CN107436088A - 一种卧式高温真空实验炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卧式高温真空实验炉，包括炉壳，热电偶，加热室，观察窗，水冷电极，料架组件，炉架，控制柜，触摸屏一体机，气路、冷却、真空系统；所述炉壳为卧式圆筒形壳体，所述炉门为旋转式开启双层平盖门；所述加热室采用与炉壳卧式圆筒形内接的方型结构，通过高纯氮化硼陶瓷件绝缘与炉壳配合装配；所述加热室内设有多层六面分布的钨、钼隔热屏和由陶瓷卡件限位支撑的钨带加热器；所述炉架后部分设置有真空系统、右侧部分设有集成式的控制柜，所述控制柜上设有集成式的触摸屏一体机；本发明采用卧式圆筒炉体和方型加热室设计，有利热传导，温控精度高，实验数据重现性好，方型加热室有利装卸料，方便观察与监控，自动化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及真空加热炉技术设备领域，特别涉及一种卧式高温真空实验炉。
背景技术
1800-2000℃的高温真空实验炉在新材料、新产品的研发领域广泛应用，也常用于微小精密器件的生产环节。常见的炉型多为立式结构，由炉体、加热室、真空机组、水冷管路、温控系统等组成。
现有技术中，高温立式实验炉采用上装料或下装料，装炉不方便，容易损坏加热室及加热器，加热器成本高，更换不便，维护成本高，设备操作简单无防护措施，误操作或停水停电容易造成设备损坏，设备运行参数无记录，不便于工艺及故障报警分析，使用可靠性低，对操作人员要求较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种卧式高温真空实验炉，针对现有技术中的不足，采用卧式圆筒炉体和内部方型加热室结构，外圆炉体与内方型加热室设计：1、有利于热传导和冷热交换，温控精度高；2、实验产品数据重现性好；3、旋转炉门开闭和方型加热室更有利于装卸料；4、更有利于实验过程观察与监控；所述方形加热室内设置六面加热、带状加热器温度均匀性更好，使用维修成本更低；采用触摸屏一体机+PLC控制设备运行，可采集温度、真空关键运行参数，并生成记录，实时监控，提高设备安全及可靠性，自动提示故障类型方便排除。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种卧式高温真空实验炉，包括机械泵、扩散泵、真空管路、前级阀、高真空阀、水冷挡板、炉壳、热电偶、加热室、观察窗、水冷电极、料架组件、炉架、控制柜、电压表、电流表、真空计、温控仪、触摸屏一体机、气路系统、冷却系统、门轴组件，其特征在于：
所述炉壳固定设置在炉架上，所述炉壳为卧式圆筒形壳体和炉门两部分通过门轴组件联结；所述壳体为筒形双层结构和双层底部通过法兰分层固定连接；所述炉门为旋转式开启的双层圆形平盖门；所述炉壳均由SUS304 不锈钢板加工而成；所述加热室采用与炉壳卧式圆筒形内接的方型结构，通过高纯氮化硼陶瓷件绝缘与炉壳配合装配；所述加热室内设置有多层钨、钼材料分层式的隔热屏，所述隔热屏内设置有沿加热室六面分布、由陶瓷卡件限位支撑的钨带材质的加热器；所述炉架后部分，所述炉壳底部通过真空接口、水冷挡板与高真空阀连通，所述高真空阀下方设置有扩散泵，所述高真空阀旁路通过真空管路与前级阀连通，所述前级阀、扩散泵通过真空管路与机械泵连通；所述炉架的右侧部分设置有集成式的控制柜，所述控制柜上设置有集成式的触摸屏一体机，所述触摸屏一体机与控制柜、机械泵、扩散泵、前级阀、高真空阀、热电偶、水冷电极、电压表、电流表、真空计、温控仪、气路系统、冷却系统、真空系统电气信号连接；所述触摸屏一体机内设置有预置有控制程序的PLC控制器，所述控制程序具有互锁保护及故障自动诊断功能。
所述炉壳上通过水冷电极接口设置有多个水冷电极，通过观察窗接口设置有观察窗，通过热电偶接口设置有热电偶；所述炉壳后方还设置有气路系统和冷却系统；优选的，所述水冷电极在炉壳的前后下部各设置有两只，在炉壳的侧面设置有三只。
