CN111637743B - 一种陶瓷纤维材料连续烧结炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷纤维材料连续烧结炉，包括炉体总成、传送系统和排气管道，所述炉体总成沿着传送方向依次分为升温区炉体、急升温区炉体、恒温区炉体和降温区炉体，所述升温区炉体、急升温区炉体、恒温区炉体内均设有加热元件和温度测量元件，所述排气管道设于升温区炉体的顶部，所述传送系统包括网带传送部分和辊棒传送部分，所述网带传送部分用于升温区炉体的传送，所述辊棒传送部分用于急升温区炉体、恒温区炉体和降温区炉体的传送。本发明具有可解决纤维丝的缠绕以及折断问题、有效保证产品的一致性和均匀性的优点。

Description

一种陶瓷纤维材料连续烧结炉

技术领域

本发明涉及陶瓷纤维材料的烧结设备，尤其涉及一种陶瓷纤维材料连续烧结炉。

背景技术

陶瓷纤维材料凭借其优良的物理性能和化学性能，广泛应用于航空航天、国防、汽车以及高温防热隔热等领域。由于陶瓷纤维材料的特性，纤维丝易脆，易缠绕，常用的隧道炉推进方式烧结，纤维材料需要载体，纤维材料烧结过程难以保证产品的稳定性和一致性。因此，目前陶瓷纤维材料的品质一般，难以生产出性能良好的高品质的高铝陶瓷纤维材料。现有陶瓷纤维材料制备设备通常采用隧道炉推进的方法，但生产过程中，纤维材料现有载体支撑，烧结过程纤维丝容易缠绕、折断，烧结纤维材料各层受热不均匀，难以达到不同位置纤维丝的力学性能的一致，会极大地影响陶瓷纤维材料的使用性能和综合性能。现有技术缺点：现有的陶瓷纤维材料产品多采用隧道炉进行连续生产，烧结过程中纤维线多层缠绕在物件上然后进行烧结，采用这种进行，难以保证产品的一致性。

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，提供一种可解决纤维丝的缠绕以及折断问题、有效保证产品的一致性和均匀性的陶瓷纤维材料连续烧结炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷纤维材料连续烧结炉，包括炉体总成、传送系统和排气管道，所述炉体总成沿着传送方向依次分为升温区炉体、急升温区炉体、恒温区炉体和降温区炉体，所述升温区炉体、急升温区炉体、恒温区炉体内均设有加热元件和温度测量元件，所述排气管道设于升温区炉体的顶部，所述传送系统包括网带传送部分和辊棒传送部分，所述网带传送部分用于升温区炉体的传送，所述辊棒传送部分用于急升温区炉体、恒温区炉体和降温区炉体的传送。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述网带传送部分包括机架、传送网带、驱动滚筒、支撑滚筒组件、换向滚筒组件、张紧装置和网带驱动，所述机架位于升温区炉体的进口端外部，所述网带驱动、驱动滚筒和张紧装置均设于机架上，所述网带驱动用于驱动驱动滚筒转动，所述换向滚筒组件包括内换向滚筒和外换向滚筒，所述内换向滚筒设于升温区炉体内，所述外换向滚筒设于升温区炉体外且位于升温区炉体的底部，所述支撑滚筒组件包括内支撑滚筒和外支撑滚筒，所述内支撑滚筒设于升温区炉体内，所述外支撑滚筒设于升温区炉体外且位于升温区炉体的底部，所述传送网带依次绕设于驱动滚筒、内支撑滚筒、内换向滚筒、外换向滚筒和外支撑滚筒上，所述内换向滚筒和外换向滚筒靠近急升温区炉体。

所述机架上设有导向滚筒，所述导向滚筒与内换向滚筒均与同一水平面相切，所述导向滚筒设于驱动滚筒的后端且内支撑滚筒的前端。

所述机架上设有进炉支撑滚筒和出炉支撑滚筒，所述进炉支撑滚筒靠近升温区炉体的进口端设置用于支撑进入升温区炉体的传送网带，所述出炉支撑滚筒设于进炉支撑滚筒的下方用于支撑从升温区炉体底部传出的传送网带，沿着传送方向，所述导向滚筒设于进炉支撑滚筒的前端。

