一种用于高通量水热合成及表面处理的全自动设备的制作方法

1.本实用新型涉及水热合成及表面处理装置领域，具体是涉及一种用于高通量水热合成及表面处理的全自动设备。


背景技术：

2.水热法又称为高温溶液法，是指在特制的密封压力反应釜中，采用溶液为反应体系，通过对反应体系加热，而产生一个高温高压的环境进行无机合成与材料制备的一种有效方法；水热反应釜中还没有能够在不同温度下同时进行反应且满足大批量生产的设备；目前材料高通量制备是材料基因组工作中的重要一环，其特点是在材料制备工艺中，实现不同配方组分的同步制备；现有的水热合成及表面处理装置难以满足材料高通量的特点。
3.随着科学技术的发展，将水热技术应用到材料科学、生物工程方面的需求越来越多。由于反应在高温高压下进行，并且温度、时间、反应釜加热均匀性均对反应结果造成很大影响，故对操作条件提出更严格的要求。目前大部分水热合成反应釜采用电热干燥箱进行加热，很难满足每一个反应釜加热的均匀性。同时，随电热干燥箱冷却或取出空冷，冷却速度慢，不能保证控制温度的准确性。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种用于高通量水热合成及表面处理的全自动设备，包括上料板、水热合成反应釜、驱动机构和加热暨冷却处理装置，在上料板上放置有多个水热合成反应釜，上料板放置在驱动机构的工作端上进行限位移动，驱动机构能带动上料板在水平方向与竖直方向进入移动并能进入到加热暨冷却处理装置的内部，加热暨冷却处理装置包括可容纳一个水热合成反应釜进行加热和冷却处理的导热套筒，驱动机构和加热暨冷却处理装置安装在支架上，支架上设有多组驱动机构和加热暨冷却处理装置，该方案能针对多个水热合成反应釜分别独立进行加热和冷却，能保证每一个水热合成反应釜均置于均匀温场中，保证对每个水热合成反应釜进行精确控温，并大幅提高了工作效率。
5.为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种用于高通量水热合成及表面处理的全自动设备，包括水热合成反应釜，还包括上料板、驱动机构、加热暨冷却处理装置、支架和控制箱，在上料板上放置多个水热合成反应釜，上料板放置在驱动机构的工作端上进行限位移动，驱动机构带动上料板在水平方向与竖直方向进行移动，并能使上料板上安装的水热合成反应釜进入到加热暨冷却处理装置的内部；
7.加热暨冷却处理装置具有多个，每个加热暨冷却处理装置均包括有能容纳一个水热合成反应釜的导热套筒，所述驱动机构和加热暨冷却处理装置均安装在支架上，且在支架的水平方向与竖直方向上分别设置有多组驱动机构和多组加热暨冷却处理装置；
8.在导热套筒上还缠绕设置有冷却水管与电炉丝，电炉丝用于对导热套筒内腔进行
加热，冷却水管用于对导热套筒内腔进行降温。
9.进一步的，所述支架上设置有用于放置驱动机构的第一安装板和用于放置加热暨冷却处理装置的第二安装板，第一安装板与第二安装板分别设有多个，并将支架分隔为上下多层，在第一安装板上并排安装有多组驱动机构，且在第二安装板上并排安装有与驱动机构相对应的多组加热暨冷却处理装置。
10.更进一步的，在上料板上设置有多个放置腔，放置腔的设置位置与加热暨冷却处理装置的位置相对应，放置腔呈凸字型的圆台状，并在轴心线位置开设有安装圆孔，放置腔的安装圆孔的孔径与水热合成反应釜的外径相适配，放置腔的安装圆孔用于安插水热合成反应釜，放置腔的外周凸台与导热套筒的内腔相适配，当上料板带动水热合成反应釜向上移动进入到导热套筒的内腔中时，放置腔上部的凸台能插入到导热套筒的内腔中，放置腔中部的轴肩台阶面能抵触在导热套筒的下端面上并封堵住导热套筒下端的腔口。
11.优选的，所述加热暨冷却处理装置的导热套筒设置在支架的第二安装板上，导热套筒的开口朝向下方设置，导热套筒的内腔尺寸与水热合成反应釜的外周尺寸相吻合，且水热合成反应釜能向上移动进入到导热套筒的内腔中，导热套筒的分布与上料板上放置腔的分布相对应，导热套筒用于对进入到导热套筒内腔中的水热合成反应釜进行加热或者冷却处理。
12.更优选的，在导热套筒内部设置有温度检测装置，温度检测装置用于监测导热套筒的内腔温度；
13.在所述导热套筒外部设置有隔热部，隔热部套装在冷却水管与电炉丝外部，隔热部用于对导热套筒进行保温隔热处理。
14.上述用于高通量水热合成及表面处理的全自动设备，所述驱动机构包括第一传送带，第一传送带的一侧设有与第一传送带对正设置的第二传送带，第一传送带与第二传送带用于移动上料板，第一传送带与第二传送带两侧设有间距与上料板宽度相吻合的支撑架，所述第二传送带设置在支架的第二安装板下方，所述第二传送带的下方设有升降台，升降台安装在支架的第一安装板上，第二传送带安装在升降台的移动端上，升降台能驱动第二传送带在竖直方向上做上下移动。
