CN203707071U - 双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带有双层手套箱的陶瓷金属卤化物灯电弧管封接设备。一种双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：该设备为双层手套箱构造，下层为手套箱底层箱体，上层为手套箱操作单元，手套箱操作单元包括带手套的操作室和封接炉头；手套箱底层箱体内设有传动机构和升降机构，手套箱底层箱体还与气体循环系统相连；操作室位于升降机构正上方；封接炉头与抽真空泵相连，抽真空泵与机械泵连接；传动机构和升降机构通过驱动装置带动，封接炉头还与一个中频炉连接，PLC控制系统与中频炉、传动机构和升降机构的驱动装置、机械泵连接在一起，实现自动控制。

Description

双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备

技术领域

 本实用新型属于生产照明电器的设备，特别是涉及一种带有双层手套箱的陶瓷金属卤化物灯电弧管封接设备。

背景技术

陶瓷金属卤化物灯是继白炽灯、低压汞灯、高压汞灯、高压钠灯和石英金属卤灯之后的第四代光源。由于陶瓷放电管的寿命长，发光效率高，显色性好，节能等优点，将被广泛用于室外和室内照明，是真正意义上的绿色照明，更符合国家节能减排政策。

目前，国内厂家制造陶瓷金属卤化物灯电弧管普遍采用两种设备：一是直接进口国外的封接设备，价格昂贵。而另一种是国内生产的设备，价格约三百万元左右，虽然价格较低但产品质量差。这两种设备基本原理和结构大同小异。

上述设备都存在以下缺点：1，直流加热封接，采用电阻式加热，加热体（石墨）大。由于加热体大，加热面积就大，热量消耗多。但陶瓷电弧管体积很小，因此热量大就势必将陶瓷管内所装填的汞和药丸蒸发掉。电弧管质量难以达到要求，为此需要水冷或液氮冷却，使设备复杂。2.设备制造成本高，不利于陶瓷金属卤灯的推广普及与发展。

发明内容

发明目的：本实用新型提供一种双层手套箱式中频炉加热陶瓷金属卤化物灯电弧管封接设备，其目的在于解决现有的电弧管封接设备结构复杂、工人操作难度大、冷却困难、装填的汞和药料蒸发等方面存在的问题。

技术方案：本实用新型是通过以下技术方案实施的：

一种双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：该设备为双层手套箱构造，下层为手套箱底层箱体，上层为手套箱操作单元，手套箱操作单元包括带手套的操作室和封接炉头；手套箱底层箱体内设有传动机构和升降机构，手套箱底层箱体还与气体循环系统相连；操作室位于升降机构正上方；封接炉头与抽真空泵相连，抽真空泵与机械泵连接；传动机构和升降机构通过驱动装置带动，封接炉头还与一个中频炉连接，PLC控制系统与中频炉、传动机构和升降机构的驱动装置、机械泵连接在一起，实现自动控制。

手套箱操作单元中的手套操作室还与一个过渡舱连接，过渡舱与抽真空泵连接。

所述封接炉头的外部设有一个钟罩，钟罩为半球圆柱筒形状；在钟罩内由高温隔热机构将石墨加热体与电弧管核心部位隔开，以保护陶瓷电弧管内汞及金属卤化物的稳定性；石墨加热体上设有若干槽孔与电弧管托具的槽孔相对应；高温隔热机构设有若干槽孔与电弧管托具的槽孔相对应；在封接炉头内通过升降机构上承放电弧管托具，电弧管托具带有若干槽孔用于承放陶瓷电弧管；电弧管托具的形状与炉头底座孔的形状相适配，在炉头底座圆周周围设有冷却水管道及抽气管路；中频炉的加热线圈环绕在钟罩的外部。

所述的高温隔热机构由高温隔热垫和高温隔热管组成，高温隔热管为管状结构，设置在钟罩内，其内径大于电弧管托具的直径；高温隔热垫设置在高温隔热管上部，高温隔热垫上设有若干槽孔与电弧管托具的槽孔相对应。

