CN108917416B - 一种具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置 - Google Patents

Abstract

一种具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置。过渡管安装在炉体上端。导向筒固定在过渡管的上表面。伸缩器位于导向筒内。水冷移动杆位于伸缩器内。导向活塞位于水冷移动杆与导向筒之间。导向活塞上端的内圆周表面与水冷移动杆的外圆周表面通过顶丝固定。密封套套装在位于水冷移动杆的外圆周上。滑块固定在该导向活塞上端的外圆周表面。在导向筒的上端面有两个限位开关；在导向活塞的上端面有一个上限位点。刚玉护管通过卡具安装在水冷移动杆的下端。本发明提供了一种设计合理、升降灵活、动作可靠，具有防卡抗污染功能的真空炉热电偶移动测温装置。该装置具有防止移动卡死、抗污染、密封效果好、限位定位准确，动作灵活可靠、重复性精准的功能。

Description

一种具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置

技术领域

本发明涉及一种真空炉使用的热电偶升降移动装置。特别是针对真空炉使用过程中炉内气氛产生污染而热电偶需要升降移动的场合。

背景技术

真空感应石墨化炉一般工作在微负压状态下，使用温度大多在2100℃～2600℃之间，热电偶无法测量这么高的温度。测温、控温多采用非接触式仪器，如光学高温计、红外测温仪等。目前使用的红外仪在室温～1000℃之间无法测量显示，为实现低温区温度可视、可控增加了低温段热电偶及自动升降机构，当温度升至1200℃时热电偶自动提升，离开温区，改由红外仪测温、控温。一般的热电偶提升机构，采用热电偶安装在金属护管内，金属护管与真空室通过密封胶圈形成动密封，以保证真空室的真空度；尽管一般的热电偶提升机构均设置有上下限位，但是该方法在热电偶上下移动时，限位开关和限位点不能确保在保护位置上精准的重复性，导致热电偶在限位点不能可靠限位，造成热电偶移动时出现过冲或者水平偏离限位点时折断；热电偶的移动是通过金属保护管来实现的，其真空密封采用金属保护管与真空室之间安装密封圈，两者为紧配合，金属保护管运动时与密封圈产生摩擦，经过几个炉次后，炉膛内工件的挥发物导致伸入炉内的金属保护管被污染沉积，造成热电偶退出时金属保护管上的沉积物被密封胶圈卡死。由于金属保护管没有移动，其前端的刚玉护管部分留在高温区里面，导致刚玉护管及热电偶烧毁。这是大多数热电偶移动装置的致命弱点；另外热电偶提升时水平方向没有定位滑动限制，导致上下限位点偏离设定的限位位置，造成刚玉护管偏心易断。有的热电偶移动装置没有将移动杆设计成有水冷结构，会使动密封因为没有水冷却降温，造成动密封的密封圈因为高温变形，难以实现真空的良好密封，难免会出现漏气。基于上述热电偶移动装置的缺陷与不足，国内的同行生产企业如中航制动、航天四院、西北工业大学等相关单位，使用几次这样的热电偶移动机构后就基本不再使用，而是采用手动方式分段测温，在低温段利用热电偶测温，当温度接近热电偶测温范围上限前，采取手动方式提升或者强行抽出热电偶，在高温段改用非接触式测温，这种方式易造成漏气。多数使用单位甚至在低温段根本不使用热电偶，只是在高温区段使用红外仪测量显示温度，这样不论升温还是降温，低温区都是温度盲区。特别是需要出炉取料时，只能多放几天等待降温，凭经验估测炉内温度，造成大量人力物力的浪费，也给生产和自动化控制带来极大的不便，低温区无法实现自动控温，严重影响产品性能。

检索国内外的专利文献和论文数据库，没有查找到与本发明最接近的现有技术。

发明内容

为克服现有真空炉热电偶移动装置存在的热电偶受污染卡死的不足，本发明提出了一种具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置。

