CN111526621A - 一种粉末专用多功能真空微波炉、加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种粉末专用的多功能真空微波炉，所述真空微波炉包括加热炉体、冷却炉体、称重传感器，以及设置在加热炉体炉盖上的下真空通道、上真空通道、排气通道、微波输入管、进料管、测温部件；所述粉末专用多功能卧式真空微波炉可工作在真空状态下，也可以工作在大气压状态下；可工作在等离子体环境微波加热状态下，也可工作在非等离子体环境微波加热状态下；可工作在微波加热状态下，也可工作在电阻加热状态下，还可工作在微波加热和电阻加热双重加热状态下；可工作在氧化气氛状态下，也可工作在还原气氛状态下，还可工作在其它气氛状态下。

Description

一种粉末专用多功能真空微波炉、加热方法

技术领域

本发明涉及粉末热处理技术领域，更具体地，涉及一种粉末专用多功能真空微波炉。

背景技术

粉末制品热处理所需要的高温炉内环境不同，一些粉末的制备需在真空状态下进行，而一些需要在大气压环境下进行；而粉末热处理要求的气氛条件也包括氧化气氛、还原气氛等；而对于加热方式的选取，一些粉末仅需传统的电阻加热状态即可，而对于质量要求较高的粉末，需采用微波加热的方式；现有技术下的高温加热炉功能较为单一，单个热处理炉可提供的热处理环境以及加热方式有限或变换热处理环境不简便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足和缺陷，提供一种能够提供多种热处理环境和加热方式的粉末专用的多功能真空微波炉。

本发明为解决所述技术问题所提供的技术方案为：

一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，包括加热炉体（1）、冷却炉体（8）、称重传感器（9），以及设置在加热炉体（1）上的下真空通道（2）、上真空通道（3）、排气通道（4）、微波输入管（5）、进料管（6）、测温部件（7）；

所述加热炉体（1）包括炉身与炉盖(11),所述炉身设有电阻加热元件和保温层；所述加热炉体（1）内设有搅拌轴（101），搅拌轴（101）分为卧式和立式两种结构；所述称重传感器（9）布置于加热炉体（1）的底部，对其予以支撑；所述加热炉体（1）通过出料管（104）与冷却炉体（8）连接；所述冷却炉体（8）的炉盖（804）上设有排气管（807），内设有搅拌轴（801），搅拌轴（801）分为卧式和立式两种结构，冷却炉体（8）底部设有出料管（810）与炉外包装装置相通；

所述微波输入管（5）的数量为一个以上，每个微波输入管（5）顶部设有与微波装置连接的波导模式转换器（501）；所述波导模式转换器（501）下方设有石英玻璃（502）；所述石英玻璃下方设有气体环形分配进气管（503）；所述气体环形分配进气管（503）串联干路气体流量计（504）；所述干路气体流量计（504）进气端设有至少两个支路气体流量计；

所述下真空通道（2）的数量为一个以上，每个下真空通道（2）的底部进气口设置在物料平面（12）的下方，与真空模块（205）相通；所述上真空通道（3）的底部进气口设置在物料平面（12）的上方，与真空模块（305）相通；下真空通道（2）可设置在炉盖（11）上，也可设置在加热炉体（1）的炉身上；

所述排气通道（4）与炉外净化装置相通；所述进料管（6）与进料装置相通。

进一步地，按搅拌轴（101）、（801）的卧式结构和立式结构分类，所述加热炉（1）和冷却炉体（8）有四种排列组合方式。

进一步地，所述电阻加热元件和保温层由里向外布置于加热炉体（1）炉身与物料接触的内壁外侧的壳体内；内壁外侧设有强迫冷却风道。

进一步地，所述电阻加热元件可取舍。

进一步地，所述下真空通道（2）、上真空通道（3）、排气通道（4）、进料管（6）、出料管（104）、出料管（810）上均设有至少一个真空阀门；所述下真空通道(2)、上真空通道（3）、排气通道（4）、排气管（807）上均设有至少一个粉尘过滤器。