所述控制柜上设置有电压表、电流表、真空计、温控仪、触摸屏一体机和控制按钮；所述控制柜内还设置有晶闸管调压器、断路器、接触器、继电器、电缆、电线、声光报警器；炉外水冷电极由电缆联结为星形接法，三个引出端接入控制柜内晶闸管调压器输出端。
所述料架组件装于加热室内并与炉壳内料架底座相互支撑配合；所述料架组件包括钨料柱、料台和横担，用于支撑实验产品。
所述触摸屏一体机上的触控屏和内置的PLC控制器，通过真空计、温控仪通讯联接，在触摸屏上实时显示控制画面，并记录时间、温度、真空度、功率输出实时数据，生成曲线和数表，便于查看及导出保存打印；所述触摸屏上设置有参数页面、监控页面等多个页面，可在输入参数页面方便修改工艺参数，并传送到温控仪，简单明了；监控页面可实时显示水、气、电及各泵运行状态，故障时提示报警，方便操作人员及时处理；所述真空实验炉除装卸料外可实现一键启动，全自动运行；所述触摸屏、PLC 控制器之间自动监控、程序互锁，保证设备运行的安全性、可靠性，减轻操作人员工作强度，也可切换手动运行。
所述真空系统包括机械泵、扩散泵、真空管路、前级阀、高真空阀、水冷挡板；通过两级真空泵组合能获得炉内最高达10-4Pa的高真空环境，满足正常实验使用要求。
所述气路系统包括油雾减压装置、管路、压力报警装置、电磁换向阀，通过压缩空气控制各真空阀门开关，气压过低或停气时可自动报警。
所述冷却系统包括管道过滤器、进水管、回水管、电接点压力表、测温热电阻、管路和阀门；冷却水通过主管路进入，通过各分路阀门及软管到达炉壳、炉门、水冷电极各个需要冷却部件，热水返回回水管，通过外部冷却塔循环使用；水路压力、回水温度均可实时监控。
所述真空实验炉适用炉内温度范围为1800℃—2000℃的真空环境。
本发明的工作原理为：所述卧式高温真空实验炉由炉壳、加热室、炉架、料架组件、真空系统、气路系统、冷却系统、控制柜组成；炉壳分壳体和炉门两部分通过门轴组件联结；壳体为筒形双层结构，底部也为双层结构一端带法兰，炉门为圆形平盖结构，为双层结构，均由SUS304不锈钢板加工而成；炉壳上分布有抽真空接口、水冷电极接口、观察窗接口、热电偶接口等多个接口；加热室采用方形结构，设置有多层钨、钼材料隔热屏，钨带加热器沿加热室六面分布，采用高纯氮化硼陶瓷件绝缘，与炉壳配合装配；料架组件由钨料柱、料台、横担等组合而成，装于加热室内并与炉壳内料架底座配合；炉架为普通碳钢板加工焊接而成，支撑炉体及其它结构重量；真空系统由机械泵、扩散泵、真空管路、前级阀、高真空阀、水冷挡板等组成；通过两级真空泵组合使用能获得炉内最高达10-4Pa的高真空环境，满足正常的使用要求；气路系统由油雾减压装置、管路、压力报警装置、电磁换向阀等，通过压缩空气控制各真空阀门开关，气压低或停气时报警；冷却系统由管道过滤器，进水管、回水管、电接点压力表、测温热电阻，管路及阀门等组成；冷却水通过主管路进入，通过各分路阀门及软管到达炉壳、炉门、水冷电极等各个需要冷却部件，热水返回回水管，通过外部冷却塔循环使用，水路压力、回水温度等都可实时监控；电控、控温系统由控制柜、电压表、电流表、真空计、温控仪、触摸屏一体机、PLC控制器、晶闸管调压器、断路器、接触器、继电器、电缆、电线、控制按钮、声光报警等装置组成；炉外水冷电极由电缆联结为星形接法，三个引出端接入控制柜内晶闸管调压器输出端；通过真空计、温控仪等与 PLC、触摸屏通讯联接，可在屏幕上实时显示控制画面并记录：时间、温度、真空度、功率输出等实时数据，生成曲线和数表，便于查看及导出保存打印；触摸屏上有多个页面，可在输入参数页面方便修改工艺参数，并传送到温控仪，简单明了；监控页面可实时显示：水、气、电及各泵运行状态，故障时提示报警，方便操作人员及时处理。设备除装卸料外可实现一键启动，全自动运行，触摸屏电脑、PLC自动监控，程序互锁，保证设备安全性、可靠性，减轻操作人员工作强度，也可切换手动运行。