所述的中频炉也可为高频炉；所述钟罩为石英或陶瓷材质；所述高温隔热垫和高温隔热管为石英或陶瓷材质，电弧管托具为铝合金材质。

高温隔热垫根据电弧管托具开槽的数量适配同样数量的圆形孔与之匹配，开孔尺寸根据陶瓷电弧管两端外径尺寸的要求开孔直径在2~8mm，石墨加热体同样根据电弧管托具槽孔的数量适配同样数量的圆形槽孔与之匹配，槽孔根据陶瓷电弧管两端外径尺寸的要求开孔直径为2~10mm，并稍大于高温隔热垫的开孔直径。

所述钟罩通过钟罩卡盖紧固在炉头底座上。

所述炉头底座外圆周平均分布若干开槽孔，通过压块将炉头底座牢牢地紧固在手套箱上层面。

优点及效果：

1.       本实用新型保持了手套箱可通过手套进行再密闭容器中操作的实用性，解决了传统手套箱无法实现工件在不同手套箱不同气体环境中实现自动传递的难题。

2.       该实用新型比传统手套箱体积小，氩气循环快，纯度高。该设备结构紧密，可靠性提高。设备运行实现了自动化，提高了生产效率。

3.       该实用新型通过PLC控制每个工位的停留时间，通过PLC控制封接炉的加热冷却时间，从而保证了产品质量及一致性。

4.       该实用新型工序安排合理，满足工艺要求，可实现循环自动操作，进而可实现自动操作。

本实用新型所采用的封接炉头具有以下优点：

1.本实用新型提供的自动化陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，相比传统封接炉头，降低了炉头结构的复杂性、节省材料与成本，其次加热速度快、氧化脱炭少。

2.传统的炉头采用不锈钢外筒，不锈钢炉头带有冷却水管道，使用石英或陶瓷钟罩代替传统的不锈钢炉头，不仅省去冷却水管道而且减少了体积，更大好处是便于安装和清洁钟罩内部污垢。

3.由于新的石墨加热体体积比石墨电阻式加热体体积还小，它的特殊结构又可对陶瓷管封接部四周环形均匀加热，可以精确控制焊料的封接深度和一致性，保证了产品质量。

4.传统托具带有冷却水装置，对陶瓷电弧管的尺寸和形状有着严格的要求，只有陶瓷电弧管的管腔形状与托具的形状完全相吻合才可以达到工艺要求的冷却效果。本实用新型采用高温隔热垫和高温隔热管技术，在托具中不需设有冷却水，因此炉头托具对陶瓷电弧管管腔的尺寸和形状没有严格的要求。 

5.采用PLC控制系统完全脱离于人为操作，能够均匀控制每一批次电弧管的加热时间都相同；采用多槽位托具，可以一次性增加封装电弧管的数量，炉头内的温度场均匀，陶瓷电弧管的封接一致性好；采用升降装置与封接炉头的严密对接，减小石英钟罩空间降低了能量消耗。

该实用新型通过实践操作，每班产量1000只左右，合格率达96%以上，产品一致性好。

附图说明：

图1为本实用新型的主要结构示意图；

图2为本实用新型主要结构的俯视图；

图3为本实用新型封接炉头结构示意图；

图4为本实用新型封接炉头结构的俯视图。

图中标注：1为手套箱底层箱体，2为操作室，3为传动机构，4为气体循环系统，5为管路，6为抽真空泵，7升降机构，8为封接炉头，9为过渡舱。10为机械泵，11为钟罩，12为石墨加热体，13为高温隔热垫，14为高温隔热管，15为电极，16为焊料，17为陶瓷电弧管，18为电弧管托具，19为炉头底座，20为钟罩卡盖，21为钟罩卡盖O形密封圈，22为底座槽，23为压块，24为压紧螺杆，25抽气管路，26为初抽阀，27为高抽阀，28为一次充气阀，29为二次充气阀， 30为炉头底座O形密封圈，31为冷却水管道，32为手套箱上层面，33为托具底座，34为直线轴承，35为轴承架，36为轴承杆固定座，37为气缸轴，38为直线轴承杆，39为手套箱台架下层面，40为气缸，41为中频炉加热线圈，42为中频炉 ，43为托具O形密封圈，44为托具固定螺杆。