进一步地，所述测温部件为热电偶或光学测温探头。

进一步地，所述炉盖（11）为可通循环冷却水的夹层不锈钢结构，内侧设有轻质材料保温层；所述冷却炉体（8）的炉壳为可通循环冷却水的夹层不锈钢结构。

进一步地，所述上真空通道（3）、下真空通道（2）可连接同一真空模块；所述上真空通道（3）与下真空通道（2）上分别设有真空计（303）和真空计（202）。

进一步地，所述加热炉体（1）的炉盖（11）上还设有物料平面检测装置。

根据以上技术方案，可设计一种粉末制品的热处理方法：所述上、下真空通道及其真空模块控制炉内气压；所述各支路气体流量计向炉内通入多种工作气体或保护气体以控制炉内气氛状态；所述电阻加热元件及微波装置分别或同时为炉体供热；所述各部分受控的气压、气氛状态、加热方式组合使用从而构成所需热处理环境；具体步骤如下：加热炉体（1）的电阻加热元件或微波装置对粉末进行加热干燥，干燥完毕后，上真空通道（3）及其真空模块（305）运转，降低炉内气压；当炉内真空度达到工艺要求，关闭上真空通道（3）及其真空模块（305），由干路气体流量计（504）及其支路气体流量计通入多种工作气体及保护气体，同时进气口位于物料平面（12）下方的下真空通道（2）及其真空模块（205）运转，促使气体沉积至物料内，与物料充分接触反应；微波装置或电阻加热元件持续对炉体进行供热，直至反应所需温度；当炉内真空度足够高时，在微波加热的作用下，炉内能产生等离子体环境微波加热状态；物料热处理完成后流经冷却炉体（8），进行冷却后送出炉外。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明所提供的粉末专用的多功能真空微波炉设置有上、下真空通道及真空模块，可实现炉内大气压环境与真空环境的快速切换；同时设置有通入保护气体与工作气体的多条气体流量计管路，可在炉内制造氧化气氛、还原气氛或其他工作气氛；下真空通道处于物料平面之下，进行排空作业时，可使物料与所输入的工作气体发生充分接触。

（2）本发明所提供的粉末专用的多功能真空微波炉同时设有微波加热装置与电阻元件加热装置，可分别进行微波加热、电阻加热，亦或同时进行，适应不同粉末材料的加工要求；并基于炉内气压环境与气氛，能在炉内产生等离子体环境微波加热状态等。

（3）本发明所提供的粉末专用的多功能真空微波炉的加热炉体与冷却炉体均设置有相应水冷、风冷结构，可快速便捷地冷却加热完成的粉末。

（4）本发明所提供的粉末专用的多功能真空微波炉的加热炉体设置有测温部件、物料平面检测装置、称重传感器，可根据数据的反馈得知炉内的工作状况，从而便于进行接下来的操作。

附图说明

图1为本发明所提供的粉末专用多功能真空微波炉结构示意图；

图2为本发明所提供的粉末专用多功能真空微波炉“立式＋立式”形式示意图；

图3为本发明所提供的粉末专用多功能真空微波炉“立式＋卧式”、“卧式＋立式”形式示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明作进一步说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

一种粉末专用的多功能真空微波炉，包括加热炉体1、冷却炉体8、称重传感器9，以及设置在加热炉体1的炉盖11上的下真空通道2、上真空通道3、排气通道4、微波输入管5、进料管6、测温部件7，如图所示，加热炉体1炉身是一个由底部U型槽和矩形平板焊接而成的容器，与物料接触的U型槽内壁外侧的壳体内布置有电阻加热元件和保温层，而在最外侧还设有强迫冷却风道（图中未示出）。加热炉体1底部通过称重传感器9设置在支撑座10上，其为卧式结构，内部设有带搅拌螺带或搅拌梨刀的卧式搅拌轴101，搅拌轴101呈水平状布置。

本发明的具体实施方式如下：打开真空阀门601，待加工的粉末材料即从炉外进料装置通过进料管6流入加热炉体1中，同时处于U型槽中心位置的搅拌轴101开始运转，将粉末搅拌均匀，搅拌轴的转速在每分钟0.5至30转之间可调；排气通道4上的真空阀401开启，炉体内的残留空气通过排气通道4排出；当物料检测装置检测到物料堆积至物料水平线12时，工作人员关闭真空阀门401停止进料；之后布置于U型槽壳体内的电阻加热元件进行加热作业，或打开微波加热装置，通过微波输入管5向炉内输送微波，对炉内物料进行干燥处理，电阻加热元件的外侧还布置有保温层；物料的水分汽化后从排气通道4中排出，当测温部件7检测到炉内温度高出水的汽化温度，并持续一段时间后，称重传感器9所显示重量不发生变化，即可推断炉内水分已经排干，物料粉末干燥完成。

物料完成干燥后，关闭真空阀门401，上真空通道3处的真空阀门302开启，

真空模块305开始工作，真空模块包括真空机组、粉尘过滤器、冷凝器等，其由电器模块程序控制，抽速可调控；真空模块305抽去物料平面12之上的残留空气，当真空计303测得管路中真空度已达到所需指数，关闭真空模块305及真空阀门302，继续进行加热。