本发明包括拉压杆、伸缩器、水冷移动杆、刚玉护管、导向活塞、过渡管、滑块和导向筒。其中：所述过渡管安装在炉体的真空室的上端。导向筒固定在该过渡管的上表面。伸缩器位于所述导向筒内，并使该伸缩器的波纹管端固定在过渡管上法兰的上表面。水冷移动杆位于所述伸缩器内，并使该水冷移动杆的外表面与伸缩器的内表面之间间隙配合。导向活塞位于水冷移动杆与导向筒之间，并使该导向活塞下端的外圆周表面与导向筒的内圆周表面间隙配合，间隙小于0.2mm；该导向活塞上端的内圆周表面与所述水冷移动杆的外圆周表面通过顶丝固定；密封套套装在所述位于水冷移动杆的外圆周上，并位于导向活塞内，被固定在该导向活塞阶梯端面的内表面。所述滑块固定在该导向活塞上端的外圆周表面，并能够沿所述导向筒上的滑道上下运动。在所述导向筒的上端面安装有两个限位开关。在所述导向活塞的上端面安装有一个上限位点。刚玉护管通过卡具安装在所述水冷移动杆的下端。

在所述导向筒的液压缸安装板的上表面安装有液压缸，该液压缸的上端与连接板的一端固连，另一端与拉压杆固连。所述拉压杆的下端固定在支柱横梁的上表面。下限位杆安装在该拉压杆上，并位于所述连接板与支柱横梁之间。

各所述立柱的上端分别与所述支柱横梁固连，各立柱的下端分别与导向活塞上端的法兰固定连接。

所述水冷移动杆的壳体为三层的夹层结构，其中的内层与中间层之间形成了水冷移动杆进水管路，中间层与外层之间形成了水冷移动杆出水管路；所述的水冷移动杆进水管路与水冷移动杆出水管路之间在该夹层的底部贯通，从而形成了水回路。在所述水冷移动杆进水管路的上端安装有水冷移动杆进水口，在所述水冷移动杆出水管路的上端安装有水冷移动杆出水口。所述水冷移动杆壳体下端的外表面为与卡具连接的螺纹面。在该水冷移动杆的上端有固定法兰。热电偶位于所述固定法兰上表面的中心，下端穿过该固定法兰装入水冷移动杆的中心孔内。

所述的过渡管的内径略大于所述水冷移动杆的外径，并使该过渡管的内圆周表面与所述水冷移动杆的外圆周表面之间间隙配合。在所述过渡管的两端均有连接法兰，其中上端法兰圆周外缘上均布有导向筒连接孔，在所述过渡管上法兰圆周的内侧均布有连接伸缩器的连接孔。在该过渡管下端法兰上均布有与炉体法兰18连接的螺纹孔。

所述导向活塞的内孔呈阶梯状，其中上半部分的孔径略大于所述水冷移动杆的外径；在该导向活塞上半部分的圆周上有径向贯通孔的顶丝孔，通过顶丝将导向活塞与水冷移动杆固定连接。该导向活塞下半部分的内径大于伸缩器的外径，使二者之间无干涉；该导向筒上半部分的内径与导向活塞的外径间隙配合，并使二者的配合间隙≤0.2mm。

所述导向筒的内径与所述导向活塞的外径间隙配合，并使二者之间的配合间隙≤0.2mm。在该导向筒上端外圆周表面沿轴向开有滑块的滑道，该滑道贯通导向体的壳体，其轴向长度须满足热电偶上下移动范围的需要，在所述导向筒下端外一侧的圆周表面上有径向凸出的液压缸安装板，并使该液压缸安装板的位置与所述滑道的位置相互对称。

所述拉压杆的下端有立柱连接板；该拉压杆的上端安装在连接板的安装孔内。下限位杆夹在所述拉压杆上。

本发明提供了一种设计合理、升降灵活、动作可靠，具有防卡抗污染功能的真空炉热电偶移动测温装置。该装置具有防止移动卡死、抗污染、密封效果好、限位定位准确，动作灵活可靠、重复性精准的功能。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、水冷移动杆带动热电偶在伸缩器内移动，水冷移动杆的外表面与伸缩器的内表面之间间隙配合，不与密封圈产生移动接触，水冷移动杆即使污染也可在伸缩器内自由顺畅移动，避免卡死现象；