所述张紧装置包括第一水平张紧轮、第二水平张紧轮、第一竖直张紧轮和第二竖直张紧轮，所述第一水平张紧轮和第二水平张紧轮固定在驱动滚筒上方两侧，所述第一水平张紧轮和第二水平张紧轮的中心线在同一水平线上，且二者相向布置，所述第一竖直张紧轮、第二竖直张紧轮分布在在驱动滚筒的前后两侧，且布置在第一水平张紧轮、第二水平张紧轮的外侧，所述第一竖直张紧轮位于第一水平张紧轮的上方，所述第二竖直张紧轮位于第二水平张紧轮的下方，沿着传送方向，所述第二竖直张紧轮、第二水平张紧轮、驱动滚筒、第一水平张紧轮和第一竖直张紧轮依次设置。

所述内支撑滚筒为非金属辊棒，安装在升温区炉体内壁上，所述外支撑滚筒为金属辊棒，安装在升温区炉体底部的支架上；所述内换向滚筒和外换向滚筒的公切线在同一竖直面上。

所述辊棒传送部分包括重结晶碳化硅辊棒和陶瓷辊棒，所述急升温区炉体内为重结晶碳化硅辊棒，所述恒温区炉体和降温区炉体内为陶瓷辊棒，所述重结晶碳化硅辊棒表面涂有氧化铝粉末。

所述升温区炉体、急升温区炉体、恒温区炉体的内壁均设有耐火保温材料，所述耐火保温材料包括外层轻质保温材料和内层重质保温材料，所述外层轻质保温材料位于升温区炉体的炉壳与内层重质保温材料之间。

所述升温区炉体的内层重质保温材料分为上层重质保温材料和下层重质保温材料，所述下层重质保温材料分为下内层重质保温材料和下外层重质保温材料，所述下外层重质保温材料位于下内层重质保温材料与外层轻质保温材料之间，所述下内层重质保温材料凸出于下外层重质保温材料，所述内支撑滚筒支撑在凸出于下外层重质保温材料的下内层重质保温材料上。

所述升温区炉体内的加热元件包括上加热元件和下加热元件，上加热元件贯穿上层重质保温材料，下加热元件贯穿下层重质保温材料，下加热元件与下内层重质保温材料交接处设有喇叭缺口，所述喇叭缺口的大径端朝内。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的陶瓷纤维材料连续烧结炉，陶瓷纤维材料直接放置在网带传送部分上进行连续烧结，不需要承载体，没有载体遮挡，陶瓷纤维材料的多孔疏松的结构特性不会遮挡气流和热流在材料内的传递，有效保证产品的一致性和均匀性，因陶瓷纤维材料烧结前强度低、含水量大、结构不稳定，因此采用网带传输进行低温烧结，排出反应产生的废气以及水分，并且材料在网带上传输，物料与网带间无相对运动，可解决纤维丝的缠绕以及折断问题。经低温烧结排出水分，材料结构相对稳定后，高温段采用辊棒传送部分传动，物料在炉膛中直接烧结，没有载体影响气流和热流对物料的影响，烧结的均匀性和一致性好。

(2)本发明的陶瓷纤维材料连续烧结炉，通过设计换向滚筒组，实现网带的闭环驱动，并只需在窑炉入口设计单个机架和驱动。同时，设计了水平张紧部分和竖直张紧部分，可实现单驱动环境下网带长时间、长距离的反转运动。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中网带传送部分的结构示意图。

