TW201418476A - 用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其係透過將爐氣產生裝置設置於小型熱處理爐內，爐氣產生裝置包含一內盒及包覆內盒之一外盒，其利用該小型熱處理爐之熱能，霧化內盒之甲醇滴注液，以與反應氣體混合分解為一爐氣。爐氣產生裝置所產生之爐氣之出氣方向與內盒之甲醇滴注液與反應氣體之反應方向相垂直，使爐氣呈輻射狀噴射於熱處理爐內，外盒可防止內盒之未完全反應之甲醇滴注液直接滴於熱處理爐，而於熱處理爐內產生積碳。
Description
本發明係關於一種爐氣產生裝置，特別是指一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置。
熱處理是對材料進行一至數次加熱和冷卻處理，而改變材料微觀結構與物化性質的方法，透過控制熱處理過程中材料的溫度變化曲線，可達到不同的熱處理效果，而使材料獲得不同的性能。
金屬熱處理過程中，熱處理爐中爐氣的碳勢高低會決定金屬工件的表層發生滲碳或脫碳之反應，金屬工件表面含碳量高可提高耐磨性，但韌性會隨之降低，金屬工件表面含碳量低則硬度值降低且耐磨性不佳，而達不到熱處理的效果，因此，熱處理過程中，控制爐氣的成分及碳勢與控制溫度變化梯度同等重要，是決定熱處理效果的關鍵。
爐氣可由滴注液分解產生，以甲醇 (CH3OH) 作為滴注液時，由於甲醇的裂解溫度較低，而可於760度左右的溫度裂解為一氧化碳 (CO) 和氫氣 (H2)，並主要透過以下幾種反應式於金屬表面產生碳原子或將碳原子脫出：
2CO [C] ＋ CO2
CO ＋ H2[C] ＋ H2O
且，反應產生之二氧化碳 (CO2) 可藉由與氫氣反應還原產生一氧化碳：
H2＋ CO2CO ＋ H2O
透過上述化學反應，甲醇滴注液裂解產生之爐氣可與金屬工件表面進行反應，再透過通入一定量之氮氣，可改變甲醇裂解爐氣之碳勢，而氮氣本身於熱反應之溫度壓力下，不與金屬或其他氣體成分發生反應，故可作為一種中性的載體氣體。
由於近年來多數機械皆朝向輕型化、薄型化發展，微小型零件的熱處理需求相當受到重視，而熱處理微小型零件所使用的小型熱處理爐並不需要使用大型熱處理爐之爐氣產生裝置，而應配合小型熱處理爐之尺寸與爐氣成分氣壓等需求進行設計，以降低小型熱處理爐之爐氣產生裝置的生產及運作成本。
美國專利第4,249,965號提出一種位於熱處理爐外部的爐氣產生裝置，包含甲醇蒸發器和甲醇分解爐兩個部份，為了將甲醇蒸發並分解，需耗費電能，且設備所需之成本較高。且，甲醇蒸發器中通入甲醇和氮氣，加熱後生成甲醇蒸氣與氮氣之混合氣體，混合氣體需再通入含有銅、鎳、鉑催化劑的甲醇分解爐，才能生成具有一氧化碳、氮氣、氫氣成分的爐氣，其中催化劑昂貴且壽命有限，若對催化劑之管理不當將會影響爐氣品質。
另，美國專利第6,165,275號提出一種可藉高壓氮氣將甲醇霧化並噴入熱處理爐內分解為爐氣的爐氣產生裝置，在裝置的二個柱狀噴嘴內包含甲醇滴注管與氮氣輸入管，並將噴嘴伸入熱處理爐中，產生的爐氣集中於噴嘴周遭，即熱處理爐內之一側，因此須另外設置風扇等裝置攪動氣流以使爐氣能均勻分布於熱處理爐中。另，雖然噴嘴外使用真空套管隔熱設計以防止甲醇受熱蒸發，但熱處理爐內溫度很高，長時間操作時甲醇仍會受到輻射熱加熱。
又，我國專利第M395148號提出一種伸入熱處理爐內的爐氣產生裝置，設有一分解爐並另外加設一加熱器，加熱器對甲醇霧化氣體進行加熱，使其分解為爐氣。然，加熱器仍需額外耗費電能，且為達到保溫效果，又於加熱器外增設一保溫層，導致其設備成本增加。
有鑑於此，本發明之發明人遂針對上述之問題缺失加以研究，構思研發一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，不需額外設置加熱器及風扇，即可使用熱處理爐之熱能霧化甲醇滴注液，以與反應氣體混合，進而產生保護金屬零件之爐氣。另外，爐氣產生裝置所產生之爐氣呈輻射狀噴射，可快速充滿熱處理爐之內部。
金屬熱處理過程中，熱處理爐中爐氣的碳勢高低會決定金屬工件的表層發生滲碳或脫碳之反應，金屬工件表面含碳量高可提高耐磨性，但韌性會隨之降低，金屬工件表面含碳量低則硬度值降低且耐磨性不佳，而達不到熱處理的效果，因此，熱處理過程中，控制爐氣的成分及碳勢與控制溫度變化梯度同等重要，是決定熱處理效果的關鍵。
