TW202032077A - 步進樑式加熱爐及步進樑式加熱爐之操作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種具有一爐室之步進樑式加熱爐，其具有一界定一爐床平面之固定爐床，而一樑體平行於一輸送平面進行一輸送運動及一在該爐室中界定之加熱區，其中，在該加熱區內之爐床平面為水平定向，而該輸送平面為垂直定向，並在一條輸送直線上與該爐床之中部相交，且其中，待處理物件可沿該輸送直線在一托盤上以一間距逐次地穿過一處理室進行輸送，該處理室從該開放式爐床延伸至一裝載高度，其中該步進樑式加熱爐之特徵為，具有至少5件托盤組件及/或至少在該步進樑式加熱爐內垂直於該爐床平面及該輸送平面之一橫截面中具有兩相互疊置之加熱元件，並可分別控制及/或通過至少一隔熱板與該處理室分隔。

Description

步進樑式加熱爐及步進樑式加熱爐之操作方法
本發明一方面涉及一種具有爐室之步進樑式加熱爐，其具有一界定一爐床平面之固定爐床，而一樑體平行於輸送平面進行一輸送運動及一在爐室中界定之加熱區，其中，在該加熱區內之爐床平面為水平定向，而輸送平面為垂直定向，並在一條輸送直線上與爐床之中部相交，且其中，待處理物件可沿該輸送直線在一托盤上以一間距逐次地穿過處理室進行輸送，該處理室從開放式爐床延伸至一裝載高度。另一方面，本發明涉及一種用於操作具有爐室之步進樑式加熱爐之方法，該爐室具有一界定爐床平面之固定爐床，而一樑體平行於輸送平面進行一輸送運動及一在爐室中界定之加熱區，其中，在該加熱區內之爐床平面為水平定向，而輸送平面為垂直定向，並在一條輸送直線上與爐床之中部相交，且其中，待處理物件可沿該輸送直線在一托盤上以一間距逐次地穿過處理室進行輸送，該處理室從開放式爐床延伸至一裝載高度。
從現有技術中已知此一般類型之步進樑式加熱爐及其操作方法。
例如，從專利公告號DE 34 40 126 A1中已知一種具有步進樑及固定樑之步進樑式加熱爐，其中該步進樑式加熱爐具有由防火外殼包圍之爐灶，在其爐頂設置頂棚及側面燃燒裝置，用於加熱位於爐灶中之退火物件。該退火物件通過步進樑逐次地沿進給方向通過爐床移動。為此，通過步 進樑將退火物件從固定樑上抬起，並沿進給方向進一步移動，之後再次放下至固定樑上，其中該步進樑再次逆向於進給方向在退火物件下方移動。該退火物件將藉由重複此過程，直到通過步進樑式加熱爐。
本發明之目的係提供一種步進樑式加熱爐及一種用於操作步進樑式加熱爐之方法，其將以符合經濟效益之方式進行操作或實現。
本發明之目的將通過具有申請專利範圍中獨立請求項特徵之步進樑式加熱爐及操作方法而達成。此外，在申請專利範圍附屬項及下列描述中亦能發現本發明之其他獨立優勢。
在此，本發明基於下列基本知識：相對均勻之溫度分佈可提高步進樑式加熱爐或其操作之經濟效益。
一種具有爐室之步進樑式加熱爐，其具有一界定一爐床平面之固定爐床，而一樑體平行於輸送平面進行一輸送運動及一在爐室中界定之加熱區，其中，在該加熱區內之爐床平面為水平定向，而輸送平面為垂直定向，並在一條輸送直線上與爐床之中部相交，且其中，待處理物件可沿該輸送直線在一托盤上以一間距逐次地穿過處理室進行輸送，該處理室從開放式爐床延伸至一裝載高度，而當步進樑式加熱爐之特徵為具有至少5件托盤組件時，可以符合經濟效益之方式進行操作。其結果為可以相同生產速度適當處理更多物件。通過合適之設計，較多之托盤組件數量可將待處理物件均勻分佈，因而亦可以一相應均勻且具經濟效益之方式進行實現。
