CN102419085B - 一种微波、电混合加热钟罩窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波、电混合加热钟罩窑，它由炉体(1)、保温系统(2)、微波馈能系统(3)、微波源系统(4)、冷却水系统(5)、废气回收及真空系统(6)、测温系统(7)、抽湿排风系统(8)、气氛系统(9)、微波密封系统(10)、控制系统(11)、升降机及顶紧机构(12)、机架平台(13)、匣钵(14)、移动运载小车(15)、移动轨道(16)、电加热系统(17)、炉管系统(18)、炉盖系统(19)等组成。整个窑炉的各个部件连接处均设有微波密封装置。本发明采用微波、电加热综合了电加热和微波加热的优点，克服了它们各自的缺点，基于微波、电混合加热的优势，本发明是一种升温速度快，处理材料品质高、加热匹配性能高、能量效率高的微波、电混合加热钟罩窑。

Description

一种微波、电混合加热钟罩窑

技术领域

本发明涉及一种窑炉，特别是涉及一种在钟罩窑炉中利用微波、电混合加热代替传统的电阻加热、燃气加热、燃油加热和微波加热的微波、电混合加热钟罩窑。

背景技术

钟罩窑是一种应用于保护气氛或弱还原性气氛下大批量制件的烧成，生产效率高，广泛应用于陶瓷、冶金、电池材料等行业的干燥和烧结。现在的加热方式为电阻加热、燃气加热、燃油加热和微波加热四种方式。传统的钟罩窑的结构是：包括电阻加热、燃气加热或燃油加热组成的炉体、抽湿排风系统、冷却排风系统、测温控制系统、保温系统及升降顶紧机构，采用电阻加热、燃气加热或燃油加热组成的炉体，电阻加热、燃气加热或燃油加热对材料进行加热，烧结温度一般比较高，反应速度慢，烧结后材料的品质低。微波加热与前面四种加热方式在作用机理上不同，在实验中对同种材料进行加热比较，利用微波加热材料的烧结温度一般要比传统加升温速度快，烧结后材料的品质高，但部分材料在低温时微波吸收性能差，微波加热匹配性能差，反射功率大，能量效率低。微波、电混合加热钟罩窑可克服如上缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加热温度低、反应速度快、处理材料品质高、加热匹配性能高、能量效率高的微波、电混合加热钟罩窑。

为了解决上述技术问题，本发明提供的微波、电混合加热钟罩窑，包括炉体、保温系统、冷却水系统、废气回收及真空系统、抽湿排风系统、气氛系统、匣钵系统、移动运载小车、炉管系统和炉盖系统，在所述的炉体上设有电加热系统和微波馈能系统，整个窑炉的各个部件连接处均设有微波密封系统。

所述的炉管系统采用高温耐火材料制成，并且具有一定的强度支撑包裹于其上的所述的电加热系统和所述的保温系统。

所述的移动运载小车和所述的匣钵系统由耐火材料底板、匣钵、匣钵盖、真空快接法兰和外保骨架组成，其中所述的真空快接法兰与所述的外保骨架焊接达到密封气体的要求，所述的耐火材料底板上开槽放置密封材料将所述的移动运载小车和所述的炉体密封；所述的外保骨架四周与所述的炉体间布置有橡胶密封条进行二次密封，增加密封的可靠性；所述的真空快接法兰在真空烧结时接真空泵抽真空，空气气氛时进空气，炉内材料冷却时按需要可以吹入冷风。所述的移动运载小车装载所述的匣钵系统置于所述的移动轨道上，移动轨道通过电机带动可以正反转，将移动运载小车和匣钵系统传送到需要的位置，进行装料、烧结、卸料等相应的动作。

所述的移动运载小车装载所述的匣钵系统在烧结工位由液压或气动升降机及顶紧机构托起至炉体内，并通过所述的微波密封系统密封气氛和微波，烧结过程中另有机械顶紧机构，保证密封的可靠性。

所述的电加热系统主要由电阻丝和绝缘材料组成，外层覆盖保温材料，所述的电加热系统的引出接线端子穿越所述的冷却水系统时增加钢套管与所述的炉体焊接以及设有绝缘护套管，既可以密封微波又可以密封气体。

所述的废气回收及真空系统、抽湿排风系统管道上均设有调节阀门，保证抽真空的顺利进行。

所述的烧结区移动运载小车人工操作部分设有微波泄漏报警仪。

所述的冷却水系统包覆于所述的炉体外，冷却水经进水总管从炉体侧下部进入冷却系统，回水从炉体侧上部流出进入回水总管。

所述的微波能馈入系统的冷却系统是所述的微波能馈入系统的磁控管的进口端通过进水支路和供水泵与进水主管连接，所述的磁控管的出口端通过回水支路和回水泵与回水主管连接，所述的回水主管与冷却塔连接。

