CN117206524A - 炉腔内部流场均匀化输送架构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炉腔内部流场均匀化输送架构及方法，包括：反应炉体结构，包括炉腔壁及炉内腔；进气结构，固接装配于炉腔壁；绕管导气结构，与进气结构的进气端口之间相接通设置，且绕管导气结构与炉内腔之间分散多点相接通设置；置物架体结构，对应位于炉内腔的内部；置物架体结构的外壁与炉腔壁的内侧壁之间对应形成输导通道，且置物架体结构的内部固接装配有若干组导向层板；输导通道与若干组导向层板的一端部之间相接通设置；扰动风扇结构，吸入端部与若干组导向层板的另一端部之间相对应设置。解决了现有技术中针对炉腔内部流场设置单一进出气口，导致炉腔内部易产生涡流区域，涡流区域不利于气体流动，导致使用效率降低的技术问题。

Description

炉腔内部流场均匀化输送架构及方法

技术领域

本发明涉及气流体输送技术领域，具体而言，涉及一种应用于催化草酸脱脂炉的炉腔内部流场均匀化输送架构及方法。

背景技术

目前随着MIM技术的发展和应用，不同类型的粘结剂体系和脱脂方法被开发，其中催化脱脂是最新、最先进的脱脂方法并被广泛应用。但是，在实际运用的过程中面对的问题和挑战依然十分严峻，其中影响最严重且最直接的是在脱脂过程中的胚件开裂问题，造成胚件开裂的因素有很多，比如炉腔工艺温度、催化反应用酸的酸性强弱、进酸稳定性，炉腔震动、炉腔内气体流速均匀性、工件打印方式及架构等等。上述种种影响因素当中，最常见的问题是进酸稳定性，其造成的坯件开裂、脱脂率不达标等众多问题一直困扰行业的发展。

现有技术中，常见的草酸脱脂炉及其他炉体的进气结构均为单一进出气口，单一进出气口结构可以初步实现炉腔内气体的吹扫、置换、循环等需要，但此种结构想达到理想的工况要求所需的时间相对较长，原因在于，炉腔内部容易产生涡流区域，涡流区域不利于气体流动，由此造成使用效率大幅度降低。

发明内容

为此，本发明提供了一种炉腔内部流场均匀化输送架构及方法，以解决现有技术中针对炉腔内部流场设置单一进出气口，导致炉腔内部易产生涡流区域，涡流区域不利于气体流动，导致使用效率大幅度降低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种炉腔内部流场均匀化输送架构，包括：

反应炉体结构，包括炉腔壁以及设置于所述炉腔壁内部的炉内腔；

进气结构，固接装配于所述炉腔壁，且所述进气结构具有进气端口；

绕管导气结构，与所述炉腔壁之间固接装配相连，所述绕管导气结构与所述进气结构的进气端口之间相接通设置，且所述绕管导气结构对应位于所述炉内腔的内部，所述绕管导气结构与所述炉内腔之间分散多点相接通设置；

置物架体结构，固接装配于所述炉腔壁，且所述置物架体结构对应位于所述炉内腔的内部；所述置物架体结构的外壁与所述炉腔壁的内侧壁之间对应形成输导通道，且所述置物架体结构的内部固接装配有相平行设置的若干组导向层板；所述输导通道与若干组所述导向层板的一端部之间相接通设置；

扰动风扇结构，与所述炉腔壁之间固接装配相连，且所述扰动风扇结构的吸入端部与若干组所述导向层板的另一端部之间相对应设置。

在上述技术方案的基础上，对本发明做如下进一步说明：

作为本发明的进一步方案，所述反应炉体结构还包括炉腔门板；

所述炉腔壁的一侧部开设有与所述炉内腔之间相连通的开口；

所述炉腔门板对应封闭固接装配于所述炉腔壁设有开口的一侧部。

作为本发明的进一步方案，所述置物架体结构还包括导向外壁、导向进口和导向出口；

所述导向外壁固接装配于所述炉腔壁，且所述导向外壁与所述炉腔壁的内侧壁之间对应形成所述输导通道；

若干组所述导向层板均匀相平行固接装配于所述导向外壁；所述导向外壁对应于若干组所述导向层板的一端部形成所述导向进口，所述导向进口与所述炉腔门板之间相对应设置，且所述导向进口与所述输导通道之间相接通设置；