15.进一步的，在支架的第一安装板与第二安装板之间设有滑槽，滑槽具有多个，滑槽设置在第二传送带的两侧，在第二传送带的两侧分别设有与滑槽相适配的限位滑块。
16.进一步的，所述第一传送带与第二传送带两端设有感应元件，感应元件用于定位上料板在第一传送带与第二传送带上的移动位置。
17.更进一步的，所述驱动机构和加热暨冷却处理装置均电性连接控制箱，控制箱用于控制驱动机构与加热暨冷却处理装置开始和停止工作，控制箱固定安装在支架的一侧。
18.本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：
19.1.本实用新型通过在支架上安装多组驱动机构与加热暨冷却处理装置可以使多个水热合成反应釜分别独立进行加热和冷却，上料板上的水热合成反应釜通过加热暨冷却处理装置的导热套筒进入加热暨冷却处理装置内进行加工，保证水热合成反应釜处于均匀温场内进行加工且加工完成后可以快速降温，节约空冷造成的时间上的浪费。
20.2.本实用新型通过支架上设置的多层第一安装板与第二安装板实现可根据需求自由设计多组工作区以及每个工作区内驱动机构与加热暨冷却处理装置的组数，实现同时
对多个水热合成反应釜同时进行反应，保证各个反应釜的升温同步进行，同时也可节约时间。
21.3.本实用新型通过上料板上等间距设置的放置腔对水热合成反应釜进行定位安装，放置腔的尺寸与水热合成反应釜相吻合可以保证水热合成反应釜在放置腔中不会轻易出现晃动，从而保证水热合成反应釜移动时的稳定性。
22.4.本实用新型通过设置在第二安装板上开口向下的导热套筒可以对每个水热合成反应釜单独进行加热和冷却，能够实现高通量的要求。
23.5.本实用新型通过隔热部也可以有效减小外部温度场对导热套筒的影响，使每一个水热合成反应釜可以在导热套筒内均匀受热进行加工。
24.6.本实用新型通过第一传送带与第二传送带实现水热合成反应釜在水平方向的自动移动，通过升降台实现水热合成反应釜在竖直方向的自动移动，减少了人工参与的步骤，提高了设备的自动化水平。
25.7.本实用新型通过支撑架使第一传送带的工作端与非工作状态下的第二传送带的工作端保持水平，方便上料板平稳移动至第二传送带处。
26.8.本实用新型通过第二传送带的两侧设置的限位滑块限位安装在第一安装板与第二安装板之间的滑槽中可以保证第二传送带稳定竖直移动，从而保证上料板上的水热合成反应釜可以竖直进入导热套筒中。
27.9.本实用新型通过感应元件对上料板移动位置的精准检测可以有效的保证水热合成反应釜与导热套筒的定位精准，也避免了上料板从第一传送带处掉落对材料造成损坏。
28.10.本实用新型通过控制箱可以控制驱动机构的启停，也可以根据加热暨冷却处理装置的温度检测装置反馈的导热套筒内部温度数据控制冷却水管与电炉丝的启动，实现自动化的操作。
附图说明
29.图1为本实用新型的整体结构示意图；
30.图2为图1的a处局部放大图；
31.图3为本实用新型的主视图；
32.图4为图3的b
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b处截面剖视图；
33.图5为图4的c处局部放大图；
34.图6为本实用新型的支架的立体图；
35.图7为本实用新型的水热合成反应釜和上料板的立体图；
36.图8为本实用新型的驱动机构的立体图；
37.图9为图8的d处局部放大图；
38.图10为图8的e处局部放大图；
39.图中标号为：1
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水热合成反应釜；2
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上料板；2a
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放置腔；3
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驱动机构；3a
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第一传送带；3a1
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支撑架；3b
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第二传送带；3b1
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限位滑块；3c
