一种手套箱的制作方法

本实用新型涉及热处理加工设备技术领域，尤其涉及一种手套箱。

背景技术：

手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内，并循环过滤掉其中的活性物质的实验室设备，也称真空手套箱、惰性气体保护箱等，主要功能在于对O2、H2O、有机气体的清除。

传统的手套箱为一个密闭箱体，可提供无水无氧的环境，可以通过手套在箱体里面对一些材料进行手动操作处理，这使得传统手套箱在工业及众多科研领域已经有了一定程度的应用。但传统手套箱却不能够同时在高温环境下对材料进行操作处理，因为手套箱体承受不了这么高的温度(1000摄氏度以上)，往往需要将材料从手套箱内取出，转移至其他设备再进行高温操作，中间环节往往费时费力并且无水无氧的环境不好保证，稍不留意材料就会由于接触空气水分而不能使用，浪费时间，影响了工作效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种手套箱，能够在同一密闭空间内对工件进行加热处理和手动操作。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种手套箱，包括：

箱体，其内部具有密闭腔，所述箱体的侧壁设置有用于取放工件的舱门、用于抽出或注入气体的气孔及用于手臂伸入所述密闭腔内的若干个手套，所述气孔与外部装置连接；

加热装置，其内部具有加热腔，设置于所述箱体顶部且所述加热腔连通所述密闭腔；

驱动装置，设置于所述箱体内；

工件放置装置，能够在所述驱动装置的驱动下从所述密闭腔上升至所述加热腔内；及

控制装置，与所述外部装置、所述加热装置及所述驱动装置连接。

其中，所述加热装置包括设置于所述箱体上方的炉体及沿上下方向贯穿所述炉体设置的加热器，所述加热器的底端伸入所述密闭腔内，所述加热器与所述箱体可拆卸连接；

所述加热器的内部对应于所述炉体所在段为所述加热腔，所述工件放置装置能够从所述加热器的底端伸入其内并进入所述加热腔。

其中，所述炉体设置有电加热丝和控温装置，所述电加热丝、所述控温装置与所述控制装置电连接，所述炉体的外表设置有隔热层，所述炉体设有上部透明观察窗。

其中，所述加热器设置有连接法兰，所述连接法兰与所述箱体固接；

所述加热器的顶端通过顶端法兰密封，所述顶端法兰为水冷法兰，且所述顶端法兰设置有透气孔；

所述加热器的底部外周设置有上法兰，所述驱动装置设置有能够与所述上法兰配合密封的下法兰，当所述驱动装置带动所述工件放置装置进入所述加热腔时，所述下法兰能够与所述上法兰配合，以将所述加热器的底端密封。

其中，所述工件放置装置包括用于放置第一工件的容器，所述驱动装置包括第一升降装置，所述下法兰设置于所述第一升降装置的外周，所述容器放置于所述第一升降装置上，所述容器与所述第一升降装置之间设置有隔热垫。

其中，所述工件放置装置还包括用于固定第二工件的夹持装置，所述夹持装置位于所述容器上方，且所述夹持装置夹持的第二工件与所述容器的第一工件之间的距离可调。

其中，所述第一升降装置上设置有支架，所述夹持装置设置于所述支架顶部的横梁上；

所述驱动装置还包括设置于所述第一升降装置上的第二升降装置，所述容器设置于所述第二升降装置上。

其中，所述驱动装置还包括沿轴线方向设置于所述加热器中的套管，所述套管包括内部中空的外管及套设于所述外管内的内杆；

所述外管的顶端连接于所述顶端法兰，所述内杆的底端连接所述夹持装置；

所述顶端法兰设置有至少一个滑轮，至少一个所述滑轮对应于所述外管设置，所述滑轮上绕设有拉线，所述拉线的一端连接于所述内杆的顶端，所述拉线的另一端绕过所述滑轮后进入所述箱体内并与所述箱体内的收放线装置连接。

其中，所述收放线装置为设置于所述箱体内的基座，所述基座上设置有一收放线手轮，所述拉线的另一端连接于所述收放线手轮。

其中，所述驱动装置设置有用于测定所述容器周围温度的测温装置，所述测温装置连接所述控制装置。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的手套箱，箱体内设置为密闭腔，在箱体顶部设置加热装置，加热装置内部有加热腔，箱体内部设置驱动装置，该驱动装置能够驱动工件放置装置从密闭腔上升至加热腔内，工件在加热腔内进行加热处理，在加热完成样品冷却后，驱动装置驱动工件放置装置移出加热腔而进入密闭腔；整个过程中加热腔和密闭腔的气氛是一样的，待冷却后，还可以将手臂伸入手套进入密闭腔对冷却后的工件进行手工加工处理，其能够在同一密闭空间内对工件进行加热处理和手动操作，无需两套设备完成，更无需将工件在两套设备之间转移，从而工件始终处于真空环境中，避免受到外界的影响，从而保证加工质量。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种手套箱的正面结构示意图；

