本实用新型属于纳米结构材料生产技术领域，特别涉及一种用于保存纳米结构的干燥设备。
背景技术：
纳米材料由于具有极细小的微结构，因此具有优良的性能。但是纳米材料的结构在生产过程中如何保存也是极为困难的。很多纳米材料都是采用液相法进行制备的，由于纳米材料结构纤细，且一般情况下纳米结构也不均匀，在干燥过程中就会产生巨大且不均匀的毛细作用力，使得纳米材料的纳米结构遭到破坏，性能也将随之大幅下降。
目前，采用高压降低溶剂表面张力，从而降低毛细作用力的干燥方式成为最佳的干燥方法。该方法通常采用传导的方式(热阻丝)加热，这种加热方式用于实验室小批量制备尚可，但是如果应用于生产，则产生的问题就会非常多。例如，由于热传导的加热方式是自外向内的，温度的不均匀将导致压力的不均匀，使得样品产生应力，就会部分破坏纳米结构；由于设备体积大，热传导所需时间大幅增加，加热速率慢，生产效率低；设备一半的体积将用于包覆保温隔热材料，大幅增大设备体积；电阻丝加热、热传导和热扩散过程中将损失大量能量，只有少量能量用于加热样品，造成能源浪费，增加设备运营成本等等。这些缺点使得纳米材料的放大生产更为困难，现有设备的能耗、售价较高，生产周期较长，因此推高了纳米材料的生产成本，制约了其商业化应用。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的传统电加热方式及其加热设备导致纳米结构不均匀，生产成本高的技术问题，本实用新型提供一种用于保存纳米结构的干燥设备，能够保持纳米尺度的微结构，降低纳米材料生产成本。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种用于保存纳米结构的干燥设备，包括高压釜、变频涡流电磁加热系统、排放保压系统、冷却回收系统和工作平台，所述高压釜安装于所述工作平台上，所述变频涡流电磁加热系统设于高压釜的外部，用于为高压釜体加热，高压釜的侧壁上端设有排气管，用于连接排放保压系统，所述排气保压系统的末端连接有冷却回收系统。
作为优选，所述变频涡流电磁加热系统包括保温层、耐高温绝缘电缆、加固带和变频涡流电磁加热机，所述保温层缠绕贴合于加热釜的外部，所述耐高温绝缘电缆缠绕于固定好的保温层的外部，所述变频涡流电磁加热机对耐高温绝缘电缆输出电能，以在耐高温绝缘电缆内产生热量对所述高压釜加热。
作为优选，所述高压釜括釜体、釜盖和内套，所述内套置于釜体内，所述釜体的顶端连接有法兰，所述法兰以其轴心为圆心均布有多个螺纹孔，以穿设高强螺栓连接所述釜盖。
作为进一步优选，所述釜体的内壁焊接贴合有防护层，所述防护层的表面加工有防锈层。
作为进一步优选，所述内套包括筒体、密封盖、排气口和封口机构，所述密封盖扣合于筒体的开口端，所述排气口开设于密封盖的中部，所述封口机构位于所述筒体内，以对所述排气口进行自动密封。
作为优选，所述封口机构包括立柱、支撑柱、转轴、支撑臂、封口板和挡板，所述立柱与筒体的轴线相平行，并连接于密封盖的内壁上，且通过所述支撑柱连接于所述筒体的内壁上，所述立柱的下端设有所述转轴，所述支撑臂由第一支臂和第二支臂构成L形，所述第二支臂与转轴固定连接，所述第一支臂的末端与封口板的一表面连接，所述封口板用于封堵排气口，所述第二支臂位于所述转轴两侧的长度以使所述第二支臂的自由端能够形成配重为准；所述挡板位于支撑臂的下方，并连接到筒体的内壁上，以限定支撑臂的转动角度，使支撑臂在转动后能够使封口板自动上升以封堵排气口。
作为进一步优选，所述釜盖朝向釜体的一面的中部设有同轴心的测温管，测温管内密封有测温计，所述测温管伸入所述内套的排气口后抵顶所述封口板，使所述封口板在支撑臂的转动下脱离排气口。
作为优选，所述用于保存纳米结构的干燥设备还包括有釜盖开合装置，所述釜盖开合装置包括移动平台、液压泵站、电动扳手组件、液压扳手组件和起吊架，所述移动平台的底部安装有滚轮，所述电动扳手组件位于所述液压扳手组件的下方，且均包括有自动伸缩式套筒。
