CN101754504B - 分区控制辐射管加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的分区控制辐射管加热器涉及热处理设备的加热部件，尤其是深型井式气氛热处理炉的加热器。它由若干相同的辐射管组成，其特征在于：每只辐射管包括若干个加热组件及一个辐射管管壳，加热组件纵向依次排列于辐射管管壳内；不同辐射管之间，横向同层加热组件受控于同一控制单元；各层加热组件分别受控于不同的控制单元，实现分区控制。本发明的优点是：可实现分区温度控制，控制温度精确、温度均匀性优越；同时，采用本发明可以取消马弗及马弗油封装置，设备能效高，辐射管适应寿命长，维护方便，安全可靠，热处理质量好，生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及热处理设备的加热部件，尤其是深型井式气氛热处理炉的加热器。
背景技术
目前我国长轴类机械零件的气氛热处理，大多采用深型井式气氛热处理炉进行保护气氛淬火、渗碳、碳氮共渗、氮化处理，从而提高零件的综合机械性能。深型井式气氛热处理炉的温度控制精度及温度均匀性是设备性能及热处理工艺条件的关键指标。而加热器的使用寿命及维护方便性是设备的可靠性与生产效率的重要因素。
现有深型井式气氛热处理炉的加热器通常采用电阻带加热方式，为了避免炉内气氛对电阻带的影响，设备还需配备马弗及马弗底部油封装置。使用这种加热器主要存在三方面的问题：1.马弗蓄热量大、能耗大、寿命短、维修不便；2.由于底部油密封内油蒸汽挥发，对加热器及炉内气氛产生不良影响，加热器的使用寿命缩短，而且加热器的维修更换非常不便；3.底部油密封存在着火灾的安全隐患。
现有井深不足1.5米的气氛热处理炉的加热器也有采用辐射管加热的方式。辐射管由辐射管管壳及设置在管壳内的一个加热组件组成，若干辐射管均匀分布在气氛热处理炉的炉壁内侧，并受控于同一控制单元，构成辐射管加热器。这种加热器的优点是：加热组件与炉内气氛完全隔离，无需使用马弗及马弗底部油封，设备的能耗及维护成本大幅度降低。然而由于现有辐射管式加热器无法分区加热控温，因此不适用于井深超过1.5米的气氛热处理炉。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能实现分区控制，可用于深型井式气氛热处理炉加热的分区控制辐射管加热器。
本发明的技术解决方案是：分区控制辐射管加热器，它由若干相同的辐射管组成，其特征在于：每只辐射管包括若干个加热组件及一个辐射管管壳，加热组件纵向依次排列于辐射管管壳内；不同辐射管之间，横向同层加热组件受控于同一控制单元；各层加热组件分别受控于不同的控制单元，实现分区控制。
所述加热组件由两根电极引出棒、若干陶瓷隔圈及一组电阻丝组成，若干陶瓷隔圈沿辐射管管壳轴向均匀设置，一组电阻丝穿插绕制在若干陶瓷隔圈上，两根电极引出棒分别连接于一组电阻丝的两端。
所述控制单元至少包括热电偶、控制仪表、调功器。
采用本发明分区控制辐射管加热器，可以实现在同一支辐射管内，进行分区加热与控制，从而实现深型井式气氛热处理炉的温度精确控制，获得优越的温度均匀性。深型井式气氛热处理炉采用本发明，可以将加热组件与炉内气氛完全隔离，无需使用马弗及马弗底部油封，设备的能耗及维护成本大幅度降低；工件的热处理质量及生产效率大幅提高；加热器的使用寿命延长，设备更加安全可靠。
附图说明
图1为本发明实施例分区控制辐射管示意图。
