CN105803179B - 一种罩式光亮退火炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种罩式光亮退火炉，包括下炉体和密封压接于其上方的上炉体，两炉体的内径一致，下炉体内布置有支柱，支柱的上端连接有水平布置的底座板，工件置于底座板上被筒形罩体罩住，下炉体的底部连接有循环风机，筒形罩体和上炉体之间的空腔中布置有加热体，炉体内布置有冷却水管，下炉体的底部连接有惰性气体进气阀、顶部连接有重力安全阀，下炉体的下端有支撑架。循环风机使炉体内强制形成循环风，加热时通过强风直接把发热体的热量带走并沿风道把热量送到待加热的工件上完成热交换，保温完成后加热停止，在冷却水管中通入冷却水，循环风再把高温工件上的热量带走实现冷却。加热快、能效高、冷却快速、温度均匀性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属热处理设备，具体涉及一种利用惰性气体保护的罩式光亮退火炉。
背景技术
传统的罩式光亮退火炉通常由内罩、加热罩、冷却罩及底座等组成，内罩通过法兰及密封圈与底座压紧在一起，产品装于充满惰性气体的内罩中，通过一台搅拌风机对罩内气体进行搅拌。加热罩内侧装有加热器，通过辐射加热内罩的外壁，再通过内罩的内壁加热装罩内的工件，当加热与保温完成后吊走加热罩，再通过冷却罩对内罩进行冷却，从而使内罩中的产品冷却。
这种经典的模式存在以下问题：
（1）工件的加热必须先辐射加热内罩，只有内罩加热后才能加热工件，这样加热效率不高且加热罩到内罩的温度梯度较大，致使加热器必须长时间处在较高的工作温度，因而能效较低；
（2）内罩内的风机仅起到搅拌的作用，并没有形成强制对流的风，因此，内罩内的空气流动是无序的，不利于提高工件温度均匀性及温度精度；
（3）内罩与底座的连接面积较大，并且通常需要水冷，导致漏热较多；
（4）内罩上部工作温度高，下部工作温度低，热差较大，因而导致内罩与底座的密封可靠性不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可抽高真空、惰性气体快速有序循环的高能效罩式光亮退火炉。
本发明公开了一种罩式光亮退火炉，包括下炉体和密封压接于其上方的上炉体，两炉体的内径一致，下炉体内布置有支柱，支柱的上端连接有水平布置的底座板，工件置于底座板上通过筒型罩体罩住，上炉体罩于筒型罩体外，下炉体的底部连接有循环风机，筒型罩体和上炉体之间的空腔中布置有加热体，炉体内布置有冷却水管，下炉体的底部连接有惰性气体进气阀、顶部连接有重力安全阀，下炉体的下端有支撑架；使加热体发热，通过循环风机强制炉体内形成循环风来加速工件的加热升温过程，加热升温和保温过程完成后，往冷却水管中通入冷却水将炉体内的热量带走使工件冷却。
作为优选，所述上炉体和下炉体的内壁均为不锈钢板，上炉体壁体的下端面和下炉体壁体的上端面均为不锈钢板，内壁不锈钢板的厚度大于端面的不锈钢板厚度。炉体内壁采用2-4mm厚的不锈钢板，以保证强度。端面采用0.5-1mm的不锈钢板，以减小传热面积。
作为优选，所述上炉体和下炉体之间通过分别连接于两炉体端部外壁的法兰压接，两法兰之间设置有内外两个橡胶的密封圈，内密封圈为耐高温密封圈，外侧的密封圈硬度大于内侧密封圈的硬度，内侧密封圈的直径大于外侧密封圈的直径；上炉体下端法兰的连接面为平面，下炉体上端法兰的连接面有两个用于嵌装两密封圈的环形槽，两密封圈的上部位于环形密封槽外。真空密封主要由内侧的密封圈保证，外侧的大密封圈硬一些，上炉体的重量主要由它支撑，同时与内侧的密封圈之间形成一个压力差，从而可以更好的保障炉内真空。
