CN111761158A - 用于真空保温杯连续抽真空的真空室及连续抽真空工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于真空保温杯连续抽真空的真空室及连续抽真空工艺，该连续真空室由预热室、钎焊室和冷却室三室组成。抽真空过程中，保温杯先装入预热室加热至300～320℃，再抽真空；当预热室和钎焊室压力、温度达到平衡时，将保温杯移入钎焊室；抽高真空，并加热进行钎焊；启动冷却室真空系统，抽至15Pa以下；将完成钎焊工序的保温杯移入冷却室，按工艺要求自然冷却一定时间后，冲入气体、启动风机；达到出炉条件时，再次冲入气体，当冷却室和外部压力平衡时，打开炉门，关闭风机。本发明提供的连续抽真空工艺，在室温至300℃采用传统对流和辐射方式加热，能量利用率、加热效率显著提高，可显著提高生产效率，且在连续生产时可降低能耗。
Description
技术领域
本发明属于真空保温杯技术领域，涉及保温杯的抽真空工艺，尤其涉及一种用于真空保温杯连续抽真空的真空室及连续抽真空工艺。
背景技术
不锈钢真空保温杯抽真空密封的工艺主要分为有尾密封和无尾密封。其中，有尾密封是通过铜管的变形进行密封，可靠性差，部分产品长期使用存在保温性能失效的风险；目前，仅有部分体积较大的杯壶仍在采用。而无尾真空是指在保温杯管底不中心位置开小孔，并放置玻璃球；然后，在真空炉中抽至高真空后加热，通过玻璃球的熔化密封小孔，实现杯体真空保温效果。
相对于有尾真空工艺，无尾真空密封方法的密封性能更好，可靠性更高。但是无尾真空密封方法需要高真空条件下，仅依靠加热元件的辐射、反射屏的反射和工件自身的传导，实现对工件进行加热处理；相对于传统的加热方式，高真空加热存在传热效率低、温升缓慢、热损失大。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出的一种高效且低能耗的用于真空保温杯连续抽真空的真空室及连续抽真空工艺。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种用于真空保温杯连续抽真空的真空室，自进料到出料依次包括预热室、钎焊室和冷却室三室；其中，所述预热室为第一炉膛，其采用碳毡或硅酸铝纤维作为保温材料；所述钎焊室为第二炉膛，其采用钼/不锈钢金属屏作为保温材料；所述冷却室为第三炉膛，其无需特别保温处理。
进一步地，在所述的用于真空保温杯连续抽真空的真空室上，所述预热室与所述钎焊室之间采用预热室插板隔离，所述钎焊室与所述冷却室之间采用冷却室插板隔离，所述预热室插板和所述冷却室插板均可开启或关闭。
进一步地，在所述的用于真空保温杯连续抽真空的真空室上，所述预热室和所述冷却室均采用机械泵和罗茨泵两级抽真空系统，所述两级抽真空系统具有将空室的真空度抽至5Pa以上的能力；所述钎焊室采用机械泵、罗茨泵和扩散泵三级抽真空系统，所述三级抽真空系统具有将真空室的真空度抽至8×10-4Pa以上的能力。
本发明的第二个方面是提供一种基于上述所述用于真空保温杯连续抽真空的真空室的连续抽真空工艺，包括如下步骤：
(1)预热室进料：关闭预热室插板阀，打开预热室炉门，将待抽真空杯体用料架装进预热室，关闭炉门，完成进料；同时，启动三级抽真空系统中的扩散泵预热；
(2)杯体预加热：将杯体放入预热室后，并将杯体加热至300～320℃；恒温使杯体热透，同时启动真空系统中的机械泵抽真空度；达到开启条件时，再启动罗茨泵，继续抽真空；达到设定值时，断开加热电源，准备钎焊室进料；
(3)钎焊密封室抽真空、预热：启动三级抽真空系统中的机械泵抽真空；达到开启条件时，再启动三级抽真空系统中的罗茨泵，将真空度继续抽至设定值，以达到和预热室压力平衡；对钎焊室进行加热，达到与预热室温度平衡(300～320℃)时，停止对钎焊室加热；同时，确保三级抽真空系统中的扩散泵预热油温达到230℃；
(4)钎焊室进料：关闭真空系统中扩散泵的抽气阀，将钎焊室保持为粗抽模式，保持机械泵和罗茨泵抽气阀打开状态、切断加热电源的条件下，打开预热室插板，采用料车将保温杯移入钎焊室；关闭预热室插板，完成进料；同时，关闭预热室的两级真空系统；
