一种具有防电磁感应加热侧面收集罩的卧式电磁加热炉的制作方法

1.本实用新型涉及一种物质熔炼和收集的部件结构，尤其是指各种侧面收集固态纯净物（如硅、镁、钒等）提纯或细化的电磁加热炉结构，该种侧面收集罩的电磁加热炉可以有效防止电磁加热炉的电磁线对侧面收集罩的加热，实现电磁加热炉与侧面收集罩之间额电磁屏蔽；属于固态纯净物熔炼的收集技术领域。


背景技术：

2.由于现代科学技术的发展，很多情况下都需要使用高纯度的物质，而且对于物质纯度的要求越来越高，因此对于物体的单质进行提纯是现在采用很多的一种技术手段。对于物体单质的提纯有立式和卧式；其中，卧式提纯具有操作方便，便于加料和卸料等特点，所以在一些场合得到很好的应用；现有的卧式提纯方式多采用带有侧面收集罩，由侧面收集罩对蒸发的物体单质进行收集，达到提纯的目的。
3.但是现有的卧式提纯装置，尤其是卧式电磁加热方式的提纯装置，由于采用的是电磁加热圈作为发热元件，通过电磁加热方式对炉膛内的物体单质进行加热，所以主要是通过电磁加热线圈的电磁线对炉膛内的物质加热；可是本实用新型人在研究过程中发现，这种电磁加热的侧面收集装置，由于侧面收集装置在进行物质提纯时，是紧靠在缠绕有电磁加热线圈的炉膛的端口上的，因此电磁加热线圈所产生的电磁线将会直接穿透到侧面收集罩内，对侧面收集罩也进行加热，这是我们在提纯的时候所不愿意看到的，因此这样一则将浪费大量的热能去加热了本不需要加热的侧面收集罩，导致整个提纯的能耗提高，二则这种对侧面收集罩的加热是一种不可控的加热，因此很容易影响到物质提纯时的侧面收集效果，很有必要对此加以研究改进。
4.通过专利检索没发现有与本实用新型相同技术的专利文献报道，与本实用新型有一定关系的专利主要有以下几个：
5.1、专利号为cn201810323986.4，名称为“一种纳米亚微米球形硅粉的生产方法”，申请人为：天水佳吉化工有限公司的发明专利，该专利公开了一种纳米亚微米硅粉的生产方法。纳米球形硅大量用于高能量密度锂离子电池硅碳负极材料，提高锂离子电池能量比，为解决目前纳米硅粉生产方法单产效率低，成本高，品质低，特别是高能量密度锂离子电池硅碳负极材料中硅材料的纳米化问题，提供一种新型高温气化物理生产方法。该方法选用多晶硅、单晶硅或金属硅粉为原料，经电力加热-激光复合加热，高温气化，硅蒸气高温生长，冷却、收集，得到纳米级或亚微米级的球形硅粉。采用该工艺可生产出高纯度，高品质纳米硅粉，粒径在纳米级(5nm～100nm)，亚微米级(0.1μm～1.0μm)，粒度可精准控制。
6.2、专利号为cn200710196562，名称为“特别用于金属硅/二氧化硅的真空纯化炉及纯化方法”，申请人为：晶湛（南昌）科技有限公司的发明专利，该专利公开了一种用于金属硅/二氧化硅的真空纯化炉，包括用于盛装金属硅/二氧化硅的并具有外壁的坩锅、以及加热坩锅且至少包括用于控制坩锅温度的温控系统的加热系统，真空纯化炉能被抽真空并能填充有惰性气体或氧气，其特征是，温控系统包括布置在外壁的至少一部分上的多个加热
件以及与多个加热件连接的计算机系统，多个加热件沿坩锅的一个方向被分成若干组，计算机系统按照以下方式控制每组加热件，对于在该方向上位于最前方的第一组加热件和坩锅内熔液的、对应于第一组加热件的第一区域来说，第一组加热件在第一区域的冷却凝固过程中继续加热第一区域的周边部分。该专利还涉及利用上述真空纯化炉纯化金属硅/二氧化硅的方法。
7.3、专利号为cn201621413960.1，名称为“一种改进的中频感应加热设备”，申请人为：上海杉杉科技有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种改进的中频感应加热设备，其特征在于，所述的真空炉壳体的中心轴线与真空炉壳体的安装地面的夹角为1～10
°