爐氣可由滴注液分解產生，以甲醇 (CH3OH) 作為滴注液時，由於甲醇的裂解溫度較低，而可於760度左右的溫度裂解為一氧化碳 (CO) 和氫氣 (H2)，並主要透過以下幾種反應式於金屬表面產生碳原子或將碳原子脫出：
2CO [C] ＋ CO2
CO ＋ H2[C] ＋ H2O
且，反應產生之二氧化碳 (CO2) 可藉由與氫氣反應還原產生一氧化碳：
H2＋ CO2CO ＋ H2O
透過上述化學反應，甲醇滴注液裂解產生之爐氣可與金屬工件表面進行反應，再透過通入一定量之氮氣，可改變甲醇裂解爐氣之碳勢，而氮氣本身於熱反應之溫度壓力下，不與金屬或其他氣體成分發生反應，故可作為一種中性的載體氣體。
由於近年來多數機械皆朝向輕型化、薄型化發展，微小型零件的熱處理需求相當受到重視，而熱處理微小型零件所使用的小型熱處理爐並不需要使用大型熱處理爐之爐氣產生裝置，而應配合小型熱處理爐之尺寸與爐氣成分氣壓等需求進行設計，以降低小型熱處理爐之爐氣產生裝置的生產及運作成本。
美國專利第4,249,965號提出一種位於熱處理爐外部的爐氣產生裝置，包含甲醇蒸發器和甲醇分解爐兩個部份，為了將甲醇蒸發並分解，需耗費電能，且設備所需之成本較高。且，甲醇蒸發器中通入甲醇和氮氣，加熱後生成甲醇蒸氣與氮氣之混合氣體，混合氣體需再通入含有銅、鎳、鉑催化劑的甲醇分解爐，才能生成具有一氧化碳、氮氣、氫氣成分的爐氣，其中催化劑昂貴且壽命有限，若對催化劑之管理不當將會影響爐氣品質。
另，美國專利第6,165,275號提出一種可藉高壓氮氣將甲醇霧化並噴入熱處理爐內分解為爐氣的爐氣產生裝置，在裝置的二個柱狀噴嘴內包含甲醇滴注管與氮氣輸入管，並將噴嘴伸入熱處理爐中，產生的爐氣集中於噴嘴周遭，即熱處理爐內之一側，因此須另外設置風扇等裝置攪動氣流以使爐氣能均勻分布於熱處理爐中。另，雖然噴嘴外使用真空套管隔熱設計以防止甲醇受熱蒸發，但熱處理爐內溫度很高，長時間操作時甲醇仍會受到輻射熱加熱。
又，我國專利第M395148號提出一種伸入熱處理爐內的爐氣產生裝置，設有一分解爐並另外加設一加熱器，加熱器對甲醇霧化氣體進行加熱，使其分解為爐氣。然，加熱器仍需額外耗費電能，且為達到保溫效果，又於加熱器外增設一保溫層，導致其設備成本增加。
有鑑於此，本發明之發明人遂針對上述之問題缺失加以研究，構思研發一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，不需額外設置加熱器及風扇，即可使用熱處理爐之熱能霧化甲醇滴注液，以與反應氣體混合，進而產生保護金屬零件之爐氣。另外，爐氣產生裝置所產生之爐氣呈輻射狀噴射，可快速充滿熱處理爐之內部。
本發明之目的，在於提供一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，爐氣產生裝置直接使用熱處理爐之熱能，使一甲醇滴注液及一氮氣混合而分解，以產生保護進行熱處理之金屬零件的一爐氣，而且爐氣可呈輻射狀噴射至熱處理爐內，如此不需額外於爐氣產生裝置內設置加熱器及風扇，有效降低設備成本。
本發明之目的，在於提供一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，爐氣產生裝置提供爐氣之方向(出氣方向)與產生爐氣之方向(反應方向)相互垂直，而爐氣產生裝置包含內盒及包覆內盒之外盒，外盒可承接未完全反應之甲醇滴注液，如此可避免未完全反應之甲醇滴注液直接滴於熱處理爐內，而使熱處理爐內產生積碳。
為達上述之目的，本發明提出一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，係包含：一內盒，其包含一反應本體及一第一出氣結構，該反應本體具有一第一端及一第二端，該反應本體具有一反應通路，該第一出氣結構設置於該反應本體之該第二端，並與該反應通路相連通，該第一出氣結構之出氣方向與該反應通路之反應方向相互垂直；以及一外盒，包覆該內盒，該外盒具有一容置本體及一第二出氣結構，該容置本體具有一容置空間，該容置空間容置該反應本體，該第二出氣結構設置於該容置本體之一端，並對應該第一出氣結構，該第一出氣結構與該第二出氣結構相連通，該第二出氣結構之出氣方向與該第一出氣結構之出氣方向相同。
本發明之目的，在於提供一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，爐氣產生裝置提供爐氣之方向(出氣方向)與產生爐氣之方向(反應方向)相互垂直，而爐氣產生裝置包含內盒及包覆內盒之外盒，外盒可承接未完全反應之甲醇滴注液，如此可避免未完全反應之甲醇滴注液直接滴於熱處理爐內，而使熱處理爐內產生積碳。