通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：采用卧式圆筒炉体和内部方型加热室结构，旋转炉门开闭，方便装卸料，所述方形加热室内设置六面加热、带状加热器温度均匀性更好，使用维修成本更低；采用触摸屏一体机+PLC控制设备运行，可采集温度、真空关键运行参数，并生成记录，实时监控，提高设备安全及可靠性，自动提示故障类型方便排除；方形加热室装炉更方便，装炉量更大，设备紧凑，便于操作及检修，全自动控制操作更简便，一人可同时管理多台设备，提高效率，节约人力成本，故障自动提示，方便检修。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所公开的一种卧式高温真空实验炉主视图示意图；
图2为本发明实施例所公开的一种卧式高温真空实验炉A处放大示意图；
图3为本发明实施例所公开的一种卧式高温真空实验炉右视图示意图；
图4为本发明实施例所公开的一种卧式高温真空实验炉俯视视图示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1.机械泵 2.扩散泵 3.真空管路 4.前级阀
5.高真空阀 6.水冷挡板 7.炉壳 8.热电偶
9.加热室 10.观察窗 11.水冷电极 12.料架组件
13.炉架 14.控制柜 15.电压表 16.电流表
17.真空计 18.温控仪 19.触摸屏一体机 20.气路系统
21.冷却系统 22.门轴组件
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1、图2、图3和图4，本发明提供了一种卧式高温真空实验炉，包括机械泵1、扩散泵2、真空管路3、前级阀4、高真空阀5、水冷挡板6、炉壳7、热电偶8、加热室9、观察窗10、水冷电极11、料架组件12、炉架13、控制柜14、电压表15、电流表16、真空计17、温控仪18、触摸屏一体机19、气路系统20、冷却系统21、门轴组件22。
所述炉壳7固定设置在炉架13上，所述炉壳7为卧式圆筒形壳体和炉门两部分通过门轴组件22联结；所述壳体为筒形双层结构和双层底部通过法兰分层固定连接；所述炉门为旋转式开启的双层圆形平盖门；所述炉壳 7均由SUS304不锈钢板加工而成；所述加热室9采用与炉壳7卧式圆筒形内接的方型结构，通过高纯氮化硼陶瓷件绝缘与炉壳7配合装配；所述加热室9内设置有多层钨、钼材料分层式的隔热屏，所述隔热屏内设置有沿加热室9六面分布、由陶瓷卡件限位支撑的钨带材质的加热器；所述炉架 13后部分，所述炉壳7底部通过真空接口、水冷挡板6与高真空阀5连通，所述高真空阀5下方设置有扩散泵2，所述高真空阀5旁路通过真空管路3 与前级阀4连通，所述前级阀4、扩散泵2通过真空管路3与机械泵1连通；所述炉架13的右侧部分设置有集成式的控制柜14，所述控制柜14上设置有集成式的触摸屏一体机19，所述触摸屏一体机19与控制柜14、机械泵1、扩散泵2、前级阀4、高真空阀5、热电偶8、水冷电极11、电压表15、电流表16、真空计17、温控仪18、气路系统20、冷却系统21、真空系统电气信号连接；所述触摸屏一体机19内设置有预置有控制程序的PLC控制器，所述控制程序具有互锁保护及故障自动诊断功能。
所述炉壳7上通过水冷电极接口设置有多个水冷电极11，通过观察窗接口设置有观察窗10，通过热电偶接口设置有热电偶8；所述炉壳7后方还设置有气路系统20和冷却系统21；所述水冷电极11在炉壳7的前后下部各设置有两只，在炉壳7的侧面设置有三只。
所述控制柜14上设置有电压表15、电流表16、真空计17、温控仪18、触摸屏一体机19和控制按钮；所述控制柜14内还设置有晶闸管调压器、断路器、接触器、继电器、电缆、电线、声光报警器；炉外的水冷电极11 由电缆联结为星形接法，三个引出端接入控制柜14内晶闸管调压器输出端。
所述料架组件12装于加热室9内并与炉壳7内料架底座相互支撑配合；所述料架组件12包括钨料柱、料台和横担，用于支撑实验产品。
