CN109425107A - 一种高压运行的热风炉 - Google Patents

Abstract

一种高压运行的热风炉，包括炉体，所述炉体内的工件在≥0.1MPa以上的压力条件下进行钎焊。本发明一方面能够使工件处于无氧环境下，防止外部空气进入炉体内；另一方面，能够防止工件产生氧化。

Description

一种高压运行的热风炉

技术领域

本发明涉及热风炉技术领域，特别是一种高压运行的热风炉。

背景技术

现有的炉体加热方式通常为真空加热、感应加热、盐浴加热等。其中真空加热技术是指在指定空间内低于环境大气压力的气体状态，也就是该空间内气体分子数密度低于该地区大气压的分子数密度。在真空技术中常用真空度来衡量真空状态下空间气体的稀薄程度。压力越高，真空度越低；压力越低，真空度越高。真空加热技术主要通过热辐射进行加热。前述的几种加热方式，当用于对大型工件进行加热时，会导致工件受热不均匀，且结构会设计的很复杂。并且，不适用于钎焊气氛大于450℃的工件加热，一旦进入空气，高温下就容易使工件发生化学反应，并容易产生爆炸。因此，现有工件基本都在中高温以下进行加热，这样对炉内氧气含量就没有严格的要求，那么对炉压也就没有特别的要求，只要保证不爆炸就可以。

现有钎焊炉一般炉内维持在0.01~0.1MPa的低压状态，但由于气密性较差，实际过程中会有气体进入炉体内。

其次，现有工件在高温环境下钎焊时，如果工件为易氧化材质，在高温下就很容易被氧化，一旦工件被氧化，就会降低工件的强度。

再次，现有的加热炉中，其炉体通常分为多个腔体模块，如预热区、工作区、干燥区、冷却区等，使得炉体的工作腔体积预留空间小，不适用于大型工件。

另外，现有炉体都是通过风机对工件进行冷却，冷却速度慢，大大降低工作效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单，适用范围广，加热和冷却效果显著的高压运行的热风炉，能够防止外部空气进入炉体内，并防止工件产生氧化。

本发明的技术方案是：一种高压运行的热风炉，包括炉体，所述炉体内的工件在≥0.1MPa以上的压力条件下进行钎焊。优选地，炉体内工件在0.5~35MPa的压力条件下进行钎焊；更优选地，炉体内工件在1~25MPa的压力条件下进行钎焊；进一步优选地，炉体内工件在5~20MPa的压力条件下进行钎焊。

本发明中，所谓的高压运行是指在高于大气压的条件下运行。所述的≥0.1MPa是指相对压力，即以大气压力作为基准所表示的压力；本发明的炉体工作时保持正压运行。

本发明具有以下优点：将炉体内的工件设置在≥0.1MPa以上的压力条件下进行钎焊，能够使炉体内保证一定的炉压，防止外部空气进入炉体内，使高温下的工件产生反应。若炉压太低，则容易进入空气；若炉压太高，则容易发生爆炸。

进一步，所述工件的钎焊气氛为保护气体，保护气体为纯氮、纯氩、氩气与氢气的混合气体或氮气与氢气的混合气体，其中混合气体中的氢气的含量≥5%。优选地，氢气的含量占60%~90%。更优选地，氢气的含量占70%~80%。通过充入保护气体，能够使得工件处于无氧环境下工作，避免高温环境下发生化学反应。通过充入氢气，能够避免工件在高温下产生氧化层。优选地，当保护气体包括氢气和其他气体时，氢含量大于其他气体的含量，这样，工件加热均匀、变形小。氢气为还原性气体，氮气(或氩气)为惰性气体，可以在钎焊过程中保护工件不被氧化。主要优点是成本低，无需使用腐蚀性钎剂，提高钎焊质量，且便于精确控温和实现钎焊过程的机械化、自动化。

进一步，所述工件采用热风循环的方式进行钎焊。这样，能够大大提高工件钎焊的均温性。所谓的热风循环是指通过驱动装置（如风机）将经过加热的保护气体进行循环送风，加热后的保护气体变成热气体，对工件进行加热钎焊。热风循环可以是外循环或者内循环。

例如：外循环的结构可以是：炉体外设有加热体，加热体通过循环管道连接工作腔的入口和出口，通过风机将经过加热体的气体引至工作腔内，经换热后的气体从出口再次流至循环管道内，对工件进行循环加热。