為達上述之目的，本發明提出一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，係包含：一內盒，其包含一反應本體及一第一出氣結構，該反應本體具有一第一端及一第二端，該反應本體具有一反應通路，該第一出氣結構設置於該反應本體之該第二端，並與該反應通路相連通，該第一出氣結構之出氣方向與該反應通路之反應方向相互垂直；以及一外盒，包覆該內盒，該外盒具有一容置本體及一第二出氣結構，該容置本體具有一容置空間，該容置空間容置該反應本體，該第二出氣結構設置於該容置本體之一端，並對應該第一出氣結構，該第一出氣結構與該第二出氣結構相連通，該第二出氣結構之出氣方向與該第一出氣結構之出氣方向相同。
茲為使對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
首先請參閱第一圖及第二圖，其係本發明第一實施例之立體圖及剖面圖；如圖所示，本實施例提供一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，爐氣產生裝置包含一內盒1與一外盒2，外盒2包覆內盒1。內盒1包含一反應本體10及一第一出氣結構12，本實施例之反應本體10為一中空管體，其有一第一端102及一第二端104，第一端102貫通至第二端104以形成一反應通路100。第一出氣結構12具有一第一出氣本體120，本實施例之第一出氣本體120為一中空盤體，第一出氣本體120具有一第一表面120a、與第一表面120a相對之一第二表面120b及位於第一表面120a及第二表面120b間之一環形側壁120c。第一出氣本體120之第一表面120a具有一通孔1201，其環形側壁120c具有複數第一出氣孔1200，該些第一出氣孔1200沿著環形側壁120c排列。而通孔1201與該些第一出氣孔1200相連通，並兩者間形成一第一氣體流通空間122於第一出氣本體120內。
反應本體10之第二端104連接第一出氣本體120之第一表面120a的通孔1201，反應本體10之反應通路100與第一出氣本體120之第一氣體流通空間122相連通。然，反應本體10之第一端102具有一液體滴入口1020及一氣體注入口1022，並氣體注入口1022設有一反應氣體供應管1024，反應氣體供應管1024從氣體注入口1022往反應本體10之外側延伸。
然，外盒2包覆該內盒1，外盒2具有一容置本體20及一第二出氣結構22，容置本體20與反應本體10一樣為一管體，其具有一第一端20a及一第二端20b，第一端20a貫通至第二端20b，以形成一容置空間200於容置本體20內。而容置空間200用於容置反應本體10，容置本體20之第一端20a及第二端20b分別對應反應本體10之第一端102及第二端104。容置本體20之第一端20a具有一第一開口2000及一第二開口2002，第一開口2000對應內盒1之液體滴入口1020，第二開口2002對應內盒1之氣體注入口1022，並供連接於氣體注入口1022之反應氣體供應管1024貫穿。
第二出氣結構22具有一第二出氣本體220，第二出氣本體220具有一第一表面220a、一第二表面220b及一環形側壁220c，第一表面220a、第二表面220b及環形側壁220c形成一容置空間並包覆第一出氣結構12，第一出氣結構12之第一出氣本體120的第一表面120a對應第二出氣本體220之第一表面220a，第一出氣本體120之第二表面120b對應第二出氣本體220之第二表面220b，第一出氣本體120之環形側壁120c對應第二出氣本體220之環形側壁220c。然，第二出氣本體220之第一表面220a具有一通孔2201，容置本體20之第二端20b連接第二出氣本體220之第一表面220a的通孔2201，使外盒2包覆內盒1。
第二出氣本體220之環形側壁220c設有複數第二出氣孔2200，該些第二出氣孔2200呈環狀間隔排列，即沿著環形側壁220c排列。該些第二出氣孔2200與第二出氣本體220之通孔2201相連通，兩者間形成一第二氣體流通空間222。當外盒2包覆內盒1時，第二氣體流通空間222透過第一出氣本體120之該些第一出氣孔1200與第一氣體流通空間122相連通。
