多单元炉芯结构及厢式炉的制作方法

1.本发明涉及石墨化设备技术领域，尤其是涉及一种多单元炉芯结构及厢式炉。


背景技术：

2.负极材料是锂离子电池储存锂的主体，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。负极是电池放电时流出电子的一极，负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等，负极材料的性能也直接影响锂电池的性能。
3.现有的人造锂电负极材料石墨化工序，需要使用炉体对碳材料加热使其转化为石墨。现有技术中用于形成石墨的炉体主要有两种结构：坩埚炉和厢式炉。
4.本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：
5.1、坩埚炉是在炉体内部放置多个坩埚，将待加工材料放置在坩埚内，由于坩埚的形状限制，在炉体内部坩埚与坩埚之间不连接，为了坩埚之间能够相互导电以能够通电发热，需要在坩埚与坩埚之间填充导电辅料，占用较大的炉内空间，降低了炉内待加工材料的装填量；导致负极材料产量小，能耗高；且坩埚在装出过程中易损坏，成本高，使用不便。
6.2、厢式炉是直接将待加工材料装填至炉体的内腔中，现有的厢式炉内部仅存在有一个空腔，因此只能加工大批量物料，无法加工小批量物料，否则容易使不同型号的物料混合，使用极为不便。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种多单元炉芯结构及厢式炉，以解决现有技术中存在的现有炉体对负极材料进行加热时使用不便的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
8.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
9.本发明提供的多单元炉芯结构，包括炉芯，所述炉芯包括有两个以上相连接的加热单元，所述加热单元包括立柱、底板和侧板，其中：
10.所述立柱的侧面上设置有承接部，所述侧板的两端插入至两个所述立柱的相对布置的所述承接部中，且至少三块所述侧板与三根所述立柱相配合围设成所述加热单元的外周壁，所述底板夹持于至少三个所述立柱之间并将所述加热单元的底端封闭。
11.优选的，所述加热单元还包括有盖板，所述盖板夹持于至少三个所述立柱之间并将所述加热单元的顶端封闭。
12.优选的，所述承接部为凹槽，所述侧板能沿所述凹槽的长度方向滑动并以插接的方式固定于所述立柱内，且能沿所述凹槽的长度方向滑动并与所述立柱分离，以使所述侧板与所述立柱可拆卸连接。
13.优选的，所有所述立柱竖直布置并沿所述立柱的高度方向延伸；
14.所有所述立柱呈矩阵式排列，并与所述侧板和所述底板配合形成两个以上通过所述立柱和所述侧板相互隔离的加热腔体。
15.优选的，所述炉芯为规则形状或不规则形状的多面体，所述立柱包括有位于所述多面体棱上的角立柱和位于所述多面体边上的边立柱，其中：
16.所述角立柱的至少两个侧面上设置有所述承接部，并在同一水平面上与一个所述加热单元上的两块所述侧板插接固定；
17.所述边立柱的至少三个侧面上设置有所述承接部，并在同一水平面上与三块所述侧板插接固定，以连接两个相邻的所述加热单元。
18.优选的，所述立柱还包括有位于所述多面体内部的中心立柱；所述中心立柱为棱柱结构，所述中心立柱的四个侧面上均设置有所述承接部，并在同一水平面上与四块所述侧板插接固定，以连接四个相邻的所述加热单元。
19.优选的，所述炉芯的宽度方向和长度方向上均设置有两个以上相连接的加热单元，所述炉芯的高度方向上包括一块或两块以上所述侧板，且沿所述承接部的长度方向插入不同数量的所述侧板能形成不同高度的所述炉芯。
20.优选的，所述炉芯的为沿水平方向延伸的横向卧式结构，并适配装填于沿水平方向延伸的炉外壳内。
21.本发明还提供了一种厢式炉，包括炉外壳和上述多单元炉芯结构，所述炉芯装填于所述炉外壳内并与所述炉外壳电连接。
22.优选的，所述炉外壳为沿水平方向延伸的横向卧式结构，所述炉外壳的两端分别设置有导电正极和导电负极，所述炉芯与所述炉外壳内壁之间装填有导电辅料，所述炉外壳的底面和/侧面设置有多个散热通道。