在此情況下，托盤係一結構元件，而待處理物件可在該結構元件上通過步進樑式加熱爐輸送。該元件一方面可用於徐緩運輸待處理之物件，因而無需與爐床或樑體直接接觸，及/或另一方面同時運輸多種獨立之物件。通過合適之設計，托盤亦可提供防熱保護作用，例如通過在到達各物件前進行偏轉、攔截或引導對流或熱輻射。此效果亦可藉由配置多件托盤組件 而相對成倍增加。
當配置至少5件托盤組件時，爐室或處理室所提供之空間可被更有效利用。除此之外，所增加之托盤組件數量對處理室內所需之溫度均勻性具有相當正面之影響。一特別良好之溫度均勻性可由5件或多件托盤組件在處理室內，特別是與待處理物件在單件托盤組件相較之下更輕易實現。
一種具有爐室之步進樑式加熱爐，其具有一界定一爐床平面之固定爐床，而一樑體平行於輸送平面進行一輸送運動及一在爐室中界定之加熱區，其中，在該加熱區內之爐床平面為水平定向，而輸送平面為垂直定向，並在一條輸送直線上與爐床之中部相交，且其中待處理物件可沿該輸送直線在一托盤上以一間距逐次地穿過處理室進行輸送，該處理室從開放式爐床延伸至一裝載高度。而當步進樑式加熱爐之特徵為至少在步進樑式加熱爐內垂直於爐床平面及輸送平面之橫截面中，具有兩相互疊置之加熱元件，並可分別控制及/或通過至少一隔熱板與處理室分隔，將具經濟效益以可累積且可替代之方式進行實現。若至少在步進樑式加熱爐之垂直於爐床平面且垂直於輸送平面之橫截面中以可累積或可替代之方式配置兩個或多個加熱元件，而可將處理室設計成可加熱之結構，較佳為在其高度上，特別係在其總高度上設計為可加熱之結構，即在垂直方向上，由此確保可對所有托盤組件進行加熱。
若可以分別控制兩疊置之加熱元件，則步進樑式加熱爐可相對於所需要之溫度進行獨立設置。具體而言，可輕易調節爐室或處理室中之溫度標準，特別為由處理室高度之垂直方向觀察時，從而可確保處理室中相應之均勻溫度分佈。
若兩疊置之加熱元件以可累積或可替代之方式通過至少一隔熱板與處理室分隔，則可保護待處理物件免於直接及嚴重暴露於熱輻射之環境中。通過使用合適之隔熱板，可間接將通過加熱元件輸入至處理室中之 溫度導入，其可對待處理物件施加更均勻之溫度標準，尤其係在輸送平面之垂直方向。
在此可通過各加熱元件在處理室中，特別係在待處理物件上且其分佈在多件托盤組件上時，實現特別均勻之溫度效果。
總體而言，對於本發明之結構且特別係當在爐室內具有多間處理室之結構，可達成一種與已知之步進樑式加熱爐相異之處理環境，無論位於處理室內任何位置上，本發明均明顯提高待處理物件之溫度均勻性。
此類型之水平之多間處理室可在結構上以簡單方法而實現，特別係藉由在此提供之至少5件托盤組件。
此類型之多間處理室亦可藉由例如相應之固定隔間件平面之其他構造形式實現，然而，其缺點係，固定隔間元件至少在步進樑式加熱爐操作期間，將持續暴露於步進樑式加熱爐內長期之熱能環境之下。
所述步進樑式加熱爐較佳為具有可移動之隔間件平面，其藉由可移動之方式，特別係沿輸送直線通過處理室。例如，此可移動之隔間件平面可藉由合適之托盤之托盤組件以簡易構造方法實現。
其他優勢為，此類隔間件平面等或托盤組件等之間之空間在空間上彼此垂直互通，從而可在各隔間件平面等或托盤組件等下產生良好之空氣循環及熱循環。
當步進樑式加熱爐上使用多件托盤，而各空間之連接較佳可以簡易之結構方法而實現，而此托盤之寬度小於處理室垂直於輸送平面定向之內部寬度。
此狀態下，即使在多件托盤組件中，亦存在相同或幾乎相同之溫度條件。由此方式，儘管經過多件托盤組件，仍可生成高品質之待處理物件，並大幅降低瑕疵品之產生機率。此外，由於應用多件托盤組件，可同時明顯提高待處理物件之生產量。