所述触摸屏一体机19上的触控屏和内置的PLC控制器，通过真空计 17、温控仪18通讯联接，在触摸屏上实时显示控制画面，并记录时间、温度、真空度、功率输出实时数据，生成曲线和数表，便于查看及导出保存打印；所述触摸屏上设置有参数页面、监控页面等多个页面，可在输入参数页面方便修改工艺参数，并传送到温控仪，简单明了；监控页面可实时显示水、气、电及各泵运行状态，故障时提示报警，方便操作人员及时处理；所述真空实验炉除装卸料外可实现一键启动，全自动运行；所述触摸屏、PLC控制器之间自动监控、程序互锁，保证设备运行的安全性、可靠性，减轻操作人员工作强度，也可切换手动运行。
所述真空系统包括机械泵1、扩散泵2、真空管路3、前级阀4、高真空阀5、水冷挡板6；通过两级真空泵组合能获得炉内最高达10-4Pa的高真空环境，满足正常实验使用要求。
所述气路系统20包括油雾减压装置、管路、压力报警装置、电磁换向阀，通过压缩空气控制各真空阀门开关，气压过低或停气时可自动报警。
所述冷却系统21包括管道过滤器、进水管、回水管、电接点压力表、测温热电阻、管路和阀门；冷却水通过主管路进入，通过各分路阀门及软管到达炉壳、炉门、水冷电极各个需要冷却部件，热水返回回水管，通过外部冷却塔循环使用；水路压力、回水温度均可实时监控。
本发明的具体实施操作步骤是：所述卧式高温真空实验炉由炉壳7、加热室9、炉架13、料架组件12、真空系统、气路系统20、冷却系统21、控制柜14组成；炉壳7分壳体和炉门两部分通过门轴组件22联结；壳体为筒形双层结构，底部也为双层结构一端带法兰，炉门为圆形平盖结构，为双层结构，均由SUS304不锈钢板加工而成；炉壳7上分布有抽真空接口、水冷电极接口、观察窗接口、热电偶接口等多个接口；加热室9采用方形结构，设置有多层钨、钼材料隔热屏，钨带加热器沿加热室六面分布，采用高纯氮化硼陶瓷件绝缘，与炉壳9配合装配；料架组件12由钨料柱、料台、横担等组合而成，装于加热室9内并与炉壳7内料架底座配合；炉架 13为普通碳钢板加工焊接而成，支撑炉体及其它结构重量；真空系统由机械泵1、扩散泵2、真空管路3、前级阀4、高真空阀5、水冷挡板6等组成；通过两级真空泵组合使用能获得炉内最高达10-4Pa的高真空环境，满足正常的使用要求；气路系统20由油雾减压装置、管路、压力报警装置、电磁换向阀等，通过压缩空气控制各真空阀门开关，气压低或停气时报警；冷却系统21由管道过滤器，进水管、回水管、电接点压力表、测温热电阻，管路及阀门等组成；冷却水通过主管路进入，通过各分路阀门及软管到达炉壳、炉门、水冷电极等各个需要冷却部件，热水返回回水管，通过外部冷却塔循环使用，水路压力、回水温度等都可实时监控；电控、控温系统由控制柜14、电压表15、电流表16、真空计17、温控仪18、触摸屏一体机19、PLC控制器、晶闸管调压器、断路器、接触器、继电器、电缆、电线、控制按钮、声光报警等装置组成；炉外水冷电极11由电缆联结为星形接法，三个引出端接入控制柜内晶闸管调压器输出端；通过真空计17、温控仪18等与PLC、触摸屏通讯联接，可在屏幕上实时显示控制画面并记录：时间、温度、真空度、功率输出等实时数据，生成曲线和数表，便于查看及导出保存打印；触摸屏上有多个页面，可在输入参数页面方便修改工艺参数，并传送到温控仪，简单明了；监控页面可实时显示：水、气、电及各泵运行状态，故障时提示报警，方便操作人员及时处理。设备除装卸料外可实现一键启动，全自动运行，触摸屏电脑、PLC自动监控，程序互锁，保证设备安全性、可靠性，减轻操作人员工作强度，也可切换手动运行。
通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：采用卧式圆筒炉体和内部方型加热室结构，旋转炉门开闭，方便装卸料，所述方形加热室内设置六面加热、带状加热器温度均匀性更好，使用维修成本更低；采用触摸屏一体机+PLC控制设备运行，可采集温度、真空关键运行参数，并生成记录，实时监控，提高设备安全及可靠性，自动提示故障类型方便排除；方形加热室装炉更方便，装炉量更大，设备紧凑，便于操作及检修，全自动控制操作更简便，一人可同时管理多台设备，提高效率，节约人力成本，故障自动提示，方便检修。