CN213714559U - 一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置，包括红外测温仪、金属外接管和石墨内接管，真空烧结炉包括炉体、炉芯管和加热件，炉体的侧壁上设有侧开窗口，金属外接管连接在侧开窗口上，并向炉体外延伸；金属外接管的外端上安装有金属锁紧盖；石墨内接管穿设于金属外接管中，且石墨内接管的内端伸入炉体中，并靠近加热件；石墨内接管的外端向炉体外延伸；石墨内接管的外端连接在金属锁紧盖上；金属锁紧盖上设有红外测温窗口；红外测温仪设置于金属外接管的前方。该红外测温装置可以避免真空烧结炉内蒸发的物质沉积到测温窗口上，从而保证了红外测温窗口的洁净度，避免沉积物质对红外测温的影响，提高了红外测温的稳定性。

Description

一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置

技术领域

本实用新型属于真空测温技术领域，特别涉及一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置。

背景技术

真空烧结炉在使用过程中需要持续稳定的对炉内温度进行检测及反馈，而目前在真空烧结设备领域常用的为接触式测温及非接触红外测温，但其中常用的接触式热电偶测温方法受到真空炉使用要求的制约，实际使用很不方便且给真空烧结炉带来很高的风险，若使用过程中测温热电偶密封端损坏，会导致真空炉内因压差吸入大量空气，导致设备内部工件氧化，甚至会导致真空炉爆炸。因使用环境为高温，其稳定性和寿命均低于非接触红外测温仪，这是由于非接触红外测温仪是利用红外光谱的峰值来判断被测物体的温度，因此非接触红外测温方法已经逐渐取代了常规的热电偶测温方法，但是在实际使用过程中，设备端测温窗口的洁净度是制约非接触红外测温使用效果的重要影响因素。

中国实用新型专利CN208043248U中介绍了一种真空炉红外测温装置，其在烧结设备端预留测温窗口，通过金属管、石墨管过渡可直接看到内部炉芯管表面，测温窗口外部安装红外测温仪方式来控制炉内温度；该专利中还重点提到关于红外装置所处环境中的颗粒杂质沉积物对红外装置接收到的真空炉向外的红外辐射能量的影响的问题；该专利仅仅提到通过选取透光率较好的光学玻璃来改善这一问题，但该专利并没有关于如何解决测温窗口沉积物对红外测温影响的描述。

真空烧结设备因特殊的性能要求，对密封要求极为苛刻。因真空烧结设备在安装过程中内部使用了较多的真空密封脂，经过真空炉内部高温后部分密封脂及其他物质蒸发，发生物理状态转变。真空烧结炉测温窗口距离热源相对较远，温度较低，导致炉内蒸发的真空密封脂等物质沉积至测温窗口内侧，从而影响了红外测温窗口的光学性能，导致红外测温数据出现偏差。因此，需要一种能解决沉积物对红外测温影响的高稳定性非接触红外测温装置。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种高稳定性非接触红外测温装置；该红外测温装置可以避免真空烧结炉内蒸发的物质沉积到测温窗口上，从而保证了红外测温窗口的洁净度，避免沉积物质对红外测温的影响，提高了红外测温的稳定性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置，包括红外测温仪、金属外接管和石墨内接管，所述真空烧结炉包括炉体、设置于炉体内的炉芯管和设置于炉芯管的外围并对炉芯管进行加热的加热件，所述炉体的侧壁上设有侧开窗口，所述金属外接管连接在该侧开窗口上，并向炉体外延伸；所述金属外接管的外端上安装有金属锁紧盖；所述石墨内接管穿设于该金属外接管中，且石墨内接管的内端伸入炉体中，并靠近所述加热件；石墨内接管的外端向炉体外延伸；石墨内接管的外端连接在该金属锁紧盖上；所述金属锁紧盖上设有红外测温窗口；所述红外测温仪设置于所述金属外接管的前方；所述金属外接管的长度L满足计算公式：L＝X-D，长度L的单位为mm，其中，D为加热件距离炉体外壁的距离，且D＝100～300mm，X由以下公式获得：X＝-ln(T/K)/0.01，其中，K为常数，K＝14000～26000，T为真空烧结炉中的沉积物最低冷凝温度，单位为℃。

进一步的，红外测温仪的探头的中心轴线与石墨内接管的中心轴线位于同一直线上。

进一步的，金属外接管和石墨内接管同轴线设置。

进一步的，所述红外测温仪通过一个连接在金属外接管上的固定支架安装于金属外接管的前方。

更进一步的，所述固定支架包括L形支架和设置于该L形支架上的垂直支架组成，所述红外测温仪固定于所述垂直支架上。

进一步的，所述红外测温窗口正对所述石墨内接管的内腔。

本实用新型的有益效果：

本实用新型中的真空烧结炉上的金属外接管中设有一石墨内接管，该石墨内接管伸入炉体中，在石墨内接管的端口处设置有红外测温窗口，红外测温仪可以通过该红外测温窗口接收经由石墨内接管导出的红外辐射能量，实现红外测温；其中的金属外接管的长度L满足计算公式：L＝X-D，D为加热件距离炉体外壁的距离，X由以下公式获得：X＝-ln(T/K)/0.01，K为常数，T为真空烧结炉中的沉积物最低冷凝温度；即，金属外接管的长度是基于真空烧结炉中的沉积物最低冷凝温度所得；石墨内接管的内端靠近加热件，实际上与加热件表面可为平齐的结构，则石墨内接管的长度实际上等于L+D；如此，以金属外接管的长度为基准，石墨内接管的长度得以确定，从而，利用这两个公式所获得的石墨内接管的长度，可以保证沉积物(真空炉内蒸发的物质)的冷凝位置是位于石墨内接管的管壁上，避开红外测温窗口，避免沉积物沉积于红外测温窗口上，保证红外测温窗口的洁净度，从而避免沉积物对红外测温窗口的光学性能的影响，保证红外测温的稳定性，进而可以利用红外测温仪准确温定地获得炉内温度反馈，便于对真空烧结炉的使用和维护进行控制，提高真空烧结设备的稳定性。

