一种干燥箱及热流循环控制方法与流程

本发明主要涉及样品全水分测定技术领域，特指一种干燥箱及热流循环控制方法。

背景技术：

对于煤样全水分的测定，样品的干燥和样品重量的核定是其中最重要的两个环节，特别是干燥箱的优劣直接影响干燥效率和干燥环境的合规性，特别是最新行标要求对干燥箱提出了更高的要求，对于褐煤行标进一步提出了强制通氮要求。

传统的干燥箱采用光波加热或光波与鼓风加热组合的方式，不符合国标对煤样测全水的干燥方式要求，同时传统的干燥箱体积很大，在最新的行标对褐煤强制通氮干燥的情况下，对氮气耗气量很大，同时也难以保证干燥箱内氮气浓度达到99.9％的要求，同时大的干燥箱难以保证腔体内的温度在合格值范围之内，再者传统的干燥箱由于气体交换速度不够，水蒸气流难以快速排出，导致干燥效率较低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种干燥效率高的干燥箱及热流循环控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种干燥箱，包括箱体以及由箱体围合形成的主腔室，所述箱体的一端设有进样门，所述进样门相对的一端设置有与主腔室连通的加热腔，所述加热腔内设置有鼓风加热组件，所述主腔室的两侧均设置有回风通道，各所述回风通道的进气口均与所述加热腔连通，各所述回风通道的出气口位于靠近进样门的两侧，且均与所述主腔室连通，所述主腔室、加热腔和两个回风通道依次连通形成内循环风道；所述主腔室于进样门的一侧设置有朝向所述加热腔的进气组件；所述加热腔于各所述回风通道的进气口设置有排气口，所述排气口处设置有在折叠状态与拉伸状态之间切换的伸缩折叠门；当所述伸缩折叠门位于所述折叠状态时，所述排气口被折叠状态的伸缩折叠门封堵而各回风通道的进气口打开以进行内循环模式；当所述伸缩折叠门位于所述拉伸状态时，各所述回风通道的进气口被拉伸状态的伸缩折叠门封堵而排气口打开以进行外循环模式。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述伸缩折叠门包括多块依次铰接的门体，其中一侧的门体铰接于箱体的内壁上，另一侧的门体则连接有驱动件，所述驱动件做直线运动以驱动所述门体在折叠状态与拉伸状态之间切换。

所述驱动件包括旋转电机和丝杠机构，所述旋转电机通过所述丝杠机构与所述门体相连。

所述进气组件包括氮气进气单元、空气进气单元和长条气体分配器，所述气体分配器沿所述进样门的布置方向设置；所述氮气进气单元与空气进气单元分别与所述气体分配器相连，且所述氮气进气单元与空气进气单元之间互锁。

所述氮气进气单元包括依次相连的氮气源、减压阀、氮气电控开关和干燥模块，所述干燥模块与所述气体分配器的一端相连；所述空气进气单元包括空气电控开关，所述空气电控开关与所述气体分配器的另一端相连；所述氮气电控开关与所述空气电控开关电气或机械互锁。

所述进样门包括门板、旋转杆和驱动组件，所述门板的一端通过转轴转动安装于所述箱体上，所述旋转杆的一端与所述门板相连，另一端与所述驱动组件相连，所述驱动组件用于驱动所述旋转杆转动而实现门板开关，并在门板处于关闭时提供一定的自闭力。

所述进样门包括门板，所述门板的上端通过铰接件安装于箱体上以使门板在外力推动下朝箱体内翻转打开或在重力作用下回落关闭。

所述门板的下端边沿呈圆弧过渡状。

所述鼓风加热组件包括鼓风组件和加热组件；所述鼓风组件包括离心风机和离心风机叶片；所述离心风机安装于所述箱体的外侧，所述离心风机叶片安装于所述加热腔内且与所述离心风机相连；所述主腔室于离心风机叶片的内圆处设有加热腔的进气口。

所述加热组件位于所述加热腔于鼓风组件的一侧或两侧，用于对气体进行加热。

所述加热组件为ptc加热片。

所述ptc加热片的形状与所述加热腔相匹配，且所述加热腔于ptc加热片的连线端子处设置有挡风板。

所述鼓风组件和加热组件均位于所述箱体一侧的安装板上。

所述安装板的内侧铺设有隔热板。

所述箱体内设置有温度检测件，用于检测所述主腔室内的气体温度；所述加热组件与所述温度检测件相连，用于接收检测到的气体温度值进行加热调节以维持主腔室内气体温度在恒定范围内。