作为优选，所述排放保压系统包括支气管、分气管、第二法兰、高温高压阀门和氮气置换阀门，所述支气管与排气管垂直连通，，所述支气管上安装有高温高压阀门，两个所述分气管并排设置，并分别通过共同的四通管与支气管连通，所述四通管的一端接口安装有氮气置换阀门，两个所述分气管上分别安装有高温阀门，两个所述分气管的末端分别安装有压力表，所述第二法兰连接于排气管的末端。
作为优选，所述冷却回收系统包括支口管道、高压管道、气体缓冲罐、风冷式冷却机和液体储存罐，所述支口管道的一端通过第三法兰与第二法兰连接，所述支口管道的另一端与高压管道连接，所述高压管道的一端连接有两个支管道，并在两个所述支管道上分别设有安全阀，两个所述安全阀互相连通，且其中一个所述安全阀通过管路与气体缓冲罐连通；所述高压管道的另一端连接有并联的三个压力排放管道，每个所述压力排放管道上连接有压力调节排放阀，且三个所述压力排放管道均连接至压力缓冲罐，所述压力缓冲罐通过汽体回收管道连通至风冷式冷却机，所述气体缓冲罐通过管道连通至汽体回收管道，所述风冷式换热器冷风机通过液体回收管道连通至液体储存罐。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：本实用新型通过采用新型结构的高压釜，并采用变频加热系统，将低频交流电变成高频电磁波，进而通过电磁感应涡流加热干燥介质，使材料可以在高温高压下降低毛细作用力，从而保持纳米尺度的微结构，降低纳米材料的生产成本，对纳米结构材料的工业生产具有重要意义。
附图说明
图1为本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备的局部剖视结构示意图；
图2为本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备的釜体的剖视结构示意图；
图3为本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备的变频涡流电磁加热系统的结构示意图；
图4为本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备的内套的剖视结构示意图；
图5为本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备的釜盖的剖视结构示意图；
图6为本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备的釜盖开合装置的结构示意图；
图7为本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备的釜盖开合装置的自动伸缩套筒的结构示意图；
图8为本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备的排放保压系统的方框结构示意图；
图9为本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备的冷却回收系统的方框结构示意图。
图中：1-高压釜；101-釜体；1011-防护层；1012-防锈层；102-釜盖；103-内套；1031-筒体；1032-密封盖；1033-排气口；1034-支撑柱；1035-转轴；1036-支撑臂；10361-第一支臂；10362-第二支臂；1037-封口板；1038-挡板；1039-立柱；104-第一法兰；105-金属密封垫；106-测温管；107-定位桩；1071-圆锥段；1072-第一圆柱段；1073-第二圆柱；108-起重环；109-密封槽；1010-压力表；1011-温度探测孔；2-变频涡流电磁加热系统；201-保温层；202