当炉内温度达到所需指数之后，打开干路气体流量计504处真空阀门507，支路气体流量计505、506中分别通入工作气体Q1与保护气体Q2，当需要多种气体时，可设置与气体种类数量相同的支路气体流量计；通入的气体气体环形分配进气管503，该环形分配进气管503上方布置有石英玻璃502与波导模式转换器501，石英玻璃作为微波传导的介质，环形分配进气管的作用在于，使气体从各个角度通入微波输入管内，便于吹落附着在石英玻璃上的粉末，保证微波加热的正常进行；波导模式转换器501上设有可调节天线，波导模式转换器通过波导与微波装置相连。

本实施例中，炉内进行的热处理工艺为硅碳负极材料的加工，炉内粉末为大颗粒的碳粉，而气体流量计通入的工作气体Q1为硅烷气体；在炉内达到真空度达到一定程度，并且在微波加热的环境下，炉内将产生等离子体环境，有助于反应的快速进行与完成；在气体流量计通入定量的工作气体硅烷的同时，下真空通道2内的真空阀门203开启，真空模块205开始运转；下真空通道2的进气口插入至物料平面12下方，从而形成一条完整的气体流通的线路，促使炉内的工作气体硅烷沉积至物料内，同被搅拌的碳粉充分接触反应后，再由下真空通道排出。

热处理放入的碳粉质量与通入的硅烷气体体积都是事先根据反应所需进行配比的，当称重传感器9所显示的重量不发生变化时，可推断反应已进行完全。

加热炉体8的U型槽壳体设有强迫冷却风道，可通入冷却空气，使热处理完成后的粉末仍在加热炉内进行初步的冷却，待温度降到不足以损伤出料装置后，打开真空阀门102、103，物料沿出料管104、进料管809流入冷却炉体8中；冷却炉体8为卧式结构，包括炉身、炉盖804，其炉身同样为一个由底部带半圆的U型槽与两端的矩形平板焊接而成的可装载物料的容器，在半圆圆心位置设有水平贯通两端板的带搅拌螺带或搅拌梨刀的搅拌轴801，其炉壳为可通循环冷却水的夹层不锈钢结构，通过炉壳内水的冷却作用和搅拌轴801的搅拌作用，物料可快速降温到工艺要求温度；冷却炉体8炉盖804上设有排气管807，排气管807通过阀门805与炉外净化装置相通；进料管809通过密封件808插入炉盖804，与炉盖804形成可伸缩的连接关系；底部出料管810连接阀门802、出料泵803，将冷却完毕的物料输送至炉外的料桶或包装装置中；在出料管104上还可以设置进气嘴1041，并串联真空阀门1042和气体气体流量计1043，通入冷却气体Q3。

上述下真空通道2、上真空通道3、排气通道4、排气管807上均设有至少一个粉尘过滤器，目的在于进行排空作业时，防止粉末一同排出，其中两个真空通道中的粉尘过滤器201、301安装在对应隔离板204、304的通孔中；下真空通道2与微波输入管5均可视具体情况而布置多个；而上述真空模块205、305可合二为一设置为一个，通过切换阀门的启闭连接上真空通道3或下真空通道2；测温部件7可以是热电偶或光学测温探头，如果是热电偶测温，可插入搅拌轴101的搅拌螺带旋转轨迹区的物料中，也可置于物料平面12的上方；基于安全考虑，炉内还可设置氧含量检测装置与防爆装置。

实施例2

本实施例仍采用实施例1中所述的粉末专用的多功能真空微波炉，其区别在于本实施例中进行热处理的粉末为需进行氧化还原反应的粉末，如炉中同时放入氧化铁粉末与碳粉末，二者在高温的大气压环境下即可发生反应，此时真空模块205、305及其附件均无需工作；同理，加热炉体1的壳体内的电阻加热元件也可视不同情况停用或取舍。

实施例3

本实施例与实施例1、2的区别在于，实施例1、2中加热炉体1与冷却炉体8是“卧式＋卧式”的组合，即两个炉体搅拌轴均为卧式搅拌轴，而本实施例中加热炉体1为立式炉，即其搅拌轴101为带搅拌螺带或搅拌梨刀的立式垂直搅拌轴，搅拌轴101呈竖直状设置在炉体，而冷却炉体8同样为立式结构，如图2所示；同理加热炉体1与冷却炉体8还可以是“立式+卧式”与“卧式+立式”的组合，如图3所示。

