CN111705291A - 一种真空旋转渗氮炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉体加工技术领域，尤其是一种真空旋转渗氮炉，可适用于新能源粉体及锂电池粉体等真空实验生产加工领域，包括：机架；筒体；动力机构，用于带动筒体转动；加热装置，具有两个加热组件；加热组件驱动机构，用于驱动两个加热组件相互靠拢或远离；以及风冷机构，本发明的真空旋转渗氮炉通过加热组件气缸带动两个加热组件运动，能够实现加热组件的自动开合，在两个加热组件合拢时，可对筒体进行高效加热，减少热量的散失，还能实现预先采用风冷而后打开加热腔以结合水冷的二次冷却方案，以便对筒体快速冷却的同时，确保筒体不会发生变形，满足市场需求，且操作方便，自动化程度高，经济有效，市场前景好。

Description

一种真空旋转渗氮炉

技术领域

本发明涉及粉体加工技术领域，尤其是一种真空旋转渗氮炉，可适用于新能源粉体及锂电池粉体等真空实验生产加工领域。

背景技术

现代磁性材料已经广泛地应用在我们的生活之中，例如将永磁材料用作马达、变压器中的铁心材料等。钕铁硼，简单来讲是一种磁铁，和我们平时见到的磁铁所不同的是，因其优异的磁性能而被称为“磁王”。钕铁硼中含有大量的稀土元素钕、以及铁及硼，其特性硬而脆。由于表面极易被氧化腐蚀，钕铁硼必须进行表面涂层处理。

钕铁硼作为稀土永磁材料的一种，其具有极高的磁能积和矫顽力，同时高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用。随着电机等设备对磁材要求强磁化，小型化等发展要求，钐铁氮磁体规避了第三代稀土永磁-钕铁硼居里温度低易氧化等弱点，间隙氮原子的引入使钐铁氮具有优异的磁性能，因此氮化处理在钐铁氮磁性材料制备过程中起到至关重要的作用。

在磁性材料、高端陶瓷材料、新能源粉体及锂电池行业粉体烧结中有些物料需要在特定的气氛中完成加热工艺，对气氛的要求较高，在整个加热工艺中不能混入其他的气体，故需要在加热工艺前将加热筒体里无关的气体抽空，然后在充入加热工艺所需要的气体。在整个抽真空至充入工艺气体，最后到加热物料的过程中都不能有其他无关气体混入加热筒体中，筒体设备需要有很好的密封性和耐压要求，抽真度要求0.5Pa，压升小于5Pa/h,耐压达到1MPa，温度需要达到1000℃，加热完成后，还需要快速冷却。

现有的渗氮炉其加热装置普遍为集成安装在炉体上，致使加热完成后，热量大量囤积在炉体附近，很难实现快速冷却，致使生产效率不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的渗氮炉无法实现快速冷却的问题，现提供一种真空旋转渗氮炉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种真空旋转渗氮炉，包括：

机架；

筒体，转动配置在机架上；

动力机构，用于带动筒体转动；

加热装置，具有两个加热组件，两个所述加热组件均滑动安装在机架上，且分别位于筒体的两侧；

加热组件驱动机构，用于驱动两个加热组件相互靠拢或远离，当两个加热组件相互靠拢时，其之间形成加热腔，并使筒体位于加热腔内；

以及风冷机构，具有风冷管道，所述风冷管道的一端和加热腔连通，另一端和风源连通。

本方案中利用加热组件驱动机构驱动加热组件进行自动开合，并在加热时，使两个加热组件闭合，形成加热腔，以此对筒体内的物料进行高效加热；在随后需要冷却时，打开风源使冷却风经风冷管道进入加热腔，对筒体进行风冷，快速吹出加热腔内囤积的热量，风冷后打开两个加热组件，使其所携带的热量远离炉体，从而实现炉体的快速冷却。

进一步地，所述加热组件均包括外壳及电阻丝，所述外壳中具有一端开口的内腔，所述电阻丝安装在外壳的内腔中；两个所述加热组件中一者外壳上的内腔开口和另一者外壳上的内腔开口对置。

如何设置风冷机构，实现两个加热组件在闭合时，风冷管道自动与两个加热组件闭合所形成的加热腔连通，以便在加热结束后自动通气进行风冷，这对于降低人工操作，提高产能而言具有极大的提升；鉴于此，本发明提供以下三种具体实施方案，详见如下：