-耐高温绝缘电缆；203-加固带；204-变频涡流电磁加热机；2041-主机开关电源；2042-主程序控制模块；2043-IGBT驱动模块；2044-主变模块；2045-逆变模块；2046-逆变谐振电容；2047-电源滤波器；2048-三相整流器；2049-输出电源；205-电流表；206-温度控制器；207-开关；3-釜盖开合装置；301-移动平台；302-液压泵站；303-第一驱动马达；304-第一支撑轴；305-第一水平转臂；306-第一升降油缸；307-第一法兰盘；308-电动扳手；309-自动伸缩式套筒；3091-拉簧；3092-内套筒；3093-外套筒；310-第二驱动马达；311-第二支撑轴；312-第二水平转臂；313-第二升降油缸；314-第二法兰盘；315-液压扳手；316-起重架；317-起重臂；318-自动吊钩；4-排放保压系统；401-支气管；402-分气管；403-第二法兰；404-高温高压阀门；405-氮气置换阀门；406-压力表；407-高温阀门；5-冷却回收系统；501-支口管道；502-高压管道；503-气体缓冲罐；504-风冷式冷却机；505-液体储存罐；506-第三法兰；507-安全阀；508-支管道；509-压力排放管道；510-压力调节排放阀；511-压力缓冲罐；512-汽体回收管道；513-液体回收管道；6-排气管；7-工作平台。
具体实施方式
使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。
如图1至图9所示，本实用新型的实施例公开了一种用于保存纳米结构的干燥设备，包括高压釜1、变频涡流电磁加热系统2、排放保压系统4、冷却回收系统5和工作平台7，变频涡流电磁加热系统2设于高压釜1的外部，用于为高压釜体1加热，高压釜1的侧壁上端设有排气管6，用于连接排放保压系统4，排气保压系统4的末端连接有冷却回收系统5。高压釜1安装于工作平台7的中部，工作平台7材质采用钢结构，且工作平台7与地面之间通过地下预埋件相连接，保障了工作平台7的稳定性和安全性。
高压釜1包括釜体101、釜盖102和内套103，内套103内套置于釜体101内，内套103为开口套筒或自动闭口套筒，釜体101的顶端连接有第一法兰104，第一法兰104以其轴心为圆心均布有多个螺纹孔，以穿设高强螺栓连接釜盖102。釜盖102和釜体101相接触的端面开设有密封槽109，以安装耐高压、耐高温的金属密封垫105，可以保证釜体101内的压力稳定不外漏。
继续结合图2所示，釜体101的材质为锻压钢板。锻压钢板是经过对钢板的反复锻而制成的，使钢板的内部组织发生了很大的变化，使粗大的颗粒经过撞击而破碎成为细小而均匀的颗粒，然后重新互相紧紧地压实在一起，使钢板的缩孔被挤压后消粒，因此钢板的内部组织更加紧密，且一些脆性的杂质被粉碎后而有了可塑性。因此锻压钢板能够随着金属变形而变形，成为纤维组织从而使得锻压钢板的韧性大大加强，使原来的的钢板的机械性能提高数10倍以上。
继续结合图2所示，釜体101的内壁焊接贴合有防护层1011，防护层1011为不锈钢层，且防护层1011的表面加工有2mm厚的防锈层1012，这样的防护层结构，既增加了导热的速度又曾加了抗压能力，耐腐蚀、耐高温、易清洁，使釜体101能够经久耐用。釜体101的底部设有温度探测孔1011，以插入温度计测试温度。釜体101的底部还设有压力表1010，以检测釜体101内的压力。