請一併參閱第二圖及第三圖，係本發明之第一實施例之爐氣產生裝置的剖面圖及使用狀態圖；如圖所示，本實施例之爐氣產生裝置用於一小型熱處理爐3，其中小型熱處理爐3具有一外爐體31及一內爐體32，內爐體32係供至少一金屬零件設置。當爐氣產生裝置設置於小型熱處理爐3時，爐氣產生裝置之內盒1的反應本體10及外盒2的容置本體20設置於外爐體31之頂部，反應本體10之第一端102及容置本體20之第一端20a凸出爐體31之頂部，而位於小型熱處理爐3的外部，反應本體10之第二端104及容置本體20之第二端20b往內爐體32延伸，並貫穿內爐體32之頂部至其內部，使內盒1之第一出氣結構12及外盒2之第二出氣結構22位於內爐體32內。
待爐氣產生裝置設置於熱處理爐3後，於內盒1之反應本體10的液體滴入口1020滴入一甲醇滴注液至反應通路100內。反應氣體供應管1024供應一反應氣體(如：氮氣)，反應氣體從氣體注入口1022進入反應本體10之反應通路100內。反應本體10吸收熱處理爐3之熱能，使位於反應通路100之甲醇滴注液受熱而霧化為一甲醇蒸氣，甲醇蒸氣與反應氣體混合而產生ㄧ混合氣體，混合氣體受熱分解為一爐氣，其中爐氣的成份為一氧化碳、氫氣、氮氣或其他氣體。
爐氣生成後，從反應本體10之反應通路100進入第一出氣結構12之第一出氣本體120，爐氣集中第一出氣本體120之第一氣體流通空間122內，最後爐氣通過設置於第一出氣本體120之環形側壁120c的該些第一出氣孔1200通入外盒2之第二出氣結構22的第二出氣本體222。爐氣流通於第二氣體流通空間222，最後爐氣從位於第二出氣本體222之環形側壁222c的該些第二出氣孔2200噴射至熱反應爐3之內爐體32內，爐氣係呈輻射狀噴射，使內爐體32內各處充滿爐氣，以防止進行熱處理之金屬零件產生氧化或脫碳。
由上述可知，本實施例之爐氣產生裝置與習知之爐氣產生裝置差異在於，其該些第一出氣孔1200及該些第二出氣孔2200分別位於內盒1及外盒2之側邊，非位於內盒1及外盒2之底部，即使爐氣之出氣方向與其反應方向相互垂直，而且外盒2包覆內盒1，可承接未完全反應之甲醇滴入液，如此未完全反應之甲醇滴入液不會直接滴至熱處理爐3之內爐體32，進而避免內爐體32及金屬零件產生積碳的問題。
復參閱第三圖，為了使爐氣產生裝置所產生之爐氣可快速的充滿熱處理爐3之內爐體32，該些第一出氣孔1200之直徑可大於該些第二出氣孔2200之直徑，使該些第一出氣孔1200之出氣量大於該些第二出氣孔2200之出氣量，大量爐氣會蓄積於第二出氣結構22之第二氣體流通空間222內，導致第二氣體流通空間222之氣壓大於內爐體32內之氣壓，使爐氣呈輻射狀從該些第二出氣孔2200噴射至內爐體32內，使內爐體32完全充滿爐氣。另外，也可使第一出氣孔1200之數量大於第二出氣孔2200之數量，也可達到上述功效，於此不再贅述。而該些第一出氣孔1200及第二出氣孔2200之數量及直徑可依據熱處理汽3之內爐體32的容積大小而定。
再參閱第二圖，外盒2之容置本體20更設有一空氣注入口2004，空氣注入口2004鄰近反應本體10之第一端102，並連接一空氣供應管2006，空氣供應管2006係從容置本體20之空氣注入口2004向外延伸。待爐氣產生裝置使用完後，可從空氣供應管2006通入ㄧ空氣，空氣經空氣注入口2004進入容置空間200，並充滿內盒1及外盒2，以快速地燒除位於內盒1及外盒2之積碳，以維持爐氣產生裝置之清潔。另外通入外盒2之空氣也可從該些第二出氣孔2200排出，以燒除熱處理爐3之加熱器上的積碳，避免加熱器於使用時之加熱效率降低或因過熱而損毀。
請參閱第四圖，係本發明之第二實施例之爐氣產生裝置的結構示意圖；如圖所示，上述實施例之第一出氣結構12為中空盤體，而本實施例之第一出氣結構12的第一出氣本體120係從反應本體10向下延伸，即為一管體，第一出氣本體120之側壁120c具有複數第一出氣孔1200，每ㄧ出氣孔1200連通第一氣體流通空間122及第二氣體流通空間222，本實施例之第一出氣結構12也能達到與上述實施例之第一出氣結構12的功效，於此不再贅述。
本實施例之爐氣產生裝置可調整第一出氣結構12的出氣孔1200之數量大於第二出氣結構22之該些第二出氣孔2200的數量；或者調整每ㄧ出氣孔1200之直徑大於第二出氣結構22之該些第二出氣孔2200的直徑，如此使爐氣產生裝置內之氣壓大於其外部(熱處理爐3內)之氣壓，使爐氣從該些第二出氣孔2200呈輻射狀噴出，並佈滿熱處理爐3，以保護進行熱處理之金屬零件。