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升降台；3d
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感应元件；4
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加热暨冷却处理装置；4a
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导热套筒；4a1
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温度检测装置；4b
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冷却水管；4c
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电炉丝；4d
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隔热部；5
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支架；5a
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第一安装板；5b
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第二安装板；5c
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滑槽；6
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控制箱。
具体实施方式
40.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
41.本实施方式提出一种用于高通量水热合成及表面处理的全自动设备，用于新材料合成研发的试验制备，在特制的密封压力反应釜中，通过对反应体系加热，而产生一个高温高压的环境进行不同配方组分合成不同新材料的制备研究。
42.为了解决如何自动化针对多个水热合成反应釜分别独立进行加热和冷却的同时，保证每一个水热合成反应釜置于均匀温场，保证控制温度的准确性的技术问题，如图1至图10所示，本实用新型提供以下技术方案：
43.一种用于高通量水热合成及表面处理的全自动设备，包括，水热合成反应釜1，水热合成反应釜1放置在上料板2上，在上料板2上水平均匀放置有多个水热合成反应釜1，上料板2放置在驱动机构3的工作端上进行限位移动，驱动机构3可以带动上料板2在水平方向与竖直方向进行移动并能并能使上料板2上安装的水热合成反应釜1进入到加热暨冷却处理装置4的内部，加热暨冷却处理装置4具有多个，加热暨冷却处理装置4包括有可容纳一个水热合成反应釜1进行加热和冷却处理的导热套筒4a，所述驱动机构3和加热暨冷却处理装置4固定安装在支架5上，支架5上在水平方向与竖直方向上设有多组驱动机构3和加热暨冷却处理装置4，在本实施方式中，在支架5上设置了上下两层上料板2，在另外的实施方式中，在支架5上可以设置一层上料板2或超过两层上料板2，具体设置数量视实验需求而定。
44.具体的，该实例通过水热合成反应釜1对水热合成反应的原材料进行放置，通过上料板2对多个水热合成反应釜1进行排布和安装，保证水热合成反应釜1移动时的稳定性，上料板2放置在驱动机构3的工作端上，通过驱动机构3带动上料板2移动至加热暨冷却处理装置4处进行加工，通过在支架5上安装多组驱动机构3与加热暨冷却处理装置4可以使多个水热合成反应釜1分别独立进行加热和冷却，上料板2上的水热合成反应釜1通过加热暨冷却处理装置4的导热套筒4a进入到加热暨冷却处理装置4内进行加工，加热暨冷却处理装置4可以保证水热合成反应釜1置于均匀温场内进行加工且加工完成后可以快速降温，节约空冷造成时间上的浪费。
45.为了解决如何放置多组驱动机构3与加热暨冷却处理装置4的技术问题，如图1至图6所示，提供以下技术方案：所述支架5上设置有用于放置驱动机构3的第一安装板5a和用于放置加热暨冷却处理装置4的第二安装板5b，第一安装板5a与第二安装板5b分别设有多个，从而将支架5分隔为多层，在第一安装板5a上并排安装有多组驱动机构3，且在第二安装板5b上并排安装有多组与驱动机构3相对应的加热暨冷却处理装置4。