具体实施方式：

本实用新型双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，见附图1、2所示，其特征在于：该设备为双层手套箱构造，下层为手套箱底层箱体1，上层为手套箱操作单元，手套箱操作单元包括带手套的操作室2和封接炉头8；手套箱底层箱体1内设有传动机构3和升降机构7，手套箱底层箱体1还与气体循环系统4相连；操作室2位于升降机构7的正上方；封接炉头8与抽真空泵6相连，抽真空泵6与机械泵10连接；传动机构3和升降机构7通过驱动装置带动，封接炉头8还与一个中频炉42连接，PLC控制系统与中频炉42、传动机构3和升降机构7的驱动装置、机械泵10连接在一起，实现自动控制。

本实用新型采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，见附图3、4所示，所述封接炉头8的外部设有一个钟罩11，钟罩11为半球圆柱筒形状；以往的钟罩需要设置环绕的冷却水管道，而本实用新型的圆柱体内壁四周不需环绕冷却水管道；在钟罩11内由高温隔热机构将石墨加热体12与电弧管核心部位隔开，以保护陶瓷电弧管17内汞及金属卤化物的稳定性；石墨加热体12上设有若干槽孔与电弧管托具18的槽孔相对应；但石墨加热体2不需连接电源；高温隔热机构设有若干槽孔与电弧管托具18的槽孔相对应；电弧管托具18使用铝合金材质，采用自然冷却方式。在封接炉头内通过升降机构7上承放电弧管托具18，电弧管托具18带有若干槽孔用于承放陶瓷电弧管17；电弧管托具18的形状与炉头底座19孔的形状相适配，在炉头底座19圆周周围设有冷却水管道31及抽气管路25；中频炉42的加热线圈41环绕在钟罩的外部。抽气管路25连有抽真空阀门及工作气体阀门26~29。电弧管托具18通过升降装置进入钟罩11内，升降装置与炉头底座19紧密接触使钟罩11内形成密闭环境，通过抽气管路25抽真空、充氩气。采用PLC控制系统与中频炉42及升降装置连接在一起，实现自动化封接，保证陶瓷电弧管7的封接一致性好，封接温度及封接时间得到均匀控制。

在上述封接炉头中，采用中频炉加热方式相比传统的石墨电阻式加热方式，优点在于降低炉头结构的复杂性、节省材料与成本，其次加热速度快、氧化脱炭少。由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在石墨内自身产生加热均匀，芯表温差极小，温控精度高，这对制备陶瓷金属卤化物灯电弧管是非常重要的，应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。

高温隔热管14和高温隔热垫13是本实用新型的高温隔热机构，高温隔热管14为圆柱形体，置于钟罩11内部，高温隔热管14外径小于钟罩11内径，高温隔热管14内径大于电弧管托具18的直径；高温隔热垫13平放于高温隔热管14上部，在高温隔热垫13上设有与电弧管托具18的管槽位置适配的通孔；开孔尺寸根据陶瓷电弧管17两端外径尺寸的要求开孔直径在2~8mm。石墨加热体12同样根据电弧管托具18槽孔的数量适配同样数量的圆形槽孔与之匹配，槽孔根据陶瓷电弧管17两端外径尺寸的要求开孔直径为2~10mm，并稍大于高温隔热垫3的开孔直径。采用高温隔热管14和高温隔热垫13的方式，实现了隔热节能的同时降低了陶瓷电弧管17管腔内汞与金属卤化物的蒸发。

所述升降装置包括托具底托33、直线轴承34、轴承架35、轴承杆固定座36、气缸轴37、直线轴承杆38、和气缸40，所述托具底托33置于轴承架35之上，轴承架35与直线轴承34相固定，直线轴承34套在直线轴承杆38上；所述升降气缸的缸体与手套箱台架下层面39相固定，直线轴承杆38与轴承架35相作用，推动电弧管托具18升降。