請參閱第五圖，係本發明之第三實施例之爐氣產生裝置的結構示意圖；如圖所示，第三實施例之爐氣產生裝置與第二實施例大致相同，不同之處在於第一出氣本體120之側壁120c具有複數第一出氣孔1200，每ㄧ出氣孔1200連接ㄧ歧管1202，每ㄧ歧管1202係往第二出氣結構22之第二出氣本體220的側壁220c延伸，本實施例之第一出氣結構12也能達到與上述實施例之第一出氣結構12的功效，於此不再贅述。
綜上所述，本發明提供一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，本發明之爐氣產生裝置可直接吸收熱處理爐之熱能，不需額外設置加熱裝置，使爐氣產生裝置內之混合氣體(甲醇與氮氣)分解，以產生保護進行熱處理之金屬零件之爐氣。而內盒之第一出氣結構與外盒之第二出氣結構的出氣方向與內盒之甲醇滴注液與反應氣體的反應方向相互垂直，而外盒可承接未完全反應之甲醇滴注液，使未完全反應之甲醇滴注液不會直接滴於熱處理爐內而使熱處理爐內或金屬零件表面產生積碳。此外，第一出氣結構之該些第一出氣孔與第二出氣結構之該些第二出氣孔的數量與直徑相互配合，使爐氣產生裝置所產生之爐氣呈輻射狀噴射至熱處理爐內，並快速地充滿熱處理爐，以使熱處理爐內之金屬零件獲得適當之爐氣供應。然，可通入空氣於爐氣產生裝置，以燒除爐氣產生裝置及熱處理爐內之積碳，進而維持爐氣產生裝置之清潔，並避免熱處理爐之加熱器因積碳而降低加熱效率或過熱而損毀。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
首先請參閱第一圖及第二圖，其係本發明第一實施例之立體圖及剖面圖；如圖所示，本實施例提供一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，爐氣產生裝置包含一內盒1與一外盒2，外盒2包覆內盒1。內盒1包含一反應本體10及一第一出氣結構12，本實施例之反應本體10為一中空管體，其有一第一端102及一第二端104，第一端102貫通至第二端104以形成一反應通路100。第一出氣結構12具有一第一出氣本體120，本實施例之第一出氣本體120為一中空盤體，第一出氣本體120具有一第一表面120a、與第一表面120a相對之一第二表面120b及位於第一表面120a及第二表面120b間之一環形側壁120c。第一出氣本體120之第一表面120a具有一通孔1201，其環形側壁120c具有複數第一出氣孔1200，該些第一出氣孔1200沿著環形側壁120c排列。而通孔1201與該些第一出氣孔1200相連通，並兩者間形成一第一氣體流通空間122於第一出氣本體120內。
反應本體10之第二端104連接第一出氣本體120之第一表面120a的通孔1201，反應本體10之反應通路100與第一出氣本體120之第一氣體流通空間122相連通。然，反應本體10之第一端102具有一液體滴入口1020及一氣體注入口1022，並氣體注入口1022設有一反應氣體供應管1024，反應氣體供應管1024從氣體注入口1022往反應本體10之外側延伸。
然，外盒2包覆該內盒1，外盒2具有一容置本體20及一第二出氣結構22，容置本體20與反應本體10一樣為一管體，其具有一第一端20a及一第二端20b，第一端20a貫通至第二端20b，以形成一容置空間200於容置本體20內。而容置空間200用於容置反應本體10，容置本體20之第一端20a及第二端20b分別對應反應本體10之第一端102及第二端104。容置本體20之第一端20a具有一第一開口2000及一第二開口2002，第一開口2000對應內盒1之液體滴入口1020，第二開口2002對應內盒1之氣體注入口1022，並供連接於氣體注入口1022之反應氣體供應管1024貫穿。
第二出氣結構22具有一第二出氣本體220，第二出氣本體220具有一第一表面220a、一第二表面220b及一環形側壁220c，第一表面220a、第二表面220b及環形側壁220c形成一容置空間並包覆第一出氣結構12，第一出氣結構12之第一出氣本體120的第一表面120a對應第二出氣本體220之第一表面220a，第一出氣本體120之第二表面120b對應第二出氣本體220之第二表面220b，第一出氣本體120之環形側壁120c對應第二出氣本體220之環形側壁220c。然，第二出氣本體220之第一表面220a具有一通孔2201，容置本體20之第二端20b連接第二出氣本體220之第一表面220a的通孔2201，使外盒2包覆內盒1。