；位于石墨坩埚的中心轴线下部的石墨坩埚的至少开口端侧设有石墨挡板；在石墨坩埚的开口端的端面上罩设有收集器，所述的收集器呈圆台筒形，且与石墨坩埚连接处的收集器的开口端的直径大于收集器的尾端的直径。
8.4、专利号为cn201620391918.8，名称为“一种制备高纯度纳米三氧化钼的装置”，申请人为：湖北中澳纳米材料技术有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种制备高纯度纳米三氧化钼的装置，包括喂料口，喂料口的底部与送料绞龙相连通，送料绞龙的出口伸入升华炉内部，升华炉的底部设置有排料口，升华炉的上侧与三氧化钼蒸汽通道相连通，三氧化钼蒸汽通道上设置有分散剂喷嘴，三氧化钼蒸汽通道的出口与回收器相连通，回收器的底部设置有成品收集桶，其特征在于：升华炉的炉壁上依次设置有氮化硅内胆层、石墨加垫层和高温保温层，高温保温层的外壁上安装有中频感应加热铜管。
9.通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及到硅或其它纯净物的收集加工方法或装置，也提出了一些改进技术方案，但通过仔细分析，所提出的这些专利都未提出如何解决电磁加热时，对侧面收集罩的电磁加热问题，即便专利号为cn201621413960.1， 名称为“一种改进的中频感应加热设备”提出了一种类似侧卧的氧化亚硅收集装置，但也缺乏对电磁加热中的电磁线加热侧面收集罩的控制，前面所述的问题仍然存在，仍有待进一步加以研究。


技术实现要素：

10.本实用新型所要解决的技术问题是，克服针对现有卧式电磁加热侧收炉缺乏对电磁加热线圈对侧面收集罩的加热的控制，存在进行电磁加热时，会同时对侧面收集罩进行加热的不足，提出一种能有效隔离电磁加热线圈对侧面收集罩加热的装置。
11.为了达到这一目的，本实用新型主要通过以下技术方案实现的：一种具有防电磁感应加热侧面收集罩的卧式电磁加热炉，包括电磁加热炉膛、电磁加热线圈和侧面收集罩；电磁线圈缠绕在电磁炉膛上，侧面收集罩设置在炉膛的侧面；在侧面收集罩与炉膛之间设置有电磁屏蔽装置，在侧面收集罩与炉膛之间设置有电磁屏蔽装置，电磁屏蔽装置位于侧面收集罩与炉膛上的电磁加热线圈侧面之间，通过电磁屏蔽装置隔离电磁加热线圈的磁力线；防止从电磁加热线圈的磁力线进入侧面的侧面收集罩，实现电磁加热线圈与侧面收集罩之间的电磁隔离。
12.进一步地，所述的电磁屏蔽装置设置在炉膛的端口位于电磁加热线圈靠侧面收集罩的外侧，根据电磁加热线圈的磁力线的方向设置，使得草案电磁线圈发出的电磁线无法进入到侧面收集罩，实现侧面收集罩与电磁加热线圈之间的电磁屏蔽。
13.进一步地，所述的电磁屏蔽装置为的圆环状电磁隔离环，圆环状电磁隔离环隔离设置在侧面收集罩与电磁加热线圈之间，圆环的径向宽度为电磁加热线圈所产生的电磁线的宽度，形成侧面收集罩与电磁加热线圈之间电磁线阻断隔离。
14.进一步地，所述的圆环状电磁隔离环为导磁材料制作的导磁螺旋圆环，并在电磁加热线圈的电磁线穿过导磁螺旋圆环时形成一个屏蔽环，隔断电磁加热线圈的电磁线对侧面收集罩的作用。
15.进一步地，所述的导磁螺旋圆环为与电磁加热线圈螺旋方向相反的螺旋圆环，螺旋的圈数为2-3圈。
16.进一步地，所述的导磁材料为空心铜管，空心铜管内有冷却水，对炉膛的端口进行冷却。
17.进一步地，所述的冷却水为循环冷却水，螺旋的铜管的进出口分别与设置在电磁加热炉外的冷却水循环系统连接。
18.进一步地，所述的圆环状电磁隔离环为隔磁材料制作薄壁圆环，薄壁圆环为方形截面，方形截面的厚度为1-2mm；高度为50-60mm，根据电磁线所形成的宽度为限，以满足切断所有电磁线穿过侧面收集罩的需要。
19.进一步地，所述的薄壁圆环为铜材或铝材制作的空心圆环，空心圆环内有冷却水，对炉膛的端口进行冷却。
20.进一步地，所述的冷却水为循环冷却水，螺旋的铜管的进出口分别与设置在电磁加热炉外的冷却水循环系统连接。
