CN107267771A - 整体式真空电子束熔炼装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整体式真空电子束熔炼装置，包括真空室以及套管式水冷坩埚；所述的套管式水冷坩埚包括坩埚和中法兰，所述的真空室开设有安装孔，所述的套管式水冷坩埚通过中法兰及连接环固定设置在所述的安装孔处。本发明将安装式水冷坩埚结合热源及真空容器，用于真空金属冶炼提纯的工艺技术，提高了安全性和可靠性。尤其是安装式机构，将进出水管安置在真空室外侧，真空室内部无焊缝，无加工面，即使漏水也会流向真空室外，保证了安全性能。

Description

整体式真空电子束熔炼装置
技术领域
本发明涉及一种真空电子束熔炼装置，特别是涉及一种整体式真空电子束熔炼装置。
背景技术
真空金属冶炼提纯技术，在蒸发系统中，使用水冷焊接铜坩埚作为蒸发热源的载体，铜具有非常好的导热性能，在水冷条件下，可以很好的降低自身温度，保证使用性能。现有的冷却水道一般采用下进上出的水路结构。
而且现有的真空电子束熔炼装置都是直接将水冷坩埚直接放置在真空室内做载体使用，导致真空室内管路连接复杂，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种整体式真空电子束熔炼装置。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种整体式真空电子束熔炼装置，包括真空室以及套管式水冷坩埚；
所述的套管式水冷坩埚包括，
坩埚，其顶部形成有物料池，底部为平面且形成有外凸式连接环，在底部分布有n个水孔，所述的水孔两两为一组且由水槽连通，其中，n为偶数；
中法兰，其固定设置在坩埚底部并将所述的水孔的下端口密封，其包括其上形成有n个通孔的中法兰板，与通孔地一一对应固定设置在中法兰板上且可匹配插入所述的水孔中并与水孔保持间隔的导水管，以及形成在所述的中法兰板底部的连通部，所述的连通部为n/2-1个，用以连通两组水孔对应的导水管，其中剩余两个导水管分别与进水管和出水管连接；
所述的水槽互不直接连通，所述的连通部互不直接连通，所述的水孔、水槽、导水管及连通部构成整体单向通道；
所述的真空室开设有安装孔，所述的套管式水冷坩埚通过中法兰及连接环固定设置在所述的安装孔处。
所述的水孔沿坩埚的轴向平行设置。
所述的水孔包括设置物料池底部的短水孔和分别设置在物料池周侧的长水孔，所述的水孔与物料池的壁厚在5-10mm。
所述的导水管内的水流截面积和导水管和水孔间的水流截面积相同。
所述的导水管的内径为10-16mm，所述的导水管外壁与水孔间距在3-5mm。
还包括测温机构，在坩埚的物料池底部和/或物料池周侧设置有轴向延伸的测量孔，在中法兰上对应设置穿孔，所述的测温机构匹配地穿过所述的穿孔插入所述的测量孔。
还包括与所述的中法兰密封地固定连接的下法兰，所述的中法兰底面形成有的连通槽，所述的下法兰将连通槽的开口封闭以构成所述的连通部。
所述的连通部为连通管。
所述的连通管与对应的导通的两根所述的导水管一体形成。
所述的中法兰下表面形成有将所述的连通管嵌含其中的定位槽
所述的坩埚为铜材质，所述的中法兰为不锈钢材质，在坩埚和中法兰间设置有密封板。
与电子轰击区上下对应的区域内不设置水孔。
所述的连接环的内圈上表面形成有凹槽，在所述的凹槽内嵌设有密封圈。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将安装式水冷坩埚结合热源及真空容器，用于真空金属冶炼提纯的工艺技术，提高了安全性和可靠性。尤其是安装式机构，将进出水管安置在真空室外侧，真空室内部无焊缝，无加工面，即使漏水也会流向真空室外，保证了安全性能。
附图说明
图1所示为本发明的套管式水冷坩埚的爆炸态结构示意图；
图2所示为图1所示的另一视角结构示意图；
图3所示为中法兰的结构示意图；
图4所示为中法兰底部为连接管的结构示意图；
图5所示为坩埚底部侧视图；
图6所示为水冷坩埚的组状态结构示意图；
