CN212457855U - 一种真空石墨烧结炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空石墨烧结炉，包括炉体、炉芯管、石墨硬毡、若干组石墨加热器，所述炉芯管安装在炉体内部，所述炉体上设有炉体抽真空用的主抽真空口、炉芯管抽真空用的炉芯管抽真空口和若干接线棒，炉芯管抽真空口和炉芯管之间用金属波纹管相连，所述石墨硬毡介于炉芯管和炉体之间并围住炉芯管外侧面，所述石墨加热器安装在石墨硬毡上，石墨加热器和接线棒相连，所述炉体包括炉壳、与炉壳相适应的炉门，炉门与炉壳一端转动连接并通过炉门开闭控制炉壳的半封闭或全封闭状态。本实用新型具有作业温区长且温度稳定，可进行烧结、脱气处理，真空环境工作有效降低热传导使得炉表温度低等优点。

Description

一种真空石墨烧结炉

【技术领域】

本实用新型涉及烧结炉的技术领域，特别是一种真空石墨烧结炉的技术领域。

【背景技术】

当前商业生产光纤预制棒的汽相沉积工艺皆为两步法，即芯棒与包层分开制作。而包层制作又分为包层的沉积、松散体的烧结两个主要工艺过程。松散体的烧结过程涉及烧结、脱气等细化工艺步骤，一般烧结与脱气须在不同的设备进行操作。

目前包层松散体烧结过程是在烧结炉内进行，烧结过程要求温度高可达1500℃，而烧结炉制造的比较矮，作业高温区一般只有400mm左右。然而包层松散体有效段长达2700mm，因此烧结炉只能对包层松散体进行分段进行烧结。烧结炉温区短，整个温区不够均匀且高温区内温度波动大，使烧结效果难控制。烧结完成后，需将烧结完的玻璃体转运至脱气炉进行脱气处理，步骤繁琐，整个过程耗时较长。

此外，目前烧结炉主要采用钣金外壳、中间填充氧化铝保温材料形式，加热器采用金属硅钼棒，环形均布固定在保温材料上。若金属硅钼棒加热器暴露在空气中容易发生氧化，一旦一根加热器发生损坏时，需对整组加热器进行更换。

【实用新型内容】

本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种真空石墨烧结炉，能够使作业温区长且温度稳定，可单炉完成烧结、脱气处理，真空环境工作有效降低热传导使得炉表温度低，加热器更换方便。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种真空石墨烧结炉，包括炉体、炉芯管、石墨硬毡、若干组石墨加热器，所述炉芯管安装在炉体内部，所述炉体上设有炉体抽真空用的主抽真空口、炉芯管抽真空用的炉芯管抽真空口和若干组接线棒，炉芯管抽真空口和炉芯管之间用金属波纹管相连，所述石墨硬毡介于炉芯管和炉体之间并围住炉芯管的底部和外侧面，所述石墨加热器安装在石墨硬毡上，石墨加热器和接线棒相连，所述炉体包括炉壳、与炉壳相适应的炉门，炉门与炉壳一端转动连接并通过炉门开闭控制炉壳的半封闭或全封闭状态。

作为优选，所述炉壳和炉门一端用铰链相连，炉壳和炉门另一端用锁紧支架相连且可通过控制锁紧支架的松紧控制炉门的开闭，方便炉门的开闭和锁紧操作。

作为优选，所述炉壳和炉门的连接处安装有密封圈，使得炉壳和炉门的密封性好。

作为优选，所述石墨硬毡围成桶状，石墨硬毡包括炉壳硬毡、与炉壳硬毡相适应的炉门硬毡，所述炉壳硬毡和炉壳之间、炉门硬毡和炉门之间均用固定杆相连，炉门硬毡随炉门的开闭实现与炉壳硬毡的脱离贴合，围成桶状的石墨硬毡可有效使得热量聚集在内部，减少热量散失，提高热能利用率，石墨硬毡可进行有效隔热，避免石墨加热器产生的热能辐射到炉体上，分段式石墨硬毡是为了方便局部石墨加热器的更换，固定杆支撑作用可有效保证石墨硬毡不会发生松动变形。

作为优选，所述石墨加热器包括炉体加热器和炉门加热器，所述炉体加热器安装在炉壳硬毡上，所述炉门加热器安装在炉门硬毡上，石墨加热器采用分段式设计，方便后期维护更换。

作为优选，所述石墨加热器和接线棒均为6组，每组接线棒均设有正极、负极，负极和正极用电缆线相互串联，每组石墨加热器等长设计，保证了每段加热温区温度均匀是整个温区波动较小，提高烧结效果。

