CN110864547A - 一种改进的中频感应加热炉 - Google Patents

Abstract

一种改进的中频感应加热炉，其包括中频电源柜，加热装置。所述加热装置包括炉壳，感应炉体，感应线圈。所述炉壳包括外壳，进料装置，感应线圈连接装置，以及气体置换装置。所述气体置换装置包括进气口与出气口。所述感应炉体包括保温外壳，以及石墨坩埚。所述石墨坩埚由石墨制成。所述保温外壳的轴向长度大于所述石墨坩埚的轴向长度。所述感应线圈环绕在所述保温外壳外侧的位置与所述石墨坩埚的位置对应，从而所述感应线圈产生的交变磁场可充分切割所述石墨坩埚，以将所述石墨坩埚加热，并可利用所述石墨坩埚的温度加热非金属材料。该改进的中频感应加热炉不但提升了金属材料的加热效率，而且还可以控制加热环境内的气体并加热非金属材料。

Description

一种改进的中频感应加热炉

技术领域

本发明属于加热炉技术领域，特别是一种改进的中频感应加热炉。

背景技术

中频感应加热炉是一种将工频50Hz交流电转变为中频的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的材料。

目前的中频感应加热炉无法加热非金属材料，且无法提供真空环境，从而使得中频感应加热炉加工产品单一，且在加工材料过程中不能提供适合的环境。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可以加热非金属材料的改进的中频感应加热炉，以满足工业需求。

一种改进的中频感应加热炉，其包括一个中频电源柜，一个设置在所述中频电源柜上且与所述中频电源柜连接的加热装置。所述加热装置包括一个炉壳，一个设置在所述炉壳内的感应炉体，以及一个环绕在所述感应炉体外侧的感应线圈。所述感应线圈与所述感应炉体间隔设置。所述炉壳包括一个外壳，一个设置在所述外壳上的进料装置，一个设置在所述外壳上的感应线圈连接装置，以及一个对所述外壳内抽真空且设置在所述外壳侧壁上的气体置换装置。所述气体置换装置包括一个进气口与一个出气口。所述进料装置沿所述外壳的轴向设置，且所述进料装置的中心轴与所述感应炉体的中心轴重合。所述感应炉体包括一个固定连接在所述炉壳内的保温外壳，以及一个容置于所述保温外壳内的石墨坩埚。所述保温外壳由无机石棉、硅酸铝中的一种制成。所述石墨坩埚由石墨制成。所述保温外壳与所述石墨坩埚皆沿所述炉壳的中心轴方向设置，且所述保温外壳的开口方向与所述石墨坩埚的开口方向皆朝向所述进料装置。所述保温外壳的轴向长度大于所述石墨坩埚的轴向长度。所述感应线圈环绕在所述保温外壳外侧的位置与所述石墨坩埚的位置对应，从而所述感应线圈产生的交变磁场可充分切割所述石墨坩埚，以将所述石墨坩埚加热，并可利用所述石墨坩埚的温度加热非金属材料。

进一步地，所述外壳包括一个第一外壳，一个设置在所述第一外壳内的第二外壳，所述第一外壳成矩形外壳，所述第二外壳为圆柱形外壳，所述感应线圈连接装置、以及所述进气口与所述出气口皆设置在所述第二外壳的侧壁上。

进一步地，所述第二外壳包括一个第二外壳主体，一个设置在所述第二外壳主体外侧壁上的连接头，以及多个设置在所述第二外壳主体内的支撑架，所述保温外壳固定连接在所述支撑架上。

进一步地，所述炉体还包括一个与所述感应炉体连接的热电偶，所述热电偶穿过所述连接头与所述感应炉体连接。

进一步地，所述感应线圈轴向的长度等于所述石墨坩埚的轴向长度。

进一步地，所述感应线圈包括一个感应线圈主体，两个分别连接在所述感应线圈主体两端的连接管，所述石墨坩埚容置于所述感应线圈主体内，所述连接管穿过所述感应线圈连接装置与所述中频电源柜连接，两个所述连接管相互对称。