而在任何情況下，均可在爐室內或處理室內明顯實現改善之溫度均勻性。
本發明之專業用語「爐室」所述為一步進樑式加熱爐之內部可加熱空間，藉由該加熱爐樑體之協助，逐次輸送待處理物件。所述沿輸送直線之輸送被分為一臨時靜止階段及一輸送階段，此為步進樑式加熱爐之習知技術。
本發明之專業用語「爐床」所述為爐室內垂直位於待處理物件下方之底板區域，其中爐床基本呈水平定向。
本發明中，該爐床較佳為包括一步進樑式加熱爐之處理室之處理式底板。而所述爐床或處理室底板較佳為可用於界定步進樑式加熱爐底部之水平爐床平面。
當爐床以此結構方式設計，其所具有之優勢為待輸送通過步進樑式加熱爐之托盤可在靜止階段臨時放置在該爐床上。此情況下，托盤下方之樑體亦可逆向於輸送方向從後部反向位置或一終端位置再度移回至其前部之反向位置或起始位置。
本發明之專業用語「爐床區」在此描述爐室之區域，該區域從爐室之底部區域，特別係從爐床之床面延伸到爐室之上部爐壁。
爐床區較佳由包括一個或多個側向隔熱板之隔熱裝置側向包圍形成。
爐床區在入口側由一爐室之主要入口形成，用於將待處理物件引入步進樑式加熱爐，在出口側由爐室之主要出口形成，用於將待處理物件從步進樑式加熱爐中輸出。因此，可以不同方式設計主要入口及主要出口，以便在爐室及周圍環境之間建立適當之「閘門」。例如，爐床區由具有一個或多個側向隔熱板之隔熱裝置之起始端及末端形成。
所有合適之加熱裝置均可以用作為加熱元件，其中在此特別 係使用現有技術中已知之加熱元件。在此尤其可使用電子加熱元件，其中，加熱元件較佳為設計成板狀。加熱元件較佳為在步進樑式加熱爐之完整長度上沿輸送直線形成一加熱區，該加熱區可相應於特別從加熱元件沿輸送直線朝向第一加熱元件之主要入口邊緣延伸到最後加熱元件之主要出口邊緣。
本發明之專業用語「樑體」描述一種在輸送直線方向上延伸之裝置，通過該裝置，特別係一個或多個托盤可將待處理物件輸送通過步進樑式加熱爐或其爐室或特別為其處理室。
本發明之專業用語「處理」可理解成指對物件進行熱處理。例如，在此涉及燒結、退火、回火、焊接及氮化等，由此可產生不同之處理時間。
此待處理物件可為各種不同之物件，例如粉末冶金產品或金屬部件等。
在此應加以敘述，專業用語「控制」及「調節」應被理解為同義詞，因此當提及「控制」時亦包括「調節」之特徵，反之亦然。
因此其優勢係，所述之步進樑式加熱爐包括一相應之控制或調節裝置，通過該控制或調節裝置，至少可部分控制或調節現有之加熱元件。
在此仍需指出，不定冠詞及不定量詞，例如「一個…」，「兩個…」等，通常應至少理解成，即「至少一個...」，「至少兩個...」等，除非由特定位置之上下文或內容顯示，則應僅在其中表示「正好一個...」或「正好兩個...」等。
在此仍需指出，在此情況下，通常應以此方式來理解「特別係」，即在該表述中引入可選擇之較佳特徵，因此該表述不應理解為「更確切地說」或「即」。
其較佳為具有至少六件或至少七件托盤組件，由此可更加有 效裝載及使用步進樑式加熱爐。特別係由此能在處理室內建立更多隔間件平面數量，並有利於處理室內之溫度均勻性分佈。
而當托盤組件數量為十件或較少時，亦或較佳為八件或更少之優勢為，在各層之間仍有足夠空間可使溫度均勻分佈。
一種較佳之實施例為，當相互疊置之加熱元件配置在位於爐床上方並延伸至上部爐壁之爐床區之側邊，特別係配置在從下部爐壁到上部爐壁界定之加熱元件區中，並且固定於隔熱板背向於爐床之一側。如此可確保待處理物件所在之處理室與加熱元件所在之加熱元件區之間，至少部分地存在一分離裝置，通過該分離裝置，尤其可持續保護待處理物件免受直接熱輻射。