图3是本发明中升温区炉体的内部结构示意图。

图中各标号表示：

1、炉体总成；101、支架；11、升温区炉体；12、急升温区炉体；13、恒温区炉体；14、降温区炉体；2、排气管道；3、加热元件；31、上加热元件；32、下加热元件；4、温度测量元件；5、网带传送部分；51、机架；52、传送网带；53、驱动滚筒；54、支撑滚筒组件；541、内支撑滚筒；542、外支撑滚筒；55、换向滚筒组件；551、内换向滚筒；552、外换向滚筒；56、张紧装置；561、第一水平张紧轮；562、第二水平张紧轮；563、第一竖直张紧轮；564、第二竖直张紧轮；57、网带驱动；58、导向滚筒；591、进炉支撑滚筒；592、出炉支撑滚筒；6、辊棒传送部分；61、重结晶碳化硅辊棒；62、陶瓷辊棒；7、耐火保温材料；71、外层轻质保温材料；72、内层重质保温材料；721、上层重质保温材料；722、下层重质保温材料；723、下内层重质保温材料；724、下外层重质保温材料；725、喇叭缺口。

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。

如图1和图2所示，本实施例的陶瓷纤维材料连续烧结炉，包括炉体总成1、传送系统和排气管道2，炉体总成1沿着传送方向依次分为升温区炉体11、急升温区炉体12、恒温区炉体13和降温区炉体14。传送系统包括网带传送部分5和辊棒传送部分6，网带传送部分5用于升温区炉体11的传送，辊棒传送部分6用于急升温区炉体12、恒温区炉体13和降温区炉体14的传送。升温区炉体11用于低温反应排出水分和废气，急升温区炉体12使炉内温度迅速升高至材料烧结所需的高温，降温区炉体14用于降低物料出炉的温度。升温区炉体11、急升温区炉体12、恒温区炉体13内均设有加热元件3和温度测量元件4，用于加热炉膛以及实时控制炉膛内的温度。排气管道2设于升温区炉体11的顶部，用于排出炉膛内的水分和废气。

升温区炉体11内物料含水高，升温反应过程中排出的废气腐蚀性强，传动过程极易引起纤维丝与传动件缠绕，采用网带传送部分5平移驱动传输，材料传动过程中与网带无相对运动，可避免因相对运动引起的纤维丝缠绕，影响产品性能与设备的可靠性。物料的水分和废气在升温区基本排出，陶瓷纤维材料的结构相对稳定，急升温区炉体12、恒温区炉体13和降温区炉体14主要用于产品的烧结和降温，网带难以在该温度和条件下继续使用，采用辊棒传送部分6直接传输陶瓷纤维材料，陶瓷纤维材料没有载体遮挡，烧结更加均匀一致。

该陶瓷纤维材料连续烧结炉，陶瓷纤维材料直接放置在网带传送部分5上进行连续烧结，不需要承载体，没有载体遮挡，陶瓷纤维材料的多孔疏松的结构特性不会遮挡气流和热流在材料内的传递，有效保证产品的一致性和均匀性，因陶瓷纤维材料烧结前强度低、含水量大、结构不稳定，因此采用网带传输进行低温烧结，排出反应产生的废气以及水分，并且材料在网带上传输，物料与网带间无相对运动，可解决纤维丝的缠绕以及折断问题。经低温烧结排出水分，材料结构相对稳定后，高温段采用辊棒传送部分6传动，物料在炉膛中直接烧结，没有载体影响气流和热流对物料的影响，烧结的均匀性和一致性好。

如图2所示，本实施例中，网带传送部分5包括机架51、传送网带52、驱动滚筒53、支撑滚筒组件54、换向滚筒组件55、张紧装置56和网带驱动57，机架51位于升温区炉体11的进口端外部，网带驱动57、驱动滚筒53和张紧装置56均设于机架51上，网带驱动57用于驱动驱动滚筒53转动，优选为，驱动电机。换向滚筒组件55包括内换向滚筒551和外换向滚筒552，内换向滚筒551设于升温区炉体11内，外换向滚筒552设于升温区炉体11外且位于升温区炉体11的底部，支撑滚筒组件54包括内支撑滚筒541和外支撑滚筒542，内支撑滚筒541设于升温区炉体11内，外支撑滚筒542设于升温区炉体11外且位于升温区炉体11的底部，外支撑滚筒542用于支撑传送网带52在炉外传动，内支撑滚筒541用于支撑传送网带52在炉内传动，防止传送网带52下垂，增加传动的阻力。传送网带52依次绕设于驱动滚筒53、内支撑滚筒541、内换向滚筒551、外换向滚筒552和外支撑滚筒542上，内换向滚筒551和外换向滚筒552靠近急升温区炉体12。