继续结合图3所示，变频涡流电磁加热系统2包括保温层201、耐高温绝缘电缆202、加固带203和变频涡流电磁加热机204，保温层201缠绕贴合于釜体101的外侧壁和外底壁，保温层1012的材质为气宁胶保温毡、泡沫石棉板、玻璃棉、保温毡中的一种。耐高温绝缘电缆202缠绕于固定好的保温层201的外部并通过加固带203加以固定。变频涡流电磁加热机204包括有主机开关电源2041、主程序控制模块2042、IGBT驱动模块2043、主变模块2044、逆变模块2045、逆变谐振电容2046、电源滤波器2047、三相整流器2048和输出电源2049，主机开关电源2041、主程序控制模块2042、IGBT驱动模块2043、主变模块2044、逆变模块2045和逆变谐振电容2046依次电连接，电源滤波器2047、三相整流器2048和输出电源2049依次电连接，且电源滤波器2047与主变模块2044和逆变模块2045之间的线路电连接，输出电源2049通过耐高温绝缘电缆202输出加热电流。主机开关电源2041和输出电源2049均分别与电流表205、温度控制器206和开关207连接。
变频涡流电磁加热机204对耐高温绝缘电缆202输出电能，以在耐高温绝缘电缆202内产生热量，耐高温绝缘电缆202可以承受500℃的高温，但是不会产生高温，可以安全触摸，无需高温防护设施，安全可靠。通过在釜体101与耐高温绝缘电缆202之间设置保温层201，保障了釜内101内的温度不外漏，达到了既节约电能又保护热能流失的效果，提高了釜体101的隔热性能、耐高温性能和耐腐蚀性能，保温隔热效果好。
变频涡流电磁加热系统2使用寿长，无需维护，利用釜体101的内部铁分子直接感应电磁能量而产生热量，热启动非常快，加温部位均匀，热效率高达百分之九十以上，同时，节电量也达到了百分之三十到五十以上，大大节约了能源，也提高生产效率。变频涡流电磁加热使釜体101内的温度升温快而均匀，控制温度准确。
本实施例中，内套103采用自动闭口套筒，如图4所示，包括筒体1031、密封盖1032、排气口1033和用于对排气口进行自动密封的封口机构，密封盖1032扣合于筒体1031的开口端，排气口1033开设于密封盖1032的中部，封口机构包括立柱1039、支撑柱1034、转轴1035、支撑臂1036、封口板1037和挡板1038，立柱1039与筒体1031的轴线平行，并连接于密封盖1032的内壁上，且通过支撑柱1034连接于筒体1031的内壁上，立柱1039的下端设有转轴1035，支撑臂1036由第一支臂10361和第二支臂10362构成L形，第二支臂10362与转轴1035固定连接，第一支臂10361的末端与封口板1037的一表面连接，封口板1037用于封堵排气口1033。第二支臂1036位于转轴1035两侧的长度，以能够使第二支臂1036的自由端能够形成配重为准。挡板1038位于支撑臂1036的下方，并连接到筒体1031的内壁上，以限定支撑臂1036的转动角度，使支撑臂1036在转动后能够使封口板1037自动上升以封堵排气口1033。
多个内套103循环使用，节约成本，大大提高了生产量。
与高压釜1配合使用的釜盖102采用的材质和釜体101是同一类钢材，釜盖102的厚度为釜体101的厚度的一倍以上，以保障釜盖102与釜体101压力的安全性。釜盖102与釜体101的连接采用高强螺栓和螺母相连接。
继续结合图5所示，釜盖102朝向釜体101的一面的中部设有同轴心的测温管106，测温管106内密封有测温计，测温管106采用无缝钢管，装配在釜盖102中间的孔中。测温管106有两个功能，一是准确测量釜体101内的工作温度，二是当釜盖102扣合后，测温管106伸入内套103的排气口1033，抵顶封口板1037，使封口板1037在支撑臂1036的转动下脱离排气口1033，内套103的压力和釜体101内的压力能够保持一置，也使内部气体顺利排出。当工作完成时，釜盖102打开时，测温管106拔出排气口1033，使在具有配重功能的支撑臂1036的转动下，封口板1037自动上升，直至封口板1037封住排气口1033，使内套103内的可利用气体资源继续保存在内套103内，不外漏，提高了产品的性能和优越性。