(5)钎焊密封：设定好钎焊室加热工艺曲线，真空度达到15Pa以上时，打开扩散泵抽气阀继续抽真空，待钎焊室真空度达到设定值(3.3～7.8Pa)时，重新启动加热；在保证高真空条件下，按照设定曲线，加热、恒温；恒温结束后加热电源断开，准备向能冷却室进料；
(6)冷却室抽真空：启动冷却室机械泵，达到开启条件时，再启动罗茨泵，将继续抽真空达到设定值；同时将钎焊室改为粗抽模式，关闭三级抽真空系统中的扩散泵抽气阀，保持机械泵、罗茨泵抽气阀打开；
(7)冷却室进料：当冷却室真空度达到要求值时，打开冷却室插板，采用料架将处理保温杯从钎焊室杯拖至冷却室；关闭冷却室隔离插板，完成进料；同时，关闭钎焊室真空系统；
(8)冷却、出料：待保温杯在冷却室自然冷一定时间后，关闭粗抽阀、机械泵、罗茨泵；粗抽阀关闭后，向冷却室充气；气压达到设定值时，停止充气，启动风机；当温度下降到180℃以下，停止风机，再次充气；当冷却室压力接近大气压时打开炉门，停止充气，用料车将保温杯拖出，关闭炉门，完成出料。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(1)中，在连续生产时，预热室处于真空状态下，在确保预热室插板关闭条件下，对预热室进行充气，待预热室内压力和外界压力接近时，再打开炉门，并关闭充气阀。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(2)中，所述排气管道上设置有冷凝装置，以确保不会烧坏泵体。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(3)中，所述钎焊室抽真空、扩散泵预热，均与步骤(2)中预热同时进行；所述压力平衡是指与预热室差值控制在20Pa以内，所述温度平衡是指与预热室差值控制在10℃以内。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(2)和(3)中，所述开启条件的真空度为50～90Pa，所述设定值的真空度为25Pa以上。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(6)中，所述开启条件的真空度为为50～90Pa，所述设定值的真空度为15～5Pa。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(7)中，所述要求值的真空度在20Pa以内。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(4)中，在连续生产作业时，预热室仅需关闭抽气阀门即可。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(6)中，在钎焊室钎工作的同时启动冷却室真空系统，即焊密封完成前，真空要达到进料要求，以提高效率。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(7)中，连续作业时，钎焊室仅需关闭抽气阀门。
进一步地，在所述的真空保温杯用连续抽真空工艺中，所述步骤(8)中，连续作业时，冷却室仅需关闭抽气阀门。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明基于用于真空保温杯连续抽真空的真空室的连续抽真空工艺，在室温至300℃采用传统对流(气体)和辐射方式加热，能量利用率、加热效率显著提高；特别是在采用连续抽真空作业过程时，相比传统的先抽真空在预热的方式，在杯体规格相同、相同钎料和相同装炉量条件下，可提高生产效率15％以上。
附图说明
图1为本发明一种用于真空保温杯连续抽真空的真空室的结构示意图；
其中，各附图标记为：
