CN112050637A - 一种节能感应加热炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能感应加热炉，包括炉体，炉体具有炉腔，炉腔内填充有保温层，耐高温电磁感应线圈设于内层保温层与坩埚之间，或设于内层保温层与外层保温层之间。本发明将感应加热炉的感应线圈移至炉腔内侧，减小了感应线圈到被加热物之间的距离，极大减低了电磁感应线圈的漏磁通，使涡流效应加强，从而提高电磁能的利用率，减少能量消耗。另外，还可以加大保温层厚度，通过较厚的保温层，将热量尽可能锁在在保温层的空腔内，减少热量的散失。而且较厚的保温层还可以起到良好的隔热效果，致使传递到炉壁的热量不会过多，从而不需对炉壁进行冷却保护，这也极大降低了能量的损耗，实现感应加热炉的节能目的。

Description

一种节能感应加热炉
技术领域
本发明涉及加热炉设备技术领域，具体涉及一种节能感应加热炉。
背景技术
感应加热炉是一种热处理工艺中，将电磁能转化为内能的常用加热装置。该装置用到的基本物理原理为涡流效应，由于电磁感应线圈中间的导体在圆周方向可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流效应。导体内部的涡流也会产生热量，如果导体的电阻率越小，则产生的涡流越强，产生的热量越大。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少。相比于传统的燃料炉更加节能环保，产品纯度更高。
传统感应加热炉为防止电磁损耗过大，保证一定的发热率，通常将电磁感应线圈与被加热物之间的保温层制作的较薄。然而，又要防止电磁感应线圈被高温烧坏。因此，通常将电磁感应线圈置于保温层外，并通入冷却介质，对其进行冷却。虽然对电磁感应线圈起到良好的保护作用，但冷却介质同时也带走大量的热量，增加了能量的损耗。
因此，如何减低感应加热炉的能量损耗，对电磁感应线圈的保护，以及实现更加节能环保的感应加热炉，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种节能环保，安全可靠，易于维护的节能感应加热炉。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种节能感应加热炉，包括炉体，所述炉体具有炉腔，所述炉腔内填充有保温层，所述保温层包括内层保温层和外层保温层，所述内层保温层内设有空腔，所述空腔内设有坩埚，所述设于内层保温层与坩埚之间设有耐高温电磁感应线圈。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述耐高温电磁感应线圈为钨线圈、钼线圈、石墨线圈、碳碳复合材料线圈中任意一种，或任意组合。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述外层保温层为定型保温层或不定型保温层，所述内层保温层为定型保温层。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述炉腔内为真空氛围。
一种节能感应加热炉，包括炉体，所述炉体具有炉腔，所述炉腔内填充有保温层，所述保温层包括内层保温层和外层保温层，所述内层保温层内设有空腔，所述空腔内设有坩埚，内层保温层与外层保温层之间设有耐高温电磁感应线圈。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述耐高温电磁感应线圈为石墨线圈或碳碳复合材料线圈。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述外层保温层和内层保温层为定型保温层。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述炉腔内为卤素气体氛围或真空氛围。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述炉体包括绝缘性炉壁，所述炉壁包括内层炉壁和外层炉壁，所述内层炉壁和外层炉壁的一端设有炉盖法兰，另一端设有炉底，所述内层炉壁、外层炉壁、炉盖法兰和炉底围合成冷却腔。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述冷却腔内通有流动性冷却介质。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述炉盖法兰上设有炉盖，所述炉盖的中心处上设有测温口，所述保温层与坩埚上设有从坩埚通向炉盖的测温通道，所述测温通道与测温口位于同一轴线上。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述测温口的周围和炉底的中心处还设有通气口。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述外层炉壁中部设有冷却介质输入口，所述外层炉壁两端设有冷却介质输出口。