第二出氣本體220之環形側壁220c設有複數第二出氣孔2200，該些第二出氣孔2200呈環狀間隔排列，即沿著環形側壁220c排列。該些第二出氣孔2200與第二出氣本體220之通孔2201相連通，兩者間形成一第二氣體流通空間222。當外盒2包覆內盒1時，第二氣體流通空間222透過第一出氣本體120之該些第一出氣孔1200與第一氣體流通空間122相連通。
請一併參閱第二圖及第三圖，係本發明之第一實施例之爐氣產生裝置的剖面圖及使用狀態圖；如圖所示，本實施例之爐氣產生裝置用於一小型熱處理爐3，其中小型熱處理爐3具有一外爐體31及一內爐體32，內爐體32係供至少一金屬零件設置。當爐氣產生裝置設置於小型熱處理爐3時，爐氣產生裝置之內盒1的反應本體10及外盒2的容置本體20設置於外爐體31之頂部，反應本體10之第一端102及容置本體20之第一端20a凸出爐體31之頂部，而位於小型熱處理爐3的外部，反應本體10之第二端104及容置本體20之第二端20b往內爐體32延伸，並貫穿內爐體32之頂部至其內部，使內盒1之第一出氣結構12及外盒2之第二出氣結構22位於內爐體32內。
待爐氣產生裝置設置於熱處理爐3後，於內盒1之反應本體10的液體滴入口1020滴入一甲醇滴注液至反應通路100內。反應氣體供應管1024供應一反應氣體(如：氮氣)，反應氣體從氣體注入口1022進入反應本體10之反應通路100內。反應本體10吸收熱處理爐3之熱能，使位於反應通路100之甲醇滴注液受熱而霧化為一甲醇蒸氣，甲醇蒸氣與反應氣體混合而產生ㄧ混合氣體，混合氣體受熱分解為一爐氣，其中爐氣的成份為一氧化碳、氫氣、氮氣或其他氣體。
爐氣生成後，從反應本體10之反應通路100進入第一出氣結構12之第一出氣本體120，爐氣集中第一出氣本體120之第一氣體流通空間122內，最後爐氣通過設置於第一出氣本體120之環形側壁120c的該些第一出氣孔1200通入外盒2之第二出氣結構22的第二出氣本體222。爐氣流通於第二氣體流通空間222，最後爐氣從位於第二出氣本體222之環形側壁222c的該些第二出氣孔2200噴射至熱反應爐3之內爐體32內，爐氣係呈輻射狀噴射，使內爐體32內各處充滿爐氣，以防止進行熱處理之金屬零件產生氧化或脫碳。
由上述可知，本實施例之爐氣產生裝置與習知之爐氣產生裝置差異在於，其該些第一出氣孔1200及該些第二出氣孔2200分別位於內盒1及外盒2之側邊，非位於內盒1及外盒2之底部，即使爐氣之出氣方向與其反應方向相互垂直，而且外盒2包覆內盒1，可承接未完全反應之甲醇滴入液，如此未完全反應之甲醇滴入液不會直接滴至熱處理爐3之內爐體32，進而避免內爐體32及金屬零件產生積碳的問題。
復參閱第三圖，為了使爐氣產生裝置所產生之爐氣可快速的充滿熱處理爐3之內爐體32，該些第一出氣孔1200之直徑可大於該些第二出氣孔2200之直徑，使該些第一出氣孔1200之出氣量大於該些第二出氣孔2200之出氣量，大量爐氣會蓄積於第二出氣結構22之第二氣體流通空間222內，導致第二氣體流通空間222之氣壓大於內爐體32內之氣壓，使爐氣呈輻射狀從該些第二出氣孔2200噴射至內爐體32內，使內爐體32完全充滿爐氣。另外，也可使第一出氣孔1200之數量大於第二出氣孔2200之數量，也可達到上述功效，於此不再贅述。而該些第一出氣孔1200及第二出氣孔2200之數量及直徑可依據熱處理汽3之內爐體32的容積大小而定。
再參閱第二圖，外盒2之容置本體20更設有一空氣注入口2004，空氣注入口2004鄰近反應本體10之第一端102，並連接一空氣供應管2006，空氣供應管2006係從容置本體20之空氣注入口2004向外延伸。待爐氣產生裝置使用完後，可從空氣供應管2006通入ㄧ空氣，空氣經空氣注入口2004進入容置空間200，並充滿內盒1及外盒2，以快速地燒除位於內盒1及外盒2之積碳，以維持爐氣產生裝置之清潔。另外通入外盒2之空氣也可從該些第二出氣孔2200排出，以燒除熱處理爐3之加熱器上的積碳，避免加熱器於使用時之加熱效率降低或因過熱而損毀。
請參閱第四圖，係本發明之第二實施例之爐氣產生裝置的結構示意圖；如圖所示，上述實施例之第一出氣結構12為中空盤體，而本實施例之第一出氣結構12的第一出氣本體120係從反應本體10向下延伸，即為一管體，第一出氣本體120之側壁120c具有複數第一出氣孔1200，每ㄧ出氣孔1200連通第一氣體流通空間122及第二氣體流通空間222，本實施例之第一出氣結構12也能達到與上述實施例之第一出氣結構12的功效，於此不再贅述。