所述导向外壁对应于若干组所述导向层板的另一端部形成所述导向出口，所述导向出口与所述扰动风扇结构之间相对应设置。

作为本发明的进一步方案，所述导向外壁对应于所述导向出口的一侧部为收拢式设置；

所述导向外壁对应于所述导向出口的一侧部沿朝向所述扰动风扇结构方向的通道内截面积逐步减少。

作为本发明的进一步方案，所述导向出口的截面积小于所述扰动风扇结构的吸入面积。

作为本发明的进一步方案，所述绕管导气结构包括与所述炉腔壁之间固接装配相连的绕管主体以及均匀开设于所述绕管主体一侧部的若干个排气孔；

若干个所述排气孔均与所述输导通道之间相对应设置。

作为本发明的进一步方案，所述绕管主体的管路绕设形状与所述输导通道的纵截面形状保持相同。

作为本发明的进一步方案，所述扰动风扇结构的吹风一侧部对应位于所述绕管主体背向所述排气孔的一侧部，且所述扰动风扇结构的吹风一侧部与所述排气孔的朝向相反。

作为本发明的进一步方案，所述炉腔壁对应于所述扰动风扇结构的吹风一侧部及所述绕管主体背向所述排气孔的一侧部还接通设有出气管端。

一种根据所述炉腔内部流场均匀化输送架构的输送方法，包括如下过程：

通过旋转驱动结构启动扰动风扇结构，并同步启动接通气体的进气结构，气体基于绕管主体经若干个排气孔均匀分散吹出，均匀分散吹出的气体沿置物架体结构与反应炉体结构的炉腔壁之间的输导通道进行传导，并在传导至反应炉体结构的炉腔门板之后反弹到达置物架体结构的导向进口位置，而后利用扰动风扇结构的持续转动形成吸入压力，将导向进口处的气体沿着导向层板以层流状态向导向出口方向吸入，直至到达扰动风扇结构完成一轮气体流动过程；

当完成一轮气体流动过程后，一部分气体自出气管端排出至炉内腔外部，另一部分随着新进入炉内腔的气体继续流动，即可。

本发明具有如下有益效果：

该架构能够通过炉体支架结构、反应炉体结构及加热器有效实现既定的炉体加热功能；同时能够利用进气结构配合绕管导气结构由单一进出气口改进为多点均匀化进气，使得炉腔体内部气流更快地达到工况要求的理想状态，提高工况效率；此外还可借助旋转驱动结构控制扰动风扇结构有效产生吸入气压，并进一步利用置物架体结构形成的层流结构，使得气体能够由湍流状态变为层流状态，以此实现气体在工件表面均匀流动，提升工况应用效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的炉腔内部流场均匀化输送架构的整体结构示意图。

图2为本发明实施例提供的炉腔内部流场均匀化输送架构中进气结构及绕管导气结构的装配结构示意图。

图3为本发明实施例提供的炉腔内部流场均匀化输送架构的气体流动情况示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

炉体支架结构1；

反应炉体结构2：炉腔壁21、炉腔门板22、炉内腔23、输导通道24、出气管端25；

加热器3；进气结构4；

绕管导气结构5：绕管主体51、排气孔52；

置物架体结构6：导向外壁61、导向层板62、导向进口63、导向出口64；

旋转驱动结构7：伺服电机71、联轴器72；

扰动风扇结构8。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种炉腔内部流场均匀化输送架构，包括炉体支架结构1、反应炉体结构2、加热器3、进气结构4、绕管导气结构5、置物架体结构6、旋转驱动结构7和扰动风扇结构8，用以通过炉体支架结构1、反应炉体结构2及加热器3有效实现既定的炉体加热功能；同时能够利用进气结构4配合绕管导气结构5由单一进出气口改进为多点均匀化进气，使得炉腔体内部气流更快地达到工况要求的理想状态，提高工况效率；此外还可借助旋转驱动结构7控制扰动风扇结构8有效产生吸入气压，并进一步利用置物架体结构6形成的层流结构，使得气体能够由湍流状态变为层流状态，以此实现气体在工件表面均匀流动，提升工况应用效果。具体设置如下：

请参考图1和图3，所述反应炉体结构2固接装配于所述炉体支架结构1的顶部，用以通过炉体支架结构1作为反应炉体结构2的安装基础；具体的是，所述反应炉体结构2包括炉腔壁21、炉腔门板22和炉内腔23；其中，所述炉腔壁21的内部设置有炉内腔23，且所述炉腔壁21的一侧部开设有与所述炉内腔23之间相连通的开口；所述炉腔门板22对应封闭固接装配于所述炉腔壁21设有开口的一侧部，用以利用炉腔门板22封闭炉内腔23，同时能够借助炉腔门板22有效作为导向气流的阻挡板；所述加热器3固接装配于所述炉腔壁21的内侧壁，用以利用加热器3完成既定的炉体内部升温功能。