本实施例中，釜盖102的开启和闭合通过配备的釜盖开合装置3来实现，釜盖开合装置3设置于工作平台7上，如图6所示，釜盖开合装置包括移动平台301、液压泵站302、电动扳手组件、液压扳手组件和起吊架，移动平台301的底部安装有滚轮，以在工作平台上移动，使整个工作平台工作方便快捷。
电动扳手组件包括第一驱动马达303、第一支撑轴304、第一水平转臂305、第一升降油缸306、第一法兰盘307、电动扳手308和自动伸缩式套筒309，第一驱动马达303安装于移动平台301的顶面，第一支撑轴304竖直设置并通过一端与第一驱动马达303的输出端连接，第一水平转臂305与第一支撑轴303垂直连接于第一支撑轴304的另一端，第一升降油缸306安装于第一水平转臂305的自由端，且第一升降油缸306的伸缩杆穿过第一水平转臂305后与第一法兰盘307连接，第一法兰盘307以其轴心为中心均布有32个自动伸缩式套筒309，每个自动伸缩式套筒309均伸出第一法兰盘307的相对两端面，并在上端连接有电动扳手308。
液压扳手组件包括第二驱动马达310、第二支撑轴311、第二水平转臂312、第二升降油缸313、第二法兰盘314、液压扳手315和自动伸缩式套筒309，第二驱动马达310安装于移动平台301的顶面，第二支撑轴311竖直设置并通过一端与第二驱动马达310的输出端连接，第二支撑轴311的高度大于第一支撑轴304，第二水平转臂312与第二支撑轴311垂直连接于第二支撑轴311的另一端，并使第二水平转臂312位于第一水平转臂305的上方，第二升降油缸313安装于第二水平转臂312的自由端，且第二升降油缸313的伸缩杆穿过第二水平转臂305后与第二法兰盘314连接，第二法兰盘314以其轴心为中心均布有8个自动伸缩式套筒309，每个自动伸缩式套筒309均伸出第二法兰盘314的相对两端面，并在上端连接有液压扳手315。
本实施例中，继续结合图7所示，自动伸缩式套筒309包括拉簧3091、内套筒3092和外套筒3093，外套筒3093具有两端开口的筒状结构，且外套筒3093朝下的开口内壁上设有与螺母(六角螺母)配合的结构(内六角)，且朝上的开口内壁上具有内螺纹，以连接插入的内套筒3092，拉簧3091的一端连接于液压扳手315的底座或电动扳手308的底座上，拉簧3091的另一端连接于内套3091的顶部。
使用时，螺母插入到外套筒3093内，螺母的外壁与外套筒3093的内壁配合贴合，如果有自动伸缩式套筒309不能套入螺母，自动伸缩式套筒309在拉簧3091的作用下，使螺母套入进去，以能够保证32个螺母均能够进入到外套筒3093内，多个螺母同步松动或紧固。具体地，电动扳手可以实现用于对釜体101和釜盖102的高强螺栓的快速拆卸，以缩短工作时间，提高工作效率，节省人工。液压扳手组件中的自动伸缩式套筒309可180°旋转，使液压扳手315在工作中起到了双重作用，既能松动螺母，也能紧固螺母，并保证了螺母的紧固性，使釜盖102与斧体101的紧密性得到了保障。
起吊架包括起重架316、起重臂317和自动吊钩318，起重架316安装于移动平台301的顶面上，起重臂317水平安装于起重架316上，自动吊钩318垂直安装起重臂的自由端。
继续结合图5所示，釜盖102顶面设有同轴心的定位桩107，定位桩107从上到下由圆锥段1071、第一圆柱段1072和第二圆柱1073段组成，第二圆柱段1073的直径大于第一圆柱段1072的直径，且第二圆柱段1073与第一圆柱段1071通过弧形面自然过渡。定位桩107的两边设有两个起重环108，第一法兰盘307和第二法兰盘314的底面中部设有定位孔(图中未示出)，定位桩107用于液压扳手组件和电动扳手组件的快速定位，使稳定性好，定位准确。起重环108用于自动吊钩318穿过后吊起釜盖102。