作为优选，所述炉芯管底部设有抽真空孔，所述金属波纹管穿过石墨硬毡后两端分别与抽真空孔、炉芯管抽真空口相连通，通过金属波纹管将炉芯管底部和炉芯管抽真空口间接相连，避免因二者直接连接而导致炉芯管的损伤。

作为优选，所述炉芯管为石墨炉芯管，炉芯管由多段管体连接而成，炉芯管的高度高于石墨硬毡的高度，炉芯管分段式设计，减少了制造难度和加工成本，也便于分段更换。

作为优选，所述炉体由不锈钢板焊接而成，有效抗热变形。

本实用新型的有益效果：通过多组相同的石墨加热器对炉芯管进行加热，使得炉芯管内作业温区长且温度稳定；将炉体上设有炉体抽真空用的主抽真空口、炉芯管抽真空用的炉芯管抽真空口，通过抽真空后使得真空石墨烧结炉内部生产过程均在真空环境下进行，有助于单炉完成烧结、脱气处理，真空环境工作有效降低热传导使得炉表温度低；将石墨硬毡介于炉芯管和炉体之间并围住炉芯管的底部和外侧面，石墨硬毡具有隔热保温作用；将炉体采用可开闭式结构设计，石墨硬毡和石墨加热器采用分段式结构设计，使得内部石墨加热器更换方便；该真空石墨烧结炉结构简单。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本实用新型一种真空石墨烧结炉的结构示意图；

图2是本实用新型一种真空石墨烧结炉的横向剖视图。

图中：1-炉体、2-石墨硬毡、3-炉芯管、4-接线棒、5-松散体、6-金属波纹管、7-石墨加热器、8-密封圈、11-主抽真空口、12-炉芯管抽真空口。13-炉壳、14-炉门、15-铰链、16-铰链、21-炉壳硬毡、22-炉门硬毡、51-引杆、71-炉体加热器、72-炉门加热器。

【具体实施方式】

参阅图1和图2，本实用新型一种真空石墨烧结炉，包括炉体1、炉芯管3、石墨硬毡2、六组石墨加热器7，炉芯管3安装在炉体1内部，炉体1上设有炉体1抽真空用的主抽真空口11、炉芯管3抽真空用的炉芯管抽真空口12和六组接线棒4，炉芯管抽真空口12和炉芯管3之间用金属波纹管6相连，石墨硬毡2介于炉芯管3和炉体1之间并围住炉芯管3的底部和外侧面，石墨加热器7安装在石墨硬毡2上，石墨加热器7和接线棒4相连，炉体1包括炉壳13、与炉壳13相适应的炉门14，炉门14与炉壳13一端转动连接并通过炉门14开闭控制炉壳13的半封闭或全封闭状态，主抽真空口11和炉芯管抽真空口12均位于炉壳13上，主抽真空口11、炉芯管抽真空口12可通过真空管道和外部的真空泵相连；

其中，通过真空泵抽真空使得炉体1、石墨硬毡2、炉芯管3内部变为真空环境，避免石墨加热器7在高温、有氧状态下发生氧化反应，提高石墨加热器7的使用寿命；同时，空气作为热的传导体，将其抽走，可以大大降低传导到炉壳13和炉门14的热能，降低二者体表温度；此外，真空环境降低炉体内粉尘杂质数量，为松散体烧结营造一个良好稳定的环境；

炉壳13和炉门14一端用铰链15相连，炉壳13和炉门14另一端用锁紧支架16相连且可通过控制锁紧支架16的松紧控制炉门14的开闭，炉壳13和炉门14的连接处安装有密封圈8；

石墨硬毡2围成桶状，石墨硬毡2包括炉壳硬毡21、与炉壳硬毡21相适应的炉门硬毡22，炉壳硬毡21和炉壳14之间、炉门硬毡22和炉门13之间均用固定杆7相连，炉门硬毡22随炉门13的开闭实现与炉壳硬毡21的脱离贴合；