图7所示为本发明的套管式水冷坩埚的安装示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图所示，本发明公开了一种整体式真空电子束熔炼装置，包括真空室5，以及套管式水冷坩埚；
所述的套管式水冷坩埚，包括，
坩埚1，其顶部形成有物料池11，底部为平面且形成有连接环10，在底部分布有n个水孔11，所述的水孔两两为一组且由水槽12连通，其中，n为自然数且大于2的偶数；如，具有16个水孔，相邻的分为一组合计分为八组，由8个水槽将一组的两个水孔连通；
中法兰2，其密封地固定设置在坩埚底部，其包括其上形成有n个通孔的且与所述的连接环对应固定连接中法兰板20，与通孔地一一对应固定设置在中法兰板上且可匹配插入所述的水孔中并与水孔保持间隔的导水管21，以及形成在所述的中法兰板底面的连通部22，所述的连通部为n/2-1个，用以连通两组水孔件对应的导水管，其中剩余两个导水管分别与进水和出水管连接；即，所述的连通部将两组水孔中本不连通的导水管相连通，实现整个水路设计。
所述的水槽可直接在坩埚底面加工，也可在中法兰的上表面对应加工形成，借由中法兰与坩埚的密封连接将水槽形成水路，所述的水槽互不直接连通，所述的连通部互不直接连通，所述的水孔、水槽、导水管及连通部构成整体单向通道。
所述的真空室5的底部开设有安装孔51，所述的套管式水冷坩埚的头部自安装孔伸入所述的真空室，尾部的连接环留在真空室之外并通过中法兰固定设置在所述的安装孔处，即整个水冷坩埚作为真空室的一部分，并且法兰式密封安装。
本发明将安装式水冷坩埚结合热源及真空容器，用于真空金属冶炼提纯的工艺技术，提高了安全性和可靠性。尤其是安装式机构，将进出水管安置在真空室外侧，真空室内部无焊缝，无加工面，即使漏水也会流向真空室外，保证了安全性能。
本发明抛弃了真空钎焊结构，在坩埚体内无焊缝，避免了漏水的安全隐患，提高了设备的可靠性，降低了加工成本，通过打水孔和内嵌导水管的方式形成循环水道，可以保证加工精度，可通过调整孔径和水孔位置灵活调整水道冷却面积，使得冷却面积增大，满足不同热负荷的要求。
其中，为满足散热效果和安装效果，所述的水孔沿坩埚的轴向平行设置且在坩埚内密布，所述的水孔11包括物料池底部的短水孔和分别在物料池周侧的长水孔，所述的进水管和出水管均匀短水孔对应连通，所述的水孔与物料池的壁厚在5-10mm。因为坩埚优选为铜质，其具有良好的导热性能，冷却效果取决于换热面积和水流量，密布的水孔可以形成较大的换热面积，水孔与物料池的距离即壁厚较小，可以将热量快速导出，即能有效满足设计需要，保证冷却性能。
其中，为保证水流道的顺畅，所述的导水管内的水流截面积和导水管和水孔间的水流截面积相同。如，所述的导水管的内径为10-16mm，所述的导水管外壁与水孔间距在3-5mm。采用匹配的大小配置，保证水流通道完整顺畅，而且，也能有效避免死区，杜绝局部蒸发出现。
为提高设备的实用性，还包括测温机构，在坩埚的物料池底部和/或物料池周侧设置有轴向延伸的测量孔，在中法兰上对应设置穿孔，所述的测温机构匹配地闯过穿孔插入所述的测量孔。采用内开孔式安装定位测温机构，如测温热电偶，安装简单，可实现多点同时测温，而且同时还保证坩埚体内无焊缝，提高使用安全性。
作为其中一种具体实施方式，还包括与所述的中法兰密封固定连接下法兰3，所述的连通部22为形成在所述的中法兰底面的连通槽，所述的下法兰将连通槽下开口封堵以局限为水流通道。所述的中法兰和下法兰均为不锈钢材质，在坩埚和中法兰间设置有密封板，在中法兰和下法兰间设置有密封板，如橡胶板组，采用多点螺栓安装，有效保证各处密封性，而且充分利用不锈钢的易加工性，保证了加工精度，降低了加工难度和成本。整体结构简单，流道各部分衔接顺畅，使用效果好。同时，所述的下法兰上开设有与所述的剩余的两个导水管对应的开孔并在开孔处设有对应的进水管和出水管，其通过法兰固定连接并与对应的导水管连通。
同时，为减少电子束击穿带来的漏水风险，与电子轰击区上下对应的区域内不设置水孔。