进一步地，每个所述连接管皆包括一个与所述感应线圈主体一端连接的第一连接管，一个与所述中频电源柜连接的第二连接管，以及一个设置在所述第一连接管与所述第二连接管之间的弧形连接管，所述弧形连接管包括一个第一弧形连接管，以及一个第二弧形连接管，所述第一弧形连接管与所述第二弧形连接管成中心对称。

进一步地，所述第一连接管与所述第二连接管相互平行，且所述第一连接管的延伸方向、以及所述第二连接管的延伸方向皆与所述外壳的中心轴相互垂直。

进一步地，所述感应线圈连接装置包括一个绝缘板，以及两个设置在所述绝缘板上的绝缘座，所述绝缘板以及所述绝缘座皆由陶瓷制成，所述连接管穿过所述绝缘板以及所述绝缘座与所述中频电源柜连接。

与现有技术相比，本发明提供的改进的中频感应加热炉中的所述感应炉体既可以加热金属材料，又可以加热非金属材料。所述感应炉体包括一个固定连接在所述炉壳内的保温外壳，一个容置于所述保温外壳内的石墨坩埚。其中所述石墨坩埚由石墨制成。并且所述感应线圈环绕在所述感应炉体外侧。工作时，所述感应线圈产生的交变磁场切割所述石墨坩埚，使所述石墨坩埚产生涡流发热。当加热非金属材料时，所述感应线圈产生的交变磁场切割所述石墨坩埚与非金属材料，仅所述石墨坩埚产生涡流发热，并且所述石墨坩埚将热量传递到非金属材料上，从而将所述非金属材料加热。当加热金属材料时，所述感应线圈产生的交变磁场切割所述石墨坩埚与金属材料，使所述石墨坩与金属材料皆被加热，而且所述石墨坩埚将热量传递给金属材料，提高了加热效率。另外，所述气体置换装置可将所述第二外壳内的空气抽出，或通过所述气体置换装置将惰性气体充入所述第二外壳内，使所述第二外壳成为惰性气体环境，从而满足材料加工要求。该改进的中频感应加热炉不但提升了金属材料的加热效率，而且还可以控制加热环境内的气体并加热非金属材料。

附图说明

图1为本发明提供的改进的中频感应加热炉的结构示意图。

图2为图1的改进的中频感应加热炉的剖面结构示意图。

图3为图2的改进的中频感应加热炉中感应线圈的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

如图1至图3所示，其为本发明提供的改进的中频感应加热炉的结构示意图。所述改进的中频感应加热炉包括一个中频电源柜10，以及一个设置在所述中频电源柜10上的加热装置20。所述改进的中频感应加热炉还包括其他的一些功能模块，如组装组件，电器组件等等，其应当为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。

所述中频电源柜10为所述加热装置20提供电源，以及冷却装置。所述中频电源柜10将工频500Hz交流电转变为中频至20KHz的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，其为一种现有技术，在此不再赘述。

所述加热装置20包括一个炉壳21，一个设置在所述炉壳21内的感应炉体22，一个环绕在所述感应炉体22外侧的感应线圈23，以及一个与所述感应炉体22连接的热电偶24。在使用时，所述中频电源柜10为将工频500Hz交流电转变为中频至20KHz的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给所述感应线圈23里流过的中频交变电流，在所述感应线圈23中产生高密度的磁力线，并切割所述感应线圈23里的所述感应炉体22，以及所述感应炉体22内盛放的材料，并在所述感应炉体22，以及材料中产生的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即材料自身的自由电子在有电阻的材料里流动要产生热量。

所述炉壳21包括一个外壳211，一个设置在所述外壳211上的进料装置212，一个设置在所述外壳211上的感应线圈连接装置213，以及一个对所述外壳211内抽真空且设置在所述外壳211侧壁上的气体置换装置214。

所述外壳211包括一个第一外壳2111，一个设置在所述第一外壳2111内的第二外壳2112。所述感应线圈连接装置213、以及所述进气口2141与所述出气口2142皆设置在所述第二外壳2112的侧壁上。在本实施例中，所述第一外壳2111成矩形外壳，所述第二外壳2112为圆柱形外壳。所述第二外壳2112包括一个第二外壳主体2113，一个设置在所述第二外壳主体2113外侧壁上的连接头2114，以及多个设置在所述第二外壳主体2113内的支撑架2115，所述保温外壳22固定连接在所述支撑架2115上，以使所述感应炉体22固定于所述第二外壳2112内。