进一步的，所述上炉体和下炉体的壁体之间设置有热气挡圈，下炉体的内壁和上端面交界处设置有厚度大于内壁厚度的不锈钢圆环，热气挡圈的下部嵌装于不锈钢圆环中。热气挡圈的设置一方面可以减少热量的损失，另一方满可以延长橡胶密封圈的使用寿命。
作为优选，所述发热体沿所述筒型罩体的高度方向布置，筒型罩体的上方和下炉体中分别布置有所述冷却水管。
作为优选，所述筒型罩体的上端和底座板上分别布置有贯穿厚度的通风孔；底座板的下侧连接有锅底型的下集风罩，下集风罩的底部中心位置处有集风孔。
作为优选，所述循环风机包括电机和叶轮，电机的输出轴和叶轮轴之间通过带传动连接，叶轮位于下炉体内，叶轮轴包括中空段和实心段，实心段的内端与叶轮连接为一体、外端与中空段焊接为一体，中空段通过连接于所述支撑架上的筒座安装固定，筒座为两端封闭的圆筒体，叶轮轴穿过圆筒体内端和外端的端板处分别连接有调心滚子轴承和双列圆锥滚子轴承，两轴承分别通过分别固定于相应端板内侧的轴承座安装固定；圆筒体的外壁布置有散热片，圆筒体的外壁和所述支撑架之间还连接有加强筋板。叶轮轴的皮带轮安装段为锥形度，皮带轮的轴向中心有相应的锥形孔，皮带轮的外端和叶轮轴之间通过压板及紧固螺钉安装固定；叶轮的安装位置对应所述下集风罩底部的集风孔处。
进一步的，所述叶轮轴和所述筒座外端端板之间连接有动密封组件，动密封组件包括密封盖、多个接触式密封圈和一个动密封圈，密封盖与通过外端端板之间通过螺钉紧固，密封盖的中心位置处有用于叶轮轴穿过的安装孔，多个接触式密封圈依次嵌装于安装孔的侧壁，动密封圈嵌装于安装孔的外端，接触式密封圈为矩形标准动密封圈，动密封圈为矩形密封环及其外端中心的锥形密封舌的整体件，叶轮轴对应锥形密封舌处为锥度大于锥形密封舌锥度的锥段，锥形密封舌的外端孔径与叶轮轴的相应位置处外径一致；叶轮轴上对应密封盖和动密封圈的矩形密封环的外侧连接有螺母，动密封圈的锥形密封舌伸入螺母的中心孔中。
进一步的，所述叶轮轴的内腔中有送风管，送风管的外端连接有送风机，送风管的内端管壁上开设有送风孔，冷风从送风孔中进入叶轮轴与送风管之间的间隙中后排出。
作为优选，所述下炉体对应所述叶轮轴的安装位置处连接有不锈钢管，所述叶轮轴从不锈钢管中穿过，不锈钢管内对应下炉体底板厚度位置处填塞有保温棉，叶轮轴的中空段的近实心段端填塞有保温棉，叶轮轴的实心段穿过不锈钢管处和下炉体底板内侧之间连接有热气挡圈。
本发明在下炉体中设置由支柱和底座板组成的装料底座，将底座板上的工件用筒型罩体罩住，上炉体再罩于筒型罩体外，同时在筒型罩体的上侧和底座板上布置集风孔，筒型罩体和上炉体之间形成风道，在风道中设置加热体，筒型罩体相当于导风罩，通过下炉体底部的循环风机使炉体内强制形成循环风，加热时通过强风直接把发热体的热量带走并沿风道把热量送到待加热的工件上完成热交换，当达到工艺温度并保温完成后，加热停止，在冷却水管中通入冷却水，循环风再把高温工件上的热量带走实现冷却。由于强风把发热体上的热量直接带走，因而热效率高且加热速度快，同时保证发热体的工作温度较低因而寿命长。另外，由于冷却水直接把系统内的热量带走，因而冷却速度快冷却效率也较高。
