一种具有双室结构的烘干装置

1.本发明涉及烘干设备技术领域，尤其涉及一种具有双室结构的烘干装置。


背景技术：

2.烘干设备广泛应用于材料、化工、医疗等领域，用于去除材料中的水分或有机溶剂，在材料制备过程中具有重要作用。
3.在能源实验室中，一些易氧化材料在进行干燥处理时需要在无氧环境中进行。例如，当采用mgh2制备锂离子电池阴极材料时需要进行干燥处理，首先将mgh2与有机溶剂混合形成电极浆料，接着涂覆在铜箔表面，最后在烘干设备中进行无氧、均匀烘干。由于在实际应用中，尚无气氛保护类的烘干设备，实验人员需要将烘干箱置于手套箱中进行干燥处理。这种处理方式的成本高昂，会造成手套箱中有效空间减少，且手套箱中存在的危险试剂药品在烘箱高温工作时存在安全风险。
4.申请公布号为cn106052321a的中国专利，公开了一种恒温干燥箱，包括干燥箱外壳、干燥箱内胆、出风口、加热管、风扇，外壳与内胆之间形成暖风循环腔，内胆的上端设置有出风口，下端设置进风口，进风口外侧设置风扇，暖风循环腔内设置有加热管，内胆内设有感温装置、置物架。该发明通过暖风对流使干燥箱内的干燥温度均匀，感温装置监测温度，置物架便于摆放不同体积大小和不同状态的物品。申请公布号为cn109028932a的中国专利，公开了一种真空干燥柜的柜门及真空干燥柜，包括柜门支架、柜门玻璃和连接装置，柜门支架为中空结构，柜门支架的至少一侧开设有与柜门玻璃相匹配的安装口，柜门玻璃嵌设于安装口内，安装口的边沿设置有连接部，连接装置的一端与柜门玻璃连接，连接装置的另一端与连接部活动连接。该装置有效的利用可活动柜门与密封圈紧密抵接，使真空干燥柜具有真空效果。虽然上述的两个专利可以解决恒温、无氧的问题，但对于易氧化的电极材料在高温、真空环境中烘干时薄膜微结构易破坏的情况并无效果，因为在真空环境中，薄膜结构内与膜外存在较大压强差，溶剂在高温下蒸发会急剧破坏膜的微结构。此外，实验室常用的烘干设备普遍存在烘干效率低、烘干温度不均匀的问题。
5.因此，如何提供一种烘干效率高、烘干均匀、无氧烘干环境的设备，成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，针对现有技术中烘干效率低、烘干温度不均匀、易氧化材料烘干困难、真空环境下高温烘干破坏材料形貌等问题，本发明通过多面均匀散热、气氛保护并利用双重隔离设计，提供一种具有双室结构的烘干装置。
7.本发明提供一种具有双室结构的烘干装置，包括：箱体、加热模块、真空模块以及气氛控制模块，其中，箱体设置第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室通过设置有阀门连通孔的内隔离门隔开，第二腔室的外侧设置外隔离门；加热模块设置在第一腔室内，真空模块与气氛控制模块分别与第二腔室连通。
8.进一步地，本发明具有双室结构的烘干装置中，内隔离门包括固定隔离部和呈圆盘状的活动隔离部，活动隔离部通过螺纹装配在固定隔离部的一侧，固定隔离部的另一侧设置内观察窗口，内观察窗口采用双层真空隔热钢化玻璃制得，固定隔离部的上端设置阀门连通孔，活动隔离部内侧边沿与固定隔离部接触处设置圆环型耐高温密封胶圈，活动隔离部的外侧固定设置圆盘形的扭力把手，扭力把手的直径为活动隔离部直径的50％-70％。
9.进一步地，本发明具有双室结构的烘干装置中，第二腔室内设置阀门排气孔，阀门排气孔的开合由阀门控制。
10.进一步地，本发明具有双室结构的烘干装置中，第一腔室的顶部内壁设置第一检测器，第二腔室的顶部内壁设置第二检测器，分别用于检测第一腔室和第二腔室内的氧气含量、气体压力以及温度。
11.进一步地，本发明具有双室结构的烘干装置中，加热模块，包括：多组加热电阻元件、多组导热板以及第一控制器；其中，多组加热电阻元件分布第一腔室的内壁两侧和底面，多组导热板覆盖在加热电阻元件的外侧，第一控制器设置在第一腔室顶部的箱体内，第一控制器与设置在第一腔室顶部内壁的第一检测器通过信号连接。
12.进一步地，本发明具有双室结构的烘干装置中，真空模块，包括：真空泵、硬塑管道、第一气路管道、第一阀门、第二控制器、电控线路；其中，第一气路管道设置在箱体内部，第一气路管道的一端与第二腔室连通，第一气路管道的另一端通过设置在箱体外部的硬塑管道与真空泵连通，第一阀门设置在第一气路管道的上端部；设置在第二腔室顶部箱体内的第二控制器通过控制第一阀门的开合控制第一气路管道的流量，并通过电控线路控制真空泵的运行。
