CN109509712A - 一种热处理设备辅助加热炉门系统 - Google Patents

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张宝锋
闫海莲
杨彬
赵志然
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Abstract

本发明公开了一种热处理设备辅助加热炉门系统，包括炉门，所述炉门内侧设有电加热器，所述电加热器配置有电源模块、用于检测热处理设备炉口区域温度的温度传感器、以及用于调节电加热器加热功率的调节组件，所述电源模块通过所述调节组件与所述电加热器相连，所述温度传感器与所述调节组件相连。本发明具有结构简单，开关炉门后回温速度快，温度场的稳定性和一致性好，有利于保证产品质量并提高生产效率等优点。

Description

一种热处理设备辅助加热炉门系统
技术领域
本发明涉及用于制造电力电子器件、半导体器件和晶体硅太阳能电池的扩散炉、氧化炉和退火炉等热处理设备，尤其涉及一种热处理设备辅助加热炉门系统。
背景技术
热处理工艺广泛应用于电力电子器件、半导体器件和晶体硅太阳能电池制造，热处理设备通过在反应管内的批量工件附件形成稳定的工艺温度、工艺压力和反应物等工艺环境完成各种热处理工艺。工艺环境中温度场的稳定性和一致性直接决定着产品质量的好坏以及批量产品的良率。
随着器件制造业的发展，对产品质量和生产效率的要求越来越高，传统的热处理设备由于炉门机构的开闭，回温速度慢，生产效率低，很难满足大生产的需要；炉口保温性能差，炉口区域温度不可控，外界环境对反应管炉口区域的干扰造成温度场的稳定性差，造成批次产品良率较低，难以满足高质量产品生产的工艺需求。
热处理设备在工件的有效工作区域形成稳定的一致性良好的温度场，是工艺设备的关键技术；开关炉门后，提升工艺腔体的回温速度，缩短时间，提高生产效率，是设备高效低成本平稳运行的重要保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，开关炉门后回温速度快，温度场的稳定性和一致性好，有利于保证产品质量并提高生产效率的热处理设备辅助加热炉门系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种热处理设备辅助加热炉门系统，包括炉门，所述炉门内侧设有电加热器，所述电加热器配置有电源模块、用于检测热处理设备炉口区域温度的温度传感器、以及用于调节电加热器加热功率的调节组件，所述电源模块通过所述调节组件与所述电加热器相连，所述温度传感器与所述调节组件相连。
作为上述技术方案的进一步改进：所述调节组件包括温度控制模块和功率调节模块，所述温度传感器的输出端与所述温度控制模块的输入端相连，所述温度控制模块的输出端与所述功率调节模块相连，所述电源模块通过所述功率调节模块与所述电加热器相连。
作为上述技术方案的进一步改进：所述炉门上安装有两个绝缘接线座，两个所述绝缘接线座上分别设置有电极杆，所述电加热器一端通过其中一根电极杆与电源模块的一极相连，电加热器另一端依次通过另一根电极杆、所述功率调节模块与电源模块的另一极相连。
作为上述技术方案的进一步改进：所述绝缘接线座为陶瓷接线座并与所述炉门焊接。
作为上述技术方案的进一步改进：所述电加热器为螺旋线圈结构且中心与所述炉门中心重合。
作为上述技术方案的进一步改进：所述电加热器包括内层的电阻丝和外层的保护层，所述保护层为石英层、碳化硅层或陶瓷层。
作为上述技术方案的进一步改进：所述炉门内侧设有隔离罩，所述炉门与所述隔离罩之间形成密闭腔体，所述电加热器位于所述密闭腔体内。
作为上述技术方案的进一步改进：所述隔离罩为碳化硅罩、气炼石英罩或陶瓷罩。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）炉门内侧配置加热器对炉口区域进行自主加热，对炉门开关后炉口区域热量的大幅度丧失进行及时有效的补充，提升炉门开关后的回温速度，使反应管温度快速达到工艺条件，提高生产效率。
（2）电加热器配置电源模块、温度传感器和调节组件，温度传感器实时检测热处理设备炉口区域的温度，调节组件根据检测结果实时调节电加热器的加热功率，实现炉口区域温度的精确闭环控制，降低外界环境对反应管内温度场的扰动，确保炉口温度的稳定性和一致性，确保工艺环境的稳定，利于提升产品质量和良品率。
（3）可去除传统炉门大量的保温材料，减小炉门机构的重量和体积，结构简单、紧凑，使炉门运动更平稳可靠，提升设备的稳定性。同时与常规采用加长副控区域来提升温度的稳定性和一致性的方案相比，可避免热处理设备加长、空间利用率降低和成本增加等缺点，实施难度较小，可在较低的成本运作下实现热处理设备反应管温度的稳定性和一致性。
附图说明
图1是本发明热处理设备辅助加热炉门系统的结构示意图。
图2是本发明中的电加热器的立体结构示意图。
图3是本发明中的电加热器的横截面图（放大）。
图中各标号表示：