为了使循环风道的流动效果更好，从而对工件的加热功效更高，在底座板的下侧连接锅底型的下集风罩，并在锅底处开设集风孔，将循环风机的叶轮安装位置对应于集风孔处，这样循环风从经叶轮搅拌后分别从筒型罩体和上炉体之间的通道往上后经筒型罩体上端的通风孔进入筒型罩体内加热工件，然后从底座板上的通风孔进入集风罩中，最后从集风罩底部的集风孔处经叶轮再搅拌后循环流动。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图。
图2为图1中的A部放大示意图。
图3为循环风机的安装固定放大示意图。
图4为图3中的A部放大示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种罩式光亮退火炉，包括下炉体1和密封压接于其上方的上炉体2，两炉体的内径一致，下炉体1的下端有支撑架3。
上炉体2和下炉体1的内壁均为不锈钢板，上炉体2壁体的下端面和下炉体1壁体的上端面均为不锈钢板，内壁不锈钢板的厚度大于端面的不锈钢板厚度。上炉体和下炉体内壁的不锈钢板选用厚度为2~4mm，两端面的不休钢板选用厚度为0.5~1mm。上炉体内壁外的保温材料采用保温棉，下炉体内壁外的保温材料采用保温砖。
如图1、图2所示，上炉体2和下炉体1之间通过分别连接于两炉体外壁的法兰压接，两法兰之间设置有内密封圈4和外密封圈5，两密封圈均为橡胶密封圈，内密封圈4为耐高温密封圈，外密封圈5的硬度大于内密封圈4的硬度，内密封圈4的直径大于外密封圈5的直径。上炉体2下端法兰的连接面为平面，下炉体1上端法兰的连接面有两个用于嵌装两密封圈的环形槽，两密封圈的上部位于环形密封槽外。内密封圈4软一些，耐温高，真空密封主要由它保证，外密封圈5硬一些，上炉体2的重量主要由它支撑，同时外密封圈5与内密封圈4之间形成一个压力差，从而可以更好的保障内密封圈4所能保障的炉内真空。
上炉体2和下炉体1的壁体之间还设置有热气挡圈6，下炉体1的内壁和上端面交界处设置有厚度大于内壁厚度的不锈钢圆环7，热气挡圈6的下部嵌装于不锈钢圆环7中。热气挡圈的设置一方面避免热损失，另一方面避免影响内密封圈的使用用寿命。热气挡圈6可采用石棉制作。
如图1所示，下炉体1的炉底有保护气体进气阀JQF，用来向炉内充入保护气体，上炉体2的顶部有重力安全阀AQF，通过重力安全阀AQF控制炉内形成微正压。当然，两者的安装位置可以互换。
下炉体1内布置有支柱8，支柱8的上端连接有水平布置的底座板9，支柱8和底座板9组成装料平台。工件置于底座板9上通过筒型罩体10罩住，筒型罩体10位于上炉体2的内侧，筒形罩体10与上炉体2在制作时通过连接柱（图1中未画出连接柱）连为一体，这样上炉体和筒形罩体可一次吊装到位。筒型罩体10和上炉体2之间的空腔中布置有加热体11，发热体11沿筒型罩体10的高度方向布置。筒型罩体10的上方和下炉体1中分别布置有冷却水管12，下炉体1中的冷却水管12布置于支柱8的外侧。
筒型罩体10的上端和底座板9分别布置有贯穿厚度的集风孔。底座板9的下侧连接有锅底型的下集风罩13，下集风罩13的底部中心位置处有集风孔。
如图3所示，下炉体1的底部连接有循环风机，循环风机包括电机14和叶轮15，电机14的输出轴和叶轮轴16之间通过带传动连接，叶轮15位于下炉体1内，叶轮轴16包括中空段161和实心段162，实心段的内端与叶轮15连接为一体、外端与中空段焊接为一体，中空段通过连接于支撑架3上的筒座TZ安装固定，筒座TZ为两端封闭的圆筒体TZ1，叶轮轴16穿过圆筒体TZ1内端和外端的端板处分别连接有调心滚子轴承17和双列圆锥滚子轴承18，两轴承分别通过分别固定于相应端板内侧的轴承座安装固定。叶轮15的安装位置对应下集风罩13底部的集风孔处。圆筒体TZ1的外壁布置有散热片TZ2，圆筒体TZ1的外壁和支撑架3之间还连接有加强筋板TZ3。
