CN114264146A - 一种单体真空烧结炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及真空烧结炉，具体为一种单体真空烧结炉。克服现有单体真空烧结炉存在的缺陷。一种单体真空烧结炉，抽真空系统增设了脱蜡抽气回路。插板门的密封压紧机构包括固定于炉壳开口一端的端面上且位于开口两侧的垂直的压板条，在压板条与插板门的外端面之间设置有带有充排气口的气囊。气体循环冷却系统的进、出风从炉壳柱面的两侧直接进出，风阻小，功耗低。加热部件分为四个加热组件，每组加热组件包括两个直角状的电极支架，两直角状的电极支架的对应一端之间分别连接一条沿加热室长度方向分布且与加热室等长的石墨加热带。
Description
技术领域
本发明涉及真空烧结炉，具体为一种单体真空烧结炉。
背景技术
真空烧结炉是现代粉末冶金、金属永磁等行业广泛使用的设备。分为单体式和连续式（由多个不同功能的单体炉依次连接而成）。
单体真空烧结炉包括一端封闭、一端端面开口的炉壳1，炉壳1内有保温层2形成的一端封闭、一端敞口（敞口与炉壳一端端面上的开口相适配）的加热室，加热室内壁设置加热部件 。炉壳1一端设置用于封闭开口的插板门3，插板门需配置密封压紧机构（如，铰链产生侧向力压紧）。炉壳1上还配置有对加热室实施抽真空的抽真空系统，和对加热室进行冷却的气体循环冷却系统；气体循环冷却系统包括固定于加热室内壁的、其上密布有气孔的环状进气管，冷却气体经环状进气管吹入加热室，热气从炉壳1的一端排出，排出的热气经热交换器后再经环状进气管吹入加热室，而形成冷却气体循环。
现有单体真空烧结炉存在如下缺陷：
（1）抽真空系统只有一个抽气回路。烧结初期被烧结产品产生的含蜡气体（被烧结产品在烧结初期释放出的各种有机气体的总称）只能经唯一的抽气回路抽出，对抽气回路中的抽真空设备（真空泵油、管路等）造成腐蚀、污染，而且也无法回收含蜡气体的有效成分。
（2）插板门的密封压紧机构结构相对复杂。
（3）气体循环冷却系统的圆周进气、轴向排气，进气和排气交叉，抵消部分有效流量，风阻大，功耗高。热交换器的管程短（小于0.8mm），流速慢（小于5米/秒）,换热效率较低。
（4）加热室内采用前中后三段控温，造成加热室内上下温度偏差较大。
（5）供电是在变压器原边串联双向晶闸管，单相供电，采用调压模式，造成高次谐波污染电网，降低功率因数。
发明内容
本发明为克服现有单体真空烧结炉存在的上述缺陷，提供一种改进的单体真空烧结炉。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种单体真空烧结炉，包括一端封闭、一端端面开口的炉壳，炉壳内有保温层形成的加热室，加热室内壁设置加热部件，炉壳一端设置用于封闭开口的插板门，插板门配置密封压紧机构；还配置有抽真空系统和气体循环冷却系统。
抽真空系统包括开于炉壳上、与加热室相通的真空口，开于炉壳上、与加热室相通的脱蜡排气口，冷凝器，真空泵；真空口用管路经第一阀门与真空泵连接；脱蜡排气口用管路经第二阀门与冷凝器的入口连接，冷凝器的出口用管路经第三阀门与真空泵连接。
插板门的密封压紧机构包括固定于炉壳开口一端的端面上且位于开口两侧的垂直的压板条，插板门的外端面，即与炉壳的开口一端的端面密封压紧的面的背面，两侧边被压板条卡压，插板门沿压板条被驱升降，在压板条与插板门的外端面之间设置有带有充排气口的气囊。
气体循环冷却系统包括进风管、冷却风机、出风管、换热器、回风管，进风管的一端从炉壳的柱面上与炉壳内的第一空间相通、另一端与冷却风机的出风口连接，出风管的一端从炉壳的柱面上与炉壳内的第二空间相通、另一端与换热器的进气口连接，换热器的出气口与回风管的一端连接，回风管的另一端与冷却风机的进风口连接。