23.本发明提供的多单元炉芯结构及厢式炉，与现有技术相比，具有如下有益效果：
24.可应用于厢式炉内，通过立柱与侧板之间的插接式固定围成加热单元的外周壁，通过底板夹持在至少三个立柱之间将加热单元的底端封闭，在炉芯内形成了两个以上的加热单元；且每个加热单元之间紧密连接，相较于现有的坩埚炉提高了空间的利用率；相较于现有的厢式炉，该结构将原厢体的整个空间进行单元化处理，形成两个以上加热单元，这样既保证了单炉产品的加工数量，又能够在不同加热单元内加工不同批次的产品，保证产品加工的多样性；保证了送电的均匀性，使产品的质量稳定性提高，安全性提高。
25.且通过调整立柱、侧板及底板的数量能够插接形成不同体积的炉芯结构，可以根据实际情况具体设置炉芯结构的大小，以适应不同批次、不同数量的产品加工，使用更方便。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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他的附图。
27.图1是本发明多单元炉芯结构的整体结构示意图；
28.图2是多单元炉芯结构的侧视图；
29.图3是图2中a-a处的剖面结构示意图；
30.图4是图2中b-b处的剖面结构示意图；
31.图5是角立柱、边立柱和中心立柱与侧板的配合结构示意图；
32.图6是中心立柱的结构示意图；
33.图7是本发明厢式炉的正视图。
34.图中100、炉芯；1、立柱；101、凹槽；11、角立柱；12、边立柱；13、中心立柱；2、侧板；3、盖板；4、底板；200、加热单元；201、加热腔体；300、炉外壳；301、导电正极；302、导电负极；303、散热通道；304、导电辅料； 305、基座。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.本发明实施例提供了一种多单元炉芯结构及厢式炉，能够形成两个以上加热单元，这样既保证了单炉产品的加工数量，又能够在不同加热单元内加工不同批次的产品，保证产品加工的多样性，同时便于拆装。
38.下面结合图1-图7对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
39.实施例一
40.如图1-图6所示，本实施例提供了一种多单元炉芯结构，包括炉芯100，炉芯100包括有两个以上相连接的加热单元200，加热单元200包括立柱1、底板4和侧板2，其中：立柱1的侧面上设置有承接部(如图5，本实施例中的承接部为凹槽101)，侧板2的两端插入至两个立柱1的相对布置的承接部中，且至少三块侧板2与三根立柱1相配合围设成加热单元200的外周壁，底板4 夹持于至少三个立柱1之间并将加热单元200的底端封闭。
41.参见图1-图6所示，本实施例的加热单元200为四棱柱结构，因此，本实施例中，四块侧板2与四根立柱1相配合围设成加热单元200的外周壁，底板 4夹持于四根立柱1之间并将加热单元200的底端封闭。
42.作为本实施例中未示出的一种具体实施方式，加热单元200为三棱柱结构，三块侧板2与三根立柱1相配合围设成加热单元200的外周壁，底板4夹持于三根立柱1之间并将加热单元200的底端封闭。当然，同理，本实施例的加热单元200还可为五棱柱、六棱柱等等结构，在此不做赘述。
43.其中，上述炉芯结构选用能够导电、传热的材料制成，可选用碳素材料，如利用废旧碳素材料，进行侧板2、立柱1、底板4的加工使用，在通电加热时，使碳素材料向石墨材料转化，附加值提高，降低了生产成本。
44.参见图1-图4所示，相邻加热单元200之间通过侧板2和立柱1相互分隔，并通过立
柱1和侧板2相互导电传热。
45.参见图5所示，加热单元200内形成了加热腔体201，可将待加工材料装填在加热腔体201内，由于每个加热腔体201之间相互独立，因此，同一炉芯 100中可以装填多种不同批次的待加工材料；且在每个加热腔体201中装填待加工材料，与在现有的厢式炉整个腔体内填充待加工材料的方式而言，利于材料加热的均匀性，防止负极材料受热不均，影响产品质量。