其一为，所述风冷管道的出口端设置在任意一个外壳上，且与其所在外壳的内腔连通；通过将风冷管道的出口端设置在外壳上，使风冷管道的出口端随外壳移动，便可确保两个外壳合拢时，风冷管道的出口端也会相应的与两个外壳合拢所形成的加热腔连通，以解决上述问题；

其二为,所述风冷管道具有两个出口端，且分别设置在两个外壳上，所述风冷管道的出口端和其所在外壳的内腔连通；通过将风冷管道设置为具有两个出口端，并均配置在外壳上，使风冷管道的出口端随外壳移动，便可确保两个外壳合拢时，风冷管道的出口端也会相应的与两个外壳合拢所形成的加热腔连通，以解决上述问题；

其三为：所述风冷管道的出口端和筒体对置，且被设置成在两个加热组件相互靠拢时，能够夹持在两个加热组件之间，并与两个加热组件之间所形成的加热腔连通；通过将风冷管道的出口端设置在固定位置，该固定位置为两个加热组件合拢时结合面所在的位置处，便可确保两个外壳合拢时，风冷管道的出口端会相应的与两个外壳合拢所形成的加热腔连通，以解决上述问题。

进一步地，所述机架上位于筒体的两侧均设有导轨，所述外壳滑动安装在其所在侧的导轨上；可提高外壳在机架上安装的稳定性及灵活性。

进一步地，所述加热组件驱动机构包括两个加热组件气缸，所述加热组件气缸的缸体均固定在机架上，两个所述加热组件气缸的伸出端分别和两个所述加热组件的外壳固定连接；从而通过加热组件气缸带动加热组件相互靠拢或远离。

进一步地，还包括锁紧装置，所述锁紧装置用于将两个外壳锁紧；利用锁紧装置将两个外壳锁紧，可防止加热时外壳滑开。

经过风冷后的筒体其温度会大幅度下降，但是在下降到一定温度后，风冷的作用已不再明显，为了提高冷却速率，进一步地，所述筒体的下方设有升降机构及安装在升降机构上的水冷槽，所述水冷槽位于筒体的下方，所述升降机构用于驱动水冷槽上升或下降，所述水冷槽中设置喷淋管，所述喷淋管上排布有若干喷淋孔；工艺结束通过升降机构带动水冷槽上升至靠近筒体，而后使喷淋管中喷出的冷却水与筒体的外壁直接接触，冷却水携带热量后回落到水冷槽中，从而对筒体进行二次冷却，使筒体在风冷的基础上再次快速冷却，冷却效率高，且经过风冷后筒体其温度已不是太高，从而可避免直接水冷所导致的筒体容易变形的问题。

进一步地，所述加热组件上设有热电偶；利用热电偶来实时监控加热腔的温度，可便于工作人员清楚的掌握对筒体的加热状态，提高加热效果。

进一步地，所述机架上铰接有支架，所述筒体转动安装在支架上，所述动力机构固定在支架上，所述机架设有直线往复运动机构，所述直线往复运动机构的一端和支架铰接，另一端和机架铰接；通过直线往复运动机构的伸缩运动，可使支架及其上的筒体与驱动筒体转动的动力机构一并上下偏转，可使筒体处于倾斜状态，有助于筒体的卸料。

进一步地，所述筒体上通过进料旋转接头连接有进料管，且进料管和筒体的内部连通，所述进料管的进料口处设有密封盖，所述支架上固定有进料口气缸，所述进料口气缸的伸出端和密封盖传动连接；所述进料管上设有与其连通的出料管，所述出料管上设有气动阀。

本发明的有益效果是：本发明的真空旋转渗氮炉通过加热组件气缸带动两个加热组件运动，能够实现加热组件的自动开合，在两个加热组件合拢时，可对筒体进行高效加热，减少热量的散失，还能实现预先采用风冷而后打开加热腔以结合水冷的二次冷却方案，以便对筒体快速冷却的同时，确保筒体不会发生变形，满足市场需求，且操作方便，自动化程度高，经济有效，市场前景好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明真空旋转渗氮炉的主视示意图；