21.本实用新型的有益效果：
22.本实用新型通过在电磁加热炉的炉膛端口处设置电磁屏蔽装置，通过电磁屏蔽装置隔离从电磁加热线圈发出的电磁线穿透到侧面收集罩，形成电磁加热线圈与侧面收集罩之间的电磁屏蔽，有着如下一些优点：
23.1、采用电磁屏蔽装置隔离电磁加热线圈的电磁线，防止电磁加热线圈的电磁线穿透到侧面收集罩，对侧面收集罩进行加热，有利于防止电磁加热线圈的热能损失；
24.2、电磁屏蔽装置设置在炉膛端口处，可以有效利用炉膛端头的位置形成电磁屏蔽全，可以有效隔离电磁加热线圈往侧面方向发射的电磁线安装简单可靠；可达到有效的电磁屏蔽效果；
25.3、通过研究发现，采用圆环状电磁隔离环可以很好地达到电磁屏蔽的效果，由此是采用反向螺旋的圆环结构，可以在圆环状电磁隔离环形成一种反向的磁场，达到隔离电磁加热线圈屏蔽的效果。
附图说明
26.图1是本实用新型的一个实施例总体结构示意图；
27.图2是本实用新型的一个实施例的电磁加热线圈和电磁屏蔽螺旋圈平面结构布置示意图；
28.图3是图2的立体结构示意图；
29.图4是本实用新型的另一个实施例电磁屏蔽圈结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合具体实施例对本实用新型做进一步的描述。
31.实施例一
32.如附图1所示，一种具有防电磁感应加热侧面收集罩的卧式电磁加热炉，为卧式电磁加热侧面收集提纯炉1；卧式电磁加热炉包括一个卧式布置的电磁加热炉膛2，电磁加热炉膛2包括石墨坩埚内胆3，石墨坩埚内胆3外包裹有保温层4，保温层4外缠绕有螺旋布置的电磁加热线圈5，电磁加热线圈5外面再通过整体浇注水泥14形成多层结构的电磁加热炉膛2；电磁加热炉膛2为半开口的结构圆筒状，有一端为开口6；石墨坩埚内胆3作为发热体，通过电磁加热线圈5的电磁波加热；提纯物质放置在石墨坩埚内胆3内，通过石墨坩埚内胆3加热气化，再通过开口6溢出到罩在开口6侧面的侧面收集罩7内。在电磁加热炉膛2外设置有炉体8，电磁加热炉膛2安装在炉体8内，电磁加热炉膛2没有开口的一端设置有炉盖9，炉盖9盖在炉体8的侧面；炉盖的上设置有测量电磁加热炉膛2内温度的测温计10，测温计10穿过炉盖插入到电磁加热炉膛2内，紧贴在石墨坩埚内胆3的外表面，通过测量石墨坩埚内胆3的温度确定电磁加热炉膛2内的温度。
33.侧面收集罩7设置在电磁加热炉膛2的开口6一侧，侧面收集罩7安装在收集罩壳体11内，在收集罩壳体11内安装有轨道12，侧面收集罩7通过收集罩支架12安装在轨道12上，并可以沿着轨道12来回移动；收集罩壳体11也为可移动壳体，在收集时，移动到与炉体8贴合在一起，并通过侧面收集罩7在轨道12的移动，让侧面收集罩7也紧贴在电磁加热炉膛2的开口6上，使得电磁加热炉膛2和侧面收集罩7的内腔形成一个封闭空腔，以便在真空状态进行收集。
34.侧面收集罩7也为半开口形状，卧式布置在收集罩壳体11内；且为卧式布置的锥桶形状，侧面收集罩7的开口直径大于锥桶的底部直径；侧面收集罩7安装在收集罩支架12上，并通过收集罩支架12的移动，从侧面靠近电磁加热炉膛2的开口6端口，使得侧面收集罩7的开口紧贴在电磁加热炉膛2的开口6上，形成一个电磁加热炉膛与侧面收集罩组合形成的内部封闭的内部空腔。
35.电磁加热线圈5为电磁加热带螺旋围绕在电磁加热炉膛的外围形成，采用扁铜带绕制；在电磁加热线圈5靠电磁炉膛2的开口6一侧的侧面设置有电磁屏蔽装置13，通过电磁屏蔽装置13阻隔电磁加热线圈5所发出的电磁线进入到侧面的侧面收集罩7，形成电磁加热线圈5与侧面收集罩7之间的电磁隔离，从而避免电磁加热线圈5的电磁线穿透侧面收集罩7，对侧面收集罩7进行加热；这样可以有效避免电磁加热线圈对侧面收集罩7进行不必要的加热，不仅减少电磁线圈的热的消耗，而且可以有效实施对侧面收集罩7的温度进行控制。发明人在研究中发现，由于电磁加热的原理所决定的，在电磁加热线圈5对电磁加热炉膛2内的石墨坩埚内胆3进行加热时，主要是通过电磁线进行加热的，而根据电池线圈的电磁线的路径进行分析，电磁线将从电磁加热线圈5的侧面绕过电磁炉膛2进入石墨坩埚内胆3，使得石墨坩埚内胆3发热，但是如果侧面收集罩7与电磁炉膛2对接在一起后，电磁线将有一部分会进入到侧面收集罩7使得侧面收集罩7发热，这样将造成热量的消耗。
