一种高温环境下的阳极二氧化碳装载输送系统的制作方法

本发明属于材料与气体反应性测量技术领域，尤其是一种高温环境下的阳极二氧化碳装载输送系统，用于自动化装载输送样品到反应装置中进行实验。

背景技术：

在电解铝行业中，使用到炭阳极为原料或耗材，把阳极二氧化碳反应性指标列为评定阳极质量的重要标准，因此需要在实验室中进行阳极与二氧化碳反应性能的测定，同时得到氧化率、脱落度、总消耗速度三项结果，作为铝用阳极的质量检测内容之一。

先前的技术中，加热炉均采用传统的陶瓷纤维内嵌加热丝的结构，在加热丝与试验样件之间用耐热钢做成的炉膛内胆，这种方法存在加热慢、加热不均匀的缺点；且炉丝与金属内胆、容易短路和炉丝易受腐蚀，炉丝腐蚀或断裂后需要更换整个炉芯；此外，现有技术炉盖的提升采用刹车电机，存在炉盖下滑、炉盖与炉体之间密封不好的缺点，对试验精度及重复性以及操作的便捷性产生影响。

改进后的测量装置虽然解决了上述技术问题，但其本身自动化程度不高，例如申请号为201220228682.8的一种炭素材料与c02反应性的测量装置，其中样品装载均需要人工进行，而高温环境下，不利于人工操作，通常需要等待加热炉温度降低后，才能进行样品更换和拿取工作，影响测量实验的进度和工作效率。

因此为了方便样品的装载和运输，急需自动化程度高的装载输送装置来代替人工完成样品转移、输送和装载的工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可自动装载输送样品到高温加热装置中进行测量实验的阳极二氧化碳装载输送系统，以在高温环境下代替人工作业。

本发明采用的技术方案如下：

一种高温环境下的阳极二氧化碳装载输送系统，包括操控台、电气柜、底座、水平运载机构、样品转盘机构、竖直升降机构以及高温加热装置，其中的底座为方形厚钢板结构，其一侧之上设置电气柜，而电气柜顶部平面上设置操控台、样品转盘机构以及水平运载机构，而其另一侧之上设置高温加热装置，而高温加热装置向外的旁侧设置竖直升降机构，另外所述的样品转盘机构以及水平运载机构均靠近高温加热装置进行设置；所述的操控台控制水平运载机构、样品转盘机构以及竖直升降机构实现装载输送。

具体的，所述水平运载机构采用步进电机带动防尘封闭式滚珠丝杆滑台，移动小车固定连接在防尘封闭式滚珠丝杆滑台上，进而使得移动小车可沿着直线轨道进行移动。。

进一步，所述的移动小车上方固定设置导杆气缸，而导杆气缸顶部固定连接样品转移架。

进一步，所述样品转移架为长板结构，其一端与导杆气缸进行固定连，而其另一端为第一挂钩。

具体的，所述样品转盘机构以步进电机带动电动旋转台转动转动盘，并且转动盘上设置凹陷的放置槽，用于放置样品盛放架。

进一步，所述样品盛放架包括两端呈微弧形的长方形底板，以及直立焊接在底板中心的悬挂杆，并且悬挂杆两侧各有一个在底板上加工的限位圈，而限位圈内承载和摆放样品块。

作为优选的，所述的转动盘之上设置三处间隔均匀的放置槽，并且放置槽及其中的样品盛放架非向心设置，而是沿着盘边缘横向设置。

具体的，所述的竖直升降机构包括直立升降部分以及吊挂部分，这两部分通过门型支架进行连接，其中吊挂部分包括固定连接在门型支架一端的顶盖及顶盖中心下方固定连接的第二挂钩。

进一步，所述竖直升降机构包括门型支架另一端固定连接的升降顶台，升降顶台下方的第一限位杆、推杆气缸、第二限位杆，以及用于将推杆气缸固定支撑的门型框架，并且门型框架两侧面均具有配合限位杆的包套结构。

具体的，所述的高温加热装置包括高温炉体和加热器，其中高温炉体坐落在底座上进行固定，而加热器位于高温炉体的外侧壁上

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中水平运载机构、样品转盘机构、竖直升降机构可在控制台的控制下完成样品的输送和装载入高温加热装置内，水平运载机构、样品转盘机构、竖直升降机构三者运转配合紧密，使得样品能够顺利进入到高温加热装置内进行实验反应，整个运转过程自动化进行，整体过程平稳顺利，有利于工序的进行。