1、炉门；11、绝缘接线座；12、电极杆；2、电加热器；21、电阻丝；22、保护层；3、电源模块；4、温度传感器；5、调节组件；51、温度控制模块；52、功率调节模块；6、隔离罩；7、密闭腔体；8、炉门驱动机构。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1至图3示出了本发明的一种实施例，本实施例的热处理设备辅助加热炉门系统，包括炉门1，炉门1由炉门驱动机构8驱动实现稳定、可靠的打开和关闭动作；炉门1内侧设有电加热器2，电加热器2配置有电源模块3、用于检测热处理设备炉口区域温度的温度传感器4、以及用于调节电加热器2加热功率的调节组件5，电源模块3通过调节组件5与电加热器2相连，温度传感器4与调节组件5相连。
该热处理设备辅助加热炉门系统自带辅助加热功能，可提升炉门1开关后的回温速度，热处理设备炉口区域温度闭环精确控制，降低外界环境对反应管内温度场的扰动，使得热处理设备工作区域温度稳定，回温速度快，生产效率高；结构简单紧凑，运行稳定可靠，实施起来经济便利。
作为进一步优选的技术方案，本实施例中，调节组件5包括温度控制模块51和功率调节模块52，温度传感器4的输出端与温度控制模块51的输入端相连，温度控制模块51的输出端与功率调节模块52相连，电源模块3通过功率调节模块52与电加热器2相连。工作时，温度传感器4采集炉口温度信号，反馈至温度控制模块51，通过与工艺过程要求的温度进行对比，发送指令到功率调节模块52，功率调节模块52把电源模块3输出按照指定功率输送至电加热器2，电加热器2按照指定的功率进行工作，对炉口区域进行加热升温，实现炉口温度的闭环自动控制，自动化程度高、控温准确。
更进一步地，本实施例中，炉门1上安装有两个绝缘接线座11，两个绝缘接线座11上分别设置有电极杆12，电加热器2一端通过其中一根电极杆12（附图中为左侧）与电源模块3的一极（正极或负极）相连，电加热器2另一端依次通过另一根电极杆12（附图中为右侧）、功率调节模块52与电源模块3的另一极（负极或正极）相连。优选地，绝缘接线座11为陶瓷接线座并与炉门1焊接，陶瓷接线座确保电极杆12与炉门1（通常为不锈钢等金属材质）的绝缘，其焊接工艺的密封性保证金属炉门1与电加热器2的隔离，避免电加热器2高温环境下暴露在空气环境降低使用寿命。
作为进一步优选的技术方案，本实施例中，电加热器2为螺旋线圈结构且中心与炉门1中心重合，有利于保证炉口区域温度的均匀性和一致性。
更进一步地，本实施例中，电加热器2包括内层的电阻丝21和外层的保护层22，保护层22为石英层、碳化硅层或陶瓷层。电阻丝21用作加热，外层的保护层22采用石英、碳化硅或陶瓷等耐高温、抗腐蚀材质，对内层电阻丝21进行隔离和防护，降低高温下加热电阻丝21的氧化、老化速度，大幅度提升电加热器2的使用寿命。
更进一步地，本实施例中，炉门1内侧设有隔离罩6，炉门1与隔离罩6之间形成密闭腔体7，电加热器2位于密闭腔体7内。隔离罩6分隔反应管工艺环境和外部环境，其材质选用对工艺环境无污染、不受工艺条件侵蚀且耐高温的碳化硅、气炼石英或陶瓷等，避免外部杂质污染工艺环境，确保工艺的稳定；同时可以避免工艺环境对外部环境的污染和元器件的侵蚀，确保设备长期稳定的运行。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种热处理设备辅助加热炉门系统，包括炉门（1），其特征在于：所述炉门（1）内侧设有电加热器（2），所述电加热器（2）配置有电源模块（3）、用于检测热处理设备炉口区域温度的温度传感器（4）、以及用于调节电加热器（2）加热功率的调节组件（5），所述电源模块（3）通过所述调节组件（5）与所述电加热器（2）相连，所述温度传感器（4）与所述调节组件（5）相连。
2.根据权利要求1所述的热处理设备辅助加热炉门系统，其特征在于：所述调节组件（5）包括温度控制模块（51）和功率调节模块（52），所述温度传感器（4）的输出端与所述温度控制模块（51）的输入端相连，所述温度控制模块（51）的输出端与所述功率调节模块（52）相连，所述电源模块（3）通过所述功率调节模块（52）与所述电加热器（2）相连。
3.根据权利要求2所述的热处理设备辅助加热炉门系统，其特征在于：所述炉门（1）上安装有两个绝缘接线座（11），两个所述绝缘接线座（11）上分别设置有电极杆（12），所述电加热器（2）一端通过其中一根电极杆（12）与电源模块（3）的一极相连，电加热器（2）另一端依次通过另一根电极杆（12）、所述功率调节模块（52）与电源模块（3）的另一极相连。
4.根据权利要求3所述的热处理设备辅助加热炉门系统，其特征在于：所述绝缘接线座（11）为陶瓷接线座并与所述炉门（1）焊接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热处理设备辅助加热炉门系统，其特征在于：所述电加热器（2）为螺旋线圈结构且中心与所述炉门（1）中心重合。
6.根据权利要求5所述的热处理设备辅助加热炉门系统，其特征在于：所述电加热器（2）包括内层的电阻丝（21）和外层的保护层（22），所述保护层（22）为石英层、碳化硅层或陶瓷层。
7.根据权利要求根据权利要求1至4中任一项所述的热处理设备辅助加热炉门系统，其特征在于：所述炉门（1）内侧设有隔离罩（6），所述炉门（1）与所述隔离罩（6）之间形成密闭腔体（7），所述电加热器（2）位于所述密闭腔体（7）内。
8.根据权利要求7所述的热处理设备辅助加热炉门系统，其特征在于：所述隔离罩（6）为碳化硅罩、气炼石英罩或陶瓷罩。
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