图2是本发明真空旋转渗氮炉的侧视示意图；

图3是本发明真空旋转渗氮炉的俯视示意图；

图4是本发明真空旋转渗氮炉中两个加热组件靠拢时的示意图；

图5是本发明真空旋转渗氮炉中支架转动安装在机架上的示意图；

图6是本发明真空旋转渗氮炉中升降机构及水冷槽的配合示意图；

图7是本发明真空旋转渗氮炉中水冷槽的俯视示意图。

图中：1、机架；2、筒体，201、进料旋转接头，202、进料管，203、密封盖，204、出料管；

3、动力机构，301、电机，302、减速机，303、主动链轮，304、从动链轮，305、链条；

4、加热组件，5、加热腔，6、风冷管道，7、风源，8、导轨，9、加热组件气缸，10、锁紧装置，11、升降机构，12、水冷槽，13、喷淋管，1301、喷淋孔，14、热电偶，15、支架，16、直线往复运动机构，17、进料口气缸，18、气动阀。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

实施例1

如图1-7所示，一种真空旋转渗氮炉，包括：

机架1；

筒体2，转动配置在机架1上；

动力机构3，用于带动筒体2转动；

加热装置，具有两个加热组件4，两个所述加热组件4均滑动安装在机架1上，且分别位于筒体2的两侧；

加热组件驱动机构，用于驱动两个加热组件4相互靠拢或远离，当两个加热组件4相互靠拢时，其之间形成加热腔5，并使筒体2位于加热腔5内；

以及风冷机构，具有风冷管道6，所述风冷管道6的一端和加热腔5连通，另一端和风源7连通；本实施例中的风源7具体可采用冷却风机，也可采用车间内的氮气源。

本实施例中加热组件4均包括外壳及电阻丝，所述外壳中具有一端开口的内腔，所述电阻丝安装在外壳的内腔中；两个所述加热组件4中一者外壳上的内腔开口和另一者外壳上的内腔开口对置；具体本实施例外壳的内腔中还可设置耐热模块，提升外壳的耐热性能，以便加热腔5能够拥有更高的加热温度。

如何设置风冷机构，实现两个加热组件4在闭合时，风冷管道6自动与两个加热组件4闭合所形成的加热腔5连通，以便在加热结束后自动通气进行风冷，这对于降低人工操作，提高产能而言具有极大的提升；鉴于此，本实施例提供以下三种具体实施方案，详见如下：

其一为，所述风冷管道6的出口端设置在任意一个外壳上，且与其所在外壳的内腔连通；通过将风冷管道6的出口端设置在外壳上，使风冷管道6的出口端随外壳移动，便可确保两个外壳合拢时，风冷管道6的出口端也会相应的与两个外壳合拢所形成的加热腔5连通，以解决上述问题；

其二为,所述风冷管道6具有两个出口端，且分别设置在两个外壳上，所述风冷管道6的出口端和其所在外壳的内腔连通；通过将风冷管道6设置为具有两个出口端，并均配置在外壳上，使风冷管道6的出口端随外壳移动，便可确保两个外壳合拢时，风冷管道6的出口端也会相应的与两个外壳合拢所形成的加热腔5连通，以解决上述问题；

其三为：所述风冷管道6的出口端和筒体2对置，且被设置成在两个加热组件4相互靠拢时，能够夹持在两个加热组件4之间，并与两个加热组件4之间所形成的加热腔5连通；通过将风冷管道6的出口端设置在固定位置，该固定位置为两个加热组件4合拢时结合面所在的位置处，便可确保两个外壳合拢时，风冷管道6的出口端会相应的与两个外壳合拢所形成的加热腔5连通，以解决上述问题。

本实施例中机架1上位于筒体2的两侧均设有导轨8，所述外壳滑动安装在其所在侧的导轨8上；可提高外壳在机架1上安装的稳定性及灵活性。

本实施例中加热组件驱动机构包括两个加热组件气缸9，所述加热组件气缸9的缸体均固定在机架1上，两个所述加热组件气缸9的伸出端分别和两个所述加热组件4的外壳固定连接；从而通过加热组件气缸9带动加热组件4相互靠拢或远离；此外，本实施例中的加热组件气缸9还可替换为液压缸、电动推杆及电液推杆，根据需要可作出的灵活调整。

