CN100462658C - 气氛炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气氛炉，是在一气氛炉炉体内的底部设置一预热装置，其包括有壳体、内隔板、输出管、输入管、延伸管、以及连通管。内隔板设于壳体内部，使壳体内部分隔成一预热室及一冷却室；输出管与冷却室相连通；输入管设置于输出管内部，并与预热室相连通，且与一供气源连接；延伸管连通于预热室及炉体内部；连通管连通于炉体内部及冷却室。预热室及冷却室的间通过内隔板产生热交换作用，使得流经冷却室内的气氛及废气所具热能，可以通过内隔板所吸收并传导至预热室，而对预热室内所流经的气氛同时进行加热。

Description

气氛炉

技术领域

本发明有关一种气氛炉，尤指一种具有预热装置可同时对输入及输出气氛炉内的气氛进行预热及冷却的气氛炉。

背景技术

现有的钟罩式气氛炉，主要将被加工件放置于气氛炉内后进行烧结加工。在进行烧结加工的过程中，需要在密闭的气氛炉内导入气氛，使被加工件经由烧结加工后，可以在被加工件表面形成一保护层，使被加工件可以得到保护而防止其产生氧化及脱碳。气氛烧结主要是通过控制气氛的成分，及其所含热状态、流动速度及流动方向等条件来进行传热，使经加工完成的被加工件的品质符合要求。因此必须有效控制气氛的温度，避免于加工时，因温度变化过大而造成对被加工件产生不良的效果。

图1是现有气氛炉的示意图。如该图所示，目前的气氛炉，主要包括有一底座10’、一炉体20’、一加热装置30’、以及一炉罩40’。

其中炉体20’固设于底座10’上；炉罩40’罩设于炉体20’外部，并在炉体20’及炉罩40’的间设置有加热装置30’。通过加热装置30’在炉体20’外壁进行加热，使其所产生的热能可以经由炉体20’外壁的传导，导引入炉体20’内部进行加温。

又，上述现有的气氛炉，设置有一输入管50’与一供气源52’连接，并延伸进入炉体20’内的顶部；输入管50’上设有一加热器54’，使得由供气源52’供给的气氛，可以经由加热器54’进行加热至一适当温度后，再由输入管50’输入至炉体20’内部。另设置有一输出管60’，由炉体20’底部延伸至炉体20’外部；输出管60’上并设置有一冷却器62’，使得炉体20’内部的气氛及废气，可以经由冷却器62’进行冷却及降低温度后，再由输出管60’排出于炉体20’外部。

但是现有的气氛炉由于需要分别增设加热器54’及冷却器62’，以便对所输入及输出的气氛分别进行预热及冷却的加工，因而在烧结过程中需要耗费过多的电能及成本；且加热器54’及冷却器62’等加工机具及设备，在加工过程中易于产生不可预期的损害，造成加工温度难以达到稳定控制，使得被加工件难以维持良好的加工品质。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种气氛炉，其可通过气氛炉本身所具有的预热装置，对输入的气氛进行预热，降低生产的成本。

本发明的另一目的在于提供一种气氛炉，其主要是对输入及输出气氛炉内的气氛运用热交换作用及原理，以对所输入及输出的气氛同时产生加热及冷却的效果，达到节省成本的目的。

为达成上述目的，本发明主要在气氛炉炉体内的底部设置一预热装置，该预热装置包括有壳体、内隔板、输出管、输入管、延伸管、以及连通管。内隔板设于壳体内部，使壳体内部得以分隔成一预热室及一冷却室，并分别位于壳体内部的上下位置且互不相通；壳体的上表面处设有一断热板，用以防止在预热装置与炉体之间产生热传导。输出管连接于壳体下表面处，并延伸于炉体外部，且与冷却室相连通，以排放炉体内部的气氛及废气。输入管设置于输出管内部，且输入管与输出管之间具有间隙，作为输出管输出气体的路径；输入管一端延伸于炉体外部，且与一供气源连接，由炉体外部向内输入气氛；输入管另端则穿设过冷却室后与预热室相连通。延伸管设于壳体上表面处并与预热室相连通，延伸管并穿设过断热板后延伸至炉体内的顶部。连通管设于壳体上表面处，并穿过预热室后与冷却室相连通；而断热板上与连通管相对应位置处则开设有一集气孔，使得连通管与炉体内部相连通。由此使得预热室及冷却室之间通过内隔板产生一热交换作用，使流经冷却室内的气氛及废气所具热能，可以通过内隔板所吸收并传导至预热室，致使预热室内所流经的气氛可以同时经由与内隔板接触而进行加热。