附图说明

图1为一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置的结构示意图。

图2为图1的部分俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例

如图1和图2所示，一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置，包括红外测温仪1、金属外接管2和石墨内接管3，所述真空烧结炉包括炉体6、设置于炉体内的炉芯管7和设置于炉芯管7的外围并对炉芯管7进行加热的加热件8，炉体6内还设有位于加热件8外围的保温层9，炉芯管7的上端上设有隔热盖板10；所述炉体6的侧壁上设有侧开窗口，所述金属外接管2连接在该侧开窗口上，并向炉体外延伸；所述金属外接管2的外端上安装有金属锁紧盖4；所述石墨内接管3穿设于该金属外接管2中，且石墨内接管3的内端伸入炉体6中，并穿过真空烧结炉内的保温层9，靠近于所述加热件8表面；石墨内接管3的外端向炉体6外延伸；石墨内接管3的外端通过金属法兰连接在该金属锁紧盖4上；金属外接管2和石墨内接管3同轴线设置；金属外接管和石墨内接管均为两端开口的结构；所述金属锁紧盖4上设有红外测温窗口，该红外测温窗口正对所述石墨内接管3的内腔；石墨内接管3可将加热件8发出的红外辐射能量传送给红外测温仪1；红外测温仪1通过一个连接在金属外接管2上的固定支架5安装于金属外接管2的前方。更具体的，该固定支架是由L形支架和设置于该L形支架上的垂直支架组成，红外测温仪固定于其中的垂直支架上。

其中的金属外接管的长度L满足计算公式：L＝X-D，长度L的单位为mm，其中，D为加热件距离炉体外壁的距离，且D＝100～300mm，X由以下公式获得：X＝-ln(T/K)/0.01，其中，K为逻辑回归常数，K＝14000～26000，T为真空烧结炉中的沉积物最低冷凝温度，单位为℃。其中，公式X＝-ln(T/K)/0.01的获得过程为：设定真空烧结炉的最高温度为1600℃，取一定长度的金属外接管和石墨内接管安装于真空烧结炉上，利用热电偶对石墨内接管进行温度测试，测试位置点为石墨内接管空腔内，起始点是距离加热件D的位置处，等间距20mm测试10个点，记录温度变化趋势，以测试点的实际位置X_实际为因变量，以所测试点的石墨内接管的温度T_实测为自变量，通过逻辑回归，获得公式X＝-ln(T/K)/0.01。石墨内接管的内端靠近炉体内的加热件，并与加热件的表面平齐，则石墨内接管的长度＝L+D；如此，以金属外接管的长度为基准，石墨内接管的长度得以确定。

在该实施例中，最低冷凝点沉积物的最低冷凝温度T为60℃，将该最低冷凝温度代入上述两个公式中，其中，K取17236，D取180，得到金属外接管的长度L＝365mm。再根据该金属外接管的长度，获得石墨内接管的长度为545mm，将确定长度的金属外接管和石墨内接管安装于真空烧结炉上；通过数据跟踪，根据该红外测温装置所获得的真空烧结炉温度的反馈，可以合理稳定的控制真空烧结炉的运行；真空烧结炉正常使用12个月，未发生功率异常波动的问题，真空烧结炉运行比较稳定。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置，其特征在于：包括红外测温仪、金属外接管和石墨内接管，所述真空烧结炉包括炉体、设置于炉体内的炉芯管和设置于炉芯管的外围并对炉芯管进行加热的加热件，所述炉体的侧壁上设有侧开窗口，所述金属外接管连接在该侧开窗口上，并向炉体外延伸；所述金属外接管的外端上安装有金属锁紧盖；所述石墨内接管穿设于该金属外接管中，且石墨内接管的内端伸入炉体中，并靠近所述加热件；石墨内接管的外端向炉体外延伸；石墨内接管的外端连接在该金属锁紧盖上；所述金属锁紧盖上设有红外测温窗口；所述红外测温仪设置于所述金属外接管的前方；所述金属外接管的长度L满足计算公式：L＝X-D，长度L的单位为mm，其中，D为加热件距离炉体外壁的距离，且D＝100～300mm，X由以下公式获得：X＝-ln(T/K)/0.01，其中，K为常数，K＝14000～26000，T为真空烧结炉中的沉积物最低冷凝温度，单位为℃。

2.根据权利要求1所述的一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置，其特征在于：红外测温仪的探头的中心轴线与石墨内接管的中心轴线位于同一直线上。

3.根据权利要求1所述的一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置，其特征在于：金属外接管和石墨内接管同轴线设置。

4.根据权利要求1所述的一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置，其特征在于：所述红外测温仪通过一个连接在金属外接管上的固定支架安装于金属外接管的前方。

5.根据权利要求4所述的一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置，其特征在于：所述固定支架包括L形支架和设置于该L形支架上的垂直支架组成，所述红外测温仪固定于所述垂直支架上。

6.根据权利要求1所述的一种用于真空烧结炉的高稳定性非接触红外测温装置，其特征在于：所述红外测温窗口正对所述石墨内接管的内腔。

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