优选的，机架51上设有导向滚筒58，导向滚筒58与内换向滚筒551均与同一水平面相切，导向滚筒58设于驱动滚筒53的后端(下游)且内支撑滚筒541的前端(上游)。机架51上设有进炉支撑滚筒591和出炉支撑滚筒592，进炉支撑滚筒591靠近升温区炉体11的进口端设置用于支撑进入升温区炉体11的传送网带52，出炉支撑滚筒592设于进炉支撑滚筒591的下方用于支撑从升温区炉体11底部传出的传送网带52，沿着传送方向，导向滚筒58设于进炉支撑滚筒591的前端(上游)。

本实施例中，网带传送部分5只需要设置一个机架51，并位于升温区炉体11的入口处。传送网带52经导向滚筒58、进炉支撑滚筒591传输至炉内，然后经内换向滚筒551、外换向滚筒552，由炉内传出炉外向入口方向运动，形成网带的闭环传输。由于传送网带52需从底部耐火保温材料7中穿出，因此，需控制网带传动过程中的跳动，防止网带摩擦耐火材料，极大地增加摩擦阻力，炉膛内的内换向滚筒551和炉膛外的外换向滚筒552的公切线在竖直面上。

在实际应用中，网带传动系统难以做到长时间、长距离的反转运动，一般实现反转都需在烧结炉的入口、出口设置两组机架和驱动实现，这样增加了运行阻力和经济成本。本实施例中，只有烧结炉入口处一个机架51，传送网带52的反转更难实现。但烧结炉实际运行过程中往往需要能够实现反转，特别是在设备的保养以及故障处理时，传送网带52反转可以推出物料。为此，本实施例通过特定的张紧装置56来实现。具体的，张紧装置56由水平张紧部分和竖直张紧部分组成。水平张紧部分包括第一水平张紧轮561和第二水平张紧轮562；竖直张紧部分包括第一竖直张紧轮563和第二竖直张紧轮564，第一水平张紧轮561和第二水平张紧轮562固定在驱动滚筒53上方两侧，第一水平张紧轮561和第二水平张紧轮562的中心线在同一水平线上，且二者相向布置，第一竖直张紧轮563、第二竖直张紧轮564布置在第一水平张紧轮561、第二水平张紧轮562的外侧，第一竖直张紧轮563位于第一水平张紧轮561的上方，第二竖直张紧轮564位于第二水平张紧轮562的下方，沿着传送方向，第二竖直张紧轮564、第二水平张紧轮562、驱动滚筒53、第一水平张紧轮561和第一竖直张紧轮563依次设置。第一水平张紧轮561和第二水平张紧轮562相对与驱动滚筒53中心的水平间距可以调节。第一竖直张紧轮563和第二竖直张紧轮564相对驱动滚筒53中心的高度间距可以调节。

传送网带52网带运转过程中，同时实时调节水平张紧部分和竖直张紧部分可以使传送网带52与驱动滚筒53紧密贴合，避免因传送网带52在炉内高温传输导致网带变长引起网带松散，引起网带传输打滑或者不能提高足够大的驱动力。同时调节垂直张紧轮和水平张紧轮，同样可以实现网带的反转，实现网带长时间、长距离的反转运行。四个张紧轮同时作用，张紧网带，张紧后驱动滚筒53两侧网带对称且完全张紧。正转和反转时，网带的形态一样，因此可以长时间的正反转。

本实施例中，内支撑滚筒541为非金属辊棒，安装在升温区炉体11内壁上，可防止炉内反应物腐蚀内支撑滚筒541，并且减小内支撑滚筒541的磨损，延长使用寿命。外支撑滚筒542为金属辊棒，安装在升温区炉体11底部的支架101上，转动灵活，减小运行阻力。