若隔熱板至少延伸到第二高之托盤並穿過頂層之托盤，尤其係最上層之托盤之高度，至少在托盤靜止時無法發現兩相互疊置之加熱元件，則可大幅避免加熱元件之熱輻射對待處理物件產生直接之熱效應。
最上層之托盤組件有可能觀察到部分之上部加熱元件，然而就總面積而言，特別係最上層之托盤組件總面積小於60%或小於80%時，較佳為小於90%，則可視為可接受之程度。
若裝載高度至少為90mm時，較佳至少為95mm，特別係至少97mm，亦有優勢，因為可安裝足夠數量之托盤組件，且因此亦可在處理室內實現隔間件平面。
若在輸送平面兩側之橫截面中均設有一隔熱板及兩相互疊置且可分別控制之加熱元件，則可精確設置對待處理物件有效且均勻之溫度效果，並可在處理室中保持最佳溫度。而特別在具有可分別控制之加熱元件時，可在爐室且特別係在處理室之整體高度上實現非常均勻之溫度標準。
此外，可根據溫度均勻性，特別係已達到或即將達到之溫度均勻性控制樑體在處裡室內之移動。特別地，由此可用於控制例如輸送速度 或輸送距離等，並且可控制待處理物件在處裡室內之停留時間。另可以累積或替代之方式，根據處理室內之溫度均勻性控制在不同高度之物件停留時間，特別係可因此根據溫度均勻性而控制樑體之驅動。
特別有利係，通過至少一溫度感測器調節一疊置在另一加熱元件上之加熱元件溫度。由此可使加熱元件能特別快速反應，並因此能更快更精確設定處理室內之溫度均勻性。
此處所指之合適之溫度感測器，可通過例如一機械式運作之溫度感測器、一熱電溫度感測器、熱電偶等多種方式而實現。
一特別有利之變化實施例為，兩加熱元件之一作為從動裝置配置在另一加熱元件之上方，而兩加熱元件中之一配置在另一作為主裝置之加熱元件上方，從而形成疊置之配置。藉由此方式在反應特性上相互連接之加熱元件，該等加熱元件相互牽制，但仍可對其加熱輸出進行獨立且精確之控制。
加熱元件可藉由此類「主從」之配置特別設置成快速適應處裡室內溫度之變化，尤其可對非均勻之垂直溫度分佈進行反應。
若可根據溫度均勻性，特別係已達到或即將達到之溫度均勻性而控制處裡室內受「主裝置」控制之加熱元件及/或受「從動裝置」控制之加熱元件，則可特別精確實現處裡室內之溫度均勻性分佈。
若可根據步進樑式加熱爐之加熱元件，特別係受「主裝置」控制之加熱元件及/或受「從動裝置」控制之加熱元件控制步進樑式加熱爐之樑體，則可更精確操作此步進樑式加熱爐。
在此情況下其優勢為，若可根據樑體控制加熱元件，則可特別達成所期望在處理室內之溫度均勻性。
若兩加熱元件之溫度均勻性可控制或調節成較佳為在處理室及/或托盤組件區域中至少為±5K，特別係±4K或更小，則可沿垂直之 輸送平面實現關於待處理物件之特別均勻處理品質。
當加熱區沿輸送直線具有可變化之溫度曲線時，其額外之優勢為，待處理物件在其通過步進樑式加熱爐之過程中可通過不同之溫度區域，其結果為可再次增加對處理方法之選擇。
若將至少部分待處理物件通過陶瓷載體儲存在至少一件托盤組件中，則可進一步提高待處理物件之生成品質。藉由此陶瓷載體降低在物件及托盤間之接觸點發生多餘或臨界之熱傳遞風險。此方法可再次減少在產品上至少部分形成冷卻陰影之風險，從而避免大幅降低生成品質。
一其他有利之變化實施例為，平行於輸送直線之托盤延伸為間距之至少3倍，較佳至少3.5倍。以此方式可實現，物件在通過步進樑式加熱爐處理室之過程中可經過充足數量之靜止階段，從而可明顯提高物件處理品質。當必要時，亦可提供更大之間距，從而使托盤之延伸亦可對應於間距，或者甚至小於間距。此過程取決於具體之程序，亦可緩慢進行，從而使物件通過步進樑式加熱爐處理時，進行特定程度之運動。
