冷凝后具有导电性会导致电极短路。

因此，本申请先在一次浇筑体上开设放置电极引脚的安装孔，待烧结完成后，再通过柔性密封的二次浇筑体将电极引脚安装于安装孔内，且电极引脚上方设有台阶，台阶与一次浇筑体顶部贴合，贴合处使用用密封材料密封，利用二次浇筑体的荣幸来避免一次浇筑体或电极引脚开裂的问题，同时又能保证炉体的气密性，避免金属蒸气外泄。

进一步地，所述顶发热模块还包括：壳体，所述壳体安装在所述一次浇筑体上，其与一次浇筑体顶部之间形成电极腔，电极穿入所述电极腔后与电极引脚连接。

进一步地，所述两种电极汇流模块包括：内部汇总或外部汇总：

内部汇总：炉壳上设置一电极人孔，电极阵列式分布于电极人孔平面上，且电极为两短一长，由电极人孔处插入炉内，并通过L型石墨连接块和横向石墨连接块，调整电极与电极引脚间的距离和相对位置，实现将三等分的电极引脚转换为方便连接的直线阵列式分布；

外部汇总：母排，沿顶发热模块外沿布置，其一端与电极连接，另一端与电压变压调控装置连接，所述母排用于将电极引到顶发热模块靠近电压变压调控装置的接电汇总点；

若干绝缘块，沿顶发热模块外沿均布，且由电极处向接电汇总点汇合，所述母排固定于绝缘块上，以使得母排沿顶发热模块外沿布置。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)顶发热模块采用模块化设计，可以和不同的顶加热炉型进行组合，从而实现不同的功能炉型的转换。也可一个模块式顶发热机构配多个炉体，实现交替工作，实现停炉不停工的工作模式，合理的利用时间从而提高工作效率。

(2)采用模块式设计，既方便放入固体物料，又便于对电极、发热体和引脚进行检修，减低了检修成本。

(3)采用浇筑体的形式，其气密性更好，热量损失更小。

(4)通过二次浇筑的方式，解决了电极引脚与浇筑体结合过紧导致电极引脚或浇筑体开裂，影响气密性的问题。在真空蒸发时，要保证蒸发区域压力高于冷凝区域，才能使挥发的金属气体向冷凝室定向流动，该顶发热模块在真空炉中使用时可以防止挥发的金属蒸气向上逸散后腐蚀电极或冷凝导致电极短路，同时还可以保证炉体的气密性。

(5)将原有的砖砌结构改为预埋浇筑，通过整体拆装电极引脚的方式，将电极与发热体隔离，降低热量损失，同时，需要维修时，直接更换新的电极结构即可，而拆卸下来的电极结构只需将二次浇筑体去除，一次浇筑体可以重复使用，降低了维修周期和维修成本。提高了工作效率。

附图说明

图1为实施例1中的真空蒸馏炉用模块式顶发热系统的结构示意图；

图2为实施例1中的顶发热模块为外部汇总时的示意图；

图3为实施例1中的顶发热模块为外部汇总时的俯视图；

图4为实施例1中的顶发热模块为内部汇总时的示意图；

图5为实施例1中的顶发热模块为内部汇总时的内部结构示意图；

图6为实施例1中的顶发热模块为内部汇总时的L型石墨连接块和横向石墨连接块的结构示意图；

图7为实施例1中的真空蒸馏炉用模块式顶发热系统的使用状态图；

图8为实施例2中的真空蒸馏炉用模块式顶发热系统的结构示意图。

附图标记：

11-一次浇筑体；12-二次浇筑体；13-发热体；14-电极；15-电极引脚；16-连接件；161-L型石墨连接块；162-横向石墨连接块；17-壳体；18-电极人孔；21-母排；22-绝缘块；3-变压器；4-炉体。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种真空蒸馏炉用模块式顶发热系统，包括：顶发热模块1、电极汇流模块和电压变压调控装置，其中，顶发热模块1可拆卸的设置在真空蒸馏炉的蒸发室炉体4顶部，用于对蒸发室内的物料进行加热。采用可拆卸的方式，一方面，可以将顶发热模块1整体取下，以方便日常维护和检修，同时也便于固体物料的取放；另一方面，一个顶发热模块1搭配多个蒸发室炉体4(即生产时一个顶发热模块1与一个蒸发室炉体4配合使用，该炉停炉后，可将其上的顶发热模块1转移到另一蒸发室炉体4上使用)，实现交替工作，实现停炉不停工的工作模式，合理的利用时间从而提高工作效率，并且，采用模块化的设计，可显著提高日常维护和固体物料的取放的便捷性。此外，由于采用了顶部加热的方式，脱离了底加热方式中坩埚的限制，可实现大批量物料生产。也可采用多个顶发热模块同时设于一个较大的蒸发室炉体4上，通过多个顶发热模块共同对炉体内的物料进行加热，保证加热均匀性的同时，可实现更大批量的生产。