所述进料装置212沿所述外壳211的轴向设置，且所述进料装置212的中心轴与所述感应炉体22的中心轴重合，以便于将加热材料放入所述感应炉体22内。

所述感应线圈连接装置213包括一个绝缘板2131，以及两个设置在所述绝缘板2131上的绝缘座2132，所述绝缘板2131以及所述绝缘座2132皆由陶瓷制成，以防止所述感应线圈23产生的交变磁场将所述感应线圈连接装置213破坏。

所述气体置换装置214包括一个进气口2141与一个出气口2142。所述气体置换装置214可将所述第二外壳2112内的空气抽出，或通过所述气体置换装置214将惰性气体充入所述第二外壳2112内，使所述第二外壳2112成为惰性气体环境，从而满足材料加工要求。在所述气体置换装置214将所述第二外壳2112内的空气抽出时，所述进气口2141关闭，所述出气口2142打开，将所述炉壳21内的空气抽出，以使所述外壳211内成真空腔室，从而无空气与所述炉壳21内的材料反应，保持了加工材料的性能，且提升了加热炉的热效应。当所述炉壳21内的材料加热好后，所述进气口2141打开，所述出气口2142关闭，从而使所述炉壳21内外压力一致，以便于所述进料装置212可打开将材料取出。若通过所述气体置换装置214将惰性气体通入所述第二外壳2112内并与所述第二外壳2112内的空气置换时，所述气体置换装置214先将所述第二外壳2112内的空气抽出形成真空状态，使所述第二外壳2112成真空腔室，当所述第二外壳2112内的真空度达到最低值时，则停止抽出所述第二外壳2112内的空气，并将惰性气体充入所述第二外壳2112，且所述第二外壳2112内的惰性气体达到一个大气压即可。

所述感应炉体22包括一个固定连接在所述炉壳21内的保温外壳221，一个容置于所述保温外壳221内的石墨坩埚222。

所述保温外壳221用于将所述石墨坩埚222支撑在所述感应线圈23内，以使所述感应线圈23产生的交变磁场切割所述石墨坩埚222。所述感应线圈23产生的交变磁场切割所述保温外壳221时，外界的交变磁场在所述保温外壳221内部不会产生涡流从而所述保温外壳221自身不会发热。并且所述保温外壳221由无机石棉、硅酸铝中的一种制成，由于无机石棉、硅酸铝皆为绝热材料，以使所述保温外壳221达到绝热的效果，而且所述保温外壳221有效降低了所述石墨坩埚222的热扩散，对于所述石墨坩埚222起到了保温作用。

所述石墨坩埚222由石墨制成，且所述石墨坩埚222具有良好的热导性和耐高温性。所述保温外壳221的轴向长度大于所述石墨坩埚222的轴向长度，以使所述石墨坩埚222容置于所述保温外壳221内。所述保温外壳221与所述石墨坩埚222皆沿所述炉壳22的中心轴方向设置，所述保温外壳221的开口方向与所述石墨坩埚222的开口方向皆朝向所述进料装置212，以便于将材料通过所述进料装置212放入所述石墨坩埚222内。所述感应线圈主体231轴向的长度等于所述石墨坩埚222的轴向长度，且所述感应线圈23环绕在所述保温外壳221外侧的位置与所述石墨坩埚222的位置对应，从而所述感应线圈23产生的交变磁场可充分切割所述石墨坩埚222，以将所述石墨坩埚222加热，并可利用所述石墨坩埚222的温度加热非金属材料。所述感应线圈23产生的交变磁场切割所述石墨坩埚222时，外界的交变磁场在所述石墨坩埚222内部产生涡流从而加热所述石墨坩埚222，进而所述石墨坩埚222自身可产生热量，并且所述石墨坩埚222可利用自身温度加热容置在所述石墨坩埚222内的材料。当容置在所述石墨坩埚222内的材料为非金属材料时，所述感应线圈23产生的交变磁场切割所述石墨坩埚222以及所述非金属材料时，仅对所述石墨坩埚222有影响，且所述石墨坩埚222在所述感应线圈23产生的交变磁场的影响下被加热，所述石墨坩埚222热量传递到非金属材料上，从而将所述非金属材料加热。当容置在所述石墨坩埚222内的材料为金属材料时，所述感应线圈23产生的交变磁场切割所述石墨坩埚222与金属材料时，从而所述石墨坩埚222与金属材料均被加热，而且所述石墨坩埚222产生的热量传递于所述金属材料上，提高了加热效率。当加热低熔点金属材料时，通过容器容置金属材料，并将容置金属材料的容器放置在所述石墨坩埚222内，其采用的容器为铂坩埚，当加热的材料为高熔点金属材料时，则直接通过所述石墨坩埚222加热。在加热非金属材料时，可直接将非金属材料放置在所述石墨坩埚222内。并且无论加热金属材料或非金属材料时，所述石墨坩埚222都要处于真空环境或惰性气体环境内，以保证所述石墨坩埚222的寿命。