46.本实施例的多单元炉芯结构，可应用于厢式炉内，通过立柱1与侧板2之间的插接式固定围成加热单元200的外周壁，通过底板4夹持在至少三个立柱1之间将加热单元200的底端封闭，在炉芯100内形成了两个以上的加热单元 200；且每个加热单元200之间紧密连接，相较于现有的坩埚炉提高了空间的利用率；相较于现有的厢式炉，该结构将原厢体的整个空间进行单元化处理，形成两个以上加热单元200，这样既保证了单炉产品的加工数量，又能够在不同加热单元200内加工不同批次的产品，保证产品加工的多样性；保证了送电的均匀性，使产品的质量稳定性提高，安全性提高。
47.且通过调整立柱1、侧板2及底板4的数量能够插接形成不同体积的炉芯结构，可以根据实际情况具体设置炉芯结构的大小，以适应不同批次、不同数量的产品加工，使用更方便。
48.为了使每个加热单元200中的加热腔体201进行封闭，提高加热效果，作为可选地实施方式，参见图1和图5所示，加热单元200还包括有盖板3，盖板3夹持于至少三个立柱1之间并将加热单元200的顶端封闭。其中为了便于看清楚结构，图5中的炉芯100内的一列加热单元200中省略了盖板3。盖板3 和底板4将加热单元200的顶端和底端封闭，能够在加热单元200内部形成封闭的加热腔体201，在炉芯100通电时，利于提高生产效率。
49.本实施例中，参见图5，由于加热单元200为四棱柱结构，因此，盖板3 夹持于四个立柱1之间并将加热单元200的顶端封闭；当加热单元200为三棱柱结构时，盖板3夹持于三个立柱1之间并将加热单元200的顶端封闭(图中未示出)。
50.参见图5，上述盖板3和底板4的外轮廓形状与四个(或三个以上的其他数量)立柱1之间围成空间的径向截面的形状相匹配，盖板3和底板4均能夹持固定在多个立柱1之间。
51.作为可选地实施方式，参见图1-图6所示，本实施例的承接部为凹槽101，侧板2能沿凹槽101的长度方向滑动并以插接的方式固定于立柱1内，且能沿凹槽101的长度方向滑动并与立柱1分离，以使侧板2与立柱1可拆卸连接。
52.本实施例中的承接部为凹槽101，便于侧板2与立柱1的插接式固定，且便于将侧板2与立柱1拆卸，使用方便，能够根据实际情况调节炉芯100的体积，适用于不同大小的炉外壳300内。
53.具体的，参见图1-图4所示，本实施例的炉芯100在长度方向上包括有18 个加热单元200，宽度方向上具有8个加热单元200。上述结构，设置不同的立柱1数量、不同的侧板2数量，能够通过立柱1与侧板2之间、立柱1与底板 4和盖板3之间滑动式拆装，使得炉芯100长度方向上、宽度方向上形成不同数量的加热单元200，以适应不同大小的炉外壳300，并根据待加热材料的具体数量在炉芯100内填装不同数量、不同批次的待加热材料，使用更加灵活、方便。
54.作为可选地实施方式，参见图1-图4所示，本实施例的所有立柱1竖直布置并沿立
柱1的高度方向延伸；所有立柱1呈矩阵式排列，并与侧板2和底板 4配合形成两个以上通过立柱1和侧板2相互隔离的加热腔体201。
55.本实施例的加热腔体201是通过立柱1和侧板2相互分隔形成的，且相邻加热单元200之间共用立柱1和侧板2，无需多余的连接部件，利用在立柱1 不同侧面上的凹槽101内插装不同数量的侧板2即能够分隔形成两个以上的加热腔体201。相较于现有技术中的坩埚，能使所有加热单元200相互连接在一起，大大提高了炉体内空间的利用率，并通过拆装立柱1和相应侧板2、盖板3、底板4，调整炉芯100内加热单元200的数量。
56.作为可选地实施方式，炉芯100为规则形状或不规则形状的多面体，为了尽可能提高炉外壳300内的空间利用率，本实施例的炉芯100为规则形状的多面体，如多棱柱，参见图1和图5所示，本实施例的立柱1包括有位于多面体棱上的角立柱11和位于多面体边上的边立柱12，其中：角立柱11的至少两个侧面上设置有承接部，并在同一水平面上与一个加热单元200上的两块侧板2 插接固定；边立柱12的至少三个侧面上设置有承接部，并在同一水平面上与三块侧板2插接固定，以连接两个相邻的加热单元200。