一種用於操作具有爐室之步進樑式加熱爐之方法，該爐室具有一界定爐床平面之固定爐床，而一樑體平行於輸送平面進行一輸送運動及一在爐室內界定之加熱區，其中，在該加熱區內之爐床平面為水平定向，而輸送平面為垂直定向，並在一條輸送直線上與爐床之中部相交，且其中待處理物件可沿該輸送直線在一托盤上以一間距逐次地穿過處理室進行輸送，該處理室從開放式爐床延伸至一裝載高度，而此方法之特徵在於至少在步進樑式加熱爐垂直於爐床平面及輸送平面之橫截面中以±5K或一較佳之溫度均勻性調節溫度，則可以具經濟效益之方式進行實現。
藉由此精確之調節較佳可實現所有位於托盤上之待處理物件特別均勻之處理品質，而非取決於各待處理物件位於托盤組件之位置。
若溫度均勻性控制在±4K或較低，及/或至少在托盤區域內 及/或在托盤上配置之托盤組件區域內以±5K，特別係±4K或較低之溫度均勻性調節溫度，則此方法可更精確的實現。由此可更精確保證產品品質。
若兩加熱元件至少在橫截面之溫度均勻性調節為±5K，特別係±4K或較低，較佳為在處理室及/或托盤組件區域內，則可以較可靠之方法在處理室之整體高度上設定均勻溫度。而較佳為當所有托盤組件皆在此均勻之溫度標準下，各物件必要時在托盤之各水平及垂直位置均可受益於相同之處理溫度。
在此應補充所述之方法亦可通過在此說明之其他技術特徵進行補充，以便有利發展該方法。
上述或專利申請範圍中所述之特徵亦可進行合適組合，以便能以相應之累積方法而實現優點。
10:步進樑式加熱爐
11:爐室
12:物件
13:上部爐壁
14:下部爐壁
15:側邊爐壁
16:入口
17:出口
18:輸送方向
21:爐床平面
22:輸送平面
23:裝載高度
26:加熱元件區
27:爐床區
28:處理室
29:加熱區
30:爐床
31:爐床基石
32:通道
37:隔熱板
38:隔熱板基座
39:隔熱板部件
40:樑體
41:樑石
42:通道
50:托盤
51:托盤組件
52:托盤組件
53:托盤組件
54:托盤組件
55:托盤組件
56:托盤組件
57:托盤組件
58:陶瓷載體
60:加熱元件
60A:上部加熱元件邊緣
60B:上方之虛擬熱輻射路徑
60C:下方之虛擬熱輻射路徑
61:溫度感測器(示例編號)
62:熱元件
65:設定
66:從動控制器68之控制裝置
67:加熱元件60之控制裝置
68:從動控制器
69:主控制器
70:驅動裝置
71:偏心驅動器
72:垂直驅動器
73:水平驅動器
74:支架
80:溫度
81:溫度上升
82:處理溫度
83:溫度下降
根據下列實施例之描述解釋本發明之其他優點、標的及特性，此實施例亦由下列圖式說明特別展示：
第1圖 一通過步進樑式加熱爐之加熱區之截面圖；及
第2圖 一通過其他步進樑式加熱爐之加熱區之截面圖；
第3a圖 一通過步進樑式加熱爐之示意縱向截面圖，該截面圖具有根據第1圖及第2圖沿輸送平面之截面圖；
第3b圖 一通過第3a圖之步進樑式加熱爐之替代方案之示意縱向截面圖，該截面圖具有根據第1圖及第2圖之輸送平面之截面圖；
第3c圖 一根據第3a圖及第3b圖之步進樑式加熱爐中溫度分佈之示意圖；及
第4圖 一根據第1圖至第3圖之配置之加熱元件之溫度控制之基本圖示。
第1圖所示為一具有爐室11之步進樑式加熱爐10之第一實施例，其中可對待處理物件12進行熱處理。
此熱處理之方法適用於各種類型之待處理物件12。在該實施例中，此為粉末冶金產品，其可通過爐室11進行燒結處理。