本實施例之爐氣產生裝置可調整第一出氣結構12的出氣孔1200之數量大於第二出氣結構22之該些第二出氣孔2200的數量；或者調整每ㄧ出氣孔1200之直徑大於第二出氣結構22之該些第二出氣孔2200的直徑，如此使爐氣產生裝置內之氣壓大於其外部(熱處理爐3內)之氣壓，使爐氣從該些第二出氣孔2200呈輻射狀噴出，並佈滿熱處理爐3，以保護進行熱處理之金屬零件。
請參閱第五圖，係本發明之第三實施例之爐氣產生裝置的結構示意圖；如圖所示，第三實施例之爐氣產生裝置與第二實施例大致相同，不同之處在於第一出氣本體120之側壁120c具有複數第一出氣孔1200，每ㄧ出氣孔1200連接ㄧ歧管1202，每ㄧ歧管1202係往第二出氣結構22之第二出氣本體220的側壁220c延伸，本實施例之第一出氣結構12也能達到與上述實施例之第一出氣結構12的功效，於此不再贅述。
綜上所述，本發明提供一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，本發明之爐氣產生裝置可直接吸收熱處理爐之熱能，不需額外設置加熱裝置，使爐氣產生裝置內之混合氣體(甲醇與氮氣)分解，以產生保護進行熱處理之金屬零件之爐氣。而內盒之第一出氣結構與外盒之第二出氣結構的出氣方向與內盒之甲醇滴注液與反應氣體的反應方向相互垂直，而外盒可承接未完全反應之甲醇滴注液，使未完全反應之甲醇滴注液不會直接滴於熱處理爐內而使熱處理爐內或金屬零件表面產生積碳。此外，第一出氣結構之該些第一出氣孔與第二出氣結構之該些第二出氣孔的數量與直徑相互配合，使爐氣產生裝置所產生之爐氣呈輻射狀噴射至熱處理爐內，並快速地充滿熱處理爐，以使熱處理爐內之金屬零件獲得適當之爐氣供應。然，可通入空氣於爐氣產生裝置，以燒除爐氣產生裝置及熱處理爐內之積碳，進而維持爐氣產生裝置之清潔，並避免熱處理爐之加熱器因積碳而降低加熱效率或過熱而損毀。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
1．．．內盒
10．．．反應本體
100．．．反應通路
102．．．第一端
104．．．第二端
1020．．．液體滴入口
1022．．．氣體注入口
1024．．．反應氣體供應管
12．．．第一出氣結構
120．．．第一出氣本體
120a．．．第一表面
120b．．．第二表面
120c．．．環形側壁
1200．．．第一出氣孔
1201．．．通孔
1202．．．歧管
122．．．第一氣體流通空間
2．．．外盒
20．．．容置本體
20a．．．第一端
20b．．．第二端
200．．．容置空間
2000．．．第一開口
2002．．．第二開口
2004．．．空氣注入口
2006．．．空氣供應管
22．．．第二出氣結構
220．．．第二出氣本體
220a．．．第一表面
220b．．．第二表面
220c．．．環形側壁
2200．．．第二出氣孔
2201．．．通孔
222．．．第二氣體流通空間
3．．．熱處理爐
31．．．外爐體
32．．．內爐體
第一圖為本發明之第一實施例之爐氣產生裝置之立體圖；
第二圖為本發明之第一實施例之爐氣產生裝置之剖面圖；
第三圖為本發明之第一實施例之爐氣產生裝置之使用狀態圖；
第四圖為本發明之第二實施例之爐氣產生裝置之結構示意圖；以及
第五圖為本發明之第三實施例之爐氣產生裝置之結構示意圖。
第二圖為本發明之第一實施例之爐氣產生裝置之剖面圖；
第三圖為本發明之第一實施例之爐氣產生裝置之使用狀態圖；
第四圖為本發明之第二實施例之爐氣產生裝置之結構示意圖；以及
第五圖為本發明之第三實施例之爐氣產生裝置之結構示意圖。
1．．．內盒
10．．．反應本體
100．．．反應通路
102．．．第一端
104．．．第二端
1020．．．液體滴入口
1022．．．氣體注入口
1024．．．反應氣體供應管
12．．．第一出氣結構
120．．．第一出氣本體
120a．．．第一表面
120b．．．第二表面
120c．．．環形側壁
1200．．．第一出氣孔
1201．．．通孔
122．．．第一氣體流通空間
2．．．外盒
20．．．容置本體
20a．．．第一端
20b．．．第二端
200．．．容置空間
2000．．．第一開口
2002．．．第二開口
2004．．．空氣注入口
2006．．．空氣供應管