加热部件分为四个加热组件，分别位于加热室左上角、左下角、右上角、右下角；每组加热组件包括两个直角状的电极支架，两直角状的电极支架的对应一端之间分别连接一条沿加热室长度方向分布且与加热室等长的石墨加热带，使得左上角的加热组件的一条石墨加热带位于加热室上壁中部、另一条石墨加热带位于加热室左壁中部；左下角的加热组件的一条石墨加热带位于加热室下壁中部、另一条石墨加热带位于加热室左壁中部；右上角的加热组件的一条石墨加热带位于加热室上壁中部、另一条石墨加热带位于加热室右壁中部；右下角的加热组件的一条石墨加热带位于加热室下壁中部、另一条石墨加热带位于加热室右壁中部；所有石墨加热带的两端部分的截面积较中间部分的小，以弥补加热室两端散热多造成的温度差。
供电采用如下方式：将380V三相交流电整流成直流，再以IGBT作高速开关，将直流电变为高频的方波，再经以非晶薄带为铁心的中频变压器，输出低电压大电流作为供电电源。
本发明对现有单体真空烧结炉进行了结构改进，使单体真空烧结炉可完成脱蜡工序；插板门的密封压紧机构结构简单可靠；气体循环冷却系统风阻小、功耗低；加热室可实现上下控温且均匀；供电方式更合理。用插板阀代替齿圈压紧的旋转门，便于密封入炉。
附图说明
图1为本发明所述单体真空烧结炉的结构示意图；
图2为图1的左视图——抽真空系统结构示意图；
图3为图1的剖视图——循环气体冷却系统结构示意图；
图4为图1的俯视图——整体结构示意图；
图5为图1的右视图——插板门及其密封压紧机构的结构示意图；
图6为图5的俯剖图；
图7为图6的局部放大图；
图8为冷却系统的换热器的剖面图。
图中：1-炉壳，2-保温层，3-插板门，4-真空口，5-脱蜡排气口，6-第一阀门，7-真空泵，8-第二阀门，9-冷凝器，10-第三阀门，11-压板条，12-气囊，13-充排气口，14-进风管，15-冷却风机，16-出风管，17-换热器，18-回风管，19-电极支架，20-石墨加热带。
具体实施方式
一种单体真空烧结炉，包括一端封闭、一端端面开口的炉壳1，炉壳1内有保温层2形成的加热室，加热室内壁设置加热部件，炉壳1一端设置用于封闭开口的插板门3，插板门配置密封压紧机构；还配置有抽真空系统和气体循环冷却系统。
抽真空系统包括开于炉壳1上、与加热室相通的真空口4，开于炉壳1上、与加热室相通的脱蜡排气口5，冷凝器9，真空泵7；真空口4用管路经第一阀门6与真空泵7连接；脱蜡排气口5用管路经第二阀门8与冷凝器9的入口连接，冷凝器9的出口用管路经第三阀门10与真空泵7连接。在烧结初期（脱蜡阶段）关闭第一阀门6，开启第二、第三阀门8、10，此时，从脱蜡排气口5经第二阀门8、冷凝器9、第三阀门10、真空泵7形成加热室（炉内）的脱蜡抽气回路，期间，加热室内产生的含蜡气体的有机成分在冷凝器9内得以冷凝或结晶，并排出冷凝器。在烧结阶段，关闭第二、第三阀门8、10，开启第一阀门6，此时，从真空口4经第一阀门6、真空泵7形成加热室的真空抽气回路。通过增设脱蜡抽气回路并依靠阀门的切换，使单体真空烧结炉（像连续真空烧结炉那样）具备了脱蜡功能，设计独特新颖。具体实施时，第一阀门6、第二阀门8和第三阀门10选用挡板阀。
进一步地，炉壳1和保温层2之间的空间被分隔为相互密闭的三个空间，第一空间：保温层2左面与炉壳1围成的空间，第二空间：保温层2右面和上面与炉壳1围成的空间，第三空间：保温层2底面与炉壳1围成的空间；保温层2左面开有沟通第一空间和加热室的气孔，保温层2右面开有沟通第二空间和加热室的气孔，保温层2底面开有沟通第三空间和加热室的气孔（该气孔即开于保温层2底面、用于沟通第三空间和加热室的气孔为与加热室（轴向）等长的条孔）； 脱蜡排气口5与第三空间相通，真空口4与第二空间相通。这样，在脱蜡阶段，含蜡气体仅经第三空间抽出，第一、第二空间的内壁免受含蜡气体因冷凝而造成的污染。