36.因此，本实用新型将电磁加热线圈5缠绕在电磁炉膛2上，侧面收集罩7设置在电磁炉膛2的侧面；将电磁屏蔽装置13设置在侧面收集罩7与炉膛2之间的侧面位置，处于电磁加热线圈5的电磁线通过的位置，通过电磁屏蔽装置7隔离电磁加热线圈的磁力线；防止从电
磁加热线圈的磁力线进入侧面的侧面收集罩，实现电磁加热线圈与侧面收集罩之间的电磁屏蔽。
37.电磁屏蔽装置13为与电磁加热线圈5的侧面形状和大小相配的环状体，环状体设置在电磁炉膛2端口位置，也套在电磁炉膛2上，使得侧面收集罩与电磁加热线圈之间形成磁力线隔离状态；环状体的径向宽度为电磁加热线圈所产生的电磁线的宽度，形成侧面收集罩与电磁加热线圈之间电磁线阻断隔离。
38.所述的环状体为导磁材料制作的导磁螺旋圆环14，并在电磁加热线圈的电磁线穿过导磁螺旋圆环时形成一个屏蔽环，隔断电磁加热线圈的电磁线对侧面收集罩的作用。
39.所述的导磁螺旋圆环14为与电磁加热线圈螺旋方向相反的螺旋圆环，螺旋的圈数为2-3圈。导磁螺旋圆环14与电磁加热线圈5一起安装在安装板15上，再通过安装板15固定在电磁炉膛2上。
40.所述的导磁螺旋圆环14的导磁材料为空心铜管，空心铜管内有冷却水，在进行电磁屏蔽的同时，对炉膛的端口进行冷却。
41.所述的冷却水为循环冷却水，螺旋的铜管的进出口分别与设置在电磁加热炉外的冷却水循环系统连接。
42.实施例二
43.实施例二的基本原理与实施例一是一样的，只是结构稍微有所不同。本实施例的为一种具有防电磁感应加热侧面收集罩的卧式电磁加热炉，包括电磁加热炉膛、电磁加热线圈和侧面收集罩；电磁线圈缠绕在电磁炉膛上，侧面收集罩设置在炉膛的侧面；在侧面收集罩与炉膛之间设置有电磁屏蔽装置，通过电磁屏蔽装置隔离电磁加热线圈的磁力线，防止电磁加热线圈磁力线进入侧面的侧面收集罩，实现电磁加热线圈与侧面收集罩之间的电磁隔离。
44.只是所述的环状体为导磁材料制作的制作薄壁圆环16，薄壁圆环16为方形截面，方形截面的厚度为1-2mm；高度为50-60mm，根据电磁线所形成的宽度为限，以满足切断所有电磁线穿过侧面收集罩的需要。
45.进一步地，所述的薄壁圆环为铜材或铝材制作的空心圆环，空心圆环内有冷却水，对炉膛的端口进行冷却。
46.进一步地，所述的冷却水为循环冷却水，螺旋的铜管的进出口分别与设置在电磁加热炉外的冷却水循环系统连接。
47.本实施例的其它内容与实施例一一样。
48.本实用新型的有益效果：
49.本实用新型通过在电磁加热炉的炉膛端口处设置电磁屏蔽装置，通过电磁屏蔽装置隔离从电磁加热线圈发出的电磁线穿透到侧面收集罩，形成电磁加热线圈与侧面收集罩之间的电磁屏蔽，有着如下一些优点：
50.1、采用电磁屏蔽装置隔离电磁加热线圈的电磁线，防止电磁加热线圈的电磁线穿透到侧面收集罩，对侧面收集罩进行加热，有利于防止电磁加热线圈的热能损失；
51.2、电磁屏蔽装置设置在炉膛端口处，可以有效利用炉膛端头的位置形成电磁屏蔽全，可以有效隔离电磁加热线圈往侧面方向发射的电磁线安装简单可靠；可达到有效的电磁屏蔽效果；
52.通过研究发现，采用圆环状电磁隔离环可以很好地达到电磁屏蔽的效果，由此是采用反向螺旋的圆环结构，可以在圆环状电磁隔离环形成一种反向的磁场，达到隔离电磁加热线圈屏蔽的效果；
53.3、通过研究发现，采用圆环状电磁隔离环可以很好地达到电磁屏蔽的效果，由此是采用反向螺旋的圆环结构，可以在圆环状电磁隔离环形成一种反向的磁场，达到隔离电磁加热线圈屏蔽的效果。