具体地，如图2-3所示，顶发热模块包括：壳体17、电极14、一次浇筑体11、电极引脚15和发热体13。一次浇筑体11整体由耐火材料浇筑后烧结而成，其可以是方形、圆形、弧形等多种形式，具体形状根据炉型及其安装位置自由选择，在此不做限定。采用整体浇筑的方式，可有效保证气密性和隔热性能。一次浇筑体11与蒸发室炉体4为可拆卸连接，具体方式在此不做限定，优选为：一次浇筑体11与安装位置处的壳体17作为一体式结构，安装位置处的壳体17与蒸发室炉体4外层的外壳采用法兰固定的方式，在拆装时直接拆装壳体17及一次浇筑体11，可有效提高检修的效率。一次浇筑体11底部呈凸台状，且其凸台部分向蒸发室炉体4内部延伸，凸台两侧压于蒸发室炉体4顶部上，靠自身重力下压，可减小工作时金属气体上顶的作用力，进一步提高气密性。壳体17底部固定于凸台处，凸台侧壁与蒸发室炉体4顶部开口的内壁相接触，以此阻挡上行的金属蒸气，进而可避免金属蒸气腐蚀壳体17。

电极14一端与电极汇流模块连接，并通过电极汇流模块连接电压变压调控装置(本申请中为变压器3)，另一端穿过壳体17后伸入壳体17与一次浇筑体11之间的电极腔内，并通过连接件16与电极引脚15连接，电极引脚15设于一次浇筑体11上，且自一次浇筑体11顶部贯穿一次浇筑体11后伸入蒸发室炉体4内，其伸入蒸发室炉体4的一端与发热体13通过螺钉连接，从而对发热体13进行供电。

由于一次浇筑体11及电极引脚15在高温状态下会出现高温膨胀，如将电极引脚15直接浇筑于一次浇筑体11上，则可能会出现电极引脚15和一次浇筑体11高温膨胀，相互挤压造成电极引脚15和/或一次浇筑体11出现裂缝，影响性能。因此，本实施例采用了在一次浇筑体11上设置自一次浇筑体11顶部贯穿至底部的安装孔，电极引脚15置于安装孔内，电极引脚15与安装孔孔壁之间的间隙内设有柔性密封的二次浇筑体12，利用二次浇筑体12来密封电极引脚15与安装孔之间的间隙，从而保证气密性，防止金属气体从间隙处逃逸，腐蚀电极或冷凝后导致电极短路。同时，柔性密封材料在较硬的电极引脚15和一次浇筑体11高温膨胀时，提供一定的缓冲，可有效避免高温膨胀导致电极引脚15和/或一次浇筑体11损坏，一次浇筑体11可以重复使用，从而提高使用寿命。

电极汇流模块位于壳体17外部，用于将壳体17圆周分布的三相电极统一汇总到方便与变压器3连接的位置，以便电极13与变压器3的连接，提高装配效率。

具体地，如图2所示，该电极汇流模块可以为外部汇总形式，其包括：多根母排21及若干绝缘块22，母排加工成与壳体17外圆周相适配的弧形状，用于将三相电极引到壳体17外圆周某处的接电汇总点，再从接电汇总点统一连接变压器3。优选地，为降低成本，可采用将其中两个电极向第三个电极汇总的方式。

绝缘块22包括分为两组，分别用于固定两组母排21，绝缘块22自其中两个电极14处向第三个电极14处沿圆周布置，且固定于壳体17上，两组母排21分布固定在两组绝缘块22上，以此分别对两组母排21进行固定，同时母排21架空，以避免壳体17导电，保证用电安全。

如图5-6所示，电极汇流模块也可以是内部汇总形式，具体为：在炉壳17上设置一电极人孔18，电极阵列式分布于电极人孔18平面上，且电极14为两短一长，由电极人孔18处插入炉内，并通过L型石墨连接块161和横向石墨连接块162与电极引脚15连接，通过调整L型石墨连接块161和横向石墨连接块162，可调整电极14与电极引脚15间的距离和相对位置，实现将三等分的电极引脚15转换为方便连接的直线阵列式分布。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，在电极引脚15上留有台阶151，台阶151处与一次浇筑体11相贴，贴合处使用密封材料密封，从而保证气密性，防止金属气体从间隙处逃逸，腐蚀电极或冷凝后导致电极短路。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。