本实施例中还包括锁紧装置10，所述锁紧装置10用于将两个外壳锁紧；利用锁紧装置10将两个外壳锁紧，可防止加热时外壳滑开；具体地，锁紧装置10可采用锁紧气缸及锁槽，锁槽安装在一个外壳上，锁紧气缸安装在另一个外壳上，锁紧气缸上安装锁扣，当两个外壳合拢时，锁紧气缸可带动安装锁扣卡住锁槽，从而实现将两个外壳锁紧；亦可以采用锁紧气缸的伸出端与锁槽的槽底垂直设置，锁槽安装在一个外壳上，锁紧气缸安装在另一个外壳上，而后使锁紧气缸的伸出端以直接插入锁槽的方式进行锁紧。

本实施例中筒体2的下方设有升降机构11及安装在升降机构11上的水冷槽12，所述水冷槽12位于筒体2的下方，所述升降机构11用于驱动水冷槽12上升或下降，所述水冷槽12中设置喷淋管13，所述喷淋管1上排布有若干喷淋孔1301；

升降机构11具体可采用气缸、液压缸、电动推杆、电液推杆及剪叉式升降机，鉴于便于安装、结构稳定等角度考量，本实施例中升降机构11优先采用剪叉式升降机；

喷淋管13连通循环泵或自来水等进行供水，水冷槽12中设有排水管，水冷槽12中的水可直接排放，也可循环利用。

工艺结束通过升降机构11带动水冷槽12上升至靠近筒体2，而后使喷淋管13中喷出的冷却水与筒体2的外壁直接接触，冷却水携带热量后回落到水冷槽12中，从而对筒体2进行二次冷却，使筒体2在风冷的基础上再次快速冷却，冷却效率高，且经过风冷后筒体2其温度已不是太高，从而可避免直接水冷所导致的筒体2容易变形的问题。

本实施例中加热组件4上设有热电偶14；利用热电偶14来实时监控加热腔5的温度，可便于工作人员清楚的掌握对筒体2的加热状态，提高加热效果。

本实施例中机架1上铰接有支架15，所述筒体2转动安装在支架15上，所述动力机构3固定在支架15上，所述机架1设有直线往复运动机构16，所述直线往复运动机构16的一端和支架15铰接，另一端和机架1铰接；直线往复运动机构16可采用气缸、液压缸、电动推杆或电液推杆，本实施例中直线往复运动机构16优选为电液推杆，即电液推杆的一端和支架15铰接，另一端和机架1铰接，从而通过电液推杆的伸缩运动，可使支架15及其上的筒体2与驱动筒体2转动的动力机构3一并上下偏转，可使筒体2处于倾斜状态，有助于筒体2的卸料。

本实施例中筒体2上通过进料旋转接头201连接有进料管202，且进料管202和筒体2的内部连通，所述进料管202的进料口处设有密封盖203，所述支架15上固定有进料口气缸17，所述进料口气缸17的伸出端和密封盖203传动连接；所述进料管202上设有与其连通的出料管204，所述出料管204上设有气动阀18；利用进料口气缸17带动密封盖203移动，可实现密封盖203自动封堵或打开进料管202的进料口，同时通过控制气动阀18的启闭，可控制出料管204的通断，出料管204可相对进料管202倾斜设置，以便于卸料。

本实施例中动力机构3具体可包括电机301、减速机302、主动链轮303、从动链轮304及链条305，电机301及减速机302固定在支架15上，电机301的输出端和减速机302的输入端传动连接，减速机302的输出端和主动链轮303固定连接，从动链轮304同轴固定在筒体2上，链条305传动连接在主动链轮303和从动链轮304之间，以此实现，电机301经减速机302减速后带动主动链轮303转动，主动链轮303则通过链条305带动从动链轮304及筒体2转动。

本实施例中筒体2穿过两个加热组件4所围合成的加热腔5，且筒体2和外壳边缘对置的部位处留有间隙，一方面不妨碍筒体2的转动，另一方面可供加热腔中的气体流出；动力机构3、出料管204及进料管202均位于加热腔5外。

本实施例中真空旋转渗氮炉的工作原理如下：

首先将物料从进料口送入筒体2内后，进料口气缸17带动密封盖203关闭进料口；而后利用真空泵将筒体2的内部抽至工艺要求，然后关闭抽真空管道；

而后向筒体2内充入需要的工艺气体，如氮气、氧气、氢气、氨气、氩气等气体，并至工艺需要的压力要求；

接着加热组件气缸9驱动两个加热组件4相互靠拢，使两个加热组件4合成加热腔5，随后锁紧装置10将两个外壳锁紧；

然后电阻丝开始通电发热加热筒体2及其内物料，同时动力机构3带动筒体2绕其轴线转动，物料在筒体2内不断翻炒，物料与筒体2内壁面不断接触，均匀加热，同时物料不断从底部向上翻炒与氮源进行充分接触、反应，实现均匀、高效的气相-固相反应；