2、本发明中的水平运载机构采用步进电机带动防尘封闭式滚珠丝杆滑台，保证水平移动进行平稳，并且通过导杆气缸实现起抬动作，便于拿取和携带样品，其中的第一挂钩能平稳挂住样品，并顺利将其转移，水平运载机构能良好的完成机械动作，并利于后续机械动作进行。

3、本发明中的样品转盘机构可限定角度转动，进而便于物品的装载，也便于样品定位在指定位置而被携带移动；样品转盘机构中具有良好的放置样品的样品盛放架，同时还具有便于吊挂的悬挂杆，进而便于样品的转移和移动。

4.本发明中的竖直升降机构中携带了高温加热装置的顶盖，并且顶盖下方具有第二挂钩，便于挂放样品，并且其升降功能使得顶盖和样品同时下降或者上升，利于反应的进行，也便于样品的拿取；通过推杆气缸和限位杆的共同作用，使得升降功能优良。

5.本发明中的高温加热装置为带加热器的高温炉体，并且高温加热装置加热丝与反应腔体之间采用高纯石英内胆隔离，增强了密闭型，避免了炉丝短路和被反应气体腐蚀，使得热辐射增强，节能和使用寿命提高；并且其炉体结构利于密封，也利于样品在反应中受热均匀。

附图说明

图1为本发明工作一态的整体结构示意图(背面视角)；

图2为本发明工作二态的整体结构示意图(背面视角)；

图3为本发明工作三态的整体结构示意图(背面视角)；

图4为本发明不工作态的整体结构示意图(正面视角)；

图中标记：1-操控台，2-电气柜，3-底座，4-水平运载机构，5-样品转盘机构，6-竖直升降机构，7-高温加热装置，8-顶盖，401-直线轨道，402-移动小车，403-导杆气缸，404-样品转移架，405-第一挂钩，501-转动盘，502-样品盛放架，503-样品块，504-悬挂杆，505-放置槽，601-门型框架，602-推杆气缸，603-升降杆，604-第一限位杆，605-第二限位杆，606-上包套，607-下包套，608-升降顶台，609-门型支架，610-第二挂钩，611-门封板，701-高温炉体，702-加热器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1和图4所示，一种高温环境下的阳极二氧化碳装载输送系统，包括操控台1、电气柜2、底座3、水平运载机构4、样品转盘机构5、竖直升降机构6以及高温加热装置7，其中的底座3为方形厚钢板结构，其一侧之上设置电气柜2，而电气柜2顶部平面上设置操控台1、样品转盘机构5以及水平运载机构4，而其另一侧之上设置高温加热装置7，而高温加热装置7向外的旁侧设置竖直升降机构6，并且竖直升降机构6靠近底座3的边缘进行设置，另外所述的样品转盘机构5以及水平运载机构4均靠近高温加热装置7进行设置。

其中操控台1、电气柜2、底座3、高温加热装置7为固定装置，而水平运载机构4、样品转盘机构5、竖直升降机构6为可运动装置，他们均在操控台1的控制下进行运动，其中水平运载机构4可实现水平移动及小幅度升降，样品转盘机构5可旋转且其上样品可转移，而竖直升降机构6可实现升降运动；另外所述的高温加热装置7可在操控台1的控制下进行加热升温。

以图4中所示方位对可运动装置进行具体的位置描述，所述高温加热装置7左例为竖直升降机构6，而其右侧为样品转盘机构5，而所述的水平运载机构4位于高温加热装置7及样品转盘机构5的后方。

本发明在使用时，如图1所示，水平运载机构4位于初始位置上，通过操控台1的控制作用，启动水平运载机构4使得其能够水平移动，水平运载机构4先移动至样品转盘机构5处，如图2所示，将样品转盘机构5的样品抬起，然后携带样品继续水平移动至高温加热装置7上方，并将样品转移到竖直升降机构6上，如图3所示，接着样品跟随竖直升降机构6进入到高温加热装置7内，进行高温测量实验。

根据图1到图2的状态变化，具体说明水平运载机构4能够实现水平移动及小幅度升降的结构特征，如下：

所述水平运载机构4采用步进电机带动防尘封闭式滚珠丝杆滑台实现水平移动，如图2所示，水平运载机构4包括直线轨道401和移动小车402，而移动小车402固定连接在防尘封闭式滚珠丝杆滑台上，进而使得移动小车402可沿着直线轨道401进行移动。