所述温度检测件包括固定座和测温探头，所述固定座可拆卸连接在回风通道的侧壁上，所述测温探头安装于所述固定座内。

各所述回风通道的出气口包括多个竖向条形孔，各条形孔的长度沿气体输送方向依次缩短。

各所述回风通道的出气口处设置有混流板。

所述箱体的外层铺设有隔热保温层。

所述主腔室靠近加热腔的一段逐渐向加热腔收缩。

所述主腔室内设置有浓度检测件，用于检测水蒸气浓度以控制所述伸缩折叠门在折叠状态与拉伸状态之间切换。

本发明还公开了一种基于如上所述的干燥箱的热流循环控制方法，包括以下步骤：

s01、检测箱体内的主腔室的水蒸气浓度；

s02、当检测的水蒸气浓度未达到预设水蒸气浓度时，控制所述伸缩折叠门切换至折叠状态，封堵排气口，并打开各所述回风通道的进气口，以进行内循环模式对样品进行干燥；当检测的水蒸气浓度达到预设水蒸气浓度时，控制所述伸缩折叠门切换至拉伸状态，封堵各所述回风通道的进气口，并打开排气口以进入外循环模式排出水蒸气。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤s01中，通过水蒸气浓度检测件或者根据箱体内的内循环模式开启时间以得到箱体内的主腔室的水蒸气浓度。

在步骤s02中，当进入外循环模式后，经预定时间后再切换至内循环模式。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的干燥箱，通过鼓风加热组件的鼓风作用，可以加快循环风道内的空气内循环速度，循环周期短，从而提高干燥效果；进一步地，配合鼓风加热组件对空气进行循环加热，加速气体温度的升高，减少升温时间，加速样品内外水蒸发形成水蒸气，大大降低主腔室内氮气的消耗量，同时内循环方式可以很大程度上降低腔体加热片的功率，也可达到节能的目的；在主腔室内的水蒸气浓度达到或接近饱和蒸气压时，通过伸缩折叠门在折叠状态与拉伸状态之间切换，实现内循环模式至外循环模式的切换，通过排气口加速水蒸气的排出，进一步提高后续样品的干燥效率；另外，伸缩折叠门的结构简单巧妙，且切换简单快速、方便有效。

本发明的干燥箱，箱体内设置有温度检测件，用于检测主腔室内的气体温度以对加热组件进行加热调节，以维持主腔室气体温度在恒定范围。

本发明的干燥箱，各回风通道的出气口包括多个竖向条形孔，各条形孔的长度沿气体输送方向依次缩短，使得整体出气口呈v形，能够对回风通道内的热气流进行混匀，减少出气口的温度差；进一步地，各回风通道的出气口处设置有混流板，对热气流进行再一次的混匀，进一步减小各位置气体的温度差，保证整个主腔室内的温度在合理范围内。

本发明的干燥箱，箱体的形状兼容6mm和13mm煤样的全水分测定中的干燥作业，可以根据客户需求灵活配置。另外，箱体整体呈扁平状，且主腔室靠近加热腔的一段逐渐向加热腔收缩，不仅仅便于主腔室内气体的循环，同时能够保证箱体的形状以及内部空间最小，在保证干燥效率下的情况下减少氮气的消耗量，节约了干燥作业所需耗材成本。

本发明的热流循环控制方法，通过内循环加速样品内外水蒸发形成水蒸气，大大降低主腔室内氮气的消耗量，同时内循环方式可以很大程度上降低腔体加热片的功率，也可达到节能的目的；在主腔室内的水蒸气浓度达到或接近饱和蒸气压时，通过伸缩折叠门由折叠状态切换至拉伸状态，实现内循环模式至外循环模式的切换，通过排气口加速水蒸气的排出，进一步提高后续样品的干燥效率；通过以上内外循环模式的配合，从而实现样品的快速干燥。