所述置物架体结构6固接装配于所述炉腔壁21，且所述置物架体结构6对应位于所述炉内腔23的内部；用以利用置物架体结构6实现将气体由湍流状态变为层流状态；具体的是，所述置物架体结构6包括导向外壁61、导向层板62、导向进口63和导向出口64；其中，所述导向层板62设有若干组，且若干组所述导向层板62均匀相平行固接装配于所述导向外壁61；所述导向外壁61对应于若干组所述导向层板62的一端部形成所述导向进口63，所述导向进口63与所述炉腔门板22之间相对应设置，且所述导向外壁61对应于若干组所述导向层板62的另一端部形成所述导向出口64，用以以此实现气体由导向进口63经导向层板62到达导向出口64之后转换为层流状态。

请参考图1至图3，所述进气结构4和所述绕管导气结构5分别与所述炉腔壁21之间固接装配相连；其中，所述绕管导气结构5对应位于所述炉内腔23的内部，所述进气结构4的进气端口与所述绕管导气结构5之间相接通设置，所述绕管导气结构5与所述炉内腔23之间相接通设置，用以以此实现将进气结构4的导入气体经绕管导气结构5之后传递至炉内腔23内部。

具体的是，所述绕管导气结构5包括与所述炉腔壁21之间固接装配相连的绕管主体51以及均匀开设于所述绕管主体51一侧部的若干个排气孔52，用以利用若干个排气孔52有效实现向炉内腔23内部多点分散均匀化进气，使得炉内腔23内部气流能够更快达到工况要求的理想状态，显著提升工况效率。

更为具体地，所述导向外壁61与所述炉腔壁21的内侧壁之间对应形成输导通道24，若干个所述排气孔52均与所述输导通道24之间相对应设置，所述输导通道24与所述导向进口63之间相接通设置，用以实现在气体自若干个排气孔52均匀出气之后能够有效分散进入输导通道24，并可通过输导通道24进一步传导集中至导向进口63位置，以此保证气体输导的分散均匀性。

作为本实施例的一优选方案，所述绕管主体51的管路绕设形状与所述输导通道24的纵截面形状保持相同，用以保证若干个排气孔52均能够与输导通道24之间相对应，有效提升排气孔52与输导通道24之间的气体输导效率。

请继续参考图1和图3，所述旋转驱动结构7和所述扰动风扇结构8分别与所述炉腔壁21之间固接装配相连，且所述旋转驱动结构7的动能输出端与所述扰动风扇结构8之间传动装配相连；具体的是，所述旋转驱动结构7包括伺服电机71和联轴器72；其中，所述伺服电机71的定子与所述炉腔壁21之间固接装配相连，且所述伺服电机71的转子通过所述联轴器72与所述扰动风扇结构8的中心轴之间传动装配相连，用以通过伺服电机71实现驱动扰动风扇结构8进行旋转，并形成吸入压力；所述扰动风扇结构8对应位于所述炉内腔23的内部，且所述扰动风扇结构8与所述导向出口64之间相对应设置，用以在气体传导集中至导向进口63位置时，可利用扰动风扇结构8形成的持续吸入压力，将气体沿导向层板62以层流状态吸引至导向出口64位置。

作为本实施例的另一优选方案，所述导向外壁61对应于所述导向出口64的一侧部为收拢式设置，即，所述导向外壁61对应于所述导向出口64的一侧部沿朝向所述扰动风扇结构8方向的通道内截面积逐步减少，且所述导向出口64的截面积小于所述扰动风扇结构8的吸入面积，用以以此显著提升对于导向出口64位置气体的进一步聚集吸引性，防止气流外散，增强气流稳定性。

作为本实施例的又一优选方案，所述扰动风扇结构8的吹风一侧部对应位于所述绕管主体51背向所述排气孔52的一侧部，且所述扰动风扇结构8的吹风一侧部与所述排气孔52的朝向相反，用以实现显著降低排气孔52的吹出气体方向受到扰动风扇结构8吹风影响的可能性，进一步增强气流稳定性。

所述炉腔壁21对应于所述扰动风扇结构8的吹风一侧部及所述绕管主体51背向所述排气孔52的一侧部还接通设有出气管端25，用以使得完成一轮流动之后自扰动风扇结构8的部分吹风气体能够自出气管端25排出。

本发明实施例还提供了一种以草酸蒸汽为例的炉腔内部流场均匀化输送方法，具体包括如下过程：

通过旋转驱动结构7启动扰动风扇结构8，并同步启动接通草酸蒸汽的进气结构4，草酸蒸汽基于绕管主体51经若干个排气孔52均匀分散吹出，均匀分散吹出的草酸蒸汽沿置物架体结构6与反应炉体结构2的炉腔壁21之间的输导通道24进行传导，并在传导至反应炉体结构2的炉腔门板22之后反弹到达置物架体结构6的导向进口63位置，而后利用扰动风扇结构8的持续转动形成吸入压力，将导向进口63处的草酸蒸汽沿着导向层板62以层流状态向导向出口6方向吸入，直至到达扰动风扇结构8完成一轮草酸蒸汽流动过程。