13.进一步地，本发明具有双室结构的烘干装置中，气氛控制模块，包括：气体供给容器、输气管道、第二气路管道、减压阀、第二阀门以及第三控制器；其中，第二气路管道设置在箱体内部，第二气路管道的一端与第二腔室连通，第二气路管道的另一端依次通过设置在箱体外部的输气管道以及设置在气体供给容器顶部的减压阀与气体供给容器连通；第二阀门设置在第二气路管道的上端部；设置在第二腔室顶部箱体内的第三控制器通过控制第二阀门的开合控制第二气路管道的流量。
14.进一步地，本发明具有双室结构的烘干装置中，外隔离门包括隔离框体以及装配在隔离框体内的外观察窗口，外观察窗口采用双层真空隔热钢化玻璃制得，外隔离门内侧设置磁性橡胶圈，外隔离门的一侧通过铰链与箱体活动连接，外隔离门的另一侧通过夹紧装置与箱体闭合。
15.进一步地，本发明具有双室结构的烘干装置中，箱体主体前侧的上部设置有液晶控制面板，用于控制加热模块、真空模块以及气氛控制模块的运行，同时用于控制阀门连通孔和阀门排气孔的开合，液晶控制面板还用于显示第一腔室和第二腔室内的氧气含量、气体压力和温度参数。
16.进一步地，本发明具有双室结构的烘干装置中，第一腔室的顶部、底部、两侧、后侧与箱体外壳之间的空层中设置石英隔热棉。
17.本发明具有双室结构的烘干装置，具有以下有益效果：
18.1.通过加热模块、真空模块、气氛控制模块以及双室结构的综合结构设计，可以为不同的试样材料匹配不同的烘干模式；尤其适用于易氧化、微观形貌结构易破坏材料的烘
干处理。
19.2.通过加热模块的设置，可以根据各种材料的工艺参数要求设置不同的升温速率、烘干温度，满足各种材料进行烘干处理时的严格工艺参数要求，达到均匀烘干的效果，防止实验材料的微变形。
20.3.通过真空模块的设置，在应用中不需要再关闭真空泵，避免真空泵停止运行时外界空气回流至第一腔室和第二腔室。
21.4.通过气氛控制模块的设置，可以快捷和精确地将气体填充至第一腔室和第二腔室，使填充至第一腔室和第二腔室的气体量恰好达到所需压强。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
23.图1为本发明示例性第一实施例具有双室结构的烘干装置的结构示意图。
24.图2为本发明示例性第一实施例具有双室结构的烘干装置的箱体外隔离门打开状态的结构示意图。
25.图3为本发明示例性第二实施例具有双室结构的烘干装置的加热模块的结构示意图。
26.图4为本发明示例性第二实施例具有双室结构的烘干装置的加热模块的局部结构示意图。
27.图5为本发明示例性第三实施例具有双室结构的烘干装置的真空模块的结构示意图。
28.图6为本发明示例性第四实施例具有双室结构的烘干装置的气氛控制模块的结构示意图。
29.图中，1-箱体，2-加热模块，3-真空模块，4-气氛控制模块，11-第一腔室，12-第二腔室，13-内隔离门，14-外隔离门，15-阀门排气孔，16-第一检测器，17-第二检测器，18-液晶控制面板，131-固定隔离部，132-活动隔离部，133-阀门连通孔，134-扭力把手，135-内观察窗口，136-密封胶圈，141-隔离框体，142-外观察窗口，143-磁性橡胶圈，144-铰链，145-夹紧装置，21-加热电阻元件，22-导热板，23-第一控制器，31-真空泵、32-硬塑管道，33-第一气路管道，34-第一阀门，35-第二控制器，36-电控线路，41-气体供给容器，42-输气管道，43-第二气路管道，44-减压阀，45-第二阀门，46-第三控制器。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
31.需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
32.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构
及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
33.图1为根据本发明示例性第一实施例的一种具有双室结构的烘干装置的结构示意图，如图1所示，本实施例具有双室结构的烘干装置，包括：箱体1、加热模块2、真空模块3以及气氛控制模块4，其中，箱体1设置第一腔室11和第二腔室12，第一腔室11和第二腔室12通过设置有阀门连通孔133的内隔离门13隔开，第二腔室12的外侧设置外隔离门14；加热模块2设置在第一腔室内11，真空模块3与气氛控制模块4分别与第二腔室12连通。