插板门3的密封压紧机构包括固定于炉壳1开口一端的端面上且位于开口两侧的垂直的压板条11，插板门3的外端面，即与炉壳的开口一端的端面密封压紧的面的背面，两侧边被压板条11卡压，插板门3沿压板条11被驱升降，在压板条11与插板门3的外端面之间设置有带有充排气口13的气囊12。这样，插板门3下降至闭合位置后，气囊12充气而密封压紧插板门3；需提升插板门3时，气囊12排气。具体实施时，气囊12的充排气口13穿出压板条11。
气体循环冷却系统包括进风管14、冷却风机15、出风管16、换热器17、回风管18，进风管14的一端从炉壳1的柱面上与炉壳1内的第一空间相通、另一端与冷却风机15的出风口连接，出风管16的一端从炉壳1的柱面上与炉壳1内的第二空间相通、另一端与换热器17的进气口连接，换热器17的出气口与回风管18的一端连接，回风管18的另一端与冷却风机15的进风口连接。工作时，冷却气体从进风管14吹入炉壳1内第一空间，经气孔进入加热室，受热后的气体经炉壳1内的第二空间、出风管16进入换热器17，换热后得到的冷却气体经回风管18进入冷却风机15。该气体循环冷却系统风阻小，功耗低，功率由75KW降至11KW 。具体实施时，换热器17采用列管式换热器且列管式换热器内的换热管采用翅片呈放射状排列的翅片管（如图8所示），以提高换热效率。
加热部件分为四个加热组件，分别位于加热室左上角、左下角、右上角、右下角；每组加热组件包括两个直角状的电极支架19，两直角状的电极支架19的对应一端之间分别连接一条沿加热室长度（轴向）方向分布且与加热室等长的石墨加热带20，使得左上角的加热组件的一条石墨加热带20位于加热室上壁中部、另一条石墨加热带20位于加热室左壁中部；左下角的加热组件的一条石墨加热带20位于加热室下壁中部、另一条石墨加热带20位于加热室左壁中部；右上角的加热组件的一条石墨加热带20位于加热室上壁中部、另一条石墨加热带20位于加热室右壁中部；右下角的加热组件的一条石墨加热带20位于加热室下壁中部、另一条石墨加热带20位于加热室右壁中部。如此，加热室内可实现上下控温且确保加热室上下温度均匀。所有石墨加热带20的两端部分的截面积较中间部分的小，以弥补加热室两端散热多造成的温度差。
该单体真空烧结炉的供电采用如下方式：将380V三相交流电整流成直流，再以IGBT作高速开关，将直流电变为高频的方波，再经以非晶薄带为铁心的中频变压器，输出低电压大电流作为供电电源。该供电电源功率因数为1，效率大于90%，变压器体积只是原来的10%，没有三相不平衡问题。
Claims (10)
1.一种单体真空烧结炉，包括一端封闭、一端端面开口的炉壳(1)，炉壳(1)内有保温层(2)形成的加热室，加热室内壁设置加热部件，炉壳(1)一端设置用于封闭开口的插板门(3)，插板门配置密封压紧机构；还配置有抽真空系统和气体循环冷却系统；其特征在于，
抽真空系统包括开于炉壳(1)上、与加热室相通的真空口(4)，开于炉壳(1)上、与加热室相通的脱蜡排气口(5)，冷凝器(9)，真空泵(7)；真空口(4)用管路经第一阀门(6)与真空泵(7)连接；脱蜡排气口(5)用管路经第二阀门(8)与冷凝器(9)的入口连接，冷凝器(9)的出口用管路经第三阀门(10)与真空泵(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种单体真空烧结炉，其特征在于，第一阀门(6)、第二阀门(8)和第三阀门(10)选用挡板阀。
3.根据权利要求1或2所述的一种单体真空烧结炉，其特征在于，炉壳(1)和保温层(2)之间的空间被分隔为相互密闭的三个空间，第一空间：保温层(2)左面与炉壳(1)围成的空间，第二空间：保温层(2)右面和上面与炉壳(1)围成的空间，第三空间：保温层(2)底面与炉壳(1)围成的空间；保温层(2)左面开有沟通第一空间和加热室的气孔，保温层(2)右面开有沟通第二空间和加热室的气孔，保温层(2)底面开有沟通第三空间和加热室的气孔；脱蜡排气口(5)与第三空间相通，真空口(4)与第二空间相通。