如图3、图4所示，叶轮轴16和筒座TZ外端端板之间连接有动密封组件，动密封组件包括密封盖19、三个接触式密封圈20和一个动密封圈21，密封盖19与通过外端端板之间通过螺钉紧固，密封盖20的中心位置处有用于叶轮轴16穿过的安装孔，三个接触式密封圈20依次嵌装于安装孔的侧壁，动密封圈21嵌装于安装孔的外端，接触式密封圈20为矩形标准动密封圈，动密封圈21为矩形密封环及其外端中心的锥形密封舌的整体件，叶轮轴16对应锥形密封舌处为锥度大于锥形密封舌锥度的锥段，锥形密封舌的外端孔径与叶轮轴16的相应位置处外径一致。叶轮轴16上对应密封盖19和动密封圈21的矩形密封环外侧连接有螺母22，动密封圈21的锥形密封舌伸入螺母22的中心孔中。螺母22的外侧有行程开关25。
抽真空时，由于内侧压力低，动密封圈21的锥形密封舌在大气压的作用下紧贴叶轮轴表面实现密封。常态下螺母22并不压紧锥形密封舌，而是下退到与行程开关25接触，当密封得不到保障准备抽真空时，操作者先将螺母22向上拧紧通过螺母22内的锥面把锥形密封舌压紧在叶轮轴16上，当真空抽完并在炉内通入惰性气体并使炉内维持正压后，必须把螺母22松开下行到与行程开关25接触，此时叶轮轴16方可转动。
叶轮轴16的内腔中有送风管23，送风管21的外端连接有送风机24，送风管24的内端管壁上开设有送风孔，冷风从送风孔中进入叶轮轴16与送风管23之间的间隙中后排出。
下炉体1对应叶轮轴16的安装位置处连接有不锈钢管26，叶轮轴16从不锈钢管26中穿过，不锈钢管26内对应下炉体1底板厚度位置处填塞有保温棉，叶轮轴16的中空段的近实心段端填塞有保温棉，叶轮轴16的实心段穿过不锈钢管处和下炉体底板内侧之间连接有热气挡圈。
本发明在下炉体中设置由支柱和底座板组成的装料底座，底座板上的工件正好被筒型罩体罩住，上炉体与筒型罩体在制作时通过连接柱连接为一体，同时在筒型罩体的上侧和底座板上布置集风孔，筒型罩体和上炉体之间形成风道，在风道中设置加热体，筒型罩体相当于导风罩，通过下炉体底部的循环风机使炉体内强制形成循环风，加热时通过强风直接把发热体的热量带走并沿风道把热量送到待加热的工件上完成热交换，当达到工艺温度并保温完成后，加热停止，在冷却水管中通入冷却水，循环风再把高温工件上的热量带走实现冷却。由于强风把发热体上的热量直接带走，因而热效率高且加热速度快，同时保证发热体的工作温度较低因而寿命长。另外，由于冷却水直接把系统内的热量带走，因而冷却速度快冷却效率也较高。
为了使循环风道的流动效果更好，从而对工件的加热功效更高，在底座板的下侧连接锅底型的下集风罩，并在锅底处开设集风孔，将循环风机的叶轮安装位置对应于集风孔处，这样循环风从经叶轮搅拌后分别从筒型罩体和上炉体之间的通道往上后经筒型罩体上端的通风孔进入筒型罩体内加热工件，然后从底座板上的通风孔进入集风罩中，最后从集风罩底部的集风孔处经叶轮再搅拌后循环流动。循环风的走向如图1中箭头所示。
Claims (10)
1.一种罩式光亮退火炉，其特征在于：它包括下炉体和密封压接于其上方的上炉体，两炉体的内径一致，下炉体内布置有支柱，支柱的上端连接有水平布置的底座板，工件置于底座板上通过筒型罩体罩住，上炉体罩于筒型罩体外，下炉体的底部连接有循环风机，筒型罩体和上炉体之间的空腔中布置有加热体，炉体内布置有冷却水管，下炉体的底部连接有惰性气体进气阀、顶部连接有重力安全阀，下炉体的下端有支撑架；使加热体发热，通过循环风机强制炉体内形成循环风来加速工件的加热升温过程，加热升温和保温过程完成后，往冷却水管中通入冷却水将炉体内的热量带走使工件冷却。