附图说明

图1为本发明在实施例中的箱体内部结构图。

图2为本发明在实施例中的内循环模式图。

图3为本发明在实施例中的外循环模式图。

图4为本发明在实施例中伸缩折叠门的结构图(处于拉伸状态)。

图5为本发明在实施例中伸缩折叠门的结构图(处于折叠状态)。

图6为本发明在实施例中进气组件的结构图。

图7为本发明在实施例中进样门的结构图。

图8为本发明在实施例中的鼓风加热组件的结构图。

图9为本发明在实施例中的回风通道的出气口的结构图。

图10为本发明在实施例中的温度检测件的结构图。

图中标号表示：1、鼓风加热组件；101、离心风机；102、离心风机叶片；103、隔热板；104、安装板；105、挡风板；106、加热组件；2、内循环风道；201、加热腔；202、回风通道；203、条形孔；204、混流板；205、主腔室；3、进样门；301、门板；302、密封棉；303、驱动组件；304、旋转杆；4、温度检测件；401、测温探头；402、固定座；5、进气组件；501、气体分配器；502、氮气进气单元；5021、氮气源；5022、减压阀；5023、氮气电控开关；5024、干燥模块；503、空气进气单元；5031、空气电控开关；6、箱体；601、隔热保温层；7、排气口；8、伸缩折叠门；801、门体；802、驱动件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图10所示，本实施例的干燥箱，用于样品水分测定中的干燥作业，包括箱体6以及由箱体6围合形成的主腔室205，箱体6的一端设有进样门3，进样门3相对的一端设置有与主腔室205连通的加热腔201，加热腔201内设置有鼓风加热组件1，主腔室205的两侧均设置有回风通道202，各回风通道202的进气口均与加热腔201连通，各回风通道202的出气口位于靠近进样门3的两侧，且均与主腔室205连通，主腔室205、加热腔201和两个回风通道202依次连通形成内循环风道2；主腔室205于进样门3的一侧设置有朝向加热腔201的进气组件5；加热腔201于各回风通道202的进气口设置有排气口7，排气口7处设置有在折叠状态与拉伸状态之间切换的伸缩折叠门8；当伸缩折叠门8位于折叠状态时，排气口7被折叠状态的伸缩折叠门8封堵，而各回风通道202的进气口打开以进行内循环模式；当伸缩折叠门8位于拉伸状态时，各回风通道202的进气口被拉伸状态的伸缩折叠门8封堵而排气口7打开以进行外循环模式。

本发明的干燥箱，通过鼓风加热组件1的鼓风作用，可以加快循环风道内的空气内循环速度，循环周期短，从而提高干燥效果；进一步地，配合鼓风加热组件1对空气进行循环加热，加速气体温度的升高，减少升温时间，加速样品内外水蒸发形成水蒸气，大大降低主腔室205内氮气的消耗量，同时内循环方式可以很大程度上降低加热功率，也可达到节能的目的；在主腔室205内的水蒸气浓度达到或接近饱和蒸气压时，通过伸缩折叠门8在折叠状态与拉伸状态之间切换，实现内循环模式至外循环模式的切换，通过排气口7加速水蒸气的排出，进一步提高后续样品的干燥效率；另外，伸缩折叠门8的结构简单巧妙，且切换简单快速、方便有效。

如图4和图5所示，本实施例中，伸缩折叠门8包括多块依次铰接的门体801，其中一侧的门体801铰接于箱体6的内壁上，另一侧的门体801则连接有驱动件802，驱动件802做直线运动以驱动门体801在折叠状态与拉伸状态之间切换。驱动件802包括旋转电机和丝杠机构，旋转电机通过丝杠机构与门体801相连，旋转电机的旋转运动通过丝杠机构转换为直线运动，从而驱动门体801在折叠状态与拉伸状态之间切换。如图5所示，当伸缩折叠门8位于折叠状态时，排气口7被折叠状态的伸缩折叠封堵，此时各回风通道202的进气口打开，进行内循环模式，如图2所示；当伸缩折叠门8位于拉伸状态时，如图4所示，各回风通道202的进气口被拉伸状态的伸缩折叠门8封堵，此时的排气口7打开进行外循环模式，如图3所示。当然，在其它实施例中，丝杠机构也可以采用齿轮齿条等其它转换机构，或者直接采用伸缩气缸或伸缩油缸以实现门体801的状态切换。