本实施例中，辊棒传送部分6包括重结晶碳化硅辊棒61和陶瓷辊棒62，急升温区炉体12内为重结晶碳化硅辊棒61，恒温区炉体13和降温区炉体14内为陶瓷辊棒62，重结晶碳化硅辊棒61表面涂有氧化铝粉末。急升温区温度将快速从低温升高至烧结的高温度，该区域温度变化快，对材料的热震性要求好，采用耐高温、热震性良好的重结晶碳化硅辊棒61传输。由于重结晶碳化硅辊棒61表面比较粗糙，辊棒转动过程中也容易缠绕纤维丝，因此，在重结晶碳化硅辊棒61表面涂覆氧化铝粉末高温烧结固化后进行抛光打磨。恒温区、降温区域产品烧结温度变化平稳，采用陶瓷辊棒62驱动，表面光滑，避免纤维丝缠绕。

如图3所示，本实施例中，升温区炉体11、急升温区炉体12、恒温区炉体13的内壁均设有耐火保温材料7，耐火保温材料7包括外层轻质保温材料71和内层重质保温材料72，外层轻质保温材料71位于升温区炉体11的炉壳与内层重质保温材料72之间。

其中，升温区炉体11的内层重质保温材料72分为上层重质保温材料721和下层重质保温材料722，下层重质保温材料722分为下内层重质保温材料723和下外层重质保温材料724，下外层重质保温材料724位于下内层重质保温材料723与外层轻质保温材料71之间，下内层重质保温材料723凸出于下外层重质保温材料724，内支撑滚筒541支撑在凸出于下外层重质保温材料724的下内层重质保温材料723上。下外层重质保温材料724用于支撑上方的耐火材料，下内层重质保温材料723加厚设置，用于承载炉内内支撑滚筒541，提高内支撑滚筒541安装的稳定性。

进一步的，升温区炉体11内的加热元件3包括上加热元件31和下加热元件32，上加热元件31贯穿上层重质保温材料721，下加热元件32贯穿下层重质保温材料722，下加热元件32与下内层重质保温材料723交接处设有喇叭缺口725，喇叭缺口725的大径端朝内，使下加热元件32有效加热部分更多(暴露在炉膛2内的表面更多)，加热更加均匀，加热效果更好。

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)

1.一种陶瓷纤维材料连续烧结炉，其特征在于：包括炉体总成（1）、传送系统和排气管道（2），所述炉体总成（1）沿着传送方向依次分为升温区炉体（11）、急升温区炉体（12）、恒温区炉体（13）和降温区炉体（14），所述升温区炉体（11）、急升温区炉体（12）、恒温区炉体（13）内均设有加热元件（3）和温度测量元件（4），所述排气管道（2）设于升温区炉体（11）的顶部，所述传送系统包括网带传送部分（5）和辊棒传送部分（6），所述网带传送部分（5）用于升温区炉体（11）的传送，所述辊棒传送部分（6）用于急升温区炉体（12）、恒温区炉体（13）和降温区炉体（14）的传送，所述网带传送部分（5）包括机架（51）、传送网带（52）、驱动滚筒（53）、支撑滚筒组件（54）、换向滚筒组件（55）、张紧装置（56）和网带驱动（57），所述机架（51）位于升温区炉体（11）的进口端外部，所述网带驱动（57）、驱动滚筒（53）和张紧装置（56）均设于机架（51）上，所述网带驱动（57）用于驱动驱动滚筒（53）转动，所述换向滚筒组件（55）包括内换向滚筒（551）和外换向滚筒（552），所述内换向滚筒（551）设于升温区炉体（11）内，所述外换向滚筒（552）设于升温区炉体（11）外且位于升温区炉体（11）的底部，所述支撑滚筒组件（54）包括内支撑滚筒（541）和外支撑滚筒（542），所述内支撑滚筒（541）设于升温区炉体（11）内，所述外支撑滚筒（542）设于升温区炉体（11）外且位于升温区炉体（11）的底部，所述传送网带（52）依次绕设于驱动滚筒（53）、内支撑滚筒（541）、内换向滚筒（551）、外换向滚筒（552）和外支撑滚筒（542）上，所述内换向滚筒（551）和外换向滚筒（552）靠近急升温区炉体（12），所述张紧装置（56）包括第一水平张紧轮（561）、第二水平张紧轮（562）、第一竖直张紧轮（563）和第二竖直张紧轮（564），所述第一水平张紧轮（561）和第二水平张紧轮（562）固定在驱动滚筒（53）上方两侧，所述第一水平张紧轮（561）和第二水平张紧轮（562）的中心线在同一水平线上，且二者相向布置，所述第一竖直张紧轮（563）、第二竖直张紧轮（564）分布在驱动滚筒（53）的前后两侧，且布置在第一水平张紧轮（561）、第二水平张紧轮（562）的外侧，所述第一竖直张紧轮（563）位于第一水平张紧轮（561）的上方，所述第二竖直张紧轮（564）位于第二水平张紧轮（562）的下方，沿着传送方向，所述第二竖直张紧轮（564）、第二水平张紧轮（562）、驱动滚筒（53）、第一水平张紧轮（561）和第一竖直张紧轮（563）依次设置，网带传送部分（5）只需要设置一个机架（51），并位于升温区炉体（11）的入口处。