46.具体的，该实施例中竖直设置有两个第一安装板5a和两个第二安装板5b，从而将支架5分为上下两个工作区，在每个工作区上的第一安装板5a上水平并排设置有多组驱动机构3，在第二安装板5b上水平并排设置有多组加热暨冷却处理装置4，加热暨冷却处理装置4的工作端与驱动机构3相对齐，工作人员可根据试验需求，自由设计多组工作区以及每个工作区内驱动机构3与加热暨冷却处理装置4的组数，实现同时对多个水热合成反应釜分别独立进行加热和冷却。
47.为了解决如何保证多个水热合成反应釜1在上料板2上移动时保持稳定的技术问题，如图7所示，提供以下技术方案：在上料板2上设置有放置腔2a，放置腔2a具有多个，多个
放置腔2a的设置位置与加热暨冷却处理装置4的位置相对应，放置腔2a呈凸字型的圆台状，并在轴心线位置开设有安装圆孔，放置腔2a的安装圆孔的孔径与水热合成反应釜1的外径相适配，放置腔2a的安装圆孔用于安插水热合成反应釜1，放置腔2a的外周凸台与导热套筒4a的内腔相适配，当上料板2带动水热合成反应釜1向上移动进入到导热套筒4a的内腔中时，放置腔2a上部的凸台能插入到导热套筒4a的内腔中，放置腔2a中部的轴肩台阶面能抵触在导热套筒4a的下端面上并封堵住导热套筒4a下端的腔口。
48.具体的，该实施例通过在上料板2上等间距设置的放置腔2a对水热合成反应釜1进行定位安装，放置腔2a的内孔尺寸与水热合成反应釜1的外周尺寸相吻合，可以保证水热合成反应釜1在放置腔2a中不会轻易出现晃动，从而保证水热合成反应釜1移动时的稳定性。
49.为了解决如何针对上料板2上的多组水热合成反应釜1加工时实现独立的均匀温场的技术问题，如图5所示，提供以下技术方案：所述加热暨冷却处理装置4的导热套筒4a设置在支架5的第二安装板5b上，导热套筒4a的开口朝向下方设置，导热套筒4a的开口尺寸与水热合成反应釜1的尺寸相吻合，导热套筒4a的分布与上料板2上放置腔2a的分布吻合，导热套筒4a用于与上料板2贴合，使放置在放置腔2a中的水热合成反应釜1能进入到导热套筒4a中进行加热或冷却处理，所述导热套筒4a内部设置有温度检测装置4a1，温度检测装置4a1用于监测导热套筒4a的内部温度。
50.具体的，通过在第二安装板5b上设置开口向下的导热套筒4a，可以使上料板2上放置的水热合成反应釜1一一对应的进入到导热套筒4a中，使每个水热合成反应釜1可单独进行加热和冷却，能够实现高通量的要求；通过上料板2上安装的放置腔2a能封闭导热套筒4a的下方开口，温度检测装置4a1对导热套筒4a内部进行温度检测，使加热暨冷却处理装置4可以控制导热套筒4a内部形成均匀的温场从而保证水热合成反应釜1加工时所需的必要环境。
51.为了解决如何对导热套筒4a进行加热和冷却的技术问题，如图5所示，提供以下技术方案：所述加热暨冷却处理装置4还包括有缠绕在导热套筒4a外壁的冷却水管4b与电炉丝4c，电炉丝4c也可设置在导热套筒4a的内部，冷却水管4b用于对导热套筒4a内部进行降温，电炉丝4c用于对导热套筒4a内腔进行加热，所述导热套筒4a外部设置有隔热部4d，隔热部4d套装在冷却水管4b与电炉丝4c外部，隔热部4d用于对导热套筒4a进行保温隔热处理。
52.具体的，加热暨冷却处理装置4通过缠绕在导热套筒4a外部的冷却水管4b对导热套筒4a进行冷却循环，通过缠绕在导热套筒4a外周或设置在导热套筒4a内腔中的电炉丝4c对导热套筒4a进行升温，使导热套筒4a可以对导热套筒4a内的水热合成反应釜1进行加热和冷却，隔热部4d采用隔热材料制成，隔热部4d套装在导热套筒4a外部可以有效减少冷却水管4b与电炉丝4c的能量损失，也可以有效减小外部温度场对导热套筒4a的影响，使每一个水热合成反应釜1可以在导热套筒4a内均匀受热进行加工。
53.为了解决如何带动水热合成反应釜1移动使水热合成反应釜1方便安装且自动进入加热暨冷却处理装置4的导热套筒4a中的技术问题，如图4、图8至图10所示，提供以下技术方案：所述驱动机构3包括有第一传送带3a，在第一传送带3a的一侧设有与第一传送带3a对正设置的第二传送带3b，第一传送带3a与第二传送带3b用于移动上料板2，在第一传送带3a与第二传送带3b两侧设有间距与上料板2宽度相吻合的支撑架3a1，所述第二传送带3b设置在支架5的第二安装板5b下方，所述第二传送带3b的下方还设有升降台3c，升降台3c固定
安装在支架5的第一安装板5a上，第二传送带3b安装在升降台3c的移动端上，升降台3c可以驱动第二传送带3b在竖直方向上做往复直线运动。