完成加热工艺后电热丝断电停止供热，冷却风机会先打开对加热腔5及位于加热腔5内的筒体2进行风冷降温；

当筒体2温度下降一定温度后关闭冷却风机，加热组件气缸9驱动两个加热组件4相互原理，打开加热腔5，以便升降机构11将水冷槽12上升至筒体2附近，以进行喷淋水冷降温；

降温完成后升降机构11带动水冷槽12下降，筒体2会在直线往复运动机构16的作用下翻转，使筒体2的出料管204向下倾斜，打开出料管204上的气动阀18，这时候缓慢的旋转筒体2便可使得物料快捷的从出料口流出，完成卸料。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种真空旋转渗氮炉，其特征在于：包括：

机架(1)；

筒体(2)，转动配置在机架(1)上；

动力机构(3)，用于带动筒体(2)转动；

加热装置，具有两个加热组件(4)，两个所述加热组件(4)均滑动安装在机架(1)上，且分别位于筒体(2)的两侧；

加热组件驱动机构，用于驱动两个加热组件(4)相互靠拢或远离，当两个加热组件(4)相互靠拢时，其之间形成加热腔(5)，并使筒体(2)位于加热腔(5)内；

以及风冷机构，具有风冷管道(6)，所述风冷管道(6)的一端和加热腔(5)连通，另一端和风源(7)连通。

2.根据权利要求1所述的真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述加热组件(4)均包括外壳及电阻丝，所述外壳中具有一端开口的内腔，所述电阻丝安装在外壳的内腔中；两个所述加热组件(4)中一者外壳上的内腔开口和另一者外壳上的内腔开口对置。

3.根据权利要求2所述的真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述风冷管道(6)的出口端设置在任意一个外壳上，且与其所在外壳的内腔连通；或者所述风冷管道(6)具有两个出口端，且分别设置在两个外壳上，所述风冷管道(6)的出口端和其所在外壳的内腔连通；或者所述风冷管道(6)的出口端和筒体(2)对置，且被设置成在两个加热组件(4)相互靠拢时，能够夹持在两个加热组件(4)之间，并与两个加热组件(4)之间所形成的加热腔(5)连通。

4.根据权利要求2所述的真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述机架(1)上位于筒体(2)的两侧均设有导轨(8)，所述外壳滑动安装在其所在侧的导轨(8)上。

5.根据权利要求2所述的真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述加热组件驱动机构包括两个加热组件气缸(9)，所述加热组件气缸(9)的缸体均固定在机架(1)上，两个所述加热组件气缸(9)的伸出端分别和两个所述加热组件(4)的外壳固定连接。

6.根据权利要求2所述的真空旋转渗氮炉，其特征在于：还包括锁紧装置(10)，所述锁紧装置(10)用于将两个外壳锁紧。

7.根据权利要求1所述的真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述筒体(2)的下方设有升降机构(11)及安装在升降机构(11)上的水冷槽(12)，所述水冷槽(12)位于筒体(2)的下方，所述升降机构(11)用于驱动水冷槽(12)上升或下降，所述水冷槽(12)中设置喷淋管(13)，所述喷淋管(13)上排布有若干喷淋孔(1301)。

8.根据权利要求1所述的真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述加热组件(4)上设有热电偶(14)。

9.根据权利要求1所述的真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述机架(1)上铰接有支架(15)，所述筒体(2)转动安装在支架(15)上，所述动力机构(3)固定在支架(15)上，所述机架(1)设有直线往复运动机构(16)，所述直线往复运动机构(16)的一端和支架(15)铰接，另一端和机架(1)铰接。

10.根据权利要求9所述的真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述筒体(2)上通过进料旋转接头(201)连接有进料管(202)，且进料管(202)和筒体(2)的内部连通，所述进料管(202)的进料口处设有密封盖(203)，所述支架(15)上固定有进料口气缸(17)，所述进料口气缸(17)的伸出端和密封盖(203)传动连接；所述进料管(202)上设有与其连通的出料管(204)，所述出料管(204)上设有气动阀(18)。

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