CN115325836A - 一种可调温热处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种调温热处理装置，包括加热炉体、反应釜和翻转隔热屏；加热炉体、反应釜和翻转隔热屏分别为具有相同轴心的筒状结构；反应釜同轴心设置于加热炉体内部；翻转隔热屏同轴心设置于加热炉体和反应釜之间；翻转隔热屏包括多个隔热结构，多个隔热结构沿翻转隔热屏的周向相互连接依次设置，每个所述隔热结构包括翻转轴和隔热屏，通过调节隔热屏的开启角度来调节加热炉体辐射至反应釜表面的热量，以调节反应釜的加热温度。本发明实施例提供的技术方案，通过在加热炉体和反应釜之间设置翻转隔热屏，并通过翻转隔热屏的开启角度调节，可实现快速调节加热炉体向反应釜热辐射加热的速率，进而实现精确的控温与快速变温控制。

Description

一种可调温热处理装置

技术领域

本发明实施例涉及真空热处理技术领域，尤其涉及一种可调温热处理装置。

背景技术

热处理设备在气固烧结、晶界扩散、时效处理等领域均有重要的应用。温度控制是热处理设备设计的难点和重点，常规的热处理设备依靠发热体对反应釜加热，无快速调温装置，温度响应缓慢，往往是“升温容易、降温困难”，尤其对于复杂吸热放热的反应难以实现精准控温。

因此，如何实现热处理设备的调温以及快速调温成为亟待解决的问题。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明实施例的目的在于提供一种可调温热处理装置，通过在加热炉体和反应釜之间设置可调节开启角度的翻转隔热屏，达到快速调温、精确控温的目的。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可调温热处理装置，包括加热炉体、反应釜和翻转隔热屏；

所述加热炉体、反应釜和翻转隔热屏分别为具有相同轴心的筒状结构；

所述反应釜同轴心设置于加热炉体内部；所述翻转隔热屏同轴心设置于加热炉体和反应釜之间；所述翻转隔热屏通过支撑骨架固定在加热炉体上；

所述翻转隔热屏包括多个隔热结构，所述多个隔热结构沿翻转隔热屏的周向相互连接依次均匀设置，每个所述隔热结构包括翻转轴和隔热屏，通过调节隔热屏与翻转轴的开启角度来调节加热炉体辐射至反应釜表面的热量，以调节反应釜的加热温度。

进一步的，翻转轴与隔热屏的端部或者中心通过铰接或者铆接方式连接，所述翻转轴以支撑骨架为支点进行旋转，并驱动隔热屏进行翻转；

当隔热屏与翻转轴所在圆周切线的角度为90°时，加热效率最高；

当隔热屏与翻转轴所在圆周切线的角度为0°时，完全阻隔加热炉体向反应釜发出的热辐射。

进一步的，隔热屏将加热炉体与反应釜之间的区域分隔成恒温区和变温区；

所述恒温区包括翻转隔热屏的外周侧至加热炉体的内周侧之间的圆周区域；

所述变温区包括翻转隔热屏的内周侧至反应釜的外周侧之间的圆周区域。

进一步的，隔热屏为镜面结构，表面粗糙度Ra＝0.5μm，厚度为2mm；

翻转轴和隔热屏的材质均为纯钼。

进一步的，所述加热炉体包括保温壳体和发热体；

所述保温壳体为圆柱形筒状结构；

所述加热体包括至少一条铁铬铝电阻丝，各条电阻丝之间间隔预设距离沿周向均匀分布并嵌入保温壳体内壁。

进一步的，所述反应釜为圆柱形结构，反应釜的轴心与加热炉体的轴心重合。

进一步的，还包括至少一个第一测温传感器和第二测温传感器；

所述至少一个第一测温传感器设置于加热炉体上，且沿轴线方向均匀设置，用于对加热炉体的温度进行测量；

所述第二测温传感器设置于反应釜的内部，用于对反应釜的温度进行测量。综上所述，本发明实施例提供了一种调温热处理装置，包括加热炉体、反应釜和翻转隔热屏；所述加热炉体、反应釜和翻转隔热屏分别为具有相同轴心的筒状结构；所述反应釜同轴心设置于加热炉体内部；所述翻转隔热屏同轴心设置于加热炉体和反应釜之间；所述翻转隔热屏包括多个隔热结构，所述多个隔热结构沿翻转隔热屏的周向相互连接依次设置，每个所述隔热结构包括翻转轴和隔热屏，通过调节隔热屏的开启角度来调节加热炉体辐射至反应釜表面的热量，以调节反应釜的加热温度。本发明实施例提供的技术方案，通过在加热炉体和反应釜之间设置翻转隔热屏，并通过翻转隔热屏的开启角度调节，可实现快速调节加热炉体向反应釜热辐射加热的速率，进而实现精确的控温与快速变温控制。