步進樑式加熱爐10之爐室11具有一下部爐壁14，而側邊爐壁15從該下部爐壁開始垂直延伸，而一上部爐壁13在頂部封閉爐室11。
爐室11可通過入口16及出口17(參見第3a圖及第3b圖)從前方及後方接近爐室11，其中，待處理物件12在輸送方向18上通過輸入側入口16被送入爐室11，再通過輸出側出口17排出爐室11。
爐室11具有一水平延伸之爐床平面21，一垂直延伸之輸送平面22延伸至該爐床平面，在本發明之標的中，爐床平面21及輸送平面22之交點(此處未標示)定義為一延輸送方向18延伸之輸送直線(此處未標示)。在輸送方向18上，待處理物件12之實際輸送運動在此為通過步進樑式加熱爐10進行輸送。
步進樑式加熱爐10之其他特徵為，裝載高度23位於爐床平面21之上方，並由爐床平面21開始計算。該實施例中，裝載高度23為大約160mm。
此外，步進樑式加熱爐10具有一加熱元件區26及一爐床區27，由此爐室11在垂直於輸送方向18定向之橫截面中具有較佳之空間功能劃分(參見第1圖及第2圖)。從爐床高度21到裝載高度23之爐床區27中應界定一處理室28，在其中對穿過步進樑式加熱爐10之物件12進行處理。根據具體之過程管理，裝載高度23亦可作為步進樑式加熱爐10運作過程之特定參數，亦可將步進樑式加熱爐10之處理過程，特別係將一間距之時間視為處理時間。爐室11內亦可在其中界定一加熱區29。
一步進樑式加熱爐10之爐床30在爐床平面21形成。爐床基石31位於爐床平面21下方，其具有一用於在爐室11內進行空氣循環之通道32。
爐床基石31形成於處理室28之下端，該基石在該實施例中至少由耐熱陶瓷組成或至少具有耐熱陶瓷。
處理室28在兩側由隔熱板37從側邊與實際加熱區29分隔，特別係與位於側邊更遠且彼此分隔之加熱元件區26隔離。
此實施例中，隔熱板37包括隔熱板基座38及疊置在其上之隔熱板部件39，各隔熱板部件39作為單一部件放置在隔熱板基座38上端(此處未明確編號)。該實施例中，總共五個隔熱板部件39相互疊置或堆疊。
一承載樑石41之樑體40(提升樑)在沿輸送平面22且在爐床平面21下方之區域中延伸，而該樑石具有一用於在爐室11內進行空氣循環之通道42(可參見第3a圖及第3b圖)。
樑石41之通道42及各相應之爐床基石31之通道32彼此相鄰放置，其較佳為通道32及通道42具有一致之開口，以減少干擾處理室或爐床平面21下方之所需之空氣流通。
樑石41由爐床基石31從側向包圍。因此，樑石41亦由耐熱陶瓷組成或至少包括一耐熱陶瓷組件。
樑體40至少在靜止階段集成在下部爐壁14中；即在步進樑式加熱爐10較少受熱之區域中，因此樑體40本身之結構幾乎沒有暴露於臨界高溫環境中。
此外，步進樑式加熱爐10之特徵在於，待處理物件12可於步進樑式加熱爐10中通過托盤50或較多之此類托盤50並且最終輸送進入爐室11。
一合適之托盤50具有共七個托盤組件51至57，托盤組件 51至57中之任一件較佳為配備有一陶瓷載體58(在此僅以示例編號呈現)，由此可特別減少物件與托盤之間不良熱傳導之影響。
步進樑式加熱爐10具有多個加熱元件60，用於將所需之一種或多種熱量引入至爐室11，而此加熱元件配置在側邊爐壁15上，且較佳以電源方式驅動。加熱元件60在此界定加熱區29，該加熱區從由輸送方向18上觀察到之面對第一加熱元件60之入口16邊緣(在此未編號)延伸至由輸送方向18上觀察到之面對最後之加熱元件60之出口17邊緣。
該實施例中，下部加熱元件60及上部加熱元件60配置於各側邊爐壁15上。而在其他實施例中，可在輸送方向18上配置多個單一之加熱元件60。