2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维材料连续烧结炉，其特征在于：所述机架（51）上设有导向滚筒（58），所述导向滚筒（58）与内换向滚筒（551）均与同一水平面相切，所述导向滚筒（58）设于驱动滚筒（53）的后端且内支撑滚筒（541）的前端。

3.根据权利要求2所述的陶瓷纤维材料连续烧结炉，其特征在于：所述机架（51）上设有进炉支撑滚筒（591）和出炉支撑滚筒（592），所述进炉支撑滚筒（591）靠近升温区炉体（11）的进口端设置用于支撑进入升温区炉体（11）的传送网带（52），所述出炉支撑滚筒（592）设于进炉支撑滚筒（591）的下方用于支撑从升温区炉体（11）底部传出的传送网带（52），沿着传送方向，所述导向滚筒（58）设于进炉支撑滚筒（591）的前端。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的陶瓷纤维材料连续烧结炉，其特征在于：所述内支撑滚筒（541）为非金属辊棒，安装在升温区炉体（11）内壁上，所述外支撑滚筒（542）为金属辊棒，安装在升温区炉体（11）底部的支架（101）上；所述内换向滚筒（551）和外换向滚筒（552）的公切线在竖直面上。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的陶瓷纤维材料连续烧结炉，其特征在于：所述辊棒传送部分（6）包括重结晶碳化硅辊棒（61）和陶瓷辊棒（62），所述急升温区炉体（12）内为重结晶碳化硅辊棒（61），所述恒温区炉体（13）和降温区炉体（14）内为陶瓷辊棒（62），所述重结晶碳化硅辊棒（61）表面涂有氧化铝粉末。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的陶瓷纤维材料连续烧结炉，其特征在于：所述升温区炉体（11）、急升温区炉体（12）、恒温区炉体（13）的内壁均设有耐火保温材料（7），所述耐火保温材料（7）包括外层轻质保温材料（71）和内层重质保温材料（72），所述外层轻质保温材料（71）位于升温区炉体（11）的炉壳与内层重质保温材料（72）之间。

7.根据权利要求6所述的陶瓷纤维材料连续烧结炉，其特征在于：所述升温区炉体（11）的内层重质保温材料（72）分为上层重质保温材料（721）和下层重质保温材料（722），所述下层重质保温材料（722）分为下内层重质保温材料（723）和下外层重质保温材料（724），所述下外层重质保温材料（724）位于下内层重质保温材料（723）与外层轻质保温材料（71）之间，所述下内层重质保温材料（723）凸出于下外层重质保温材料（724），所述内支撑滚筒（541）支撑在凸出于下外层重质保温材料（724）的下内层重质保温材料（723）上。

8.根据权利要求7所述的陶瓷纤维材料连续烧结炉，其特征在于：所述升温区炉体（11）内的加热元件（3）包括上加热元件（31）和下加热元件（32），上加热元件（31）贯穿上层重质保温材料（721），下加热元件（32）贯穿下层重质保温材料（722），下加热元件（32）与下内层重质保温材料（723）交接处设有喇叭缺口（725），所述喇叭缺口（725）的大径端朝内。

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