11-进料炉门；12-预热室；13-预热室插板；14-钎焊室；15-冷却室插板；16-冷却室；17-出料炉门。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种用于真空保温杯连续抽真空的真空室，自进料到出料依次包括预热室12、钎焊室14和冷却室16三室；其中，所述预热室12为第一炉膛，其采用碳毡或硅酸铝纤维作为保温材料，预热室12的一侧设置有进料炉门11；所述钎焊室14为第二炉膛，其采用钼/不锈钢金属屏作为保温材料；所述冷却室16为第三炉膛，其无需特别保温处理，且冷却室16的一侧设置出料炉门17。
于上述技术方案的基础上，如图1所示，所述预热室12与所述钎焊室14之间采用预热室插板13隔离，所述钎焊室14与所述冷却室16之间采用冷却室插板15隔离，所述预热室插板14和所述冷却室插板15均可开启或关闭。
于上述技术方案的基础上，所述预热室12和所述冷却室16均采用机械泵和罗茨泵两级抽真空系统，所述两级抽真空系统具有将空室的真空度抽至5Pa以上的能力；所述钎焊室14采用机械泵、罗茨泵和扩散泵三级抽真空系统，所述三级抽真空系统具有将真空室的真空度抽至8×10-4Pa以上的能力。
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1真空保温杯用连续抽真空工艺，第一炉具体实施步骤为：
(1)预热室进料：第一炉抽真空时，确保预热插板阀关闭的条件下，直接打开炉门将待抽真空杯体用料架装进预热室，关闭炉门，完成进料；同时，钎焊室扩散泵启动预热。
(2)杯体预加热：将工件放入预热室后，10℃/min的速度加热至320℃；保温10min；同时，启动机械泵将真空度抽至50Pa；再启动罗茨泵，将真空度抽至25Pa；断开加热电源，准备钎焊室进料。
(3)钎焊密封室抽真空、预热：启动钎焊室机械泵将真空降到50Pa；再启动罗茨泵，将真空度继续抽至25Pa，以达到和预热室压力平衡(差值控制在20Pa以内)；打开加热电源对钎焊室进行加热，达到320℃(与预热室差值控制在10℃以内)时，停止加热并切断加热电源；同时，确保扩散泵油温达到230℃，即准备向钎焊室进料。
(4)钎焊室进料：确保扩散泵主抽气阀关闭、粗抽模式下，保持机械泵和罗茨泵工作工作状态；切断加热电源，打开预热室隔离插板，采用料车将保温杯移入钎焊室；关闭预热室隔离插板，完成进料；同时，关闭预热室抽真空阀门。
(5)钎焊密封：设定好钎焊室加热工艺曲线，真空度达到15Pa时，打开扩散泵抽气阀继续抽真空；待钎焊室真空度在7.8Pa时，重新加热；在保证高真空条件下，按照设定工艺，以3℃/min升温至520℃，并保温60min；保温结束后切断加热电源、关闭扩散泵抽气阀门，准备向能冷却室进料。
(6)冷却室抽真空：启动冷却时机械泵，将冷却室真空抽至50Pa，再启动罗茨泵继续抽真空，将真空度抽至5Pa；同时，关闭扩散泵抽气阀，保持机械泵、罗茨泵继续工作打开。
(7)冷却室进料：打开冷却室插板，采用料架将处理保温从钎焊室杯拖至冷却室；关闭冷却室隔离插板，完成进料。
(8)冷却、出料：待保温杯在冷却室自然冷20min后，关闭机械泵、罗茨泵抽气阀门，向冷却室充气；气压达到900Pa时，停止充气，启动风机，当温度下降到180℃；停止风机，再次充气，当冷却室压力与大气压平衡时，打开炉门，停止充气，用料车将保温杯拖出，关闭炉门，完成出料。
实施例2真空保温杯用连续抽真空工艺，连续生产具体实施步骤为：
(1)预热室进料：续连续作业时，在确保预热室插板关闭条件下，对预热室进行充气(预热室处于真空状态下)，待预热室内压力和外界压力平衡时，再打开炉门，并关闭充气阀。
(2)杯体预加热：将工件放入预热室后，以10℃/min加热至300℃；保温30min；启动机械泵将真空度抽至90Pa；再启动罗茨泵，将真空度抽至25Pa；切断加热电源，准备钎焊室进料。
(3)钎焊密封室抽真空：打开钎焊室机械泵、罗茨泵抽气阀，维持钎焊室真空度在25Pa以上，且和预热室压力平衡(差值控制在20Pa以内)，准备向钎焊室进料。
(4)钎焊室进料：保持机械泵、罗茨泵抽气阀打开，正常工作，打开预热室隔离插板，采用料车将保温杯移入钎焊室；关闭预热室隔离插板，完成进料；同时，关闭预热室抽真空阀门。