所述的移动小车402上方固定设置导杆气缸403，如图2所示，进而可实现小幅度升降；所述导杆气缸403的推杆向上设置，并且推杆顶部固定连接样品转移架404；为了保证样品转移架404的设置平稳，所述导杆气缸403优选采用三轴导杆气缸。

进一步说明水平运载机构4能实现样品携带的结构特征，如下：

如图2所示，所述样品转移架404为长板结构，其一端与导杆气缸403进行固定连，而其另一端为第一挂钩405，用于钩取样品并携带样品。

作为一种优选结构，所述第一挂钩405为样品转移架404端部开设的偏口圆孔结构，并且圆孔结构内具有阶梯面，用于配合样品转盘机构5中悬挂杆504的优选结构进行设置，后续会具体说明配合结构及配合方式。

根据图2所处状态，具体说明所述的样品转盘机构5实现可旋转且其上样品可转移的结构特征，如下：

所述样品转盘机构5优选采用步进电机带动旋转，而所述的步进电机隐藏架设在电气柜2之中，并且步进电机的输出端与样品转盘机构5的转动盘501固定连接，进而步进电机在控制台1的控制作用下带动转动盘501进行限定旋转角度的转动动作，进而将样品停留在指定位置上，以便于样品被水平运载机构4携带和转移。

如图2所示，所述样品转盘机构5包括转动盘501、样品盛放架502、样品块503、悬挂杆504，其中转动盘501上具有凹陷的放置槽505，用于摆放样品盛放架502，并且放置槽505的形状与样品盛放架502底板形状一致，其深度也与样品盛放架502底板厚度一致，进而可以约束样品盛放架502位于其中且不容易因离心力发生移动和滑脱。

进一步，所述样品盛放架502包括两端呈微弧形的长方形底板，以及直立焊接在底板中心的悬挂杆504，并且悬挂杆504两侧各有一个在底板上加工的限位圈，而限位圈内承载和摆放样品块503。

由此相配套的，所述放置槽505也为两端呈微弧形的长方形凹槽，其内正好容纳样品盛放架502的底板，使得样品盛放架502可跟随着转动盘501进行定位转动。

作为优选的，所述的转动盘501之上设置三处间隔均匀的放置槽505，并且放置槽505非向心设置，而是沿着盘边缘横向设置；当其中一个放置槽505转动到靠近水平运载机构4且这个放置槽505与直线轨道401呈平行状态时为指定位置，如图2和3所示，这里的指定位置是指最便于水平运载机构4携带并转移样品的位置，具体实现方式是通过操控台1控制步进电机进行限定角度的定位转动。

作为一种优选结构，所述的悬挂杆504顶端具有两个凸起圆环结构，其中下位圆环与水平运载机构4作用，具体是下位圆环从样品转移架404前端偏口处进入到第一挂钩405中在阶梯面上进行卡扣，进而被水平运载机构4携带和转移，而悬挂杆上位圆环用于转移到竖直升降机构6上进行挂设，其与后续具体描述的第二挂钩的优选结构进行配合作用。

根据图2到图3的状态变化，具体说明竖直升降机构6的结构特征，以实现样品转移吊挂在竖直升降机构上，并跟随其升降，并进入/进出高温加热装置7。

如图3所示，所述的竖直升降机构6包括作为动力源的直立升降部分以及用于样品和顶盖8的吊挂部分，这两部分通过门型支架609进行连接，所述门型支架609的一端固定连接在升降顶台608中部，而其另一端连接顶盖8，所述顶盖8用于盖合并密封正下方的高温加热装置7，而顶盖8中心下方还固定连接有第二挂钩610，而第二挂钩610用于承接被转移过来的样品盛放架502。

作为优选结构，所述第二挂钩610也是开设的偏口圆孔结构且圆孔具有阶梯面，这个偏口圆孔是在小段槽钢上开设的，并可开设偏口圆孔的板面水平设置，另一个水平面板焊接在顶盖8中心。

因此，样品盛放架502从第一挂钩405转移到第二挂钩610，就是通过悬挂杆504上位的圆环从第二挂钩偏口处进入进行吊挂，而水平运载机构4回移，使得县挂杆504下位的圆环从第一挂钩405中滑出，进而完成转移；由此可知第一挂钩405的偏口和第二挂钩610的偏口的开设方向相反。

