CN116213874A - 批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的一种批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，包括上料室、气体加热室、预热气体输入管、室内气体输出管以及氮气输入管，上料室接近产品入口一侧制有输入气管接口，气管接口通过预热气体输入管连接气体加热室的出口，气体加热室的一个气体入口连接氮气输入管，对氮气输入管输入的氮气进行加热；气体加热室的另一个气体入口连接到室内气体输出管的出口，该室内气体输出管的入口连接到上料室出口一侧的气体出口。本系统能够使产品在上料室经预热，使室内温度和产品温度稳定在可控的温度范围内，从而在规定的待料时间内产品的温降和均匀性得到充分的补偿和改善，进而保证产品在钎焊室内的升温速度，保证时间满足预定的批次节拍。

Description

批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统
技术领域
本申请属于钎焊技术领域，涉及焊前处理，尤其是涉及一种批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统。
背景技术
批次炉用于钎焊加工，目前，较为先进的氮气置换步进式半连续批次炉是在氮气置换批次炉基础上的创新改进，其中，氮气置换步进式半连续批次炉详见申请人已提交的专利申请：气体置换可控气氛保护对流加热铝钎焊多室炉及使用方法（CN113843467A），目前该设备总体应用效果良好，但是在应用中也发现存在以下问题：
1.产品出干燥炉进上料室进行氮气置换待料的过程温降很大，加热至300度的产品在待料室等待过程中温度会下降150左右度，经过多批次检测，产品温降大多是过半。主要是因为根据审查需要所置换的气体会带走产品热量，产品进入待料室后，室门关闭并压紧密封，此时开始充入大量的新鲜氮气，经不断的排放置换使室内气氛达到入钎焊室前的氧含量要求（＜100ppm），在此过程中，产品的热量很快被置换排出的室内气体带走。另一方面，上料室没有加热功能，热量也在通过室壁不断散失，尤其是在开室门的进料过程中热量明显流失。
2.产品在进钎焊室前由于温度很大程度降低，导致在钎焊室升温过程中需要加大了升温梯度，但是，如果采用急加热会使产品温度均匀性很差，而且加热器件的高加热负荷，影响使用寿命；可是，如果延长升温时间，则会将批次生产节拍相应延长从而降低产量。现有的钎焊炉参数中的升温斜率为80度/h，工作加热到最高温度650℃。
3.采用接近于环境温度的新鲜氮气进入上料室内置换室内的气体，在大幅度降低了室内和室内产品的温度同时，室内的温度也不稳定，达到要求氧含量的氮气置换室内容积倍率，即氮气通量，不能相应地按一定的室内温度可靠计算，只能计算标态的氮气通量，导致加大氮气的耗量浪费。
发明内容
为了有效解决现有技术存在的上述问题，本申请提供一种结构简单、设计合理、操作方便、稳定可靠的批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统。
本申请提供的一种批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，其特征在于：包括上料室、气体加热室、预热气体输入管、室内气体输出管以及氮气输入管，上料室一侧制有输入气管接口，气管接口通过预热气体输入管连接气体加热室的出口，气体加热室的一个气体入口连接氮气输入管，气体加热室的另一个气体入口连接到室内气体输出管的出口，该室内气体输出管的入口连接到上料室另一侧的气体出口。
通过采用以上技术方案，能够为进入上料室的氮气进行预热，同时对循环进入上料室的空气进行预热，氮气以及需要循环进入的空气都需要先进入气体加热室获得加热。
而且，在室内气体输出管中部安装有循环风机。
通过采用以上技术方案，可控制气流的速度及流动方向，开启循环风机产生抽吸力使上料室使用之后的气体流入气体加热室。
而且，所述气体加热室包括加热仓、电热管、保温层以及加热控制热电偶，加热仓分别连通预热气体输入管、氮气输入管以及室内气体输出管，加热仓外环形均匀安装有多条电热管，在电热管外包裹保温层，气体加热室的出口位置安装加热控制热电偶。
通过采用以上技术方案，对进入气体加热室内的气体进行加热，环形包裹的电热管保证加热效率，外层包裹保温层防止热量散失；通过加热控制热电偶实时监测加热获得气体的温度，从而及时调整电热管的加热功率，保持输出气体的温度在设定范围内。
而且，所述氮气输入管上安装有电磁阀控制开闭及输入氮气的气量。
通过采用以上技术方案，能够方便快速的控制输入氮气的开启关闭，也可以控制气体输入的速录，电磁阀控制精确度高。
而且，在电磁阀与气体加热室之间的氮气输入管上安装有单向阀。
通过采用以上技术方案，防止氮气输入管内气体逆流，尤其是防止气体加热室内混合的空气反流氮气通道内，保证氮气的输送方向确定，保证氮气气源安全性。