所述的废气回收及真空系统和所述的抽湿排风系统的微波密封装置是在所述的废气回收及真空系统和抽湿排风系统的风罩内的炉体的排湿孔上设有多个并列的截止波导管，所述的截止波导管与炉体用氩弧焊满焊连接在一起。炉体内的热风或水汽从截止波导管排出炉体外的风罩内，风机经风管将热风或水汽抽出。风管上设有调节阀门，调节阀门的开启程度，可以调节排风抽湿的强度。

采用上述技术方案的微波、电混合加热钟罩窑，在电加热与微波屏蔽技术方面，一是采用电加热与微波加热分时段进行，在窑炉中低温时段以电加热为主，使窑炉及材料升温到一定温度，中高温时段采用微波加热。在一台窑炉中微波加热和电加热同时进行，使电加热与微波加热隔离；二是电加热同样利用耐火材料炉管作炉管，电加热发热元件安装在炉管与保温材料之间。在钟罩窑进出口处设置了微波抑制装置，炉体与炉盖连接处设计有微波密封件，排湿从炉体内抽气孔、冷却从外面给炉内通冷却空气孔都设计有微波密封装置，测温热电偶与炉体连接处的微波密封装置及热电偶测温的屏蔽。在微波能馈入方面，设置多模腔微波能馈入口，采取裂缝天线馈入微波能。在炉体内温度场均匀方面，保温材料采用高纯度的保温板，炉内保温材料形成的内腔安装有耐火材料。磁控管冷却方式采取水冷方式，水冷却系统采用先进水后排水技术，使各点冷却水压力均衡，主回水管采用零压回水或负压回水。在控制方面，通过温控仪和PLC，在设定的温度曲线上自动控制微波源的微波能馈入，磁控管水冷却自动超温报警。在安全使用方面，烧结区移动运载小车人工操作部分设有微波泄漏在线检测仪。

本发明采用微波、电加热综合了电加热和微波加热的优点，克服了它们各自的缺点，基于微波、电混合加热的优势，本发明是一种加热温度低，反应速度快，处理材料品质高、加热匹配性能高、能量效率高的微波、电混合加热钟罩窑。

附图说明

图1为本发明结构简图。

图2为本发明结构截面简图。

图3为移动运载小车和匣钵系统简图。

图4为电加热系统结构俯视图。

图5为电加热系统结构左视图。

图6为移动轨道主视图。

图7为移动轨道左视图。

图8为排湿孔或排风孔微波密封装置结构示意图。

图9为冷却水设计原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，一种微波、电混合高温钟罩窑，包括炉体1、保温系统2、冷却水系统5、废气回收及真空系统6、测温系统7、抽湿排风系统8、气氛系统9、控制系统11、升降机及顶紧机构12、机架平台13、匣钵系统14、移动运载小车15、移动轨道16、炉管系统18和炉盖系统19，在炉体1上设有电加热系统17和微波馈能系统3，微波馈能系统3连接有微波源系统4，整个窑炉的各个部件连接处均设有微波密封系统10。炉管系统18采用高温耐火材料制成，并且具有一定的强度支撑包裹于其上的电加热系统17和保温系统2。冷却水系统5包覆于炉体1外，冷却水经进水总管从炉体侧下部进入冷却系统，回水从炉体侧上部流出进入回水总管。烧结区移动运载小车15人工操作部分设有微波泄漏报警仪。

参见图1、图2和图3，移动运载小车15和所述的匣钵系统14由耐火材料底板201、匣钵202、匣钵盖203、真空快接法兰204和外保骨架205组成，其中真空快接法兰204与外保骨架205焊接达到密封气体的要求，耐火材料底板201上开槽放置密封材料将移动运载小车15和炉体1密封；外保骨架205四周与炉体1间布置有橡胶密封条进行二次密封，增加密封的可靠性；真空快接法兰204在真空烧结时接真空泵抽真空，空气气氛时进空气，炉内材料冷却时按需要可以吹入冷风。移动轨道16由支架501、辊筒502、挡板503、传动链条504、带减速机电机505等组成。移动运载小车15装载匣钵系统14置于移动轨道16上，移动轨道16通过电机带动可以正反转，将移动运载小车15和匣钵系统14传送到需要的位置，移动运载小车15装载匣钵系统14在烧结工位由液压或气动升降机及顶紧机构12托起至炉体1内，并通过微波密封系统10密封气氛和微波，进行装料、烧结、卸料等相应的动作。烧结过程中另有机械顶紧机构，保证密封的可靠性。

电加热系统17主要由电阻丝302和绝缘材料301组成，外层覆盖保温材料，电加热系统17的引出接线端子304穿越冷却水系统5时增加钢套管306与炉体1焊接以及设有绝缘护套管305，既可以密封微波又可以密封气体。

电加热升温时段可以根据物料按工艺要求由电加热对物料进行升温加热。电加热与微波加热各自成为一个独立系统。电加热升温控制由热电偶、温控仪、PLC等组成，使物料经过电加热段时温度达到工艺要求。