图2为本发明实施例上层加热组件示意图。
图3为本发明实施例中层加热组件示意图。
图4为本发明实施例下层加热组件示意图。
图5为本发明实施例A向视图。
图6为本发明实施例B-B剖示图。
图7为本发明实施例C-C剖示图。
图8为本发明实施例D-D剖示图。
图9为本发明实施例在深型井式气氛热处理炉上的应用示意图。
图10为本发明实施例动力主回路线路图。
图11为本发明实施例控制回路线路图。
图中：1、辐射管法兰，2、炉体法兰，3、辐射管管壳，4、保温塞，5、上层加热组件，6、中层加热组件，7、辐射管，8、下层加热组件，9、上层电极引出棒，10、陶瓷隔圈，11、电阻丝，12、中层电极引出棒，13、下层电极引出棒，14、上层加热组件接线端子，15、中层加热组件接线端子，16、下层加热组件接线端子，17、炉盖，18、炉壁，19、上层可控硅调功器，20、上层温度控制器，21、中层可控硅调功器，22、中层温度控制器，23、下层可控硅调功器，24、下层温度控制器，25、上层热电偶，26、中层热电偶，27、下层热电偶。
具体实施方式
实施例：三区控制辐射管加热器
辐射管上层加热组件5由两根上层电极引出棒9、十四只陶瓷隔圈10及一组电阻丝11组成，所述一组电阻丝11的功率为十千瓦。陶瓷隔圈10包含一个盘面和一个立柱，盘面和立柱可以是整体的，也可以是分体的；盘面上设有两圈通孔，外圈十八个通孔用于穿插绕制电阻丝11，内圈六个通孔用于区隔上层电极引出棒9、中层电极引出棒12和下层电极引出棒13，立柱用于区隔盘面。十四只陶瓷隔圈10沿辐射管管壳3轴向叠加排列，每组中所有陶瓷隔圈10上的通孔上、下对齐。一组电阻丝11往复穿插于后十三只陶瓷隔圈10的十五个外圈通孔中。两根上层电极引出棒9插在前两只陶瓷隔圈10的两个内圈通孔中，这两个内圈通孔正对电阻丝缠绕的缺口，两根上层电极引出棒9分别连接于一组电阻丝11的两端，上层电极引出棒9、中层电极引出棒12和下层电极引出棒13的长度应该保证其头部伸出辐射管7外。中层加热组件6和下层加热组件8的结构与上层加热组件5相同。
三区控制辐射管7由上层加热组件5、中层加热组件6、下层加热组件8、保温塞4、辐射管法兰1、炉盖法兰2及辐射管管壳3组成。三个加热组件纵向依次排列于辐射管管壳3内，在上层加热组件5的上方设置有保温塞4，在辐射管管壳3的开口处设置有辐射管法兰1和炉盖法兰2，辐射管法兰1与辐射管7固定连接。辐射管法兰1和保温塞4上分别开设有与陶瓷隔圈10内圈通孔对应的六个通孔。上层加热组件5的上层电极引出棒9穿过保温塞4和辐射管法兰1，伸出辐射管7外。中层加热组件6的中层电极引出棒12穿过上层加热组件5的十四只陶瓷隔圈10、保温塞4和辐射管法兰1，伸出辐射管7外。下层加热组件8的下层电极引出棒13穿过上层加热组件5和中层加热组件6的二十八只陶瓷隔圈10、保温塞4和辐射管法兰1，伸出辐射管7外。辐射管法兰1上设有两根上层加热组件接线端子14、两根中层加热组件接线端子15和两根下层加热组件接线端子16，两根上层加热组件接线端子14分别与两根上层电极引出棒9连接，两根中层加热组件接线端子15分别与两根中层电极引出棒12连接，下根上层加热组件接线端子16分别与两根下层电极引出棒13连接。