4.根据权利要求3所述的一种单体真空烧结炉，其特征在于，开于保温层(2)底面、用于沟通第三空间和加热室的气孔为与加热室等长的条孔。
5.根据权利要求1所述的一种单体真空烧结炉，其特征在于，插板门(3)的密封压紧机构包括固定于炉壳(1)开口一端的端面上且位于开口两侧的垂直的压板条(11)，插板门(3)的外端面，即与炉壳的开口一端的端面密封压紧的面的背面，两侧边被压板条(11)卡压，插板门(3)沿压板条(11)被驱升降，在压板条(11)与插板门(3)的外端面之间设置有带有充排气口(13)的气囊(12)。
6.根据权利要求1或5所述的一种单体真空烧结炉，其特征在于，气体循环冷却系统包括进风管(14)、冷却风机(15)、出风管(16)、换热器(17)、回风管(18)，进风管(14)的一端从炉壳(1)的柱面上与炉壳(1)内的第一空间相通、另一端与冷却风机(15)的出风口连接，出风管(16)的一端从炉壳(1)的柱面上与炉壳(1)内的第二空间相通、另一端与换热器(17)的进气口连接，换热器(17)的出气口与回风管(18)的一端连接，回风管(18)的另一端与冷却风机(15)的进风口连接。
7.根据权利要求6所述的一种单体真空烧结炉，其特征在于，换热器(17)采用列管式换热器且列管式换热器内的换热管采用翅片呈放射状排列的翅片管。
8.根据权利要求1或5所述的一种单体真空烧结炉，其特征在于，加热部件分为四个加热组件，分别位于加热室左上角、左下角、右上角、右下角；每组加热组件包括两个直角状的电极支架(19)，两直角状的电极支架(19)的对应一端之间分别连接一条沿加热室长度方向分布且与加热室等长的石墨加热带(20)，使得左上角的加热组件的一条石墨加热带(20)位于加热室上壁中部、另一条石墨加热带(20)位于加热室左壁中部；左下角的加热组件的一条石墨加热带(20)位于加热室下壁中部、另一条石墨加热带(20)位于加热室左壁中部；右上角的加热组件的一条石墨加热带(20)位于加热室上壁中部、另一条石墨加热带(20)位于加热室右壁中部；右下角的加热组件的一条石墨加热带(20)位于加热室下壁中部、另一条石墨加热带(20)位于加热室右壁中部；所有石墨加热带(20)的两端部分的截面积较中间部分的小，以弥补加热室两端散热多造成的温度差。
9.根据权利要求6所述的一种单体真空烧结炉，其特征在于，加热部件分为四个加热组件，分别位于加热室左上角、左下角、右上角、右下角；每组加热组件包括两个直角状的电极支架(19)，两直角状的电极支架(19)的对应一端之间分别连接一条沿加热室长度方向分布且与加热室等长的石墨加热带(20)，使得左上角的加热组件的一条石墨加热带(20)位于加热室上壁中部、另一条石墨加热带(20)位于加热室左壁中部；左下角的加热组件的一条石墨加热带(20)位于加热室下壁中部、另一条石墨加热带(20)位于加热室左壁中部；右上角的加热组件的一条石墨加热带(20)位于加热室上壁中部、另一条石墨加热带(20)位于加热室右壁中部；右下角的加热组件的一条石墨加热带(20)位于加热室下壁中部、另一条石墨加热带(20)位于加热室右壁中部；所有石墨加热带(20)的两端部分的截面积较中间部分的小，以弥补加热室两端散热多造成的温度差。
10.根据权利要求9所述的一种单体真空烧结炉，其特征在于，供电采用如下方式：将380V三相交流电整流成直流，再以IGBT作高速开关，将直流电变为高频方波，再经以非晶薄带为铁心的中频变压器，输出低电压大电流作为供电电源。
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