附图说明

图1是本发明实施例提供的调温热处理装置的剖面示意图(其中翻转隔热屏处于闭合状态)；

图2是本发明实施例提供的调温热处理装置的剖面示意图(其中翻转隔热屏处于90°开启状态)；

图3是本发明实施例提供的隔热结构的示意图；

图4是本发明实施例提供的翻转隔热屏的三维示意图(图中所示翻转隔热屏处于闭合状态)；

图5是本发明实施例提供的翻转隔热屏的三维示意图(图中所示翻转隔热屏处于90°开启状态)；

图6是翻转隔热屏开启90°时的示意图；

图7是可调温热处理装置的三维示意图。

附图标记说明：1-保温壳体；2-发热体；3-第一测温传感器；4-第二测温传感器；5-反应釜；6-翻转轴；7-隔热屏；8-变温区；9-恒温区；10-支撑骨架；11-驱动电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

需要说明的是，除非另外定义，本发明一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。本发明的实施例，提供了一种调温热处理装置，图1中示出了该调温热处理装置，翻转隔热屏处于闭合状态时的剖面示意图；图2中示出了该调温热处理装置，翻转隔热屏处于90°开启状态的剖面示意图，如图1和图2所示，该调温热处理装置包括加热炉体、反应釜和翻转隔热屏，加热炉体、反应釜和翻转隔热屏分别为具有相同轴心的筒状结构；所述反应釜同轴心设置于加热炉体内部；所述翻转隔热屏同轴心设置于加热炉体和反应釜之间。

加热炉体包括保温壳体1和发热体2；保温壳体1为圆柱形筒状结构，保温壳体1优选保温耐火棉，石墨碳毡等保温材料，该保温壳体1起保温作用，可以阻止发热体2向炉外散失热量，提高加热效率。发热体2附着在保温壳体1的内壁，该发热体2优选电阻类发热器件，如铁硅铝电阻丝，例如为铁铬铝材质电阻丝，可以包括一条或者多条铁铬铝电阻丝，各条电阻丝之间间隔预设距离沿周向均匀分布并嵌入保温壳体内壁。图1和图2的示例中，设置有12条电阻丝构成的加热体2，在其他实施例中，还可以根据加热炉体的大小、被处理的反应物类型、需要达到的加热温度等因素，对电阻丝的数量进行选择。

反应釜包括反应釜5，该反应釜5为圆柱形结构，炉5胆的轴心与加热炉体的轴心重合。反应釜5的材质可以采用2520型不锈钢，具有良好的导热性，用于装载待处理的反应物，通过加热炉体的加热实现反应物在反应釜中进行反应。

翻转隔热屏为圆柱形的筒状结构，包括多个隔热结构，所述多个隔热结构沿翻转隔热屏的周向相互连接依次设置，图3中示出了本发明实施例提供的该隔热结构的示意图，每个所述隔热结构包括翻转轴6和隔热屏7，隔热屏7为长方形薄片结构，隔热屏7与翻转轴6通过铰接或铆接的方式紧密相连。翻转轴6既可以与隔热屏7的端部固定，也可以与隔热屏7的中心固定，均不影响调节设备温度的效果。可以通过调节隔热屏7的开启角度来调节加热炉体辐射至反应釜表面的热量，以调节反应釜的加热温度。

翻转轴6为圆柱形杆状结构，通过支撑骨架10固定在加热炉体上。翻转轴6以支撑骨架10为支点进行旋转，并驱动隔热屏7进行翻转。图4和图5分别示出了是本发明实施例提供的翻转隔热屏的三维示意图，其中图4所示是翻转隔热屏处于闭合状态的示意图，图5所示是翻转隔热屏处于90°开启状态的示意图。可以通过控制隔热屏7与翻转轴6所在圆周切线的角度，来改变加热炉体辐射至反应釜的热量，进而精确调控加热效率；当隔热屏7与翻转轴6所在圆周切线的角度为90°时，加热效率最高；当隔热屏7与翻转轴6所在圆周切线的角度为0°时，完全阻隔加热炉体向反应釜发出的热辐射。图6中示出了翻转隔热屏开启90°时的示意图，如图6所示，此时隔热屏7与翻转轴6所在圆周切线(如图6中的虚线)的角度为90°，加热炉体辐射出的热量可以全部到达至反应釜的表面，从而加热效率最高。

依据生产工艺，当反应釜需要升温时，控制翻转轴6旋转，增大隔热屏7的开启角度，该开启角度即为隔热屏7与翻转轴6所在圆周切线的角度，隔热屏的开启角度调整范围为0°～90°。当隔热屏7开启角度调节至90°时，加热效率最高；当隔热屏7开启角度调节至0°时，完全阻隔加热炉体向反应釜发出的热辐射。随着隔热屏7的开启角度逐渐增大，加热炉体辐射至反应釜表面的热量逐渐增大，当隔热屏7的开启角度调节至90°时，加热效率达到最高；当反应釜需要降温时，控制翻转轴6旋转，降低隔热屏7的开启角度，当隔热屏7的开启角度降低为0°时，完全阻隔加热炉体向反应釜之间的热辐射。从而，翻转隔热屏将加热炉体与反应釜之间的区域分隔成恒温区9和变温区8；恒温区9包括翻转隔热屏的外周侧至加热炉体的内周侧之间的圆周区域，该区域的温度基本恒定；变温区8包括翻转隔热屏的内周侧至反应釜的外周侧之间的圆周区域，该区域的温度可以通过调节隔热屏的开启角度来进行调整。隔热屏7为镜面结构，表面粗糙度Ra＝0.5μm，厚度为2mm，能够有效反射发热体辐射的热量，翻转轴6和隔热屏7的材质均为耐高温材料，例如纯钼。