上述实施方式只是对本发明的进一步解释与说明，而并非对本发明的限定。对于本发明所属领域的普通技术人员，在上述发明构思的基础上所作出的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，包括加热炉体（1）、冷却炉体（8）、称重传感器（9），以及设置在加热炉体（1）上的下真空通道（2）、上真空通道（3）、排气通道（4）、微波输入管（5）、进料管（6）、测温部件（7）；

所述加热炉体（1）包括炉身与炉盖(11),所述炉身设有电阻加热元件和保温层；所述加热炉体（1）内设有搅拌轴（101），搅拌轴（101）分为卧式和立式两种结构；所述称重传感器（9）布置于加热炉体（1）的底部，对其予以支撑；所述加热炉体（1）通过出料管（104）与冷却炉体（8）连接；所述冷却炉体（8）的炉盖（804）上设有排气管（807），内设有搅拌轴（801），搅拌轴（801）分为卧式和立式两种结构，冷却炉体（8）通过底部出料管（810）与炉外包装装置相通；

所述微波输入管（5）的数量为一个以上，每个微波输入管（5）顶部设有与微波装置连接的波导模式转换器（501）；所述波导模式转换器（501）下方设有石英玻璃（502）；所述石英玻璃下方设有气体环形分配进气管（503）；所述气体环形分配进气管（503）串联干路气体流量计（504）；所述干路气体流量计（504）进气端设有至少两个支路气体流量计；

所述下真空通道（2）的数量为一个以上，每个下真空通道（2）的底部进气口设置在物料平面（12）的下方，与真空模块（205）相通；所述上真空通道（3）的底部进气口设置在物料平面（12）的上方，与真空模块（305）相通；下真空通道（2）可设置在炉盖（11）上，也可设置在加热炉体（1）的炉身上；

所述排气通道（4）与炉外净化装置相通；所述进料管（6）与进料装置相通。

2.根据权利要求1所述的一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，按搅拌轴（101）、（801）的卧式结构和立式结构分类，所述加热炉（1）和冷却炉体（8）有四种排列组合方式。

3.根据权利要求1所述的一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，所述电阻加热元件和保温层由里向外布置于加热炉体（1）炉身与物料接触的内壁外侧的壳体内；内壁外侧设有强迫冷却风道。

4.根据权利要求2所述的一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，所述电阻加热元件可取舍。

5.根据权利要求1所述的一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，所述下真空通道（2）、上真空通道（3）、排气通道（4）、进料管（6）、出料管（104）、出料管（810）上均设有至少一个真空阀门；所述下真空通道(2)、上真空通道（3）、排气通道（4）、排气管（807）上均设有至少一个粉尘过滤器。

6.根据权利要求1所述的一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，所述测温部件为热电偶或光学测温探头。

7.根据权利要求1所述的一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，所述炉盖（11）为可通循环冷却水的夹层不锈钢结构，内侧设有轻质材料保温层；所述冷却炉体（8）的炉壳为可通循环冷却水的夹层不锈钢结构。

8.根据权利要求1所述的一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，所述上真空通道（3）、下真空通道（2）可连接同一真空模块；所述上真空通道（3）与下真空通道（2）上分别设有真空计（303）和真空计（202）。

9.根据权利要求1所述的一种粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，所述加热炉体（1）的炉盖（11）上还设有物料平面检测装置。

10.一种粉末制品的热处理方法，采用权利要求1-9所述的粉末专用的多功能真空微波炉，其特征在于，所述上、下真空通道及其真空模块控制炉内气压；所述各支路气体流量计向炉内通入多种工作气体或保护气体以控制炉内气氛状态；所述电阻加热元件及微波装置分别或同时为炉体供热；所述各部分受控的气压、气氛状态、加热方式组合使用从而构成所需热处理环境；具体步骤如下：加热炉体（1）的电阻加热元件或微波装置对粉末进行加热干燥，干燥完毕后，上真空通道（3）及其真空模块（305）运转，降低炉内气压；当炉内真空度达到工艺要求，关闭上真空通道（3）及其真空模块（305），由干路气体流量计（504）及其支路气体流量计通入工作气体及保护气体，同时进气口位于物料平面（12）下方的下真空通道（2）及其真空模块（205）运转，促使气体沉积至物料内，与物料充分接触反应；微波装置或电阻加热元件持续对炉体进行供热，直至反应所需温度；当炉内真空度足够高时，在微波加热的作用下，炉内能产生等离子体环境微波加热状态；物料热处理完成后流经冷却炉体（8），进行冷却后送出炉外。

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