内循环的结构可以是：加热体与工作腔设于同一腔体内，并通过隔板隔开。气体经加热后沿隔板流至工作腔内，对工件进行加热，并沿隔板再次流至加热体的位置处，在风机的作用下循环加热。又或者加热体与工作腔在不同的腔体内，且加热体与工作腔相连通。

本发明的加热体可以是加热电阻丝、加热器或连接其他外置的加热设备等。

另外，本发明通过将正压、充入保护气体与热风循环相结合，无需对炉体内部设置复杂的加热结构，仅通过充入保护气体，对炉体内部进行热风循环即可；另外，能够使工件处于无氧条件下进行高温钎焊，防止高温下产生氧化还原反应，且能够大大降低温差，使工件各个位置受热均匀。本发明特别适用于大型工件。

进一步，所述炉体的外部设有冷却器；冷却器与工作腔通过管道连通；或者所述炉体的外部设有冷却器和和快冷风机，所述冷却器的一端接口与快冷风机相连通，另一端接口与炉体的工作腔相连通，向工作腔内通入冷却介质。这样，能够大大提高冷却速度，冷却效果显著。

进一步，所述快冷风机与炉体的工作腔之间、冷却器与炉体的工作腔之间设有保温门。保温门一方面能够便于输送待冷却气体，另一方面，能够防止工作腔内的热量传送至炉盖上，也防止外界的低温对工作腔内造成影响。保温门的打开方式可以是电动式或自适应式。其中，自适应式的结构为：保温门安装于快冷风机的背风侧，门框设于保温门之后；或者保温门安装于快冷风机的迎风侧，门框设于保温门之前。本实施例中，冷却器优选为管式的换热器，通过换热器的管内为热交换介质，壳内走需冷却的气体。当然，冷却器也可以是其他冷却设备。

进一步，所述炉体内设有用于对工件进行热风循环的主风机，主风机可耐温≥450℃。本发明可以是将主风机的电机设于炉体的外侧，电机的部分轴和叶轮伸入工作腔内。也可以是将主风机的电机、电机轴和叶轮均设于工作腔内，这样，就可以大大缩短电机轴的长度，提高风机叶轮转动时的稳定性。此外，伸入工作腔的电机、电机轴均被水冷夹套包裹，从而能够使得电机和电机轴全部被冷却，即伸入工作腔内的整个部分不会因过热而受损或断裂，也不会影响电机和电机轴的机械性能，大大提高使用寿命。

进一步，所述工件为能使气体从其腔体的一侧流入，另一侧流出的不完全封闭结构。所述的不完全封闭结构，是指工件的内腔能够进入气体，并能使气体从一侧进入，另一侧输出。不完全封闭结构可以是工件的内腔中空，也可以是进气和出气的缝隙等。这种结构的工件，非常适用于通过热风循环加热进行钎焊，能够使工件各个钎焊点受热均匀，且热气体从工件的一侧进入工件内腔，从另一侧流出并循环，大大提高钎焊速度和钎焊质量。

进一步，所述炉体上设有压力检测装置。压力检测装置可以是压力表或压力传感器，优选压力表，可直接显示炉体内部压力，可观性好。

进一步，所述炉体上设有进气阀和排气阀，通过控制进气阀和排气阀的开度比来控制炉体内部的压力。气体经进气阀进入工作腔，多余的气体从排气阀排出，来保证炉内的压力。

进一步，所述炉体为水冷夹套结构。炉体的外壳被水冷夹套包裹，防止将人烫伤，保证人身安全。

进一步，所述炉体的一侧设有泄爆装置。泄爆装置可以是一级泄爆门，一旦炉内压力超过泄爆门的泄爆压力，泄爆门就会打开。当有至少两级泄爆门时，两级泄爆门之间设有隔离腔，且隔离腔内充入非易燃易爆气体，这样，当发生一级泄爆后，一级泄爆门打开，与隔离腔连通，一级泄爆后的气体会继而将二级泄爆门顶开直接泄爆出去，而非易燃易爆气体的存在使得隔离腔中不会吸入空气，进而就不会发生二次爆炸，大大提高安全系数。

进一步，工作腔的尺寸优选为：宽度（W）为1000~5000mm，高度（H）为3000~7000mm，长度（L）为4000~12000mm。

本发明的有益效果：一方面能够使工件处于无氧环境下，防止外部空气进入炉体内；另一方面，能够防止工件产生氧化。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1所示：一种高压运行的热风炉，包括炉体1，炉体1的外壳被水冷夹套包裹。炉体上设有进气口11和排气口12，进气口11处设有进气阀，排气口12处设有排气阀。