(5)钎焊密封：真空度达到10Pa时，打开扩散泵抽气阀继续抽真空；待钎焊室真空度在3.3Pa时，重新加热；以4℃/min升温至520℃，并保温60min；保温结束后，切断加热电源、关闭扩散泵抽气阀门，准备向能冷却室进料。
(6)冷却室抽真空：打开冷却室机械泵阀门，将冷却室真空抽至90Pa，再启动罗茨泵继续抽真空至15Pa。
(7)冷却室进料：打开冷却室插板，采用料架将处理保温从钎焊室杯拖至冷却室；关闭冷却室隔离插板，完成进料；关闭钎焊室机械泵、罗茨泵抽气阀。
(8)冷却、出料：待保温杯在冷却室自然冷20min后，关闭抽气阀，向冷却室充气；气压达到900Pa时，停止充气，启动风机；当温度下降到160℃，停止风机，再次充气；当冷却室压力与外界大气压平衡时，停止充气，打开炉门，用料车将保温杯拖出，关闭炉门，完成出料。
实施例3真空保温杯用连续抽真空工艺，最后一炉具体实施步骤为：
(1)预热室进料：在确保预热室插板关闭条件下，对预热室进行充气(预热室处于真空状态下)，待预热室内压力和外界压力平衡时，再打开炉门，并关闭充气阀。
(2)杯体预加热：将工件放入预热室后，以10℃/min加热至310℃；保温20min；启动机械泵将真空度抽至60Pa；再启动罗茨泵，将真空度抽至25Pa；断开加热电源，准备钎焊室进料。
(3)钎焊密封室抽真空：打开钎焊室机械泵、罗茨泵抽气阀，维持钎焊室真空度在25Pa以上，且和预热室压力平衡(差值控制在20Pa以内)，准备向钎焊室进料。
(4)钎焊室进料：保持机械泵、罗茨泵抽气阀打开，正常工作，打开预热室隔离插板，采用料车将保温杯移入钎焊室；关闭预热室隔离插板，完成进料；同时，关闭预热室真空系统。
(5)钎焊密封：真空度达到10Pa时，打开扩散泵抽气阀继续抽真空；待钎焊室真空度在6Pa时，重新加热；在保证高真空条件下，按照设定工艺，3℃/min升温至520℃，并保温60min；保温结束后，切断加热电源、关闭扩散泵及抽气阀，准备向能冷却室进料。
(6)冷却室抽真空：打开冷却室机械泵阀门，将冷却室真空抽至60Pa，再启动罗茨泵继续抽真空至10Pa。
(7)冷却室进料：打开冷却室插板，采用料架将处理保温从钎焊室杯拖至冷却室；关闭冷却室隔离插板，完成进料；同时，关闭钎焊室真空系统。
(8)冷却、出料：待保温杯在冷却室自然冷20min后，关闭机械泵、罗茨泵及抽阀关闭，向冷却室充气；气压达到900Pa时，停止充气，启动风机；当温度下降到150℃以下，停止风机，再次充气；当冷却室压力与外界大气压平衡时，打开炉门，停止充气，用料车将保温杯拖出，关闭炉门，完成出料。
本发明提供用于真空保温杯连续抽真空的真空室及连续抽真空工艺，采用包括预热室、钎焊室和冷却室三室连续炉进行加工出；其中，预热室采用碳毡作为保温材料，Fe-Cr合金作为加热元件，功率为100KW；钎焊室采用钼/不锈钢金属屏作为保温材料，钼合金作为加热元件，功率为300KW；三室之间分别采用隔热、密封、可开启插板隔离；每一炉膛的有效尺寸为1800*1200*1000mm，每次装炉量达到80％，约1500个保温杯左右，相比传统的先抽真空在预热的方式，在杯体规格相同、相同钎料和相同装炉量条件下，可提高生产效率15％以上
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种用于真空保温杯连续抽真空的真空室，其特征在于，自进料到出料依次包括预热室、钎焊室和冷却室三室；其中，所述预热室为第一炉膛，其采用碳毡或硅酸铝纤维作为保温材料；所述钎焊室为第二炉膛，其采用钼/不锈钢金属屏作为保温材料；所述冷却室为第三炉膛，其无需保温处理。
2.根据权利要求1所述的用于真空保温杯连续抽真空的真空室，其特征在于，所述预热室与所述钎焊室之间采用预热室插板隔离，所述钎焊室与所述冷却室之间采用冷却室插板隔离，所述预热室插板和所述冷却室插板均可开启或关闭。