图2是图1中的手套箱的剖面结构示意图；

图3是本实用新型提供的另一种手套箱的正面结构示意图；

图4是图3中的手套箱的侧面结构示意图；

图5是图4中的手套箱的剖面结构示意图。

图中：1-箱体；11-气孔；12-手套；

2-加热装置；21-炉体；211-上部透明观察窗；22-加热器；221-顶端法兰；23-控温装置；

3-驱动装置；31-下法兰；32-第一升降装置；33-第二升降装置；34-测温装置；

4-工件放置装置；41-容器；42-支架；43-夹持装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1至5所示，本实用新型实施例提供一种手套箱，该手套箱包括内部具有密闭腔的箱体1，设置于所述箱体1顶部的加热装置2，设置于箱体1内的驱动装置3、工件放置装置4及控制装置，控制装置与外部装置、加热装置2及驱动装置3连接。

本实用新型的箱体1的密闭腔，其与顶部的加热装置之间设置隔热垫，故其温度一般不会过高，在箱体1侧壁上可以设置一些有关手动操作所需的结构，例如：

箱体1的侧壁设置有用于取放工件的舱门，舱门处设置有密封垫，通过密封垫能够在舱门闭合时与箱体实现密封；

箱体1的侧壁设置有用于抽出或注入气体的气孔11，气孔11与外部装置连接；通过气孔11能够对密闭腔内部抽出氧气成为真空环境或注入氮气、氩气等保护性气体，从而便于密闭腔内部形成加工工件所需的环境；

箱体1的侧壁还设置有用于手臂伸入密闭腔内的若干个手套12，手套12为密封手套，若干个手套12能够供给多人同时手动操作，可以共用该手套箱，提供生产效率；

箱体1的侧壁还设置有箱体透明观察窗，因而手臂伸入手套在密闭腔内进行操作时，可以通过箱体透明观察窗观察，从而便于加工。由于箱体透明观察窗对应手套设置，为方便多人在多个不同位置的操作，其设计面积较大。

除此之外，箱体1还设有压力表，以供监测箱体1内部的压力状况；箱体1还预留了航空接口，用于进行电力传输以及数据信号传输，实现箱体1内部设备与外部设备的互联。

本实用新型的加热装置2内部具有加热腔，且加热腔连通密闭腔。因而工件无论在密闭腔中，还是在加热腔中，其所处的气氛是一样的，例如，若密闭腔为真空环境，加热腔也为真空环境；若密闭腔中充满有氩气，加热腔中也有氩气，从而保证工件在不同加工工位时不受环境因素的影响。

该加热装置2包括设置于箱体1上方的炉体21及沿上下方向贯穿炉体21设置的加热器22，加热器22的内部对应于炉体21所在段为加热腔，由炉体21包裹着加热器22，并为加热器22及其内部的加热腔进行加热，加热温度可达到1000℃以上。其中，该加热器22为石英管等。

该炉体2为电加热炉，其设置有电加热丝，电加热丝与控制装置电连接。进一步地，炉体2设置有控温装置23，控温装置23与控制装置电连接，通过控温装置23可以实现自动控温，升温速率可调。由于不同工件及不同工艺所需加热环境不同，通过控制装置控制电加热丝对加热器进行加热时，控温装置23实时监控加热温度，并发送信号给控制装置，通过控制装置控制电加热丝的通断电，控温精确。

该炉体21的外表设置有隔热层，如其外周、顶部及底部在各个方向进行隔热，因而其在加热过程中，不至于将大量热传递给箱体1，避免影响密闭腔的温度，有利于人工靠近工作，安全程度高。

该加热器22与箱体1可拆卸连接；具体地，加热器22设置有连接法兰，连接法兰与箱体1固接，通过连接法兰起到密封作用，同时起到支撑加热器防止其掉落的作用。箱体1的顶盖设置有用于加热器22通过的过孔，其形状与加热器22的外形相适应，一般为圆形，但并不仅限于此，当加热器移除后，该过孔通过密封盖封闭，此时手套箱可以独立工作。

该加热器22的顶端伸出炉体21后通过顶端法兰221密封，且顶端法兰221设置有透气孔，顶端法兰221为水冷法兰。该水冷法兰为：在加热器外周密封圈的下部设置的一个环形空心环，其内部可以注入循环水，在加热过程中加热器底端温度会升高，水冷法兰紧贴加热器外壁，通过提供持续的循环水以冷却管壁，从而起到降温的目的，同时通过降温保护了加热器的密封件免受高温损坏。

该加热器22的底端则伸出炉体21后穿入箱体1内的密闭腔中，因而密闭腔与加热腔通过加热器的底端口连通，工件放置装置4能够从加热器22的底端伸入其内并进入加热腔。处于非加热状态时，加热器22的底端敞开设置，在需要进行加热时，驱动装置3驱动工件放置装置4从加热器22的底端进入加热器22内，并在工件放置装置4到达加热腔时，驱动装置3能与加热器22的底端密封，从而将加热腔与底部的密闭腔隔绝，避免高温向下传到密闭腔中。具体地，加热器22的底部外周设置有上法兰，驱动装置3设置有能够与上法兰配合密封的下法兰31，当驱动装置3带动工件放置装置4进入加热腔时，下法兰31能够与上法兰配合，以将加热器22的底端密封。