本实施例中，通过伺服电机作为驱动电机调节翻转轴6的转动角度，进而翻转隔热屏的开启角度，也可以通过气动马达或倾动控制器等装置作为驱动装置调整翻转轴的转动角度。图7中示出了本发明实施例提供的可调温热处理装置的三维示意图，其中采用驱动电机11来调节翻转轴6的转动角度，驱动电机11设置于翻转轴6的轴向端部，以调节翻转轴6的转动角度，进而翻转隔热屏7的开启角度。

根据某些可选的实施例，该可调温热处理装置还包括至少一个第一测温传感器3和第二测温传感器4。如图1和图2所示，至少一个第一测温传感器3设置于加热炉体上，可测量发热体2的温度，且沿轴线方向均匀设置，用于对加热炉体的温度进行测量。加热炉体优选设置2～4个第一测温传感器3，以实现温度控制的均匀性，本发明该实施例中，沿加热炉体轴线方向均匀设置3个第一测温传感器3，分别测量加热炉体前区、中区和后区的温度。在其他可选的实施例中，也可以根据炉体的长度和温控所需的精确度设置更多或者更少的第一测温传感器3。第二测温传感器4设置于反应釜5的内部，用于对反应釜5的温度进行测量。通过设置上述第一测温传感器3和第二测温传感器4，可以与装置中的温度控制器形成闭环控制系统，对反应釜以及整个装置的温度进行精确控制。

综上所述，本发明实施例涉及一种调温热处理装置，包括加热炉体、反应釜和翻转隔热屏；所述加热炉体、反应釜和翻转隔热屏分别为具有相同轴心的筒状结构；所述反应釜同轴心设置于加热炉体内部；所述翻转隔热屏同轴心设置于加热炉体和反应釜之间；所述翻转隔热屏包括多个隔热结构，所述多个隔热结构沿翻转隔热屏的周向相互连接依次设置，每个所述隔热结构包括翻转轴和隔热屏，通过调节隔热屏的开启角度来调节加热炉体辐射至反应釜表面的热量，以调节反应釜的加热温度。本发明实施例提供的技术方案，通过在加热炉体和反应釜之间设置翻转隔热屏，并通过翻转隔热屏的开启角度调节，可实现快速调节加热炉体向反应釜热辐射加热的速率，进而实现精确的控温与快速变温控制。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种可调温热处理装置，其特征在于，包括加热炉体、反应釜和翻转隔热屏；

所述加热炉体、反应釜和翻转隔热屏分别为具有相同轴心的筒状结构；

所述反应釜同轴心设置于加热炉体内部；所述翻转隔热屏同轴心设置于加热炉体和反应釜之间；所述翻转隔热屏通过支撑骨架固定在加热炉体上；

所述翻转隔热屏包括多个隔热结构，所述多个隔热结构沿翻转隔热屏的周向相互连接依次均匀设置，每个所述隔热结构包括翻转轴和隔热屏，通过调节隔热屏与翻转轴的开启角度来调节加热炉体辐射至反应釜表面的热量，以调节反应釜的加热温度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，翻转轴与隔热屏的端部或者中心通过铰接或者铆接方式连接，所述翻转轴以支撑骨架为支点进行旋转，并驱动隔热屏进行翻转；

当隔热屏与翻转轴所在圆周切线的角度为90°时，加热效率最高；

当隔热屏与翻转轴所在圆周切线的角度为0°时，完全阻隔加热炉体向反应釜发出的热辐射。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，隔热屏将加热炉体与反应釜之间的区域分隔成恒温区和变温区；

所述恒温区包括翻转隔热屏的外周侧至加热炉体的内周侧之间的圆周区域；

所述变温区包括翻转隔热屏的内周侧至反应釜的外周侧之间的圆周区域。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，隔热屏为镜面结构，表面粗糙度Ra＝0.5μm，厚度为2mm；

翻转轴和隔热屏的材质均为纯钼。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述加热炉体包括保温壳体和发热体；

所述保温壳体为圆柱形筒状结构；

所述加热体包括至少一条铁铬铝电阻丝，各条电阻丝之间间隔预设距离沿周向均匀分布并嵌入保温壳体内壁。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述反应釜为圆柱形结构，反应釜的轴心与加热炉体的轴心重合。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括至少一个第一测温传感器和第二测温传感器；

所述至少一个第一测温传感器设置于加热炉体上，且沿轴线方向均匀设置，用于对加热炉体的温度进行测量；

所述第二测温传感器设置于反应釜的内部，用于对反应釜的温度进行测量。

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