34.本实施例具有双室结构的烘干装置，通过真空模块3、气氛控制模块4对第一腔室11中实验材料进行气氛保护，通过加热模块2对第一腔室11进行加热；第二腔室12的设置避免了第一腔室11与外界环境的直接接触，有效防止空气流入第一腔室11，加强保护效果，适用于对易氧化、微观形貌结构易破坏材料的烘干处理。
35.在实际应用中，本实施例烘干装置可以按以下方式实现：
36.如图1和图2所示，内隔离门13包括固定隔离部131和呈圆盘状的活动隔离部132，活动隔离部132通过螺纹装配在固定隔离部131的一侧，固定隔离部131的另一侧设置内观察窗口135，内观察窗口135采用双层真空隔热钢化玻璃制得，固定隔离部131的上端设置阀门连通孔133，活动隔离部132内侧边沿与固定隔离部131接触处设置圆环型耐高温密封胶圈136，活动隔离部132的外侧固定设置圆盘形的扭力把手134，扭力把手134的直径为活动隔离部132直径的50％-70％。
37.内隔离门13通过固定隔离部131和活动隔离部132相结合并设置阀门连通孔133的方式，方便第一腔室11内材料的放置，使第一腔室11和第二腔室12在内隔离门13闭合状态下可以气体交换。活动隔离部132内侧的圆环型耐高温密封胶圈136可以加强活动隔离部132的密封效果，防止高温烘干时胶圈损坏漏气。
38.第二腔室12内设置阀门排气孔15，阀门排气孔15的开合由阀门控制，可以确保第二腔室12内负压情况下外界空气的流入，使腔室气压与外界一致，便于外隔离门14的开启。
39.第一腔室11的顶部内壁设置第一检测器16，第二腔室12的顶部内壁设置第二检测器17，分别用于检测第一腔室11和第二腔室12内的氧气含量、气体压力以及温度。
40.如图1和图2所示，外隔离门14包括隔离框体141以及装配在隔离框体141内的外观察窗口142，外观察窗口142采用双层真空隔热钢化玻璃制得，外隔离门14内侧设置磁性橡胶圈143，外隔离门14的一侧通过铰链144与箱体1活动连接，外隔离门14的另一侧通过夹紧装置145与箱体1闭合。
41.内观察窗口135和外观察窗口142的设置，可以在装置工作时为实验人员提供观察视野，便于实验人员了解实验材料的烘干情况，有利于判断实验材料制备过程的合理性，且双层真空隔热钢化玻璃可以减少热量流失，节约能源。
42.外隔离门14通过铰链144和夹紧装置145与箱体1装配，有效保证外隔离门14密封的紧密性。
43.箱体1主体前侧的上部设置有液晶控制面板18，用于控制加热模块2、真空模块3以
及气氛控制模块4的运行，同时用于控制阀门连通孔133和阀门排气孔15的开合，液晶控制面板18还用于显示第一腔室11和第二腔室12内的氧气含量、气体压力和温度参数。
44.第一腔室11的顶部、底部、两侧、后侧与箱体1外壳之间的空层中设置有石英隔热棉，可以减少装置工作时热量的流失，保持温度稳定，节约能源，同时也能防止箱体1烫伤实验人员。
45.本发明示例性第二实施例提供一种具有双室结构的烘干装置，本实施例的烘干装置是图1所示装置的优选实施例。如图3和图4所示，本实例烘干装置的加热模块2，包括：多组加热电阻元件21、多组导热板22以及第一控制器23；其中，多组加热电阻元件21分布第一腔室11的内壁两侧和底面，多组导热板22覆盖在加热电阻元件21的外侧，第一控制器23设置在第一腔室11顶部的箱体1内，第一控制器23与设置在第一腔室11顶部内壁的第一检测器16通过信号连接。
46.本实施例具有双室结构的烘干装置，在第一腔室11的内壁两侧和底面设置多组加热电阻元件21与多组导热板22，防止加热电阻元件21直接散热导致材料局部温度过高，起到了均匀传导散热的效果，且导热板22对于电阻元件21可以起保护作用。通过第一控制器23与第一检测器16的信号交互，可以根据各种材料的工艺参数要求设置不同的升温速率、烘干温度，使得第一腔室11内的温度始终保持在设定的温度范围内，满足各种材料进行处理时的严格工艺参数要求，达到均匀烘干的效果，防止实验材料的微变形。