3.根据权利要求1所述的用于真空保温杯连续抽真空的真空室，其特征在于，所述预热室和所述冷却室均采用机械泵和罗茨泵两级抽真空系统，所述两级抽真空系统具有将空室的真空度抽至5Pa以上的能力；所述钎焊室采用机械泵、罗茨泵和扩散泵三级抽真空系统，所述三级抽真空系统具有将真空室的真空度抽至8×10-4Pa以上的能力。
4.一种如权利要求1-3任一项所述用于真空保温杯连续抽真空的真空室的连续抽真空工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预热室进料：关闭预热室插板阀，打开预热室炉门，将待抽真空杯体用料架装进预热室，关闭炉门，完成进料；同时，启动三级抽真空系统中的扩散泵预热；
(2)杯体预加热：将杯体放入预热室后，并将杯体加热至300～320℃；恒温使杯体热透，同时启动两级抽真空系统中的机械泵抽真空度；达到开启条件时，再启动罗茨泵，继续抽真空；达到设定值时，断开加热电源，准备钎焊室进料；
(3)钎焊密封室抽真空、预热：启动三级抽真空系统中的机械泵抽真空；达到开启条件时，再启动三级抽真空系统中的罗茨泵，将真空度继续抽至设定值，以达到和预热室压力平衡；对钎焊室进行加热，达到与预热室温度平衡(300～320℃)时，停止对钎焊室加热；同时，确保三级抽真空系统中的扩散泵油温达到230℃；
(4)钎焊室进料：关闭三级抽真空系统中扩散泵的抽气阀，将钎焊室保持为粗抽模式，保持机械泵和罗茨泵抽气阀打开状态、切断加热电源的条件下，打开预热室插板，采用料车将保温杯移入钎焊室；关闭预热室插板，完成进料；同时，关闭预热室的两级真空系统；
(5)钎焊密封：设定好钎焊室加热工艺曲线，真空度达到15Pa以上时，打开扩散泵继续抽真空，待钎焊室真空度达到3.3～7.8Pa时，重新启动加热；在保证高真空条件下，按照设定曲线，加热、恒温；恒温结束后加热电源断开，准备向能冷却室进料；
(6)冷却室抽真空：启动冷却室机械泵，达到开启条件时，再启动罗茨泵，将真空度继续抽至设定值；同时将钎焊室改为粗抽模式，关闭三级抽真空系统中的扩散泵抽气阀，保持机械泵、罗茨泵抽气阀打开；
(7)冷却室进料：当冷却室真空度达到要求值时，打开冷却室插板，采用料架将处理保温从钎焊室杯拖至冷却室；关闭冷却室隔离插板，完成进料；同时，关闭钎焊室真空系统；
(8)冷却、出料：待保温杯在冷却室自然冷一定时间后，关闭粗抽阀、机械泵、罗茨泵；粗抽阀关闭后，向冷却室充气；气压达到设定值时，停止充气，启动风机；当温度下降到180℃以下，停止风机，再次充气；当冷却室压力接近大气压时打开炉门，停止充气，用料车将保温杯拖出，关闭炉门，完成出料。
5.根据权利要求4所述的连续抽真空工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，在连续生产时，预热室处于真空状态下，在确保预热室插板关闭条件下，对预热室进行充气，待预热室内压力和外界压力接近时，再打开炉门，并关闭充气阀。
6.根据权利要求4所述的连续抽真空工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述排气管道上设置有冷凝装置。
7.根据权利要求4所述的连续抽真空工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，所述钎焊室抽真空、扩散泵预热，均与步骤(2)中预热同时进行；所述压力平衡是指与预热室差值控制在20Pa以内，所述温度平衡是指与预热室差值控制在10℃以内。
8.根据权利要求4所述的连续抽真空工艺，其特征在于，所述步骤(2)和(3)中，所述开启条件的真空度为50～90Pa，所述设定值的真空度为25Pa以上。
9.根据权利要求4所述的连续抽真空工艺，其特征在于，所述步骤(6)中，所述开启条件的真空度为为50～90Pa，所述设定值的真空度为15～5Pa。
10.根据权利要求4所述的连续抽真空工艺，其特征在于，所述步骤(7)中，所述要求值的真空度在20Pa以内。
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