CN220959597U - 一种具有夹套的石墨化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有夹套的石墨化炉，由内到外的顺序，依次包括：石墨炉内胆、感应线圈层、保温真空夹套、外层壳体。该石墨化炉节能增效，保温性能良好，主要通过在石墨化炉内部设置特定的夹套结构减少工作时热损，加快冷却阶段降温速率，缩短单炉生产周期，提高了效率。

Description

一种具有夹套的石墨化炉

技术领域

本实用新型涉及碳基材料加工炉技术领域，具体而言，涉及一种具有夹套的石墨化炉，该石墨化炉节能增效，保温性能良好，主要通过在石墨化炉内部设置特定的夹套结构减少工作时热损，加快冷却阶段降温速率，缩短单炉生产周期，提高了效率。

背景技术

石墨化炉是一种常用的工业化设备，主要用于材料的石墨化，渗碳或渗硅等加工过程。石墨化炉升温加热过程中最高工作温度在3000℃左右，散热损失大；另外在石墨炉降温阶段，由于目前通常采用自然冷却降温的方式需要时间非常长，降低了石墨化炉使用率。由于石墨化炉在加热反应阶段散热量大，在冷却阶段降温速度缓慢，极大地增加了生产周期的问题，因此有必要设计更为节能且生产效率更高的新型石墨化炉，该石墨化炉能有效的实现在加热过程中增强保温的功能，达到有效利用能量的目的，同时在降温过程中能有效加快降温速度，提高石墨化炉的利用率。

实用新型内容

针对上述现有石墨化炉装置存在的不足，本实用新型提供了一种具有特定夹套结构的石墨化炉，该石墨化炉在加热工作阶段能够起到更好的保温作用，并且在冷却阶段能够实现更快速的降温，从而实现石墨化炉加热时减少热损，冷却阶段加快停炉时降温速度。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种具有夹套的石墨化炉，由内到外的顺序，依次包括：石墨炉内胆、感应线圈层、保温真空夹套、外层壳体。

其中，所述石墨炉内胆内部形成加热腔，用于放置待加工材料；

所述感应线圈层围绕所述石墨炉内胆设置，所述感应线圈层内部设置有感应线圈，通过外部电源供电，将电能转换为热能，用于给所述石墨炉内胆加热；

所述保温真空夹套围绕所述感应线圈层设置，所述保温真空夹套设置有气体入口、气体出口、制冷液入口和制冷液出口；

所述保温真空夹套通过支撑件固定在所述外层壳体上。

优选地，所述加热腔横截面为圆形或下部为平面的半圆形。

优选地，所述保温真空夹套的气体入口和气体出口为同一个接口，通过不同的气体通路实现对所述保温真空夹套内气体的填充或抽取。

优选地，所述保温真空夹套制冷液入口和制冷液排空口为同一个接口，制冷液循环口为另一接口，通过不同的制冷液通路实现对所述保温真空夹套内制冷液的填充或抽取，实现真空状态和制冷液循环状态的有效切换。

优选地，所述保温真空夹套的气体入口连接惰性保护气体储罐。

优选地，所述保温真空夹套的气体出口连接抽真空系统，所述抽真空系统包括：真空泵，真空度表，切断阀。

优选地，所述保温真空夹套的制冷液入口和制冷液出口连接冷却循环系统，所述冷却循环系统包括：制冷液储罐、制冷液循环泵、换热塔、进出口温度检测器、压力检测器。

有益效果

本实用新型提供了一种具有夹套的石墨化炉，相对于现有石墨化炉装置热效率低，单炉利用率低的不足，根据本实用新型的石墨化炉在加热阶段保温效果好并且在冷却阶段能够更快速的降温，有效节能的同时还实现在降温阶段大大缩短了降温时间。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所实用新型的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为根据本实用新型的一个实施方式的具有夹套的石墨化炉的横向横截面图。

图2为根据本实用新型的一个实施方式的具有夹套的石墨化炉的纵向横截面图。

附图标记：

1-石墨炉内胆、2-感应线圈层、3-保温真空夹套、4-外层壳体、5-支撑件、6-电源、7-惰性气体填充管线、8-抽真空管线、9-制冷液排空口管线、10-制冷液入口管线、11-制冷液出口管线。

具体实施方式

下面，结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细的描述，但不作为本实用新型的限定。

应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，下述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本实用新型的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本实用新型进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本实用新型的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

传统的石墨化炉不含本实用新型的夹套结构，在感应线圈层和炉体外层壳体之间形成密闭空间，其中为惰性气体，这样的结构热损耗非常严重。现有技术中还有相对的改进方式，即在感应线圈层和炉体外层壳体之间设置隔热板，该方式虽然部分地克服了热损耗的问题，但由于隔热板的保温效果，造成降温阶段时间更长，进而导致整个生产周期延长，生产效率下降。

根据本实用新型的所述具有夹套的石墨化炉在传统石墨化炉的基础上改进了其结构，在感应线圈层和炉体外层壳体之间设置了夹套结构，该夹套结构实现了保温和冷却一体化设计。在石墨化炉加热过程中，通过抽真空系统将所述保温真空夹套抽真空，从而增加保温效果；在石墨化炉的冷却过程中，通过冷却循环系统向所述保温真空夹套注入制冷液，加快降温过程，直至达到开炉取料条件，停止循环；最后给所述保温真空夹套充入惰性保护气体，将所述保温真空夹套中的制冷液全部排入所述冷却循环系统的制冷液储罐内。