当完成一轮草酸蒸汽流动过程后，一部分草酸蒸汽自出气管端25排出至炉内腔23外部，另一部分随着新进入炉内腔23的草酸蒸汽继续流动，即可。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种炉腔内部流场均匀化输送架构，其特征在于，包括：

反应炉体结构，包括炉腔壁以及设置于所述炉腔壁内部的炉内腔；

进气结构，固接装配于所述炉腔壁，且所述进气结构具有进气端口；

绕管导气结构，与所述炉腔壁之间固接装配相连，所述绕管导气结构与所述进气结构的进气端口之间相接通设置，且所述绕管导气结构对应位于所述炉内腔的内部，所述绕管导气结构与所述炉内腔之间分散多点相接通设置；

置物架体结构，固接装配于所述炉腔壁，且所述置物架体结构对应位于所述炉内腔的内部；所述置物架体结构的外壁与所述炉腔壁的内侧壁之间对应形成输导通道，且所述置物架体结构的内部固接装配有相平行设置的若干组导向层板；所述输导通道与若干组所述导向层板的一端部之间相接通设置；

扰动风扇结构，与所述炉腔壁之间固接装配相连，且所述扰动风扇结构的吸入端部与若干组所述导向层板的另一端部之间相对应设置。

2.根据权利要求1所述的炉腔内部流场均匀化输送架构，其特征在于，

所述反应炉体结构还包括炉腔门板；

所述炉腔壁的一侧部开设有与所述炉内腔之间相连通的开口；

所述炉腔门板对应封闭固接装配于所述炉腔壁设有开口的一侧部。

3.根据权利要求2所述的炉腔内部流场均匀化输送架构，其特征在于，

所述置物架体结构还包括导向外壁、导向进口和导向出口；

所述导向外壁固接装配于所述炉腔壁，且所述导向外壁与所述炉腔壁的内侧壁之间对应形成所述输导通道；

若干组所述导向层板均匀相平行固接装配于所述导向外壁；所述导向外壁对应于若干组所述导向层板的一端部形成所述导向进口，所述导向进口与所述炉腔门板之间相对应设置，且所述导向进口与所述输导通道之间相接通设置；

所述导向外壁对应于若干组所述导向层板的另一端部形成所述导向出口，所述导向出口与所述扰动风扇结构之间相对应设置。

4.根据权利要求3所述的炉腔内部流场均匀化输送架构，其特征在于，

所述导向外壁对应于所述导向出口的一侧部为收拢式设置；

所述导向外壁对应于所述导向出口的一侧部沿朝向所述扰动风扇结构方向的通道内截面积逐步减少。

5.根据权利要求4所述的炉腔内部流场均匀化输送架构，其特征在于，

所述导向出口的截面积小于所述扰动风扇结构的吸入面积。

6.根据权利要求3所述的炉腔内部流场均匀化输送架构，其特征在于，

所述绕管导气结构包括与所述炉腔壁之间固接装配相连的绕管主体以及均匀开设于所述绕管主体一侧部的若干个排气孔；

若干个所述排气孔均与所述输导通道之间相对应设置。

7.根据权利要求6所述的炉腔内部流场均匀化输送架构，其特征在于，

所述绕管主体的管路绕设形状与所述输导通道的纵截面形状保持相同。

8.根据权利要求6所述的炉腔内部流场均匀化输送架构，其特征在于，

所述扰动风扇结构的吹风一侧部对应位于所述绕管主体背向所述排气孔的一侧部，且所述扰动风扇结构的吹风一侧部与所述排气孔的朝向相反。

9.根据权利要求6所述的炉腔内部流场均匀化输送架构，其特征在于，

所述炉腔壁对应于所述扰动风扇结构的吹风一侧部及所述绕管主体背向所述排气孔的一侧部还接通设有出气管端。

10.一种根据权利要求6-9任一项所述炉腔内部流场均匀化输送架构的输送方法，其特征在于，包括如下过程：

通过旋转驱动结构启动扰动风扇结构，并同步启动接通气体的进气结构，气体基于绕管主体经若干个排气孔均匀分散吹出，均匀分散吹出的气体沿置物架体结构与反应炉体结构的炉腔壁之间的输导通道进行传导，并在传导至反应炉体结构的炉腔门板之后反弹到达置物架体结构的导向进口位置，而后利用扰动风扇结构的持续转动形成吸入压力，将导向进口处的气体沿着导向层板以层流状态向导向出口方向吸入，直至到达扰动风扇结构完成一轮气体流动过程；

当完成一轮气体流动过程后，一部分气体自出气管端排出至炉内腔外部，另一部分随着新进入炉内腔的气体继续流动，即可。