进一步描述门型支架609的一端连接的升降顶台608及其下方其余直立升降部分，如图3所示，所述升降顶台608下方连接三根圆杆，分别为第一限位杆604、升降杆603、第二限位杆605，其中升降杆603连接在升降顶台608中心位置，且升降杆603是推杆气缸602的输出部分，用于将升降顶台608抬高或者落下，所述推杆气缸602固定在门型框架601内，而门型框架601固定设置在底板3上。

作为优化结构，门型框架601以门封板611将两侧面封闭，如图4所示，用于保护其中的推杆气缸602不受到高温影响，或者用以美观。

所述的第一限位杆604和第二限位杆605设置在门型框架601两侧，并通过包套结构限制其运动轨迹，如图3所示，以第二限位杆605为例，所述第二限位杆605穿过固定连接在门型框架601同一侧壁上的上包套606和下包套607，根据两点一线的原理，第二限位杆605在上包套606和下包套607中自由的直线穿梭，同理第一限位杆604在门型框架601另一侧壁的上包套和下包套之间直线穿梭；进而限制升降顶台608的运动轨迹为直上直下的升降运动。

并且升降顶台608的行程也是有限度的，其降到最低处，使得顶盖8盖合在高温加热装置7上，而升到最高处，可方便样品盛放架502的悬挂杆504正好进入第二挂钩中。

所述的高温加热装置7包括高温炉体701和加热器702，其中高温炉体701坐落在底座3上进行固定，而加热器702位于高温炉体701的外侧壁上，并由操控台1控制加热器702对高温炉体701进行加热，所述的高温炉体701为圆柱形炉体，其顶部开口可使得样品盛放架502进入其中，而所述顶盖8为高温炉体701的配套结构，根据高温炉体顶部开口而设置为圆形结构。

作为优化的，所述的高温加热装置7中的加热丝与反应腔体之间采用高纯石英内胆隔离，增强了密闭型，避免了炉丝短路和被反应气体腐蚀，并且热辐射增强，能够节约能源，且延长使用寿命提高。

本发明在操控台1的控制下进行运转，并配合电气柜2将运载设备、控制设备、传感设备、电气元件的连接线规整在其内部，但操控台1和电气柜2的内部结构和元件配置，并不是本发明的设计重点，因此不进行过多的描述，以采用现有的传感技术和自动化技术来实现控制功能即可。

所述的水平运载机构4、样品转盘机构5、竖直升降机构6均与操控台1进行电连接，并且通过电气柜2供电调配；具体的运转方式如下：

首先，控制台1控制水平运载机构4中的移动小车402沿着直线轨道401向着高温加热装置7水平移动，同时样品转移架404跟随移动小车402进行水平移动；当样品转移架404移动到样品转盘机构5上方时，样品移动架404前端的第一挂钩405会将样品盛放架502上的悬挂杆504从偏口处纳入其中，如图2所示，然后控制台1控制导杆气缸403向上推动样品转移架404，进而将样品盛放架502抬起离开放置槽505，这里“抬起”动作的具体方式是悬挂杆504的下位圆环在样品转移架404上升过程中，落入到第一挂钩405的圆孔阶梯面中并受到阻碍，进而被第一挂钩抬起，当移动小车402继续水平移动时，样品盛放架502就会被携带着一起水平移动。

接着，样品盛放架502被携带着水平移动到高温炉体701的开口处上方，并且样品盛放架502的悬挂杆504会在水平移动过程中，进入到第二挂钩610的偏口之中，具体是上位圆环和下位圆环之间的那段悬挂杆504会进入第二挂钩610的偏口之中；然后控制台1控制导杆气缸回落，则悬挂杆的下位圆环从第一挂钩405中分离，接着控制台1控制移动小车向回移动，则悬挂杆从第一挂钩405偏口处滑出，而悬挂杆504的上位圆环就落入到第二挂钩610之中进行悬挂，而移动小车返回到初始位置。

最后，控制台控制推杆气缸602下降，则挂在第二挂钩上的样品盛放架502和顶盖8同时下降，其中的样品盛放架502进入高温炉体701之中，而顶盖8盖合在高温炉体701上，将炉顶开口密封；控制台控制加热器702加热升温，使得样品盛放架502上样品在炉体内进行反应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。