所述感应线圈23包括一个感应线圈主体231，两个分别连接在所述感应线圈主体231两端的连接管232。所述感应炉体22插设于所述感应线圈主体231内，所述感应线圈主体231轴向的长度小于所述保温外壳221轴向长度，且所述感应线圈主体231轴向的长度等于所述石墨坩埚222的轴向长度，所述感应线圈主体231的位置与所述石墨坩埚222的位置对应，以对所述石墨坩埚222内的材料进行充分加热。另外，两个所述连接管232分别连接在所述感应线圈主体231的两端，且通过所述连接管232将所述中频电源柜10与所述感应线圈主体231连通。所述连接管232穿过所述感应线圈连接装置213与所述中频电源柜10连接。所述连接管232穿过所述绝缘板2131以及所述绝缘座2132与所述中频电源柜10连接。两个所述连接管232相互对称。

每个所述连接管232皆包括一个与所述感应线圈主体231一端连接的第一连接管2321，一个与所述中频电源柜10连接的第二连接管2322，以及一个设置在所述第一连接管2321与所述第二连接管2322之间的弧形连接管2323，所述弧形连接管2323包括一个第一弧形连接管2324，以及一个第二弧形连接管2325，所述第一弧形连接管2324与所述第二弧形连接管2325成中心对称，以防止所述感应线圈主体231与所述连接管232的连接位置产生局部涡流，从而防止了所述感应线圈23损坏。且所述第一连接管2321与所述第二连接管2322相互平行，且所述第一连接管2321的延伸方向、以及所述第二连接管2322的延伸方向皆与所述外壳211的中心轴相互垂直。

所述热电偶24是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度，其为一种现有技术。所述热电偶24与所述感应炉体22连接，用于检测所述感应炉体22的温度，以便于对所述感应炉体22内的温度控制。且所述热电偶24穿过所述连接头2114与所述感应炉体22连接。