本实施例中，电动扳手就是以电源或电池为动力的扳手，是一种拧紧高强度螺栓的工具，又叫高强螺栓枪。电动扳手主要应用于钢结构安装行业，专门安装钢结构高强螺栓，高强度螺栓是用来连接钢结构接点的，通常是以螺栓群的方式出现。高强螺栓可分为扭剪型和大六角型两种，国标扭剪型高强螺栓为M16、M20、M22、M24四种，非国标的M27、M30两种；国标大六角高强螺栓为M16、M20、M22、M24、M27、M30等几种。一般对于高强螺栓的紧固都要先初紧再终紧，而且每步都需要有严格的扭矩要求。大六角高强螺栓的初紧和终紧都必须使用定扭矩扳手。因此，各种电动扳手就是为各种紧固需要而来的。
本实施例中，液压扳手(全名：液压力矩扳手，英文名：hydraulic torque wrench)是常规的液压扭矩扳手套件，一般是由液压扭矩扳手本体、液压扭矩扳手专用泵站以及双联高压软管和高强度重型套筒组成。液压扭矩扳手专用泵可以是电动或者气动两种驱动方式。液压泵启动后通过马达产生压力，将内部的液压油通过油管介质传送到液压扭矩扳手，然后推动液压扭矩扳手的活塞杆，由活塞杆带动扳手前部的棘轮使棘轮能带动驱动轴来完成螺栓的预紧拆松工作。
本实施例中，如图8所示，排放保压系统4包括支气管401、分气管402、第二法兰403、高温高压阀门404和氮气置换阀门405，支气管401与排气管6垂直连通，支气管401上安装有高温高压阀门404，两个分气管402并排设置，并分别通过共同的四通管408与支气管401连通，四通管408的一端接口安装有氮气置换阀门405，两个分气管402上分别安装有高温阀门407，两个分气管402的末端分别安装有压力表406。第二法兰403连接于排气管6的末端，第二法兰403以其轴心为圆心均布有多个螺纹孔。排放保压系统4保证了工作时釜体101内所需要的压力，也保证压力的稳定性与回收稳定性，使气体的排放可控。
如图9所示，冷却回收系统5包括支口管道501、高压管道502、气体缓冲罐503、风冷式冷却机504和液体储存罐505，支口管道501的一端通过第三法兰506与第二法兰403连接，支口管道501的另一端与高压管道502连接，高压管道502的一端连接有两个支管道508，并在两个支管道上分别设有安全阀507，两个安全阀507互相连通，且其中一个安全阀通过管路与气体缓冲罐503连通。高压管道502的另一端连接有并联的三个压力排放管道509，每个压力排放管道509上连接压力调节排放阀510，且三个压力排放管道509均连接至压力缓冲罐511，压力缓冲罐511通过汽体回收管道512连通至风冷式冷却机504，气体缓冲罐503通过管道连通至汽体回收管道512，风冷式换热器冷风机504通过液体回收管道513连通至液体储存罐505。
本实施例中的冷却回收系统5采用不锈钢风冷式换热器冷风机504作为热交换器，使排放出的气体快速冷却成液体，使回收的液体无杂质，且通过冷却快回收，完全无废料。
本实用新型中的用于保存纳米结构的干燥设备，在整个生产流程中都是在密闭中进行的，由于产品的质量是靠高压釜1内的压力和温度来决定，中途不需要取样观看，同时在入料加工过程中都在氮气的作用下进行生产，既保障了生产的安全稳定，又保障了产品所需要的必备条件。中间无需任何取样。在排放中没有固体排出，所有固体(所需产品)都保留在釜体101内，而排出的高温气液在回收系统的作用下，完全回收，循环利用，整个生产工艺达到了排放没有三废，无污染，是绿色环保产品，无毒，无味，最终使纳米吸附材料能够达到最好性能。
本设备结构简单成本低廉，加热快，压力稳定，生产周期短(最快可实现两到三个小时干燥一次)。本设备体积小，能耗低，安全可靠，绿色环保，在纳米结构生产中具有降低毛细作用力，从而保持了纳米尺度的微结构，降低了干燥成本和设备成本，对纳米结构材料生产具有非常重要的意义。
以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。