附图说明

图1是现有气氛炉的示意图。

图2是本发明一较佳实施例的气氛炉示意图。

图3是本发明一较佳实施例的预热装置示意图。

图4是本发明一较佳实施例的预热装置内产生热对流的示意图。

组件符号说明

10     底座

12     固定组件

14     炉衬

20     炉体

30     炉罩

40     加热装置

50     预热装置

51     壳体

512    预热室

514    冷却室

52     内隔板

53     输出管

532    第一分接管

5322   第一阀体

5324   真空泵

534    第二分接管

5342   第二阀体

54     输入管

542    第三阀体

544    供气源

55     延伸管

56     连通管

60     断热板

62     集气孔

10’   底座

20’   炉体

30’   加热装置

40’   炉罩

50’   输入管

52’   供气源

54’   加热器

60’   输出管

62’   冷却器

具体实施方式

为进一步了解本发明的结构、特征及其目的，附以图式及较佳具体实施例，详细说明如后。

图2是本发明一较佳实施例的气氛炉示意图。请参阅图2所示，本发明的气氛炉包括有一底座10、一炉体20、一炉罩30、一加热装置40、以及一预热装置50。

其中炉体20底部由多个固定组件12固设于底座10上，并在炉体20内底部与底座10的间设有一具有隔热效果的炉衬14。该炉衬14由一断热材所制成，以断绝炉体20内部的热能经由底座10散逸出去。在底座10及炉体20相接面之间可设有一密封环(图未示)，使炉体20内能够确实呈一密闭空间。

炉罩30由一断热材所制成，并罩设于炉体20外部，以阻绝炉体20内部的热能散逸至外界。

加热装置40设置于炉罩30与炉体20之间，可通过一控温模块(图未示)的控制产生热能，以便对炉体20进行加温。加热装置40所产生的热能由炉体20的外壁经由热传导至炉体20内部，使炉体20内部可以产生足够的高温，以进行烧结制程或其它相关制程。且由于炉罩30同时罩设于炉体20及加热装置40外部，故可避免加热装置40运作时所产生的热量散逸至外界。

图3是本发明一较佳实施例的预热装置示意图。请同时参阅图3所示，本发明主要在炉体20内的底部设置有预热装置50。该预热装置50具有一内呈中空的壳体51，且最佳者是以可耐高温的金属材质所制成。壳体51内部另设有一内隔板52，使壳体51内部得以分隔成一预热室512及一冷却室514，它们分别位于壳体51内部的上下位置且互不相通。又设有一断热板60位于壳体51的上表面处，用以隔绝预热装置50与炉体20的底部，避免其间直接产生热传导。

壳体51下表面处连接设置有一中空的输出管53，该输出管53与冷却室514相连通。另在输出管53内部更设置有一中空的输入管54，该输入管54穿设过冷却室514后与预热室512相连通。输入管54管径需小于输出管53管径，使输入管54得以被安置于输出管53内，且不影响到输出管53输出气体的效果。即，输入管54与输出管53之间具有间隙，作为输出管53输出气体的路径。

输出管53及输入管54穿设过炉衬14及底座10，并延伸至炉体20外部。输出管53末端被分隔成第一分接管532及第二分接管534，它们分别设有第一阀体5322及第二阀体5342。第一分接管532并设有一真空泵5324，当真空泵5324运作时，可以将炉体20内部气体抽离至外部。输入管54同样设置有第三阀体542，并与一供气源544相连接，从供气源544提供气氛的输入。

又，壳体51上表面处设有一延伸管55与预热室512相连通。延伸管55并在穿设过断热板60后，延伸至炉体20内的顶部。壳体51上表面处另设有一连通管56，该连通管56穿过预热室512后与冷却室514相连通。断热板60上与连通管56相对应位置处，则开设有一集气孔62，由此使得连通管56与炉体20内部相连通。