2、导向筒上开有上下移动的滑道，滑块固定在导向活塞上同时在导向筒内移动，保证水冷移动杆水平方向的唯一性，实现热电偶的定向定位运动；

3、导向活塞带动伸缩器在导向筒内上下移动，保证水冷移动杆垂直方向的重复性，水平、垂直方向同时作用使上下限位准确可靠；

4、上密封圈与伸缩器的上法兰、导向活塞及水冷移动杆之间形成固定密封。过渡法兰上开有密封槽，下密封圈固定在密封槽内，以此保证伸缩器与炉体形成真空一体的密封。

5、导向筒滑道上下端有防止滑块超量程移动的机械限位，当限位开关通过感应产生电信号输出时导向筒没有停止下降时，可通过机械限位进行二次保护。当限位开关通过感应产生电信号输出时导向筒没有停止上升时，可通过液压缸达到最大行程停止上升进行双重保护。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的剖视图。

图3是伸缩器的结构示意图，其中，图3a是主视图，图3b是图3a的A-A向图，图3c是图3a的B-B向视图。

图4是水冷移动杆的结构示意图，其中，图4a是主视图，图4b是图4a的A-A向视图。

图5是导向筒的结构示意图，其中，图5a是主视图，图5b是图5a的侧视图，图5c是图5a的俯视图。

图6是导向活塞的结构示意图，其中，图6a是主视图，图6b是图6a的侧视图，图6c是图6a的俯视图。

图7是过渡管的结构示意图，其中，图7a是俯视图，图7b是图7a的A-A向视图。图中：

1.拉压杆；2.热电偶；3.下限位杆；4.顶丝；5.上密封圈；6.伸缩器；7.水冷移动杆；8.密封槽；9.过渡管；10.刚玉护管；11.限位开关；12.滑块；13.上限位点；14.滑道；15.导向活塞；16.导向筒；17.立柱；18.炉体法兰；19.真空室；20.液压缸；21.密封套；22.连接板；23.卡具；24.固定法兰；25.水冷移动杆进水口；26.水冷移动杆出水口；27.伸缩器连接孔；28.立柱安装孔。

具体实施方式

本实施例是一种具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置，包括拉压杆1、伸缩器6、水冷移动杆7、刚玉护管10、导向活塞15、导向筒16。其中：所述过渡管下法兰17通过法兰安装在炉体的真空室19的上端。导向筒16固定在所述过渡管9的上法兰上表面。伸缩器6位于所述导向筒内，并使该伸缩器波纹管端的下端面固定在过渡管上法兰的表面。水冷移动杆7位于所述伸缩器6内，并使该水冷移动杆的外表面与伸缩器的内表面之间间隙配合。导向活塞15位于水冷移动杆7与导向筒16之间，并使该导向活塞15下端的外圆周表面与导向筒16的内圆周表面间隙配合，间隙小于0.2mm；该导向活塞上端的内圆周表面与所述水冷移动杆的外圆周表面通过顶丝4固定；密封套21套装在所述位于水冷移动杆7的外圆周上，并位于导向活塞内，被固定在该导向活塞阶梯端面的内表面。所述滑块12固定在该导向活塞15上端的外圆周表面，并能够沿所述导向筒16上的滑道14上下运动。在所述导向筒16的上端面安装有两个限位开关11，当所述水冷移动杆7向下运动时，安装在拉压杆1上的下限位杆3触碰到该限位开关时，该水冷移动杆即停止运动。在所述导向活塞15的上端面安装有一个上限位点13，当所述水冷移动杆7向上运动时，该上限位点触碰到限位开关时，水冷移动杆即停止运动。刚玉护管10通过卡具安装在所述水冷移动杆7的下端。