如图6所示，本实施例中，进气组件5包括氮气进气单元502、空气进气单元503和长条气体分配器501，气体分配器501沿进样门3的布置方向设置；氮气进气单元502与空气进气单元503分别与气体分配器501相连，且氮气进气单元502与空气进气单元503之间互锁；具体地，氮气进气单元502包括依次相连的氮气源5021、减压阀5022、氮气电控开关5023和干燥模块5024(如干燥剂)，干燥模块5024与气体分配器501的一端相连；空气进气单元503包括空气电控开关5031，空气电控开关5031与气体分配器501的另一端相连；氮气电控开关5023与空气电控开关5031电气或机械互锁。在实际工作中，可以根据煤样性质进行不同进气单元的切换，如对无烟煤及干燥无灰基挥发分小于20％的烟煤进行空气干燥法，对于无烟煤、烟煤和褐煤进行氮气干燥法，通过以上进气单元根据煤样性质的切换(如在操作界面进行选择)，保证样品干燥方式的合理性，从而提高干燥箱的适用性。另外，气体分配器501沿进样门3的布置方向设置，气体分配器501为长条气管，长条气管上设置有多个出气孔(圆形或长条形等)，由于在长条气管的两端部进，故为了保证形成平行的氮气流，并保证各出气孔处的氮气压力和流量一致，出气孔之间的间距沿进气端向中间的方向逐渐缩短，出气孔的尺寸也逐步增大；同时气体分配器501布置在主腔室205的热气流换向处，不仅仅两端的热气流可以对氮气进行快速加热，同时两股热气流换向处形成相对偏低的低气压区，可以使氮气加速流动，可以更快使主腔室205内氮气浓度达所要求的标准浓度。

如图7所示，本实施例中，进样门3包括门板301、旋转杆304和驱动组件303，门板301内部嵌入高温密封棉302，门板301的一端通过转轴转动安装于箱体6上，旋转杆304的一端与门板301铰接，另一端与驱动组件303(如旋转电机)相连，驱动组件303安装于箱体6上，在旋转时带动旋转杆304转动，从而实现门板301的开关功能；另外在门板301在处于关闭状态时，驱动组件303通过施加一定的自闭力至门板301上，能够进一步保障门板301的密封性，提高干燥的可靠性。采用上述旋转式密封门板301，保障了主腔室205的密封性，从而在进行通氮干燥时能够尽快地将主腔室205内的空气排出，使主腔室205内氮气浓度达到标准值。门板301优选不锈钢材质，同时门板301下边沿进行卷边(如呈圆弧过渡状)，从而使门板301在坩埚托盘上能光滑过渡；门板301的内侧设置有隔热层，减少主腔室205内热量向外散发，同时相当于增加门板301的配重，更好的保证进样门3的密封效果；当然，在其它实施例中，门板301的上端也可以通过铰接件(如铰链)安装于箱体6上以使门板301在外力推动下朝箱体6内翻转打开或在重力作用下回落关闭。其中铰接件采用铰链连接门板301与箱体6，铰链需保证运动灵活，在重力作用下门板301能顺畅转动。当然，也可以铰链处设置有回力弹簧，可以使门板301在回落关闭时使门板301与密封材料间形成一定的自闭力，进一步保证密封效果。

如图8所示，本实施例中，鼓风加热组件1包括鼓风组件和加热组件106；鼓风组件用于加速气体循环，提高干燥效率。具体地，鼓风组件包括离心风机101和离心风机叶片102；离心风机101安装于箱体6的外侧，离心风机叶片102安装于加热腔201内且与离心风机101相连；离心风机叶片102的内圆形成加热腔201的进气口以与主腔室205连通。其中离心风机101为耐高温离心风机101，在保证风量和风压满足换气次数的前提下要求能耐高温工作，为离心风机叶片102提供动力；离心风机叶片102高速转动时可加速气体的循环，同时加热腔201中心的排气口7圆环刚好插入离心风机叶片102的内圆内，从而更好的保证气流交换的效果。当然，在其它实施例中，也可以采用轴流风机叶片代替离心风机叶片102。

本实施例中，加热组件106用于对气体进行加热；加热组件106位于加热腔201于鼓风组件的一侧或两侧。具体地，加热组件106为ptc加热片(ptc是positivetemperaturecoefficient的简称)，ptc加热片的形状与加热腔201相匹配，占满整个加热腔201的截面。另外，由于ptc加热片的一端设置有接线端子，故在加热腔201于ptc加热片的连线端子处设置有挡风板105，从而保证加热腔201内的气体完全从加热片通过，加快升温速度。当然，在其它实施例中，也根据实际情况采用其它形式的加热片。

