一种石墨炭化的自动控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种石墨炭化的自动控制系统，包括控制器、进料模块、温控模块和供气模块；进料模块用于将原料间歇性地推入到炭化炉中；温控模块用于加热炭化炉中的碳管，并控制炭化炉内温度稳定在设定的范围内；供气模块用于充入保护气体到炭化炉内；进料模块、温控模块和供气模块均受控于控制器；所述的控制器为MCU。还包括冷却模块，冷却模块包括水管、阀门和接水箱；该石墨炭化的自动控制系统结构紧凑，易于实施。

An automatic control system for graphite carbonization

The utility model discloses an automatic control system for graphite carbonization, which comprises a controller, a feeding module, a temperature control module and a gas supply module; a feeding module is used to intermittently push raw materials into the carbonization furnace; a temperature control module is used to heat the carbon tubes in the carbonization furnace and control the temperature in the carbonization furnace to be stable within a set range; and a gas supply module is used to fill the protective gas into the carbonization furnace. The feed module, temperature control module and air supply module are all controlled by the controller, and the controller is MCU. The cooling module includes water pipes, valves and water tanks, and the automatic control system for graphite carbonization is compact and easy to implement.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨炭化的自动控制系统
本技术涉及一种石墨炭化的自动控制系统。
技术介绍
现有的石墨炭化系统，采用人工送料进入炭化炉实现石墨粉的炭化，具体的，先将石墨粉装入碳舟中，再由操作人员使用推杆将装有石墨粉的碳舟送入炉体的碳管中加热，过一段时间后，再送入下一个装有石墨粉的碳舟。这种进料方式的缺点有：(1)生产效率低，由于人工推进碳舟，效率低。(2)进料机构占用空间大，导致整个石墨炭化系统占地面积大，对厂房等环境因素要求高。(3)由于碳舟装载量有限，也导致生产效率低，产能低。(4)由于加热时碳舟和石墨粉一并加热，因此，碳舟也耗费较多的热量，导致能耗居高不下，生产成本高。因此，有必要设计一种新的进料控制系统。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种石墨炭化的自动控制系统，该石墨炭化的自动控制系统采用集中控制模式，易于控制。技术的技术解决方案如下：一种石墨炭化的自动控制系统，包括控制器、进料模块、温控模块和供气模块；进料模块用于将原料间歇性地推入到炭化炉中；温控模块用于加热炭化炉中的碳管，并控制炭化炉内温度稳定在设定的范围内；供气模块用于充入保护气体到炭化炉内；进料模块、温控模块和供气模块均受控于控制器；所述的控制器为MCU。进料模块为推进器；推进器包括推进器柱塞(5)和驱动推进器柱塞在进料管中往复运动的驱动机构；进料管为水平布置；进料管与石墨炭化系统中的炭化炉的入口相通，所述的进料管上方设有料斗。所述的驱动机构为液压驱动机构；液压驱动机构包括液压油缸(22)、液压站(23)以及用于控制液路通断的阀门；阀门受控于控制器；液压站通过液压油管与液压油缸相连；液压油缸的活塞通过推杆与推进器柱塞相连。推进器柱塞上设有位移传感器，位移传感器与MCU相连。推进器柱塞为中空结构。温控模块包括用于测量炭化炉炉内温度的红外测温单元；红外测温单元包括主测温碳管(15)和主红外测温仪(16)；主测温碳管穿过炭化炉的炉壁(14)沿炭化炉的径向插装在炭化炉上，炭化炉内设有轴向的碳管(11)；主测温碳管的前端与碳管抵接，主测温碳管的外端位于炉壁外，主红外测温仪设置在主测温碳管的外端处，主红外测温仪的数据输出端与MCU相连；整流器的交流侧接交流电源，整流器的交流侧接逆变器的直流侧，逆变器的交流侧为碳管供电；MCU的脉冲输出端接逆变器中的功率开关的控制端。供气模块包括设置在炭进料管上的保护气进气管(24)，保护气进气管的一端与进料管连通，保护气进气管的另一端与气源相接；进料管与碳管炉后端的进料口对接；在炭化炉的前端设有出料装置；出料装置上设有朝上的排杂管(32)和朝下的出料管(31)；排杂管用于排出烟气。石墨炭化的自动控制系统还包括冷却模块，冷却模块包括水管、阀门和接水箱；水管设置在炭化炉上方，水管喷出的水流经炭化炉的外壁流入到接水箱中手机；水管上设有电控的阀门，阀门的开度受控于MCU。所述的驱动机构为基于电机及传动机构的驱动机构。所述的驱动机构包括电机(25)和传动机构；所述的传动机构为丝杆传动机构或连杆往复式传动机构。所述的电机为步进电机。MCU连接有触摸显示屏，或者MCU连接有显示屏和按键。所述的MCU为PLC或DSP。推进器柱塞包括筒柱(41)、前端件(42)和连接块(43)；筒柱为圆筒形部件；筒柱的内部为空腔(48)；前端件固定在筒柱的前端，连接块固定在筒柱的后端，连接块用于与液压缸的活塞杆相连；前端件为圆柱形，前端件的外侧壁上设有至少一条周向的气环槽(44)；筒柱的后端的外侧壁上设有至少一条周向的气环槽(44)。气环槽内设置密封圈。进料管中设有行程开关，柱塞上设有位移传感器，位移传感器与MCU相连。连接块与筒柱通过螺纹连接，或连接块焊接在筒柱上。连接块为具有台阶的圆柱形部件，连接块的前端插装在筒柱的空腔中。连接块的环形的台阶作为限位部件。接块的后端设有带内螺纹的圆形的凹陷部(47)。活塞杆上设有外螺纹，与所述的内螺纹适配，活塞杆通过螺纹与凹陷部相连。筒柱的前端设有圆形的前端板(49)；前端板的中心处设有轴向的通孔(46)；通孔为螺纹孔；前端件后端的中心部设有沿轴向的盲孔(45)；螺钉穿过所述通孔并旋装在盲孔中，实现前端件与筒柱的连接。前端件上设有3条气环槽；筒柱的后端设有2条气环槽。连接块的后端设有位移传感器，用于检测柱塞推进的位移量，柱塞插装在进料管中，进料管内设有接近传感器，接近传感器为行程开关或光电开关，位移传感器通过放大电路与MCU相连，接近传感器与MCU相连。推进器柱塞的总长度为550-600mm，筒柱的外直径为110-130mm，筒柱的长度为480-490mm，连接块的长度为40-45mm；前端件的长度为65-75mm。推进器柱塞的总长度为570mm，筒柱的外直径为120mm，筒柱的内直径为101mm，筒柱的长度为485mm，连接块的长度为42mm；前端件的长度为70mm。前端件的直径为120mm，盲孔的深度为35mm；连接块的凹陷部的深度为18mm，连接块的前端的直径为103mm，台阶厚度为15mm。更进一步，前端件前端设有耐热层，耐热层为钨层，耐热层的厚度为1-5mm，该厚度包含在前端件的总厚度内。气环槽的宽度为5mm，相邻气环槽的间隔厚度为5mm，检修槽的宽度为3mm。盲孔和通孔的直径为16mm，均为M16螺纹孔。前端板的厚度为12mm。筒柱的壁厚为9.5mm。连接块的后端设有位移传感器，用于检测柱塞推进的位移量，柱塞插装在进料管中，进料管内设有接近传感器，接近传感器为行程开关或光电开关，接近传感器被触发后，控制电机或液压缸使得柱塞不再动作或回退，实现过程控制。接近传感器与MCU相连；位移传感器经过放大器与MCU的ADC端口相接。MCU还连接有显示屏，显示屏用于显示实时位移量等。MCU通过控制专利技术控制液压油缸的工作，或通过控制电机控制柱塞动作。有益效果：本技术的石墨炭化的自动控制系统，通过控制进料模块、温控模块、冷却模块和供气模块实现对石墨粉的炭化，以及提高生产效率。本系统采用集中式控制，能实现无人生产，自动化程度高。另外，进料模块采用电机或液压推料，无需人工推料，因而，推料效率高，采用MCU控制时，只需人工设定参数后，能自动化工作，能显著减轻人工的劳动强度，且推料效率高。另外，本技术的用于石墨炭化系统的推进器，推进器柱塞由筒柱、前端件和连接块三部分组成，结构紧凑，且易于安装。另外，气环槽的设置提高了柱塞整体的密封性能。筒柱与前端件通过螺钉连接，连接可靠。液压杆与柱塞的连接块通过螺纹连接，连接紧密而可靠。柱塞采用中空结构，重量小，推进灵活，且能耗小。各部件尺寸设计合理，与碳管炉能协调配合，从而实现石墨炭化的高产。本技术还设计有与柱塞配套的位移传感器、接近传感器和显示屏，便于检测和控制。这种推进器柱塞结构紧凑，结合紧密，易于推广实施。总而言之，这种自动控制系统是对石墨炭化系统的重大改进，特别有利于提高产能，节约能耗，降低生产成本。附图说明图1为控制系统总体结构示意图；图2为基于电机和驱动机构的石墨炭化系统的总体结构示意图；图3为柱塞结构示意图；图4为检测系统的框图；图5为信号放大电路示意图；图6为亮度调节电路示意图；图7为基于液压驱动机构的石墨炭化系统的总体结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨炭化的自动控制系统，其特征在于，包括控制器、进料模块、温控模块和供气模块；进料模块用于将原料间歇性地推入到炭化炉中；温控模块用于加热炭化炉中的碳管，并控制炭化炉内温度稳定在设定的范围内；供气模块用于充入保护气体到炭化炉内；进料模块、温控模块和供气模块均受控于控制器；所述的控制器为MCU。