所述的中频炉42也可用高频炉替代。

所述抽气管路25包括初抽阀门26、高抽阀门27、一次充气阀门28和二次充气阀门29。所述钟罩通过钟罩卡盖20固定在炉头底座19上，炉头底座19通过压块23 卡住底座槽22位置，将炉头底座19固定在手套箱上层面32上。

使用时，将陶瓷电弧管17置于电弧管托具18上的管槽内，PLC控制系统启动升降装置，将电弧管托具18置于钟罩11内，并且电弧管托具18上的数个陶瓷电弧管17的上端穿过高温隔热垫13进入对应的石墨加热体12槽孔内，通过电弧管托具18封住钟罩11底部，然后对钟罩11内抽低真空，抽低真空完成后，低真空阀门关闭；高真空阀门打开抽高真空，数秒后PLC控制系统控制中频炉42加热石墨体，抽高真空阀门关闭，PLC控制中频炉42二次加热开始，数秒后往陶瓷电弧管17内充入工作气体氩气，对陶瓷电弧管17进行封接。封接完成后，PLC控制系统控制二次充气阀29向封接炉体内充入平衡气压的氩气，PLC控制系统启动升降装置下降将托具移出钟罩，并对置于托具上的陶瓷电弧管进行自然冷却。在此过程中，炉头底座19内的冷却水管道31一直对底座进行冷却，保证炉头产生的热量不传入手套箱上层面。由上述过程可以看出，整个过程节省了辅助时间，提高生产效率。

生产过程：原材料通过某一个手套箱操作单元的过渡舱9进入到整个手套箱内部，这个手套箱除了作为原材料入口也是成品的出口，另外需要在这个手套箱内，把待加工的原材料放置在升降机构7的托具上，在完成当前手套箱操作后进入到手套箱底层箱体1通过传动机构3、升降机构7依次传到每一个工位，依次进行各个环节的操作，在循环一周之后，手套箱的升降机构7的托具上就放满了待加工原材料，而且最后循环到手套箱的出入口已经是加工完成的成品，操作工需要将成品拿下来放在手套箱内部的成品区，然后再把待加工的原材料放入升降机构7的托具上，当完成了一定批量的生产后，统一将成品通过过渡舱9拿出手套箱，再将另外一批原材料通过过渡舱9放入手套箱。具体工艺如下：首先在第一道工序的手套箱将电弧管放入托具，然后放入焊料和电极，然后由手套箱底层箱体1内部的传动机构3和升降机构7将其传送到封接炉头8并密封，封接炉头8将电弧管一端密封焊接；再通过传动机构3、升降机构7将材料降下来输送到下一个操作工位上，依次进行注汞、装金属卤化物药等操作，再经过下一个封接炉头8将电弧管的另一端封闭后，由传动升降机构将电弧管在传送至第一道工序的手套箱操作单元，即为成品，工人将其拿下来放入手套箱内部成品区，在将原材料放入托具空余位置，依次往复操作。在注汞、装金属卤化物药等操作步骤中，原料首先送到过渡舱9中，进行抽真空或输氩气或其他气体，然后再将原料送到操作室中进行操作。所以，整个的生产流水线都是在与氧气完全隔离的状态下进行，保证了产品的质量。

手套箱底层箱体1的底层内部设有冷却装置，能够对加工部件进行冷却。手套箱底层箱体1的底层可安装两个通风孔，用管路与氩气循环净化系统连接，在操作室更换气体或抽真空的操作单元也要预留通风口，用来连接真空泵或其他工作气体。手套箱体的底层可根据加工部件形状和加工工序的多少，设计成环形、圆形、方形、长方形、椭圆形等形状，以便适用于流水线操作生产。传动机构3、升降机构7可由多种方式实现，如轴传动、齿轮传动、链条传动、皮带传动等多种方式。升降装置由气缸、液压、电机或其他机械方式组成，可分别升降，也可同时升降。本实用新型可以应用在所有使用传统手套箱的工作环境。更大的提高设备的自动化水平，保证产品的质量稳定性。