炉体1的外部设有加热体2和冷却器5，加热体2和冷却器5通过循环管道3连接炉体1的入口和出口，加热体2和冷却器5连接在一条循环管道的两条支路上，即加热支路和冷却支路，加热支路和冷却支路的两端相接处设有前电动三通阀13和后电动三通阀14，进行热气通道和冷气通道的切换，并且前电动三通阀13和后电动三通阀14的阀门开度可调，从而能够调节气体的流量。

前电动三通阀13和后电动三通阀14的壳体内侧均设有保温层，保温层的材质为碳毡，使得气体进入壳体内不会与壳体接触进行热交换，而是直接与保温层接触，保证气体的温度。

本实施例中，工件6为能使气体从其腔体内流入和流出的中空结构。

炉体1出口后侧与循环管道之间设有引风机4，强制进行气体循环，且气体的流速可通过引风机的转速调控。加热体2能够将气体变成热气体，冷却器5能够将气体变成冷气体，再通过引风机将热气体或冷气体沿循环管道引至炉腔内，流入工件6的内腔；气体再经出口流入至循环管道3，形成循环通道。

本实施例的工作原理为：将工件6置于工作腔15内，打开进气阀、前电动三通阀13和后电动三通阀14，且前电动三通阀13和后电动三通阀14切换至热气通道。然后通过进气阀向工作腔15内充入氮气和氢气，且氢含量占55%，氮含量占45%。氮气用于使工件处于无氧环境下进行钎焊，氢气为还原气体，防止工件在高温下被氧化。工件在无氧环境下进行钎焊，气体经加热体2加热后进入工作腔，在引风机4的作用下，热气体从工件6的内腔中通过，使工件2的上下左右前后端的温度接近，大大提高均温性。产生的多余气体经排气阀排出，以保证炉内压力均衡。

钎焊完毕后，关闭加热体2，并将前电动三通阀13和后电动三通阀14切换至冷气通道。引风机将气体引至冷却器5，形成冷气体，冷气体进入工作腔，在引风机4的作用下，冷气体从工件6的内腔中通过，对工件进行循环冷却。这样，工件6的上下左右前后端的温度接近，使工件冷却均匀，大大提高工件质量。

炉体1上设有压力表16，实时检测工作腔15的压力。本实施例中，工作腔15的尺寸为：W×H×L（mm）=4000×7000×12000；本实施例在钎焊过程中，工作腔内的压力维持在0.2MPa，氧含量低于900ppm。

实施例2

如图2所示：与实施例1的区别在于，热风循环为内循环方式。炉体1的内胆分成工作腔15和加热区，且工作腔15和加热区为两个不同的腔室，且二者相互连通。加热区内设有加热体2。

工件置于工作腔15内。炉体1内设有主风机7，主风机7的叶轮为离心叶轮。主风机7的电机、电机轴和叶轮均设于炉体1内，且电机和电机轴的被水冷夹套包裹。炉体1的外侧设有快冷风机8和冷却器5，快冷风机8、冷却器5和工作腔15之间通过管道连通，快冷风机8与冷却器5之间的管道未设置水冷夹套，冷却器5和工作腔15之间的管道上包裹有水冷夹套。快冷风机8与冷却器5之间设有阀门9。

本实施例的工作原理为：将工件置于工作腔15内，打开进气阀和排气阀，然后通过进气阀向工作腔15内充入氩气和氢气，且氢气含量占45%，氩气含量占55%。氩气用于使工件处于无氧环境下进行钎焊。氢气为还原气体，防止工件在高温下被氧化。工件在无氧环境下进行钎焊，气体经加热体2加热后进入工作腔，在主风机7的作用下，热气体从工件的内腔中通过，使工件的上下左右前后端的温度接近，大大提高均温性。产生的多余气体经排气阀排出，以保证炉内压力均衡。

钎焊完毕后，关闭主风机7和加热体2，打开快冷风机8和阀门9，快冷风机8将工作腔11内的热气体送入冷却器5内，冷却器5内的水将经过的热气体冷却，冷却后的气体经快冷风机8快速输送至工作腔15内，对工件进行循环冷却。这样，工件的上下左右前后端的温度接近，使工件冷却均匀，大大提高工件质量。

炉体1上设有压力表16，实时检测工作腔的压力。本实施例中，工作腔的尺寸为：W×H×L（mm）=3000×6000×10000，在钎焊过程中，工作腔内的压力维持在10MPa，氧含量低于700ppm。