以下针对本较佳实施例的使用方法做进一步的说明：当本实施例欲烧结的工件为盲管工件或工件内部含有其它气体时，为避免影响工件烧结的结果，需对炉体20内部进行换气的步骤。首先将输入管54及第二分接管534上的第三阀体542及第二阀体5342予以关闭后，打开第一分接管532上的第一阀体5322，启动真空泵5324进行抽气的运作，使得炉体20及预热装置50内部存在的空气经由输出管53及第一分接管532抽取至外界；待炉体20及预热装置50内部呈一近似真空状态或呈一设定的负压值，即可关闭第一分接管532上的第一阀体5322及真空泵5324，并打开输入管54上的第三阀体542，使来自供气源544的气氛可以依序经由输入管54、预热装置50及延伸管55进入炉体20内部，待气氛充满整个炉体20及预热装置50内部达到一适当的正压值，即完成换气的步骤。

图4是本发明一较佳实施例的预热装置内部产生对流的示意图。请同时参阅图4所示，当本实施例欲进行烧结制程时，首先是通过加热装置40对炉体20的外壁进行加热，以便炉体20可以通过热传导方式，将炉体20外壁所吸收的热能传导至炉体20内部。在加热装置40进行加热的过程中，输入管54上所设的第三阀体542呈开启状态，使供气源544所提供的气氛可以通过第三阀体542后，经由输入管54导入于预热装置50的预热室512内部，而第一分接管532上的第一阀体5322则需呈关闭状态；第二分接管534上的第二阀体5342则需呈一开启状态。当气氛持续经由输入管54导入预热室512内部后，再经由延伸管55的引导进入于炉体20内顶部。由于此时加热装置40持续地加热炉体20，使得导入于炉体20内顶部的气氛也会同时受到持续的加热。此时，高温气氛由于其密度较低，故会向上方浮升而累积在炉体20内顶部；随着输入炉体20内部的气氛增加，高温的气氛会逐渐向炉体20下方移动，并将温度较低的气氛或废气经由集气孔62排入预热装置50的冷却室514内部，再依序经由输出管53、第二分接管534及第二阀体5342排出于炉体20外部。待高温的气氛充满炉体20内部，即可通过高温的气氛对放置于炉体20内部的工件进行烧结作业。

在本较佳实施例中，经由预热装置50的输入管54所输入的低温气氛，在流经输入管54的过程中，由于输出管53包覆在输入管54的外部，故输入管54管壁可以吸收由输出管53排出的气氛或废气的热能，使流经输入管54内的气氛可以通过输入管54管壁吸收热能进行第一次预热加温；在此同时由输出管53输出的气氛或废气，可通过及接触输入管54的管壁，致使经由输出管53输出的气氛或废气的热能，可以同时通过输入管54管壁进行热交换的作用而降低其温度，达到冷却的目的。而通过延伸输入管54及输出管53长度，或在输入管54管壁上形成一波浪状结构，进一步可以延长气氛与输入管54管壁间接触面积及热交换的时间，进而对于输入管54内部气氛的预热，以及对于输出管53内部气氛及废气的冷却，可以达到较佳的效果。

再者，由于进入预热室512系为温度较低的气氛，而由炉体20内部经集气孔62及连接管56进入冷却室514内的是温度较高的气氛或废气，故在预热室512及冷却室514间会产生有一温度差，使得进入冷却室514内的高温气氛或废气在上升碰触到位于预热室512及冷却室514间的内隔板52时，高温气氛或废气的热量可以被内隔板52所吸收及隔离，进而使热量被吸收的低温气氛或废弃因密度较高产生下沉作用，如此高温气氛及废气不断经由内隔板52吸收热量降低温度而下降，并同时使其它高温且密度相对较低的气氛及废气被带动上升，进而在冷却室514内产生一热对流的现象，最后冷却后的低温气氛及废气即可经由输出管53排出；同样地，在进入预热室512内的高温气氛，由于内隔板52吸收了冷却室514内高温气氛或废气的热量而使得内隔板52可以保持较高温度，使得进入预热室512与内隔板52接触的气氛由于产生热交换作用，再次由内隔板52进行第二次预热加温，而被内隔板52加热的高温气氛密度降低而上升，并促使相对密度较高而温度较低的气氛被带动下沉而与内隔板52接触，进而在预热室512内也产生一热对流的现象，最后高温的气氛即可经由预热室512上方的延伸管55进入炉体20内部。由此使得该预热装置50可以达到对于输入炉体20内部的气氛进行预热的处理，并同时使得炉体20内部的气氛或废气可以在排放的过程中经冷却处理再排出于炉体20。