而且，在上料室接近产品入口一侧壁制有两个输入气管接口，该两个输入气管接口上、下间隔设置并分别连通一条预热气体输入管的分管，该两条预热气体输入管的分管均连接到预热气体输入管的总管。
通过采用以上技术方案，使加热后的气体增加输入点，用符合含氧量要求的气体快速的替换待焊接的材料附近的气体，保持上料室内温度稳定。
而且，在接近出口一侧的上料室顶端还安装有一排气口，该排气口安装有电磁阀控制。
通过采用以上技术方案，可以根据实际需要快速排出上料室内气体。
一种批次炉，包含上料室、干燥炉以及钎焊室，上料室安装在干燥炉与钎焊室之间，上料室采用任一的批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统。
通过采用以上技术方案，有效弥补现有氮气置换步进式半连续批次炉的缺点，补偿上料室内的热损失保持产品温度稳定可控制，能够减少产品进入钎焊室之后的加热时间，从而提升加工效率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、本系统能够使产品在上料室经气体预热，补偿上料室内的热损、对流预热室内的产品，能够避免大量低温的新鲜氮气直接充入室内置换室内热气对产品和室内温度的冲击以及对温度均匀性的影响，使室内温度和产品温度都稳定在可控的温度范围内，从而在规定的待料时间内产品的温降和均匀性得到充分的补偿和改善，进而保证产品在钎焊室内的升温速度，保证时间满足预定的批次节拍。
2、本系统使氮气通入室内之前加热，并且再次利用上料室内置换出的气体循环使用，降低新鲜氮气的使用量，而且，由于气体温度越高，密度越低，同样的室内气体置换倍率下，消耗的新鲜氮气随温度升高而减少，从而达到节约氮气的目的。
3、本系统安装室外加热器，对原上料室结构只需要每区增加进出气各一个管口，避免上料室结构复杂化，保证上料室的气密性和工艺要求。
4、本系统在室外配置室内气体加热装置和将加热气体在室内和室外加热器循环的离心风机及之间的连接管道，气体加热器的体积小，可以灵活布置，不占用有用空间，加热器的加热元件更换和维护十分方便。
5、本系统的气体加热的温度可控，以稳定的加热温度进入上料室，经在上料室内循环，使室内的产品均匀受热，进入钎焊室前产品经热循环风预热温度可稳定在预期的温度值且均匀。
附图说明
图1是本系统的结构示意图。
图2是图1的仰视图。
图3是图2的左视图。
附图标记说明：1、气体加热室；2、预热气体输入管；3、上料室；4、氮气输入管；5、单向阀；6、电磁阀；7、室内气体输出管；8、循环风机；9、排气管；1-1、电热管；1-2、保温层；1-3、加热控制热电偶；1-4、加热仓；2-1、分管；2-2、总管；
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
一种批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，包括上料室3、气体加热室1、预热气体输入管2、室内气体输出管7以及氮气输入管4，上料室安装在干燥炉与钎焊室之间，接近干燥炉一侧的上料室侧壁制有输入气管接口，气管接口通过预热气体输入管连接气体加热室的出口，气体加热室的一个气体入口连接氮气输入管4，对氮气输入管输入的氮气进行加热；气体加热室的另一个气体入口连接到室内气体输出管7的出口，该室内气体输出管的入口连接到上料室出口一侧的气体出口管，上料室内输出的气体进入气体加热室内进行加热。
为了控制连续抽出室内气体，在室内气体输出管7中部安装有循环风机8。
室内气体及氮气共用气体加热室，气体加热室包括加热仓1-4、电热管1-1、保温层1-2以及加热控制热电偶1-3，加热仓1-4分别连通预热气体输入管2、氮气输入管4以及室内气体输出管7，加热仓1-4外环形均匀安装有多条电热管1-1，本实施例电热管总功率为50kw，在电热管外包裹保温层1-2，气体加热室的出口位置安装加热控制热电偶1-3检测加热室内输出的气体温度，加热控制热电偶通过控制电路连接PLC，PLC控制电热管加热温度。
氮气输入管上安装有电磁阀6控制开闭或输入氮气的气量；在电磁阀与气体加热室之间的氮气输入管上安装有单向阀5，防止气体逆流。
为了使输入上料室的气体带入的温度变化更均匀，在上料室接近产品入口一侧壁制有两个输入气管接口，该两个输入气管接口上、下间隔设置并分别连通一条预热气体输入管的分管2-1，该两条预热气体输入管的分管均连接到预热气体输入管的总管2-2。上方的气管接口输入的气体从上方流动覆盖产品，下方的气管接口输入的气体受到产品阻挡，从下部围绕产品进行扩散环形包裹产品，形成热气层包裹产品防止产品快速降温，输入的预热气体最终完全填充上料室，保证室内温度稳定。
接近出口一侧的上料室顶端还安装有一排气口9，该排气口安装有电磁阀控制。当室内出现烟气污染时，根据需要可以开启对应电磁阀快速排出上料室内的气体，该排气口可以外接烟气通道。