另外，为方便观察加热装置2内部的工件状况，炉体21侧壁设有上部透明观察窗211，该上部透明观察窗211与加热腔对应，因而能够在高温热处理过程中，可实时监测样品状态以及反应进行程度。

本实用新型的驱动装置3用于驱动工件放置装置4伸入加热器22内，其包括第一升降装置32，工件放置装置4放置在第一升降装置32上能跟随第一升降装置32升降而升降。上述的下法兰31设置于第一升降装置32外周，下法兰31能够随第一升降装置32的升降而升降。在需要进行加热时，第一升降装置32驱动下法兰31和工件放置装置4一起上升，当工件放置装置4进入加热腔时，下法兰31与上法兰配合。此时，工件放置装置4包括用于放置第一工件的容器41，实际操作中，第一工件放置在容器41中，容器41开口朝上，容器41放置在第一升降装置32上。该容器41可以为耐高温的坩埚等，进一步地，容器41与第一升降装置32之间设置有隔热垫，其能有效避免高温向下传递。

在加工中，通常需要两种不同材质的工件在加热腔中进行反应，这时第一工件在容器41中，第二工件还需要被固定于容器41上方。具体地，如图1、2所示，本实用新型的工件放置装置4还包括用于固定第二工件的夹持装置43，夹持装置43位于容器41上方。

更进一步地，第一升降装置32上设置有支架42，夹持装置43设置于支架42顶部的横梁上。这时夹持装置43夹持的第二工件与容器41的第一工件之间具有一定距离，优选地，为了更好地实现工件加热反应，夹持装置43的第二工件与容器41的第一工件之间的距离可调。该夹持装置43为耐高温的夹子等。

作为一种优选，如图1、2所示，驱动装置3还包括设置于第一升降装置32上的第二升降装置33，容器41设置于第二升降装置33上。第二升降装置33不仅可以自身升降，还可以在第一升降装置32的作用下实现升降。当第一升降装置32将法兰31、第二升降装置33、容器41、支架及夹持装置43带动至加热腔后，通过第二升降装置33驱动容器41进一步升降，进而实现夹持装置43与容器41之间的竖直距离的可调，其双重作用升降，升降幅度更大，灵活性更高。

该第一升降装置32、第二升降装置33可以为丝杠螺母副结构，也可以为其他能够实现升降的任何结构，此处不再赘述。通过第一升降装置32和第二升降装置33可随意控制样品的升降，同时方便拿取样品。

作为另一种优选，如图3至5所示，驱动装置3还包括沿轴线方向设置于加热器22中的套管，套管包括内部中空的外管及套设于外管内的内杆；内杆和外管之间通过竖向的导向结构滑动连接，导向结构可以为滑槽和滑轨。外管的顶端连接于顶端法兰221，内杆的底端连接夹持装置43；顶端法兰221设置有至少一个滑轮，至少一个滑轮对应于外管设置，滑轮上绕设有拉线，拉线的一端连接于内杆的顶端，拉线的另一端绕过滑轮后进入箱体1内并与箱体1内的收放线装置连接。其中，收放线装置为设置于箱体1内的基座，基座上设置有一收放线手轮，拉线的另一端连接于收放线手轮，通过收放线手轮转动以收线或放线。在实际使用时，可以将手臂伸入手套，通过操作收放线手轮，进而收放拉线，从而实现对内杆的升降，由内杆带动夹持装置43升降，进而实现夹持装置43与容器41之间的竖直距离的可调，其双重作用升降，升降幅度更大，灵活性更高。

进一步地，为便于对加热器内温度控制，驱动装置3设置有用于测定容器41周围温度的测温装置34，测温装置34设置于第一升降装置32上且位于第二升降装置33的侧部，测温装置34与控制装置连接。

本实用新型的手套箱，巧妙地将管式炉与手套箱进行了结合，其既能满足在无水无氧气氛条件下对材料进行手动操作，又可在无氧无水气氛条件的基础上同时在高温环境下对材料进行操作处理，因而解决了手套箱无法实现高温处理的问题，同时，也解决了因管式炉在较高的温度下难以对材料进行手动操作的局限。

该手套箱包含两个温度区域，一个是低温区，一个是高温区，两个区域气氛环境是一致的；手动操作部分即设置有手套的部分，其温度较低，该温度不会对手套箱体造成损坏；而高温操作部分即顶部加热器加热区域，其为高温区；低温区与高温区是通过隔热装置进行隔离，隔热装置使高温区的高温不会过多的进入到底部手套箱体内，该隔热装置使得底部手套箱体内的温度不致过高，不影响手动操作，也不会损坏手套箱。

本实用新型在同种环境下即可通过手套箱对材料进行手动操作，又可在手套箱内在高温条件下对材料进行一些操作处理，材料不需要转移，在手套箱内即可完成对材料手动操作处理以及高温条件下对材料处理两个环节，大大节省了时间并提升工作效率。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。