与现有技术相比，本发明提供的改进的中频感应加热炉中的所述感应炉体22既可以加热金属材料，又可以加热非金属材料。所述感应炉体222包括一个固定连接在所述炉壳21内的保温外壳221，一个容置于所述保温外壳221内的石墨坩埚222。其中所述石墨坩埚222由石墨制成。并且所述感应线圈23环绕在所述感应炉体22外侧。工作时，所述感应线圈23产生的交变磁场切割所述石墨坩埚222，使所述石墨坩埚222产生涡流发热。当加热非金属材料时，所述感应线圈23产生的交变磁场切割所述石墨坩埚222与非金属材料，仅所述石墨坩埚222产生涡流发热，并且所述石墨坩埚222将热量传递到非金属材料上，从而将所述非金属材料加热。当加热金属材料时，所述感应线圈23产生的交变磁场切割所述石墨坩埚222与金属材料，使所述石墨坩埚222与金属材料皆被加热，而且所述石墨坩埚222将热量传递给金属材料，提高了加热效率。另外，所述气体置换装置214可将所述第二外壳2112内的空气抽出，或通过所述气体置换装置214将惰性气体充入所述第二外壳2112内，使所述第二外壳2112内成为惰性气体环境，从而在所述第二外壳2112内为加工材料提供合适的环境。该改进的中频感应加热炉不但提升了金属材料的加热效率，而且还可以控制加热环境内的气体并加热非金属材料。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种改进的中频感应加热炉，包括一个中频电源柜，其特征在于：所述改进的中频感应加热炉包括一个设置在所述中频电源柜上且与所述中频电源柜连接的加热装置，所述加热装置包括一个炉壳，一个设置在所述炉壳内的感应炉体，以及一个环绕在所述感应炉体外侧的感应线圈，所述感应线圈与所述感应炉体间隔设置，所述炉壳包括一个外壳，一个设置在所述外壳上的进料装置，一个设置在所述外壳上的感应线圈连接装置，以及一个对所述外壳内抽真空且设置在所述外壳侧壁上的气体置换装置，所述气体置换装置包括一个进气口与一个出气口，所述进料装置沿所述外壳的轴向设置，且所述进料装置的中心轴与所述感应炉体的中心轴重合，所述感应炉体包括一个固定连接在所述炉壳内的保温外壳，以及一个容置于所述保温外壳内的石墨坩埚，所述保温外壳由无机石棉、硅酸铝中的一种制成，所述石墨坩埚由石墨制成，所述保温外壳与所述石墨坩埚皆沿所述炉壳的中心轴方向设置，且所述保温外壳的开口方向与所述石墨坩埚的开口方向皆朝向所述进料装置，所述保温外壳的轴向长度大于所述石墨坩埚的轴向长度，所述感应线圈环绕在所述保温外壳外侧的位置与所述石墨坩埚的位置对应，从而所述感应线圈产生的交变磁场可充分切割所述石墨坩埚，以将所述石墨坩埚加热，并可利用所述石墨坩埚的温度加热非金属材料。

2.如权利要求1所述的改进的中频感应加热炉，其特征在于：所述外壳包括一个第一外壳，一个设置在所述第一外壳内的第二外壳，所述第一外壳成矩形外壳，所述第二外壳为圆柱形外壳，所述感应线圈连接装置、以及所述进气口与所述出气口皆设置在所述第二外壳的侧壁上。

3.如权利要求2所述的改进的中频感应加热炉，其特征在于：所述第二外壳包括一个第二外壳主体，一个设置在所述第二外壳主体外侧壁上的连接头，以及多个设置在所述第二外壳主体内的支撑架，所述保温外壳固定连接在所述支撑架上。

4.如权利要求3所述的改进的中频感应加热炉，其特征在于：所述炉体还包括一个与所述感应炉体连接的热电偶，所述热电偶穿过所述连接头与所述感应炉体连接。

5.如权利要求1所述的改进的中频感应加热炉，其特征在于：所述感应线圈轴向的长度等于所述石墨坩埚的轴向长度。

6.如权利要求1所述的改进的中频感应加热炉，其特征在于：所述感应线圈包括一个感应线圈主体，两个分别连接在所述感应线圈主体两端的连接管，所述石墨坩埚容置于所述感应线圈主体内，所述连接管穿过所述感应线圈连接装置与所述中频电源柜连接，两个所述连接管相互对称。

7.如权利要求6所述的改进的中频感应加热炉，其特征在于：每个所述连接管皆包括一个与所述感应线圈主体一端连接的第一连接管，一个与所述中频电源柜连接的第二连接管，以及一个设置在所述第一连接管与所述第二连接管之间的弧形连接管，所述弧形连接管包括一个第一弧形连接管，以及一个第二弧形连接管，所述第一弧形连接管与所述第二弧形连接管成中心对称。

8.如权利要求7所述的改进的中频感应加热炉，其特征在于：所述第一连接管与所述第二连接管相互平行，且所述第一连接管的延伸方向、以及所述第二连接管的延伸方向皆与所述外壳的中心轴相互垂直。

9.如权利要求1所述的改进的中频感应加热炉，其特征在于：所述感应线圈连接装置包括一个绝缘板，以及两个设置在所述绝缘板上的绝缘座，所述绝缘板以及所述绝缘座皆由陶瓷制成，所述连接管穿过所述绝缘板以及所述绝缘座与所述中频电源柜连接。

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