2.如权利要求1所述的罩式光亮退火炉，其特征在于：所述上炉体和下炉体的内壁均为不锈钢板，上炉体壁体的下端面和下炉体壁体的上端面均为不锈钢板，内壁不锈钢板的厚度大于端面的不锈钢板厚度。
3.如权利要求2所述的罩式光亮退火炉，其特征在于：所述上炉体和下炉体之间通过分别连接于两炉体端部外壁的法兰压接，两法兰之间设置有内外两个橡胶的密封圈，内密封圈为耐高温密封圈，外侧的密封圈硬度大于内侧密封圈的硬度，内侧密封圈的直径大于外侧密封圈的直径；上炉体下端法兰的连接面为平面，下炉体上端法兰的连接面有两个用于嵌装两密封圈的环形槽，两密封圈的上部位于环形密封槽外。
4.如权利要求3所述的罩式光亮退火炉，其特征在于：所述上炉体和下炉体的壁体之间设置有热气挡圈，下炉体的内壁和上端面交界处设置有厚度大于内壁厚度的不锈钢圆环，热气挡圈的下部嵌装于不锈钢圆环中。
5.如权利要求1所述的罩式光亮退火炉，其特征在于：所述发热体沿所述筒型罩体的高度方向布置，筒型罩体的上方和下炉体中分别布置有所述冷却水管。
6.如权利要求1所述的罩式光亮退火炉，其特征在于：所述筒型罩体的上端和底座板上分别布置有贯穿厚度的通风孔；底座板的下侧连接有锅底型的下集风罩，下集风罩的底部中心位置处有集风孔。
7.如权利要求6所述的罩式光亮退火炉，其特征在于：所述循环风机包括电机和叶轮，电机的输出轴和叶轮轴之间通过带传动连接，叶轮位于下炉体内，叶轮轴包括中空段和实心段，实心段的内端与叶轮连接为一体、外端与中空段焊接为一体，中空段通过连接于所述支撑架上的筒座安装固定，筒座为两端封闭的圆筒体，叶轮轴穿过圆筒体内端和外端的端板处分别连接有调心滚子轴承和双列圆锥滚子轴承，两轴承分别通过分别固定于相应端板内侧的轴承座安装固定；圆筒体的外壁布置有散热片，圆筒体的外壁和所述支撑架之间还连接有加强筋板；叶轮轴的皮带轮安装段为锥形段，皮带轮的轴向中心有相应的锥形孔，皮带轮的外端和叶轮轴之间通过压板及紧固螺钉安装固定；叶轮的安装位置对应所述下集风罩底部的集风孔处。
8.如权利要求7所述的罩式光亮退火炉，其特征在于：所述叶轮轴和所述筒座外端端板之间连接有动密封组件，动密封组件包括密封盖、多个接触式密封圈和一个动密封圈，密封盖与通过外端端板之间通过螺钉紧固，密封盖的中心位置处有用于叶轮轴穿过的安装孔，多个接触式密封圈依次嵌装于安装孔的侧壁，动密封圈嵌装于安装孔的外端，接触式密封圈为矩形密封圈，动密封圈为矩形密封环及其外端中心的锥形密封舌的整体件，叶轮轴对应锥形密封舌处为锥度大于锥形密封舌锥度的锥段，锥形密封舌的外端孔径与叶轮轴的相应位置处外径一致；叶轮轴上对应密封盖和动密封圈的矩形密封环的外侧连接有螺母，动密封圈的锥形密封舌伸入螺母的中心孔中。
9.如权利要求7所述的罩式光亮退火炉，其特征在于：所述叶轮轴的内腔中有送风管，送风管的外端连接有送风机，送风管的内端管壁上开设有送风孔，冷风从送风孔中进入叶轮轴与送风管之间的间隙中后排出。
10.如权利要求7所述的罩式光亮退火炉，其特征在于：所述下炉体对应所述叶轮轴的安装位置处连接有不锈钢管，所述叶轮轴从不锈钢管中穿过，不锈钢管内对应下炉体底板厚度位置处填塞有保温棉，叶轮轴的中空段的近实心段端填塞有保温棉，叶轮轴的实心段穿过不锈钢管处和下炉体底板内侧之间连接有热气挡圈。
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