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种卧式高温真空实验炉，其特征在于，包括机械泵、扩散泵、真空管路、前级阀、高真空阀、水冷挡板、炉壳、热电偶、加热室、观察窗、水冷电极、料架组件、炉架、控制柜、电压表、电流表、真空计、温控仪、触摸屏一体机、气路系统、冷却系统、门轴组件；所述炉壳固定设置在炉架上，所述炉壳为卧式圆筒形壳体和炉门两部分通过门轴组件联结；所述壳体为筒形双层结构和双层底部通过法兰分层固定连接；所述炉门为旋转式开启的双层圆形平盖门；所述炉壳均由SUS304不锈钢板加工而成；所述加热室采用与炉壳卧式圆筒形内接的方型结构，通过高纯氮化硼陶瓷件绝缘与炉壳配合装配；所述加热室内设置有多层钨、钼材料分层式的隔热屏，所述隔热屏内设置有沿加热室六面分布、由陶瓷卡件限位支撑的钨带材质的加热器；所述炉架后部分，所述炉壳底部通过真空接口、水冷挡板与高真空阀连通，所述高真空阀下方设置有扩散泵，所述高真空阀旁路通过真空管路与前级阀连通，所述前级阀、扩散泵通过真空管路与机械泵连通；所述炉架的右侧部分设置有集成式的控制柜，所述控制柜上设置有集成式的触摸屏一体机，所述触摸屏一体机与控制柜、机械泵、扩散泵、前级阀、高真空阀、热电偶、水冷电极、电压表、电流表、真空计、温控仪、气路系统、冷却系统、真空系统电气信号连接；所述触摸屏一体机内设置有预置有控制程序的PLC控制器，所述控制程序具有互锁保护及故障自动诊断功能。
2.根据权利要求1所述的一种卧式高温真空实验炉，其特征在于，所述炉壳上通过水冷电极接口设置有多个水冷电极，通过观察窗接口设置有观察窗，通过热电偶接口设置有热电偶；所述炉壳后方还设置有气路系统和冷却系统；所述水冷电极在炉壳的前后下部各设置有两只，在炉壳的侧面设置有三只。
3.根据权利要求1所述的一种卧式高温真空实验炉，其特征在于，所述控制柜上设置有电压表、电流表、真空计、温控仪、触摸屏一体机和控制按钮；所述控制柜内还设置有晶闸管调压器、断路器、接触器、继电器、电缆、电线、声光报警器；炉外水冷电极由电缆联结为星形接法，三个引出端接入控制柜内晶闸管调压器输出端。
4.根据权利要求1所述的一种卧式高温真空实验炉，其特征在于，所述料架组件装于加热室内并与炉壳内料架底座相互支撑配合；所述料架组件包括钨料柱、料台和横担，用于支撑实验产品。
5.根据权利要求1所述的一种卧式高温真空实验炉，其特征在于，所述触摸屏一体机上的触控屏和内置的PLC控制器，通过真空计、温控仪通讯联接，在触摸屏上实时显示控制画面，并记录时间、温度、真空度、功率输出实时数据，生成曲线和数表，便于查看及导出保存打印；所述触摸屏上设置有参数页面、监控页面等多个页面，可在输入参数页面方便修改工艺参数，并传送到温控仪，简单明了；监控页面可实时显示水、气、电及各泵运行状态，故障时提示报警，方便操作人员及时处理；所述真空实验炉除装卸料外可实现一键启动，全自动运行；所述触摸屏、PLC控制器之间自动监控、程序互锁，保证设备运行的安全性、可靠性，减轻操作人员工作强度，也可切换手动运行。
6.根据权利要求1所述的一种卧式高温真空实验炉，其特征在于，所述真空系统包括机械泵、扩散泵、真空管路、前级阀、高真空阀、水冷挡板；通过两级真空泵组合能获得炉内最高达10-4Pa的高真空环境，满足正常实验使用要求。
7.根据权利要求1所述的一种卧式高温真空实验炉，其特征在于，所述气路系统包括油雾减压装置、管路、压力报警装置、电磁换向阀，通过压缩空气控制各真空阀门开关，气压过低或停气时可自动报警。
8.根据权利要求1所述的一种卧式高温真空实验炉，其特征在于，所述冷却系统包括管道过滤器、进水管、回水管、电接点压力表、测温热电阻、管路和阀门；冷却水通过主管路进入，通过各分路阀门及软管到达炉壳、炉门、水冷电极各个需要冷却部件，热水返回回水管，通过外部冷却塔循环使用；水路压力、回水温度均可实时监控。
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