57.参见图1-图5所示，本实施例的炉芯100为四棱柱结构，仅包括四根角立柱11，角立柱11在同一水平面上将两块侧板2连接；四棱柱结构的四个侧面上除了角立柱11外，剩余立柱1为边立柱12，边立柱12在同一水平面上将三块侧板2连接，并使得两个相邻的加热单元200连接在一起。
58.当炉芯100内的加热单元200包括有一排多列，或多排一列时，立柱1仅包括有角立柱11和边立柱12；当炉芯100内的加热单元200包括有多排多列时，如图1中所示，除了角立柱11和边立柱12之外，立柱1还包括有位于多面体内部的中心立柱13，参见图5和图6；如图5和图6中所示，中心立柱13 为棱柱结构，中心立柱13的四个侧面上均设置有承接部，并在同一水平面上与四块侧板2插接固定，以连接四个相邻的加热单元200。
59.参见图1和图5所示，沿凹槽101的长度方向推动侧板2能将侧板2插入至中心立柱13上，中心立柱13能够连接四个相邻的加热单元200，且沿凹槽 101的长度方向拉动侧板2能将与中心立柱13连接的侧板2拆卸，方便安装、拆卸。本实施例的中心立柱13进一步提高了炉外壳300内的空间利用率。
60.作为可选地实施方式，参见图1-图5所示，本实施例中，炉芯100的宽度方向和长度方向上均设置有两个以上相连接的加热单元200，每个加热单元200 内的加热腔体201独立存在，不同的加热单元200可用于加热相同批次或不同批次的待加工材料；保证了送电的均匀性，加热效果更均匀，使产品的质量稳定性提高，安全性提高。
61.炉芯100的高度方向上包括一块或两块以上侧板2，且沿承接部的长度方向插入不同数量的侧板2能形成不同高度的炉芯100；即可选择在立柱1的凹槽101内插入不同数量的侧板2，使得炉芯100形成不同的高度。
62.每块侧板2的上下两端可均夹持一块盖板3，也可在若干块侧板2的上下端夹持固定一块盖板3，本领域内技术人员可根据实际情况具体选择设置。
63.现有技术中，厢式炉为立式结构，对待加工材料加热完成后冷却出料时，冷却速度慢，导致生产效率低下。
64.针对上述问题，参见图1和图7，本实施例的炉芯100的为沿水平方向延伸的横向卧式结构，并适配装填于沿水平方向延伸的炉外壳300内。
65.本实施例的炉芯100为横向的卧式结构，利于停止加热后炉体的散热，且利于待加工材料填料、出料，提高了冷却速度，保证产品质量，降低生产成本。
66.实施例二
67.本实施例提供了一种厢式炉，参见图7所示，本实施例的厢式炉包括炉外壳300和上述多单元炉芯结构，炉芯100装填于炉外壳300内并与炉外壳300 电连接。
68.本实施例的厢式炉，能够在不同加热单元200内加工不同批次的产品，保证产品加工的多样性；保证了送电的均匀性，使待加工材料加热更均匀，使产品的质量稳定性提高，安全性提高。且通过调整立柱1、侧板2及底板4的数量能够插接形成不同体积的炉芯结构，可以根据实际情况具体设置炉芯结构的大小，以适应不同批次、不同数量的产品加工，使用更方便。
69.作为可选地实施方式，参见图7所示，炉外壳300为沿水平方向延伸的横向卧式结构，炉外壳300的两端分别设置有导电正极301和导电负极302，炉芯100与炉外壳300内壁之间装填有导电辅料304，炉外壳300的底面和/侧面设置有多个散热通道303，如图7，本实施例中在炉外壳300的底面间隔设置多个散热通道303，便于在厢式炉停止加热后尽快散热，提高冷却速度，保证产品质量。炉外壳承托在基座305上，同时利于散热。
70.具体的，导电正极301与电源正极导线连接，导电负极302与电源负极导线连接，炉外壳300与炉芯100之间通过导电辅料304能够实现两者之间的电连接，且导电辅料304对炉芯100起到保温作用。电流经导电辅料304流过炉芯100时，炉芯100通电发热，对加热单元200内的待加工材料进行加热。
71.在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
72.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
73.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所述权利要求的保护范围为准。