47.本发明示例性第三实施例提供一种具有双室结构的烘干装置，本实施例的烘干装置是图1所示装置的优选实施例。如图5所示，本实施例烘干装置的真空模块3，包括：真空泵31、硬塑管道32、第一气路管道33、第一阀门34、第二控制器35、电控线路36；其中，第一气路管道33设置在箱体1内部，第一气路管道33的一端与第二腔室12连通，第一气路管道33的另一端通过设置在箱体1外部的硬塑管道32与真空泵31连通，第一阀门34设置在第一气路管道33的上端部；设置在第二腔室12顶部箱体1内的第二控制器35通过控制第一阀门34的开合控制第一气路管道33的流量，并通过电控线路36控制真空泵31的运行。
48.本实施例具有双室结构的烘干装置，真空模块3在进行真空操作时，电控线路36在控制真空泵31运行后，通过控制第一阀门34的开合控制第一气路管道33的流量，不再关闭真空泵31，避免了真空泵31停止运行时外界空气回流至第一腔室11和第二腔室12。
49.本发明示例性第四实施例提供一种具有双室结构的烘干装置，本实施例的烘干装置是图1所示装置的优选实施例。如图6所示，本实施例烘干装置的气氛控制模块4，包括：气体供给容器41、输气管道42、第二气路管道43、减压阀44、第二阀门45以及第三控制器46；其中，第二气路管道43设置在箱体1内部，第二气路管道43的一端与第二腔室12连通，第二气路管道43的另一端依次通过设置在箱体1外部的输气管道42以及设置在气体供给容器41顶部的减压阀44与气体供给容器41连通；第二阀门45设置在第二气路管道43的上端部；设置在第二腔室12顶部箱体1内的第三控制器46通过控制第二阀门45的开合控制第二气路管道43的流量。
50.本实施例具有双室结构的烘干装置，气氛控制模块4在进行惰性气体填充时，减压阀44可以将气体供给容器41内的高压(5-15mpa)气体减压成低压(0.2-1mpa)气体，使输气管道42、第二气路管道43能够承受气体的压强。第三控制器46通过控制第二阀门45的开合控制气体的流量，快捷和精确地将气体填充至第一腔室11和第二腔室12，使填充至第一腔
室11和第二腔室12的气体量恰好达到所需压强。
51.本发明示例性第五实施例提供图1-图6所示具有双室结构的烘干装置的应用原理。根据不同的试样材料，可以使用不同的烘干模式。
52.模式一：易氧化、无微观结构、浆料中溶剂量少的试样，烘干工作时，第一腔室11保持真空，第二腔体12采用保护气体隔离保护；
53.模式二：易氧化、无微观结构、浆料中溶剂量多的试样，烘干工作时，第一腔室11保持真空，第二腔体12采用保护气体隔离保护；在烘干过程中，当第一腔室11内出现较多气态溶剂，通过真空模块3进行真空操作，抽离气态溶剂，然后重新通过气氛控制模块4输入保护气体对试样进行保护烘干；
54.模式三：易氧化、有微观结构、浆料中溶剂量少的试样，第一腔室11和第二腔室12都进行气体保护；
55.模式四：易氧化、有微观结构、浆料中溶剂量多的试样，第一腔室11和第二腔室12都进行气体保护；待第一次烘干结束后，擦净第一腔室11和第二腔室12，二次烘干，使得溶剂烘干彻底。
56.模式五：不易氧化的试样，无需气体保护，打开阀门连通孔133和阀门排气孔15，直接烘干。
57.本发明示例性第六实施例提供一种具有双室结构的烘干装置的应用原理，本实施例是图1-图5所示烘干装置的具体应用。
58.在实际应用中，本实施例中的烘干装置按以下方式进行应用：
59.1.样品放置：将样品放入第一腔室11内，关闭内隔离门13的活动隔离部132，通过夹紧装置145锁紧外隔离门14。
60.2.氮气保护：打开电源，通过操作液晶控制面板18，打开阀门连通孔133，关闭阀门排气孔15，启动真空模块3和气氛控制模块4，抽真空2-5min，向第一腔体11和第二腔体12内补充氮气使负压达到-0.05至-0.08mpa，重复操作三次，氮气的部分填充(负压达到-0.05至-0.08mpa时，填入的氮气量为腔体正常大气压下填充量的1/5至1/2)，既充分去除残留在第一腔体11和第二腔体12内的氧气，还节约氮气；继续补充氮气使气体负压为0mpa，关闭阀门连通孔133、真空模块3和气氛控制模块4。
61.3.样品烘干：设置烘干温度、升温速率以及烘干时间，启动加热模块2，对样品进行烘干。
62.4.取出样品：当烘干结束，待第一腔室11的温度降至室温后，打开阀门连通孔133和阀门排气孔15，使第一腔室11和第二腔室12与外界的气压相同，依次开启外隔离门14和内隔离门13，取出样品。
63.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。