【技术特征摘要】
1.一种石墨炭化的自动控制系统，其特征在于，包括控制器、进料模块、温控模块和供气模块；进料模块用于将原料间歇性地推入到炭化炉中；温控模块用于加热炭化炉中的碳管，并控制炭化炉内温度稳定在设定的范围内；供气模块用于充入保护气体到炭化炉内；进料模块、温控模块和供气模块均受控于控制器；所述的控制器为MCU。2.根据权利要求1所述的石墨炭化的自动控制系统，其特征在于，进料模块为推进器；推进器包括推进器柱塞(5)和驱动推进器柱塞在进料管中往复运动的驱动机构；进料管为水平布置；进料管与石墨炭化系统中的炭化炉的入口相通，所述的进料管上方设有料斗。3.根据权利要求2所述的石墨炭化的自动控制系统，其特征在于，所述的驱动机构为液压驱动机构；液压驱动机构包括液压油缸(22)、液压站(23)以及用于控制液路通断的阀门；阀门受控于控制器；液压站通过液压油管与液压油缸相连；液压油缸的活塞通过推杆与推进器柱塞相连。4.根据权利要求3所述的石墨炭化的自动控制系统，其特征在于，推进器柱塞上设有位移传感器，位移传感器与MCU相连。5.根据权利要求2所述的石墨炭化的自动控制系统，其特征在于，推进器柱塞为中空结构。6.根据权利要求1所述的石墨炭化的自动控制系统，其特征在于，温控模块包括用于测量炭化炉炉内温度的红外测温单元；红外测温单元包括主测温碳管(15)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡顺虎，胡鹏程，
申请(专利权)人：石门楚晶新材料有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43