上述的节能感应加热炉，优选的，所述内层炉壁与外层炉壁为石英炉壁、陶瓷炉壁、高温树脂炉壁中任意一种，或任意组合。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的节能感应加热炉，通过使用耐高温电磁感应线圈，将耐高温电磁感应线圈移动至炉腔内侧，减小了感应线圈到被加热物之间的距离，极大减低了电磁感应线圈的漏磁通，使涡流效应更强，从而提高电磁能的利用率，减少能量消耗。另外，还可以加大保温层厚度，通过较厚的保温层，将热量尽可能锁在在加热区域内，减少热量散失。较厚的保温层可以起到良好的隔热效果，致使传递到炉壁的热量不会过多，从而可以不需对炉壁进行冷却保护，这也极大的降低能量的损耗，实现感应加热炉的节能目的。
附图说明
图1为节能感应加热炉的结构示意图。
图2为节能感应加热炉的结构示意图。
图例说明：
1、炉体；11、炉壁；111、内层炉壁；112、外层炉壁；12、炉盖法兰；13、炉底；14、冷却腔；15、炉盖；151、测温口；152、通气口；2、炉腔；3、保温层；31、内层保温层；32、外层保温层；33、测温通道；34、冷却介质输入口；35、冷却介质输出口；4、空腔；5、耐高温电磁感应线圈；6、坩埚。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例的节能感应加热炉，包括炉体1，炉体1具有炉腔2，炉腔2内填充有保温层3，保温层3包括内层保温层31和外层保温层32，内层保温层31内设有空腔4，空腔4内设有坩埚6，设于内层保温层31与坩埚6之间设有耐高温电磁感应线圈5。本实施例的节能感应加热炉，通过使用耐高温电磁感应线圈5，将耐高温电磁感应线圈5移动至炉腔2内侧，减小感应线圈到被加热物之间的距离，极大减低了耐高温电磁感应线圈5的漏磁通，使涡流效应更强，从而提高电磁能的利用率，减少能量消耗。另外，还可以加大保温层3厚度，通过较厚的保温层3，将热量尽可能锁在在加热区域内，减少热量散失。较厚的保温层3可以起到良好的隔热效果，致使传递到炉壁11的热量不会过多，从而可以不需对炉壁11进行冷却保护，这也极大的降低能量的损耗，实现感应加热炉的节能目的。
本实施例中，耐高温电磁感应线圈5为钨线圈、钼线圈、石墨线圈、碳碳复合材料线圈中任意一种，或任意组合，适用于2400℃以下的节能感应加热炉。
本实施例中，外层保温层32为定型保温层或不定型保温层，内层保温层31为定型保温层。外层保温层32由带有特定结构的定型保温层堆叠组成，例如耐火砖。定型保温层具有良好的结构刚度，防止坩埚6发生沉降。也可以由没有特定结构的不定型保温层浇注成型，例如耐火泥或碳粉。不定型保温层可以适应不同坩埚6的规格和形状，填充方便，制作简单。内层保温层31为定型保温层，可以起到防止导电性保温材料渗入耐高温电磁感应线圈5的间隙中，使耐高温电磁感应线圈5发生短路而被烧坏。
本实施例中，炉腔2内为真空氛围。满足石墨化提纯工艺或其他特殊工艺的真空氛围需求。
如图2所示，本实施例的节能感应加热炉，包括炉体1，炉体1具有炉腔2，炉腔2内填充有保温层3，保温层3包括内层保温层31和外层保温层32，内层保温层31内设有空腔4，空腔4内设有坩埚6，内层保温层31与外层保温层32之间设有耐高温电磁感应线圈5。本实施例的节能感应加热炉，将耐高温电磁感应线圈5设于内层保温层31与外层保温层32之间还可以起到保护耐高温电磁感应线圈5的作用，防止加热区域过高的温度烧坏耐高温电磁感应线圈5。另外，节能感应加热炉的结构及原理与节能感应加热炉类似，同样可以实现感应加热炉的节能目的。
本实施例中，耐高温电磁感应线圈5为石墨线圈或碳碳复合材料线圈，适用于1800℃以上的节能感应加热炉。
本实施例中，外层保温层32和内层保温层31为定型保温层。外层保温层32和内层保温层31由带有特定结构的定型保温层堆叠组成，例如耐火砖。定型保温层具有良好的结构刚度，防止坩埚6发生沉降，还可以起到防止导电性保温材料渗入耐高温电磁感应线圈5的间隙中，使耐高温电磁感应线圈5发生短路而被烧坏的保护作用。
本实施例中，炉腔2内为卤素气体氛围或真空氛围。满足石墨化提纯工艺的卤素气体氛围或真空氛围需求，通过本实施例的感应加热炉可实现制备99.99％的高纯度石墨。
本实施例中，炉体1包括绝缘性炉壁11，炉壁11包括内层炉壁111和外层炉壁112，内层炉壁111和外层炉壁112的一端设有炉盖法兰12，另一端设有炉底13，内层炉壁111、外层炉壁112、炉盖法兰12和炉底13围合成冷却腔14。绝缘性炉壁11将炉腔2内部产生的感应电场与炉腔2外环境进行隔绝，防止发生触电或漏电事故。
本实施例中，冷却腔14内通有流动性冷却介质。当炉中加热温度过高，或因场地受限无法将保温层3加厚的情况下，可通过冷却腔14中的冷却介质带走余热，防止余热对炉体1及操作人员的伤害。