本实施例中，离心风机101、离心风机叶片102、pct加热片以及挡风板105均安装于箱体6一侧的安装板104上，形成一个可整体与箱体6拆分的部件，拆装方便，便于后续的维护。另外，在安装板104的内侧铺设有隔热板103，一方面起到隔热保温的作用，同时也能够避免加热腔201体内的热量对离心风机101的影响，保证其正常工作及工作寿命。

如图10所示，本实施例中，箱体6内设置有温度检测件4，用于检测主腔室205内的气体温度；加热组件106与温度检测件4相连，用于接收检测到的气体温度值进行加热调节以维持主腔室205内气体温度在恒定范围内(如105℃-110℃)内。具体地，在加热组件106的电源回路中串联有温度继电器的常闭触点，当温度检测件4检测到温度大于预设值时，控制温度继电器动作(或温度检测件4将温度信号发送至一控制单元，控制单元进行温度判断后，发出相应的控制指令)，常闭触点断开，即断开加热；当然，也可以对加热组件106的加热功率进行调节。另外，在其它实施例中，也可以根据温度值对离心风机101的转速进行调节，加快循环，进一步提高干燥效率。具体地，如图9所示，温度检测件4包括固定座402和测温探头401，测温探头401安装于固定座402内，固定座402可拆卸连接(如螺纹连接)在回风通道202的侧壁上，拆装方便且便于维护。

如图9所示，本实施例中，各回风通道202的出气口包括多个竖向条形孔203，各条形孔203的长度沿气体输送方向依次缩短，使得整体出气口呈v形，能够对回风通道202内的热气流进行混匀，减少出气口的温度差；进一步地，各回风通道202的出气口处设置有混流板204，对热气流进行再一次的混匀，进一步减小各位置气体的温度差，保证整个主腔室205内的温度在合理范围内。

本实施例中，箱体6的外层铺设有隔热保温层601，进行隔热与保温，减少并排布置的各箱体6之间窜温的影响。

本实施例中，箱体6的形状能够兼容6mm和13mm煤样的全水分测定的干燥作业，根据客户需求灵活配置。另外，箱体6整体呈扁平状，且主腔室205靠近加热腔201的一段逐渐向加热腔201收缩，不仅仅便于主腔室205内气体的循环，同时能够保证箱体6的形状以及内部空间最小，在保证干燥效率下的情况下减少氮气的消耗量，节约了全水分测定中干燥作业所需耗材成本。

本发明还公开了一种基于如上所述的干燥箱的热流循环控制方法，包括以下步骤：

s01、检测箱体6内的主腔室205的水蒸气浓度；

s02、当检测的水蒸气浓度未达到预设水蒸气浓度时，控制所述伸缩折叠门8切换至折叠状态，封堵排气口7，并打开各所述回风通道202的进气口，以进行内循环模式对样品进行干燥，如图2所示；当检测的水蒸气浓度达到预设水蒸气浓度时，控制所述伸缩折叠门8切换至拉伸状态，封堵各所述回风通道202的进气口，并打开排气口7以进入外循环模式排出水蒸气，如图3所示。

本发明的基于如上所述的干燥箱的热流循环控制方法，通过内循环加热方式加速样品内外水蒸发形成水蒸气，大大降低主腔室205内氮气的消耗量，同时内循环方式可以很大程度上降低加热片的功率，也可达到节能的目的；在主腔室205内的水蒸气浓度达到或接近饱和蒸气压时，通过伸缩折叠门8由折叠状态切换至拉伸状态，实现内循环模式至外循环模式的切换，通过排气口7加速水蒸气的排出，进一步提高后续样品的干燥效率；通过以上内外循环模式的配合，从而实现样品的快速干燥。

本实施例中，在步骤s01中，通过水蒸气浓度检测件(图中未示出)或者根据箱体6内的内循环模式开启时间以得到箱体6内的主腔室205的水蒸气浓度。在步骤s02中，当进入外循环模式后，经预定时间后再切换至内循环模式，然后再如此循环，直至干燥完成。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。