Claims (9)

1.一种双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：该设备为双层手套箱构造，下层为手套箱底层箱体（1），上层为手套箱操作单元，手套箱操作单元包括带手套的操作室（2）和封接炉头（8）；手套箱底层箱体（1）内设有传动机构（3）和升降机构（7），手套箱底层箱体（1）还与气体循环系统（4）相连；操作室（2）位于升降机构（7）正上方；封接炉头（8）与抽真空泵（6）相连，抽真空泵（6）与机械泵（10）连接；传动机构（3）和升降机构（7）通过驱动装置带动，封接炉头（8）还与一个中频炉（42）连接，PLC控制系统与中频炉（42）、传动机构（3）和升降机构（7）的驱动装置、机械泵连接在一起，实现自动控制。

2.根据权利要求1所述的双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：手套箱操作单元中的手套操作室（2）还与一个过渡舱（9）连接，过渡舱（9）与抽真空泵（6）连接。

3.根据权利要求1所述的双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：所述封接炉头（8）的外部设有一个钟罩（11），钟罩（11）为半球圆柱筒形状；在钟罩（11）内由高温隔热机构将石墨加热体（12）与电弧管核心部位隔开，以保护陶瓷电弧管（17）内汞及金属卤化物的稳定性；石墨加热体（12）上设有若干槽孔与电弧管托具(18)的槽孔相对应；高温隔热机构设有若干槽孔与电弧管托具(18)的槽孔相对应；在封接炉头内通过升降装置上承放电弧管托具(18)，电弧管托具(18)带有若干槽孔用于承放陶瓷电弧管(17)；电弧管托具(18)的形状与炉头底座（19）孔的形状相适配，在炉头底座（19）圆周周围设有冷却水管道(31)及抽气管路(25)；中频炉(42)的加热线圈（41）环绕在钟罩的外部。

4.根据权利要求3所述的双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：所述的高温隔热机构由高温隔热垫(13)和高温隔热管(14)组成，高温隔热管(14)为管状结构，设置在钟罩（11）内，其内径大于电弧管托具(18)的直径；高温隔热垫（13）设置在高温隔热管（14）上部，高温隔热垫(13)上设有若干槽孔与电弧管托具(18)的槽孔相对应。

5.根据权利要求4所述的双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：所述钟罩(11)为石英或陶瓷材质；所述高温隔热垫(13)和高温隔热管(14)为石英或陶瓷材质，电弧管托具(18)为铝合金材质。

6.根据权利要求3所述的双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：高温隔热垫（13）根据电弧管托具(18)开槽的数量适配同样数量的圆形孔与之匹配，开孔尺寸根据陶瓷电弧管（17）两端外径尺寸的要求开孔直径在2~8mm，石墨加热体(12)同样根据电弧管托具(18)槽孔的数量适配同样数量的圆形槽孔与之匹配，槽孔根据陶瓷电弧管（17）两端外径尺寸的要求开孔直径为2~10mm，并稍大于高温隔热垫（13）的开孔直径。

7.根据权利要求3所述的双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：所述升降装置包括电弧管托具(18)、直线轴承(34)、轴承架(35)、轴承杆固定座(36)、气缸轴(37)、直线轴承杆(38)和气缸(40)组成，所述电弧管托具(18)设置于轴承架（35）之上，轴承架（35）与直线轴承（34）相固定，直线轴承（34）套在直线轴承杆（38）上。

8.根据权利要求3所述的双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：其特征在于：所述钟罩(11)通过钟罩卡盖(20)紧固在炉头底座(19)上。

9.根据权利要求1所述的双层手套箱式中频炉加热陶瓷金卤灯电弧管封接设备，其特征在于：所述炉头底座(19)外圆周平均分布若干开槽孔，通过压块(23)将炉头底座牢牢地紧固在手套箱上层面(32)。