54.具体的，所述第一传送带3a与第二传送带3b的工作端同方向运作，通过第一传送带3a与第二传送带3b上的限位块，使上料板2可以在驱动机构3上定向移动，当需要安装水热合成反应釜1时，上料板2移动至第一传送带3a上，方便使用者进行水热合成反应釜1的安装操作，将水热合成反应釜1安装完成后，第一传送带3a驱动上料板2向第二传送带3b上移动，使上料板2移动至第二传送带3b的工作端上并且使上料板2上的水热合成反应釜1一一对准导热套筒4a，此时升降台3c启动，带动第二传送带3b上移，使上料板2上的水热合成反应釜1进入对应的导热套筒4a中，使第二传送带3b上升至上料板2上的放置腔2a与导热套筒4a的下方开口贴合，当加工完成时，升降台3c带动第二传送带3b下移复位，第二传送带3b将上料板2朝向第一传送带3a处移动，方便工作人员取出水热合成反应釜1。
55.为了解决如何保证第一传送带3a与第二传送带3b工作端水平设置的技术问题，如图8至图10所示，提供以下技术方案：第一传送带3a的下方通过支撑架3a1与支架5的第一安装板5a固定安装，支撑架3a1用于保证第一传送带3a与第二传送带3b的工作在非工作状态时保持平齐。
56.具体的，由于第二传送带3b下方设置有升降台3c，可以通过支撑架3a1安装在第一传送带3a下方，抬高第一传送带3a工作端的水平位置，使第二传送带3b在非工作状态下工作端与第一传送带3a保持水平，方便上料板2平稳移动至第二传送带3b处。
57.为了解决如何保证第二传送带3b移动时不会发生倾斜导致水热合成反应釜1无法进入导热套筒4a中的技术问题，如图2和图6所示，提供以下技术方案：在支架5的第一安装板5a与第二安装板5b之间设有滑槽5c，滑槽5c具有多个，滑槽5c设置在第二传送带3b的两侧，所述第二传送带3b的两侧分别设有与滑槽5c限位安装的限位滑块3b1。
58.具体的，第二传送带3b的两侧设置的限位滑块3b1安装在第一安装板5a与第二安装板5b之间的滑槽5c中，可以保证第二传送带3b在滑槽5c的限位下进行升降，当升降台3c推动第二传送带3b向上移动时，第二传送带3b保持稳定竖直移动，从而保证上料板2上的水热合成反应釜1可以竖直进入导热套筒4a中。
59.进一步的：
60.为了解决如何保证水热合成反应釜1与导热套筒4a的定位精准的技术问题，如图8至图10所示，提供以下技术方案：在第一传送带3a与第二传送带3b两端设有感应元件3d，感应元件3d用于精准定位上料板2在第一传送带3a与第二传送带3b上的移动位置。
61.具体的，所述感应元件3d可以为对射式光电传感器，感应元件3d分别安装在第一传送带3a和第二传送带3b靠外的一端，当第一传送带3a将上料板2朝向第二传送带3b移动时，当感应元件3d感应到第一个水热合成反应釜1时，如感应元件3d采用对射式光电传感器时，移动到感应元件3d处的水热合成反应釜1将阻挡对射式光电传感器的光对射感应，从而让感应元件3d发出信号停止第一传送带3a与第二传送带3b移动，此时上料板2最外侧的水热合成反应釜1的中心轴与最外侧的导热套筒4a轴线处于同一直线上，从而保证当升降台3c推动上料板2上升时，水热合成反应釜1可以准确进入导热套筒4a中，当第二传送带3b将上料板2朝向第一传送带3a移动时，当第一传送带3a外侧的感应元件3d感应到第一个水热合成反应釜1时，感应元件3d发出信号停止第一传送带3a与第二传送带3b移动，避免上料板
2掉落至第一传送带3a外对水热合成反应釜1内的材料造成损坏。
62.为了解决如何控制设备自动化进行加工的技术问题，如图1和图3所示，提供以下技术方案：所述驱动机构3和加热暨冷却处理装置4均连接控制箱6，控制箱6用于控制驱动机构3与加热暨冷却处理装置4开始和停止工作，控制箱6固定安装在支架5的一侧。
63.具体的，所述控制箱6可以通过程序员编程从而控制驱动机构3的启停，也可以根据加热暨冷却处理装置4的温度检测装置4a1反馈的导热套筒4a内部温度数据控制冷却水管4b或电炉丝4c的启动，实现自动化的操作。
64.本实用新型的工作原理：
65.本实用新型将不同材料或不同组分配的水热合成反应的原材料分别放置在多个水热合成反应釜1内部，再将水热合成反应釜1安装在上料板2上设置的多个放置腔2a内，上料板2限位放置在驱动机构3的工作端上，通过驱动机构3带动上料板2移动使每个水热合成反应釜1进入单独的导热套筒4a中进行加工，支架5上安装多组驱动机构3与加热暨冷却处理装置4可以使多个水热合成反应釜1分别独立进行加热和冷却，上料板2上的水热合成反应釜1通过加热暨冷却处理装置4的冷却水管4b与电炉丝4c控制导热套筒4a的温度场，隔热部4d套装在导热套筒4a外部可以保证水热合成反应釜1置于均匀温场内进行加工且加工完成后可以快速降温，节约空冷造成时间上的浪费。
66.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。