以下结合附图1和2来进一步对本实用新型进行说明。

图1为根据本实用新型的一个实施方式的具有夹套的石墨化炉的横向横截面图。根据图1，根据本实用新型的所述具有夹套的石墨化炉由内到外的顺序依次包括：石墨炉内胆1、感应线圈层2、保温真空夹套3、外层壳体4。其中所述石墨炉内胆1内部形成加热腔，用于放置待加工材料，所述感应线圈层2围绕所述石墨炉内胆1设置，其中设置有感应线圈，用于给所述石墨炉内胆1加热。所述保温真空夹套3围绕所述感应线圈层2设置，所述保温真空夹套3设置有气体入口、气体出口、制冷液入口和制冷液出口，图中未示出。所述保温真空夹套3通过支撑架5固定在所述外层壳体4上。

图2为根据本实用新型的一个实施方式的具有夹套的石墨化炉的纵向横截面图。图中示出了所述保温真空夹套3的气体入口、气体出口、制冷液入口，制冷液出口和制冷液排空口及其管线和阀门。当所述具有夹套的石墨化炉处于升温阶段时，通过关闭惰性气体填充管线7的阀门，开通抽真空管线8的阀门，抽空所述保温真空夹套3中的气体，真空度控制在500Pa以下，从而实现保温效果。当所述具有夹套的石墨化炉处于降温冷却阶段时，关闭惰性气体管线上的阀门，开通制冷液出口管线11和制冷液入口管线10的阀门，向所述保温真空夹套3中充入制冷液，并且使制冷液在所述保温真空夹套3中流动。通过所述制冷液入口管线10进入的制冷液来自制冷液储罐，温度较低，通过所述制冷液出口管线11流出的制冷液温度较高，通过冷却循环系统冷却后重新返回制冷液储罐，从而实现快速降温的目的。当降温过程结束，关闭制冷液入口阀10和制冷液出口阀11，打开制冷液排空阀9，同时打开惰性气体填充管线7的阀门，将制冷液压回储罐，加套内充惰性气体进行保护，以待下一个生产周期。

由于气体本身导热系数低，在真空度较高的情况下导热系数更低，在石墨化炉加热时可有效的减少散热，节约电能。石墨化炉在降温冷却阶段采用自然降温的方式，需要时间很长，导致设备利用率低，采用夹套冷却循环降温可以加快降温速度，同时有效控制降温速度，使加工完成的石墨材料和石墨化炉设备不至于因降温过快而受到影响。

实施例1：

本实施例中的具有夹套的石墨化炉如图1和2所示，各个单元及装置的说明如上所述，并按照如下步骤运行。

1)石墨化炉启动前向所述保温真空夹套内充入保护惰性气体，进行置换，置换完成后，启动抽真空系统，将真空度降至500Pa以下，然后暂停抽真空系统，启动石墨炉加热；

2)在加热过程中不断监测所述保温真空夹套的真空度，当真空度高于500Pa时，气动抽真空系统，维持真空度在500Pa以下，直至石墨化炉停止加热，通过真空夹套的保护，碳材料加工过程的能耗可减少10％左右；

3)石墨化炉停止加热后，向所述保温真空夹套内缓慢充入惰性保护气体，然后切换至制冷液，通过控制制冷液流量来控制降温速度，直至石墨化炉系统降温到规定温度100℃之下，通过夹套制冷控制石墨化炉降温过程，可使常规石墨化炉的降温时间由60小时缩短到40小时左右，不进行更快的降温是为了保护材料微结构完整；

4)再次向真空夹套系统内充入惰性保护气体，将制冷液压回到储罐待重复使用。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有夹套的石墨化炉，其特征在于，由内到外的顺序，依次包括：石墨炉内胆、感应线圈层、保温真空夹套、外层壳体；

其中，所述石墨炉内胆内部形成加热腔，用于放置待加工材料；

所述感应线圈层围绕所述石墨炉内胆设置，所述感应线圈层内部设置有感应线圈，通过外部电源供电，将电能转换为热能，用于给所述石墨炉内胆加热；

所述保温真空夹套围绕所述感应线圈层设置，所述保温真空夹套设置有气体入口、气体出口、制冷液入口和制冷液出口；

所述保温真空夹套通过支撑件固定在所述外层壳体上。

2.根据权利要求1所述的具有夹套的石墨化炉，其特征在于，所述加热腔横截面为圆形或下部为平面的半圆形。

3.根据权利要求1所述的具有夹套的石墨化炉，其特征在于，所述保温真空夹套的气体入口和气体出口为同一个接口，通过不同的气体通路实现对所述保温真空夹套内气体的填充或抽取。

4.根据权利要求1所述的具有夹套的石墨化炉，其特征在于，所述保温真空夹套制冷液入口和制冷液排空出口为同一个接口，由阀门控制液体在不同管路流出，制冷液循环出口为另一个接口，通过不同的制冷液通路实现对所述保温真空夹套内制冷液的填充或抽取，实现真空状态和制冷液循环状态的有效切换。

5.根据权利要求1所述的具有夹套的石墨化炉，其特征在于，所述保温真空夹套的气体入口连接惰性保护气体储罐。

6.根据权利要求1所述的具有夹套的石墨化炉，其特征在于，所述保温真空夹套的气体出口连接抽真空系统，所述抽真空系统包括：真空泵，真空度表，切断阀。

7.根据权利要求1所述的具有夹套的石墨化炉，其特征在于，所述保温真空夹套的制冷液入口和制冷液出口连接冷却循环系统，所述冷却循环系统包括：制冷液储罐、制冷液循环泵、换热塔、进出口温度检测器、压力检测器。