三区控制辐射管加热器，由十二根辐射管7和上层控制单元、中层控制单元和下层控制单元组成。上层控制单元至少包括上层热电偶25、上层温度控制器20、上层可控硅调功器19。中层控制单元至少包括中层热电偶26、中层温度控制器22、中层可控硅调功器21。下层控制单元至少包括相互并联的下层热电偶27、下层温度控制器24、下层可控硅调功器23。十二根辐射管7穿过深型井式气氛热处理炉炉盖17上的通孔，均布在深型井式气氛热处理炉的炉壁18内侧，辐射管7管口的炉盖法兰2与深型井式气氛热处理炉的炉盖17上表面固定。十二根辐射管7的上层加热组件接线端子14与上层控制单元连接，十二根辐射管7的中层加热组件接线端子15中层控制单元连接，十二根辐射管7的下层加热组件接线端子16与下层控制单元连接。
本实施例仅为本发明众多具体实施方式中的一个个例。根据深型井式气氛热处理炉深度的不同，加热组件按上下方向分区，可分为二区、三区、四区或更多区。加热组件的功率也会因深型井式气氛热处理炉的功率，及分区情况不同而变化，陶瓷隔圈的数量，陶瓷隔圈上的通孔数量也会随之变化。依据本发明技术方案而演化出的具体实施方式均在本发明保护范围内。
Claims (5)
1.分区控制辐射管加热器，它由若干相同的辐射管组成，每只辐射管包括若干层加热组件及一个辐射管管壳，加热组件纵向依次排列于辐射管管壳内；不同辐射管之间，横向同层加热组件受控于同一控制单元；各层加热组件分别受控于不同的控制单元；所述加热组件由两根电极引出棒、十四只陶瓷隔圈及一组电阻丝组成，十四只陶瓷隔圈沿辐射管管壳轴向均匀设置；其特征在于：所述陶瓷隔圈包含一个盘面和一个立柱，盘面上设有两圈通孔，外圈十八个电阻丝通孔，内圈六个电极引出棒通孔，立柱区隔于盘面之间；十四只陶瓷隔圈沿辐射管管壳轴向叠加排列，每组中所有陶瓷隔圈上的通孔上、下对齐；一组电阻丝往复穿插于后十三只陶瓷隔圈的十五列外圈通孔中；两根电极引出棒插在前两只陶瓷隔圈的两个内圈通孔中，这两个内圈通孔正对电阻丝缠绕的缺口，两根电极引出棒分别连接于一组电阻丝的两端，电极引出棒的长度应该保证其头部伸出辐射管外。
2.根据权利要求1所述的分区控制辐射管加热器，其特征在于：所述控制单元至少包括热电偶、控制仪表和功率调功器。
3.根据权利要求1所述的分区控制辐射管加热器，其特征在于：所述辐射管为三区控制辐射管，它由上层加热组件、中层加热组件、下层加热组件、保温塞、辐射管法兰、炉盖法兰及辐射管管壳组成，三层加热组件纵向依次排列于辐射管管壳内，在上层加热组件的上方设置有保温塞，在辐射管管壳的开口处设置有辐射管法兰和炉盖法兰，辐射管法兰与辐射管固定连接；辐射管法兰和保温塞上分别开设有与陶瓷隔圈内圈通孔对应的六个通孔；上层加热组件的电极引出棒穿过保温塞和辐射管法兰上的通孔，伸出辐射管外；中层加热组件的电极引出棒穿过上层加热组件的陶瓷隔圈内圈通孔、保温塞和辐射管法兰上的通孔，伸出辐射管外；下层加热组件的电极引出棒穿过中层加热组件和上层 加热组件的陶瓷隔圈内圈通孔、保温塞和辐射管法兰上的通孔，伸出辐射管外；辐射管法兰设有两根上层加热组件接线端子、两根中层加热组件接线端子、两根下层加热组件接线端子，两根上层加热组件接线端子分别与两根上层电极引出棒连接，两根中层加热组件接线端子分别与两根中层电极引出棒连接，两根上层加热组件接线端子分别与两根下层电极引出棒连接。
4.根据权利要求2所述的分区控制辐射管加热器，其特征在于：所述控制仪表为温度控制器。
5.根据权利要求2所述的分区控制辐射管加热器，其特征在于：所述调功器为可控硅调功器。
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