又，在本实施例中，位于预热室512及冷却室514间的内隔板52结构，进一步可以具有一波浪状的曲面，使内隔板52与气氛间，可以具有较大的接触面积，以提高内隔板52与气氛间的热交换效率；再者所产生波浪状的曲面更可以使得预热室512及冷却室514内的气氛及废气等流体产生乱流的现象，以减缓流动速率，延长与内隔板52接触的时间，得到最佳的加热及冷却的效果。

本发明虽已通过上述较佳实施例加以详细说明，仅用以说明本发明使熟知本技术领域的人可更易于了解本发明，非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利保护的范围内。

Claims (10)

1.一种气氛炉，其包括有：

一底座；

一炉体，由多个固定组件固设于该底座上，该炉体内底部与该底座间设有一具有隔热效果的炉衬；

一炉罩，由断热材所制成，罩设于该炉体外部；

一加热装置，设置于该炉罩与该炉体之间；以及

一预热装置，位于该炉体内的底部，其包括有：

一内呈中空的壳体；

一内隔板，设于该壳体内部，使该壳体内部分隔成预热室及冷却室，并分别位于该壳体内部的上下位置且互不相通；该壳体的上表面处设有断热板；

一输出管，连接该壳体下表面处并延伸于该炉体外部，且与该冷却室相连通；

一输入管，设置于该输出管内部，并与该输出管之间具有间隙，该输入管一端延伸于该炉体外部，且与一供气源连接，该输入管另一端则穿设过该冷却室后与该预热室相连通；

一延伸管，设置于该壳体上表面处并与该预热室相连通，且该延伸管穿设过该断热板后延伸至该炉体内的顶部；及

一连通管，设于该壳体上表面处，且穿过该预热室后与该冷却室相连通；该断热板上与该连通管相对应位置处开设有集气孔，该连通管与该炉体内部相连通。

2.如权利要求1所述的气氛炉，其中该输出管末端分隔成第一分接管及第二分接管，该第一分接管及第二分接管分别设有第一阀体及第二阀体，并在该第一分接管上设有真空泵。

3.如权利要求1或2所述的气氛炉，其中该输入管上设置有第三阀体，并与该供气源相连接。

4.如权利要求1所述的气氛炉，其中该内隔板具有波浪状的曲面。

5.如权利要求1所述的气氛炉，其中该底座及该炉体相接面之间设有密封环。

6.如权利要求1所述的气氛炉，其中该输出管及该输入管穿设过该炉衬及该底座而延伸至该炉体外部。

7.一种气氛炉，其预热装置主要设置于该气氛炉的炉体内的底部，该预热装置包括有：

一内呈中空的壳体；

一内隔板，设于该壳体内部，使该壳体内部分隔成预热室及冷却室，并分别位于壳体内部的上下位置且互不相通；该壳体的上表面处设有一断热板；

一输出管，连接该壳体下表面处并延伸于该炉体外部，且与该冷却室相连通；

一输入管，设置于该输出管内部，并与该输出管之间具有间隙，该输入管一端延伸于该炉体外部，且与供气源连接，该输入管另一端则穿设过该冷却室后与该预热室相连通；

一延伸管，设置于该壳体上表面处并与该预热室相连通，且该延伸管穿设过该断热板后延伸至该炉体内的顶部；以及

一连通管，设于该壳体上表面处，且穿过该预热室后与该冷却室相连通；该断热板上与该连通管相对应位置处开设有集气孔，该连通管与该炉体内部相连通。

8.如权利要求7所述的气氛炉，其中该输出管末端分隔成第一分接管及第二分接管，该第一分接管及第二分接管分别设有第一阀体及第二阀体，并在该第一分接管上设有真空泵。

9.如权利要求7或8所述的气氛炉，其中该输入管上设置有第三阀体，并与该供气源相连接。

10.如权利要求7所述的气氛炉，其中该内隔板具有波浪状的曲面。

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