作为另一种实施方式，如图4所示，所述的连通部22为连通管，优选地，所述的连通管与对应的导通的两根所述的导水管一体形成。即，采用U型结构，将两根导水管直接一体制成，可直接将导水管与中法兰板过盈配合等连接，减少连接焊缝，进一步提高使用安全性。所述的中法兰下表面形成有将所述的连通管嵌含其中的定位槽。同时，所述的中法兰的所述的剩余两个导水管处对应地设置有进水管和出水管，其分别通过法兰固定连接并将之与对应的导水管连通。所述的进水管和出水管可采用与对应的导水管一体形成或者分体设计。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，包括真空室以及套管式水冷坩埚；
所述的套管式水冷坩埚包括，
坩埚，其顶部形成有物料池，底部为平面且形成有外凸式连接环，在底部分布有n个水孔，所述的水孔两两为一组且由水槽连通，其中，n为偶数；
中法兰，其固定设置在坩埚底部并将所述的水孔的下端口密封，其包括其上形成有n个通孔的中法兰板，与通孔地一一对应固定设置在中法兰板上且可匹配插入所述的水孔中并与水孔保持间隔的导水管，以及形成在所述的中法兰板底部的连通部，所述的连通部为n/2-1个，用以连通两组水孔对应的导水管，其中剩余两个导水管分别与进水管和出水管连接；
所述的水槽互不直接连通，所述的连通部互不直接连通，所述的水孔、水槽、导水管及连通部构成整体单向通道；
所述的真空室开设有安装孔，所述的套管式水冷坩埚通过中法兰及连接环固定设置在所述的安装孔处。
2.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，所述的水孔沿坩埚的轴向平行设置。
3.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，所述的水孔包括设置物料池底部的短水孔和分别设置在物料池周侧的长水孔，所述的水孔与物料池的壁厚在5-10mm。
4.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，所述的导水管内的水流截面积和导水管和水孔间的水流截面积相同。
5.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，所述的导水管的内径为10-16mm，所述的导水管外壁与水孔间距在3-5mm。
6.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，还包括测温机构，在坩埚的物料池底部和/或物料池周侧设置有轴向延伸的测量孔，在中法兰上对应设置穿孔，所述的测温机构匹配地穿过所述的穿孔插入所述的测量孔。
7.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，还包括与所述的中法兰密封地固定连接的下法兰，所述的中法兰底面形成有的连通槽，所述的下法兰将连通槽的开口封闭以构成所述的连通部。
8.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，所述的连通部为连通管。
9.如权利要求8所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，所述的连通管与对应的导通的两根所述的导水管一体形成。
10.如权利要求8所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，所述的中法兰下表面形成有将所述的连通管嵌含其中的定位槽
11.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，所述的坩埚为铜材质，所述的中法兰为不锈钢材质，在坩埚和中法兰间设置有密封板。
12.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，与电子轰击区上下对应的区域内不设置水孔。
13.如权利要求1所述的整体式真空电子束熔炼装置，其特征在于，所述的连接环的内圈上表面形成有凹槽，在所述的凹槽内嵌设有密封圈。
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