实施例3

与实施例2的区别在于，炉体的工作腔内设有加热体，且加热体与工作腔之间通过隔板连接，且加热体与工作腔相连通。

其他结构同实施例2。

实施例4

与实施例2的区别在于，快冷风机和冷却器均设于炉盖上，且炉盖上设有上保温门和下保温门，上保温门设于快冷风机与炉体的工作腔之间，下保温门设于冷却器与炉体的工作腔之间，上保温门设于快冷风机的迎风侧，下保温门设于快冷风机的背风侧。

工件在钎焊过程中，两个保温门均不能自动打开；只有快冷风机和冷却器启动后，两个保温门才能打开。打开快冷风机后，快冷风机将两个保温门打开，此时，工作腔内的热气体进入冷却器内，冷却器内的水将经过的热气体冷却，冷却后的气体经快冷风机快速输送至工作腔内，对工件进行循环冷却。这样，工件的上下左右前后端的温度接近，使工件冷却均匀，大大提高工件质量。

其他结构同实施例2。

实施例5

与实施例1的区别在于，氢含量占70%，氮含量占30%。

其它同实施例1。

实施例6

与实施例1的区别在于，氢含量占80%，氮含量占20%。

其它同实施例1。

实施例7

与实施例1的区别在于，工作腔的尺寸为：W×H×L（mm）=3000×5000×8000，工件在钎焊过程中，工作腔内的压力维持在20MPa，氧含量低于600ppm。

其它同实施例1。

实施例8

与实施例1的区别在于，工作腔的尺寸为：W×H×L（mm）=2000×4000×6000，工件在钎焊过程中，工作腔内的压力维持在30MPa，氧含量低于500ppm。

其它同实施例1。

在实施例9

在实施例1~实施例8的任一实施例的基础之上，炉体的一侧设有泄爆装置。

本实施例中，泄爆装置包括一级泄爆门和二级泄爆门，一级泄爆门和二级泄爆门之间设有隔离腔，隔离腔内充有非易燃易爆气体，如氮气，且二级泄爆门的泄爆压力低于一级泄爆门的泄爆压力。这样，当气体压力增大后大于一级泄爆门的配重时，一级泄爆门打开，进入隔离腔，由于隔离腔内充入非易燃易爆气体，如氮气，使得泄爆的气体不会与空气接触，从而提高了安全性，一级泄爆后的气体在隔离腔中聚拢，当气体压力增大后大于二级泄爆门的配重时，二级泄爆门打开，使得二级泄爆后的气体泄出。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种高压运行的热风炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体内的工件在≥0.1MPa的压力条件下进行钎焊。

2.根据权利要求1所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述炉体内的工件在0.1~35MPa的压力条件下进行钎焊。

3.根据权利要求1所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述工件的钎焊气氛为保护气体，保护气体为纯氮、纯氩，或上述气体与氢气的混合气体。

4.根据权利要求1所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述工件的钎焊气氛为保护气体，当所述保护气体为氢气和其他保护气体的混合气体时，氢含量大于其他保护气体的含量。

5.根据权利要求1~4任一项所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述工件采用热风循环的方式进行钎焊。

6.根据权利要求5所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述热风循环为外循环结构，炉体外设有加热体，加热体通过循环管道连接炉体的入口和出口；或者所述热风循环为内循环结构，炉体内设有加热体，加热体与工作腔设于同一腔体内，并通过隔板隔开，通过风机将经过加热体的气体引至工作腔内，形成热风循环通道；或者所述热风循环为内循环结构，炉体内设有加热体，加热体与工作腔在不同的腔体内，且加热体与工作腔相连通。

7.根据权利要求1~4任一项所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述炉体的外部设有冷却器；冷却器与工作腔通过管道连通；或者所述炉体的外部设有冷却器和和快冷风机，所述冷却器的一端接口与快冷风机相连通，另一端接口与炉体的工作腔相连通，向工作腔内通入冷却介质。

8.根据权利要求5所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述炉体内设有用于对工件进行热风循环的主风机，主风机设于炉体的内部，或者主风机至少有一部分设于炉体的内部；主风机在伸入炉体工作腔的那部分电机和/或轴被水冷夹套包裹。

9.根据权利要求1~4任一项所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述工件为能使气体从其腔体的一侧流入，另一侧流出的不完全封闭结构。

10.根据权利要求1~4任一项所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述炉体上设有进气阀和排气阀，通过控制进气阀和排气阀的开度比来控制炉体内部的压力。

11.根据权利要求1~4任一项所述高压运行的热风炉，其特征在于，所述炉体为水冷夹套结构。