本实施例中，炉盖法兰12上设有炉盖15，炉盖15中心处上设有测温口151，保温层3与坩埚6上设有从坩埚6通向炉盖15的测温通道33，测温通道33与测温口151位于同一轴线上，便于红外测温仪或热电偶对加热中心区域进行准确的温度监控。
本实施例中，测温口151周围和炉底13中心处还设有通气口152。通气口152可用于指定气体的充入或排出，使加热环境满足特定的气体氛围或特定的环境压力。
本实施例中，外层炉壁112中部设有冷却介质输入口34，外层炉壁112两端设有冷却介质输出口35。由于外层炉壁112中部的保温层3较薄，温度最高，因此，更适于将温度最低的冷却介质输入口34设置在此段，实现更高的热传递效率，使冷却腔14的冷却效果更好。
本实施例中，内层炉壁111与外层炉壁112为石英炉壁、陶瓷炉壁、高温树脂炉壁中任意一种，或任意组合。其中透明的石英炉壁可以起到便于操作人员对保温层3损坏情况的观测作用，以便及时做出调整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种节能感应加热炉，包括炉体(1)，所述炉体(1)具有炉腔(2)，所述炉腔(2)内填充有保温层(3)，其特征在于：所述保温层(3)包括内层保温层(31)和外层保温层(32)，所述内层保温层(31)内设有空腔(4)，所述空腔(4)内设有坩埚(6)，所述设于内层保温层(31)与坩埚(6)之间设有耐高温电磁感应线圈(5)。
2.根据权利要求1所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述耐高温电磁感应线圈(5)为钨线圈、钼线圈、石墨线圈、碳碳复合材料线圈中任意一种，或任意组合。
3.根据权利要求1所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述外层保温层(32)为定型保温层或不定型保温层，所述内层保温层(31)为定型保温层。
4.根据权利要求1所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述炉腔(2)内为真空氛围。
5.一种节能感应加热炉，包括炉体(1)，所述炉体(1)具有炉腔(2)，所述炉腔(2)内填充有保温层(3)，其特征在于：所述保温层(3)包括内层保温层(31)和外层保温层(32)，所述内层保温层(31)内设有空腔(4)，所述空腔(4)内设有坩埚(6)，内层保温层(31)与外层保温层(32)之间设有耐高温电磁感应线圈(5)。
6.根据权利要求5所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述耐高温电磁感应线圈(5)为石墨线圈或碳碳复合材料线圈。
7.根据权利要求5所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述外层保温层(32)和内层保温层(31)为定型保温层。
8.根据权利要求5所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述炉腔(2)内为卤素气体氛围或真空氛围。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述炉体(1)包括绝缘性炉壁(11)，所述炉壁(11)包括内层炉壁(111)和外层炉壁(112)，所述内层炉壁(111)和外层炉壁(112)的一端设有炉盖法兰(12)，另一端设有炉底(13)，所述内层炉壁(111)、外层炉壁(112)、炉盖法兰(12)和炉底(13)围合成冷却腔(14)。
10.根据权利要求9所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述冷却腔(14)内通有流动性冷却介质。
11.根据权利要求9所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述炉盖法兰(12)上设有炉盖(15)，所述炉盖(15)的中心处上设有测温口(151)，所述保温层(3)与坩埚(6)上设有从坩埚(6)通向炉盖(15)的测温通道(33)，所述测温通道(33)与测温口(151)位于同一轴线上。
12.根据权利要求11所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述测温口(151)的周围和炉底(13)的中心处还设有通气口(152)。
13.根据权利要求9所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述外层炉壁(112)的中部设有冷却介质输入口(34)，所述外层炉壁(112)的两端设有冷却介质输出口(35)。
14.根据权利要求9所述的节能感应加热炉，其特征在于：所述内层炉壁(111)与外层炉壁(112)为石英炉壁、陶瓷炉壁、高温树脂炉壁中任意一种，或任意组合。
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