一种批次炉，包括干燥炉、上料室以及钎焊室，所述干燥炉、上料室以及钎焊室依次顺序连接，产品能够在干燥炉、上料室以及钎焊室内往复传送，其中，上料室安装有上述批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统结构。安装上料室置换氮气和室内气体双预热系统结构的批次炉，能够有效弥补现有技术中产品进入钎焊室之前温降过快的问题，从而保证上料室以及产品温度的稳定。
本系统的工作方法：
步骤1，干燥炉出料，上料室炉门开启，产品传送进入上料室；此时气体循环风机输出15%，气体加热室控制热电偶检测温度为400℃，输出功率为10-45KW；上料室小通量充氮气；
步骤2，上料室炉门关闭，上料室开始大通量充氮气，充气时间1000s，氮气通量100Nm3；此时气体循环风机最低输出15%，气体加热室控制热电偶检测温度为400℃，输出功率为45KW；
步骤3，上料室大通量充氮气结束，上料室持续小通量充氮气，产品等待进入钎焊室；此时气体循环风机输出100%，气体加热室控制热电偶检测温度维持400℃，输出功率为45-10KW；
步骤4，上料室和钎焊室双重炉门打开，钎焊室进料；此时气体循环风机最低输出15%，气体加热室控制热电偶检测温度维持400℃，功率输出最低10KW；
步骤5，上料室和钎焊室双重炉门关闭，上料室空置；此时气体循环风机最低输出15%，气体加热室控制热电偶检测温度可以小于400℃，功率输出最低为10KW。
根据现场工控机记录的几批生产氮气流量记录，记录氮气吹扫流程、时间分析的几个批次各吹扫氮气的流量和时间。根据记录中氮气流量的规律性和批次连续生产时间、各批次钎焊时间分析统计，从氮气流量记录中可以看出上料室小通量，钎焊室大通量新换的角阀性能稳定，而且更换的数字流量计不受供气压力的影响，所以每个批次的各工艺时间不难判断，得出以下结果：
1）长通氮气流量64Nm3/h，上料室小通量与之前的数据相差不大。
2）上料室及钎焊室大通量与之前相比小了近一半，但设定的吹扫时间没有改变，按氮气置换计算计算通量：9×5/(800/3600) =205Nm3，可以看出明显通量小了，因为小通量待料时间长了，可以调小进气速度，节约氮气。
3）按每批次的总耗氮气量除以批次产量，可以得出结论，每批次的总耗氮气量都有所下降。
4）连续生产总体计算下来小时氮气耗量：276Nm3/h，批次生产时间：约51min，可保证生产节拍稳定可靠。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，其特征在于：包括上料室（3）、气体加热室（1）、预热气体输入管（2）、室内气体输出管（7）以及氮气输入管（4），上料室（3）的一侧制有输入气管接口，气管接口通过预热气体输入管（2）连接气体加热室（1）的出口，气体加热室（1）的一个气体入口连接氮气输入管（4），气体加热室（1）的另一个气体入口连接到室内气体输出管（7）的出口，该室内气体输出管（7）的入口连接到上料室（3）另一侧的气体出口。
2.根据权利要求1所述的批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，其特征在于：在室内气体输出管（7）中部安装有循环风机（8）。
3.根据权利要求1所述的批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，其特征在于：气体加热室包括加热仓（1-4）、电热管（1-1）、保温层（1-2）以及加热控制热电偶（1-3），加热仓（1-4）分别连通预热气体输入管（2）、氮气输入管（4）以及室内气体输出管（7），加热仓外环形均匀安装有多条电热管（1-1），在电热管外包裹保温层（1-2），气体加热室的出口位置安装加热控制热电偶（1-3）。
4.根据权利要求1所述的批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，其特征在于：所述氮气输入管（4）上安装有电磁阀（6）控制开闭及输入氮气的气量。
5.根据权利要求4所述的批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，其特征在于：在电磁阀与气体加热室之间的氮气输入管（4）上安装有单向阀（5）。
6.根据权利要求1所述的批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，其特征在于：在上料室接近产品入口一侧壁制有两个输入气管接口，该两个输入气管接口上、下间隔设置并分别连通一条预热气体输入管（2）的分管，该两条预热气体输入管的分管均连接到预热气体输入管（2）的总管。
7.根据权利要求1所述的批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统，其特征在于：在接近出口一侧的上料室顶端还安装有一排气口，该排气口安装有电磁阀控制。
8.一种批次炉，其特征在于：包含上料室、干燥炉以及钎焊室，上料室安装在干燥炉与钎焊室之间，上料室采用权利要求1至7中任一的批次炉上料室置换氮气和室内气体双预热系统。
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