微波、电混合加热的技术难点是克服微波对电加热元件的干扰，对电加热元件进行微波屏蔽。

如图8，废气回收及真空系统6和抽湿排风系统8的微波密封装置是在废气回收及真空系统6和抽湿排风系统8的风罩701内的炉体的排湿孔上设有多个并列的截止波导管704。截止波导管704与炉体用氩弧焊满焊连接在一起，炉体内的热风或水汽从截止波导管704排出炉体外的风罩701内，风机经风管703将热风或水汽抽出。风管703上设有调节阀门702，调节阀门702的开启程度，可以调节排风抽湿的强度，保证抽真空的顺利进行。排湿孔设计成可调，排湿风机采用变频调速。排湿系统的调节影响物料的升温曲线。

如图9，微波能馈入系统3的冷却系统是磁控管801的进口端通过进水支路806和供水泵807与进水主管808连接，磁控管801的出口端通过回水支路802和回水泵803与回水主管804连接，回水主管804与冷却塔805连接。为平衡各进水点压力，采用进水支路806排列与回水支路802排列相反，先进水后排水，先进水的进水压力高，后排水的排水压力也高，进出水压力差基本一致。磁控管801冷却需要保证水流量。为增加水的流速，降低回水主管804的压力，在回水管路上安装回水泵803，回水泵803一方面将水抽到冷却塔805上对水进行冷却，另一方面降低了回水主管805内的压力。

在冷却时水冷却系统5可以进行水量大小的调节，并设置了冷却排风系统6，采用高压风机向炉体内鼓风，高温风机抽风，风机采用变频器调速。调节冷却系统的各参数可以实现物料按工艺要求冷却。

测温系统7的测温热电偶采用铠装热电偶，热电偶与炉体连接采用法兰连接。

炉体1上因安装工艺所需开的孔，在安装完成后须盖上盲板，在炉体1与盲板间压一层密封圈。

微波控制系统的供电与微波源系统4的微波电源的供电用隔离变压器分开供电。控制线与电机电缆分别走电缆桥架。

烧结区移动运载小车15人工操作部分设有微波泄漏在线检测仪，微波泄露超标时，报警装置进行报警，提醒操作人员解除故障，保护人身安全。

Claims (8)

1.一种微波、电混合加热钟罩窑，包括炉体（1）、保温系统（2）、冷却水系统（5）、废气回收及真空系统（6）、抽湿排风系统（8）、气氛系统（9）、匣钵系统（14）、移动运载小车（15）、炉管系统（18）和炉盖系统（19），在所述的炉体（1）上设有电加热系统(17)和微波馈能系统（3），整个窑炉的各个部件连接处均设有微波密封系统（10），其特征在于：所述的移动运载小车（15）和所述的匣钵系统（14）由耐火材料底板（201）、匣钵（202）、匣钵盖（203）、真空快接法兰（204）和外保骨架（205）组成，其中所述的真空快接法兰（204）与所述的外保骨架（205）焊接达到密封气体的要求，所述的耐火材料底板（201）上开槽放置密封材料将所述的移动运载小车（15）和所述的炉体（1）密封，所述的外保骨架（205）四周与所述的炉体（1）间布置有橡胶密封条。

2.根据权利要求1所述的微波、电混合加热钟罩窑，其特征在于：所述的炉管系统(18)采用高温耐火材料制成并且具有一定的强度支撑包裹于其上的所述的电加热系统（17）和所述的保温系统（2）。

3.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热钟罩窑，其特征在于：所述的电加热系统（17）主要由电阻丝（302）和绝缘材料（301）组成，外层覆盖保温材料，所述的电加热系统（17）的引出接线端子（304）穿越所述的冷却水系统（5）时增加钢套管（306）与所述的炉体（1）焊接以及设有绝缘护套管（305）。

4.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热钟罩窑，其特征在于：所述的废气回收及真空系统（6）、抽湿排风系统（8）管道上均设有调节阀门(702)。

5.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热钟罩窑，其特征在于：所述的烧结区移动运载小车（15）人工操作部分设有微波泄漏报警仪。

6.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热钟罩窑，其特征在于：所述的冷却水系统（5）包覆于所述的炉体（1）外，冷却水经进水总管从炉体侧下部进入冷却水系统，回水从炉体侧上部流出进入回水总管。

7.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热钟罩窑，其特征在于：所述的微波馈能系统（3）的冷却系统是所述的微波馈能系统（3）的磁控管(801)的进口端通过进水支路(806)和供水泵(807)与进水主管(808)连接，所述的磁控管(801)的出口端通过回水支路(802)和回水泵(803)与回水主管(804)连接，所述的回水主管(804)与冷却塔(805)连接。

8.根据权利要求1或2所述的微波、电混合加热钟罩窑，其特征在于：所述的废气回收及真空系统（6）和所述的抽湿排风系统（8）的微波密封装置是在所述的废气回收及真空系统（6）和抽湿排风系统（8）的风罩(701)内的炉体的排湿孔上设有多个并列的截止波导管（704），所述的截止波导管（704）与所述的炉体（1）用氩弧焊满焊连接在一起。

Images