22．．．第二出氣結構
220．．．第二出氣本體
220a．．．第一表面
220b．．．第二表面
220c．．．環形側壁
2200．．．第二出氣孔
2201．．．通孔
222．．．第二氣體流通空間
Claims (12)
- 一種用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，係包含：
一內盒，包含一反應本體及一第一出氣結構，該反應本體具有一第一端及一第二端，該反應本體具有一反應通路，該第一出氣結構設置於該反應本體之該第二端，並與該反應通路相連通，該第一出氣結構之出氣方向與該反應通路之反應方向相互垂直；以及
一外盒，包覆該內盒，該外盒具有一容置本體及一第二出氣結構，該容置本體具有一容置空間，該容置空間容置該反應本體，該第二出氣結構設置於該容置本體之一端，並對應該第一出氣結構，該第一出氣結構與該第二出氣結構相連通，該第二出氣結構之出氣方向與該第一出氣結構之出氣方向相同。 - 如申請專利範圍第1項所述之用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該反應本體之該第一端係供一甲醇滴注液及一反應氣體進入該反應通路，該甲醇滴注液與該反應氣體形成一爐氣。
- 如申請專利範圍第2項所述之用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該反應本體之該第一端具有一液體滴入口及一氣體注入口，該液體滴入口係供該甲醇滴注液滴入，該氣體注入口係供該反應氣體注入。
- 如申請專利範圍第3項所述之用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該容置本體具有一第一開口及一第二開口，該第一開口對應該液體滴入口，該第二開口對應該氣體注入口。
- 如申請專利範圍第4項所述之用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該內盒更包含：
一反應氣體供應管，連接該氣體注入口，並穿過該外盒之該第二開口。 - 如申請專利範圍第4項所述之用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該容置本體更包含：
一空氣注入口，該空氣注入口鄰近該反應本體之該第一端。 - 如申請專利範圍第6項所述之用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該容置本體更包含：
一空氣供應管，連接該空氣注入口。 - 如申請專利範圍第1項所述之用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該第一出氣結構係包含一第一出氣本體，該第一出氣本體具有一第一氣體流通空間，該第一氣體流通空間與該反應通路相連通，該第一出氣本體之側壁具有複數第一出氣孔。
- 如申請專利範圍第8項所述之用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該第一出氣結構更包含：
複數歧管，分別設置於該些第一出氣孔。 - 如申請專利範圍第8項所述之小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該第二出氣結構係包含一第二出氣本體，該第二出氣本體之側壁具有複數第二出氣孔，該第二出氣本體具有一第二氣體流通空間，該第二氣體流通空間與該些第一出氣孔及該些第二出氣孔相連通。
- 如申請專利範圍第10項所述之小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該些第一出氣孔之數量大於該些第二出氣孔之數量，該第二氣體流通空間之氣壓大於該外盒之外部的氣壓。
- 如申請專利範圍第10項所述之小型熱處理爐之爐氣產生裝置，其中該些第一出氣孔之直徑大於該些第二出氣孔之直徑，該第二氣體流通空間之氣壓大於該外盒之外部的氣壓。
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- 2013-10-31 CN CN201310530580.0A patent/CN103805759B/zh active Active
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