所述液压缸20安装在导向筒16的液压缸安装板的上表面，在液压缸缸体上端固定有连接板22。该连接板的另一端与拉压杆1固连。所述拉压杆的下端固定在支柱横梁的上表面。所述下限位杆3安装在所述拉压杆上，并位于所述连接板与支柱横梁之间。所述的立柱有四根，各立柱的上端分别与所述支柱横梁固连，各立柱的下端分别与导向活塞15上端的法兰固定连接。

所述水冷移动杆7为中空回转体。该水冷移动杆的壳体为三层的夹层结构，其中的内层与中间层之间形成了水冷移动杆进水管路，中间层与外层之间形成了水冷移动杆出水管路；所述的水冷移动杆进水管路与水冷移动杆出水管路之间在该夹层的底部贯通，从而形成了水回路。在所述水冷移动杆进水管路的上端安装有水冷移动杆进水口25，在所述水冷移动杆出水管路的上端安装有水冷移动杆出水口26。所述水冷移动杆7壳体下端的外表面为与卡具23连接的螺纹面。在该水冷移动杆的上端安装有环形的固定法兰24，热电偶2通过螺纹安装在所述固定法兰上表面的中心，下端穿过该固定法兰装入水冷移动杆的中心孔内。通过该固定法兰实现对热电偶2的固定，热电偶与水冷杆通过密封圈密封。所述水冷移动杆7的内表面为与热电偶2外圆周表面配合的阶梯面；所述水冷移动杆7的内表面与热电偶2外圆周表面之间间隙配合。

所述的过渡管为套筒状。该过渡管的内径略大于所述水冷移动杆7的外径，并使该过渡管的内圆周表面与所述水冷移动杆的外圆周表面之间间隙配合。在所述过渡管的两端均有连接法兰，其中上端法兰圆周外缘上均布有导向筒连接孔，在所述过渡管上法兰圆周的内侧均布有连接伸缩器6的连接孔。在该过渡管下端法兰上均布有与炉体法兰18连接的螺纹孔。

所述的导向活塞15为中空回转体。该导向活塞的内孔呈阶梯状，其中上半部分的孔径略大于所述水冷移动杆7的外径；在该导向活塞上半部分的圆周上有径向贯通孔的顶丝孔，通过顶丝4将导向活塞15与水冷移动杆7固定连接。该导向活塞下半部分的内径大于伸缩器6的外径，使该导向活塞与伸缩器的波纹段之间无干涉；该导向筒16上半部分的内径与导向活塞15的外径相同，并使二者之间间隙配合在0.2mm内。在该导向活塞阶梯差所形成的端面上，均布有伸缩器连接孔27和立柱安装孔28

所述导向筒16亦为中空回转体。该导向筒的内径与所述导向活塞15的外径相同，并使二者之间间隙配合在0.2mm内。在该导向筒上端外圆周表面沿轴向开有滑块12的滑道，该滑道贯通导向体的壳体，其轴向长度须满足热电偶上下移动范围的需要，本实施例中，该滑道的长度为400mm。在所述导向筒下端外一侧的圆周表面上有径向凸出的液压缸安装板，并使该液压缸安装板的位置与所述滑道的位置相互对称。

所述拉压杆1的下端有立柱连接板；该拉压杆的上端装在连接板22的安装孔内，并通过螺母固紧。下限位杆3夹在所述拉压杆上，并使该下限位杆下表面与下限位器之间的距离接近时小于5mm，拉开时小于380mm。

所述伸缩器6亦为中空回转体，该伸缩器为不锈钢波纹管，其内径略大于水冷移动杆7外径，伸缩器上法兰通过螺栓与导向活塞阶梯面固定在一起，上密封圈放置在伸缩器上法兰的密封套处，使导向活塞阶梯面与伸缩器上法兰及水冷杆三者密封，伸缩器下法兰有密封槽，下密封圈置于密封槽中，伸缩器下法兰与过渡管上法兰通过螺栓固定。

Claims (6)