石墨加热器7包括炉体加热器71和炉门加热器72，炉体加热器71安装在炉壳硬毡21上，炉门加热器72安装在炉门硬毡22上；

石墨加热器7和接线棒4均为6组，每组接线棒4均设有正极、负极，每组接线棒4包括安装炉门14上的接线棒4和安装在炉壳13上的接线棒4，每组石墨加热器7的长度相同且六组石墨加热器7共同工作产生加热作业温区高度达到3500mm，加热作业温区稳定波动在±3℃以内，炉门14上的接线棒4设有正极A、负极A，炉壳13上的接线棒4设有正极B、负极B，其中，负极A与正极B通过电缆线串联在一起，正极A与负极B通过电缆线接入加热电源柜以便进行电源的开关、石墨加热器的控制；

炉芯管3底部设有抽真空孔，金属波纹管6穿过石墨硬毡2后两端分别与抽真空孔、炉芯管抽真空口12相连通；

炉芯管3为石墨炉芯管，炉芯管3由多段管体连接而成，炉芯管3的高度高于石墨硬毡2的高度；

炉体1由SUS316L高品质不锈钢板焊接而成。

本实用新型工作过程：

本实用新型一种真空石墨烧结炉在工作过程中，将松散体5上端悬挂在引杆51上并插入炉芯管3内，烧结时，通过真空泵进行抽真空，真空石墨烧结炉内的空气由主抽真空口11、炉芯管抽真空口12排出使得真空石墨烧结炉的炉腔内部形成真空环境，炉腔内气压在0.1Pa以下，接通电源，石墨加热器7工作加热并使得炉芯管3内形成一个1500℃的作业温区即可进行烧结处理，脱气时，控制炉芯管3内的作业温区温度在1100℃左右，脱气持续若干小时完成,玻璃体内部气体分子会通过热运动散发到表面，内部SiO₂的原子结构也会在高温下进行热运动而从新排列,进而释放内应力，其中，采用该真空石墨烧结炉对松散体5进行烧结、脱气处理仅需9.5小时，当需要对内部零部件进行更换时，操作人员通过松开锁紧支架16，使得炉门14、炉门硬毡22、炉门加热器72同步运动，实现炉门14的开启即可对内部零部件进行局部更换，完成更换后，关闭炉门14。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种真空石墨烧结炉，包括炉体、炉芯管，所述炉芯管安装在炉体内部，其特征在于：还包括石墨硬毡、若干组石墨加热器，所述炉体上设有炉体抽真空用的主抽真空口、炉芯管抽真空用的炉芯管抽真空口和若干组接线棒，炉芯管抽真空口和炉芯管之间用金属波纹管相连，所述石墨硬毡介于炉芯管和炉体之间并围住炉芯管的底部和外侧面，所述石墨加热器安装在石墨硬毡上，石墨加热器和接线棒相连，所述炉体包括炉壳、与炉壳相适应的炉门，炉门与炉壳一端转动连接并通过炉门开闭控制炉壳的半封闭或全封闭状态。

2.如权利要求1所述的真空石墨烧结炉，其特征在于：所述炉壳和炉门一端用铰链相连，炉壳和炉门另一端用锁紧支架相连且可通过控制锁紧支架的松紧控制炉门的开闭。

3.如权利要求1或2所述的真空石墨烧结炉，其特征在于：所述炉壳和炉门的连接处安装有密封圈。

4.如权利要求1或2所述的真空石墨烧结炉，其特征在于：所述石墨硬毡围成桶状，石墨硬毡包括炉壳硬毡、与炉壳硬毡相适应的炉门硬毡，所述炉壳硬毡和炉壳之间、炉门硬毡和炉门之间均用固定杆相连，炉门硬毡随炉门的开闭实现与炉壳硬毡的脱离贴合。

5.如权利要求4所述的真空石墨烧结炉，其特征在于：所述石墨加热器包括炉体加热器和炉门加热器，所述炉体加热器安装在炉壳硬毡上，所述炉门加热器安装在炉门硬毡上。

6.如权利要求5所述的真空石墨烧结炉，其特征在于：所述石墨加热器和接线棒均为6组，每组接线棒均设有正极、负极。

7.如权利要求1所述的真空石墨烧结炉，其特征在于：所述炉芯管底部设有抽真空孔，所述金属波纹管穿过石墨硬毡后两端分别与抽真空孔、炉芯管抽真空口相连通。

8.如权利要求1所述的真空石墨烧结炉，其特征在于：所述炉芯管为石墨炉芯管，炉芯管由多段管体连接而成，炉芯管的高度高于石墨硬毡的高度。

9.如权利要求1所述的真空石墨烧结炉，其特征在于：所述炉体由不锈钢板焊接而成。

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