1.一种具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置，其特征在于，包括拉压杆、伸缩器、水冷移动杆、刚玉护管、导向活塞、过渡管、滑块和导向筒；其中：所述过渡管安装在炉体的真空室的上端；导向筒固定在该过渡管的上表面；伸缩器位于所述导向筒内，并使该伸缩器的波纹管端固定在过渡管上法兰的上表面；水冷移动杆位于所述伸缩器内，并使该水冷移动杆的外表面与伸缩器的内表面之间间隙配合；导向活塞位于水冷移动杆与导向筒之间，并使该导向活塞下端的外圆周表面与导向筒的内圆周表面间隙配合，间隙小于0.2mm；该导向活塞上端的内圆周表面与所述水冷移动杆的外圆周表面通过顶丝固定；密封套套装在所述位于水冷移动杆的外圆周上，并位于导向活塞内，被固定在该导向活塞阶梯端面的内表面；所述滑块固定在该导向活塞上端的外圆周表面，并能够沿所述导向筒上的滑道上下运动；在所述导向筒的上端面安装有两个限位开关；在所述导向活塞的上端面安装有一个上限位点；刚玉护管通过卡具安装在所述水冷移动杆的下端；

在所述导向筒的液压缸安装板的上表面安装有液压缸，该液压缸的上端与连接板的一端固连，另一端与拉压杆固连；所述拉压杆的下端固定在支柱横梁的上表面；下限位杆安装在该拉压杆上，并位于所述连接板与支柱横梁之间；

所述水冷移动杆的壳体为三层的夹层结构，其中的内层与中间层之间形成了水冷移动杆进水管路，中间层与外层之间形成了水冷移动杆出水管路；所述的水冷移动杆进水管路与水冷移动杆出水管路之间在该夹层的底部贯通，从而形成了水回路；在所述水冷移动杆进水管路的上端安装有水冷移动杆进水口，在所述水冷移动杆出水管路的上端安装有水冷移动杆出水口；所述水冷移动杆壳体下端的外表面为与卡具连接的螺纹面；在该水冷移动杆的上端有固定法兰；热电偶位于所述固定法兰上表面的中心，下端穿过该固定法兰装入水冷移动杆的中心孔内。

2.如权利要求1所述具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置，其特征在于，各立柱的上端分别与支柱横梁固连，各立柱的下端分别与导向活塞上端的法兰固定连接。

3.如权利要求1所述具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置，其特征在于，所述的过渡管的内径略大于所述水冷移动杆的外径，并使该过渡管的内圆周表面与所述水冷移动杆的外圆周表面之间间隙配合；在所述过渡管的两端均有连接法兰，其中上端法兰圆周外缘上均布有导向筒连接孔，在所述过渡管上法兰圆周的内侧均布有连接伸缩器的连接孔；在该过渡管下端法兰上均布有与炉体法兰18连接的螺纹孔。

4.如权利要求1所述具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置，其特征在于，所述导向活塞的内孔呈阶梯状，其中上半部分的孔径略大于所述水冷移动杆的外径；在该导向活塞上半部分的圆周上有径向贯通孔的顶丝孔，通过顶丝将导向活塞与水冷移动杆固定连接；该导向活塞下半部分的内径大于伸缩器的外径，使二者之间无干涉；该导向筒上半部分的内径与导向活塞的外径间隙配合，并使二者的配合间隙≤0.2mm。

5.如权利要求1所述具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置，其特征在于，所述导向筒的内径与所述导向活塞的外径间隙配合，并使二者之间的配合间隙≤0.2mm；在该导向筒上端外圆周表面沿轴向开有滑块的滑道，该滑道贯通导向体的壳体，其轴向长度须满足热电偶上下移动范围的需要，在所述导向筒下端外一侧的圆周表面上有径向凸出的液压缸安装板，并使该液压缸安装板的位置与所述滑道的位置相互对称。

6.如权利要求1所述具有防卡抗污染功能的真空炉升降移动装置，其特征在于，所述拉压杆的下端有立柱连接板；该拉压杆的上端安装在连接板的安装孔内；下限位杆夹在所述拉压杆上。