此外，在此僅由橫截面展示之溫度感測器61亦可配置在側邊爐壁15。此類溫度感測器61可沿輸送方向18配置成多排，或較佳為相互前後配置成多排，以達成精確檢測爐室11內沿輸送直線之溫度及/或溫度差。 而在其他實施例中，溫度感測器61亦可配置在其他位置，例如在隔熱板37上或在單一之載體上。
因此，根據第1圖所示之第一實施例，步進樑式加熱爐10特別包括爐室11、界定爐床平面21之固定爐床30、樑體40執行一平行於輸送平面22之輸送運動及在爐室11中界定之加熱區29。
如前所述，爐床平面21為水平延伸，而輸送平面22為垂直延伸，且兩者較佳為均在此處未標示之輸送直線上與爐床30之中部相交，該輸送直線在輸送方向18上延伸穿過爐室11。
在此，待處理物件12沿該輸送直線，亦即在輸送方向18經由托盤50從處理室28以一間距(此處未標示)逐次進行輸送，而托盤50可從爐床30延伸至裝載高度32。
一方面為達成利用步進樑式加熱爐10提高產量，托盤50具 有至少五件托盤組件，在該實施例中已提供上述之七件托盤組件51至57。
另一方面，較多之托盤組件數量可明顯改善處理室28內之溫度均勻性，由於藉由至少五件托盤組件之數量，在處理室28內實現±5K或較小且精確之溫度均勻性。
一明顯有利之溫度均勻性以可累積或可替代之方式，可藉由配置兩疊置之加熱元件60而實現，特別係當加熱元件可分別控制時，則可分散加熱元件60之加熱功率。即以此方式配置及控制之加熱元件60可分別控制及精確設置，由此可在本發明之標的上精確控制爐室11，特別係處理室28內之溫度環境。當沿輸送方向18配置多個加熱元件60，則該等加熱元件60亦可在必要時被分別控制或調節，以實現最佳之界定溫度梯度或相應界定之溫度。
一明顯改善之溫度均勻性以可累積或可替代之方式，亦可由此實現，即可通過隔熱板37將處理室28與最終加熱元件60位於其中之加熱元件區26分隔。其結果為可提供處理室28良好之保護，避免受到直接從加熱元件60發出非均勻之熱輻射。
在此，爐室11以其中央之處理室28劃分為一中央爐床區27，而大量之待處理物件12在處理溫度82(參見第3c圖)經由此輸送通過步進樑式加熱爐10，並分為在其兩側配置之加熱元件區26，其中後者之特徵為，通過步進樑式加熱爐10之加熱區29內配置有加熱元件60。
處理室28特別係通過隔熱板37與加熱元件區26分隔，由此亦可保護處理室28免受配置在加熱元件區26中之加熱元件60散發之熱輻射能之影響。
換句話說，即通過隔熱板37亦可保護托盤50或待處理物件12免受直接熱輻射能之影響，而處理室28之溫度控制主要係由處理室28內之周圍結構，在此一方面指托盤50及/或陶瓷載體58之間或另一方面與物 件12之間之熱輻射交換。對流進行之熱傳遞可對處理室28周圍結構之熱輻射溫度均勻化產生重要影響。由此可以對待處理物件12進行特別溫和之熱處理。首先，相互疊置且可分別控制之加熱元件60可調節垂直之溫度分佈，其次可用於影響自然對流之形成。再者，步進樑式加熱爐10之運作過程可導致托盤60及物件12之移動，而相應增加對流之影響。
現有實施例之托盤組件51至57，特別係頂層之托盤組件57亦有利於對處理室28提供良好保護，從而可在處理室28環境中形成維持處理溫度82之良好溫度均勻性。
相互疊置之加熱元件60亦位於爐床區27之一側，該區位於爐床30上方並延伸至上部爐壁13。
而相互疊置之加熱元件60精確位置係位於隔熱板37背向爐床30或處理室28之一側，即在加熱元件區26中，該加熱元件區26從下部爐壁14延伸到上部爐壁13。
此外，可通過隔熱板37及特別係裝載高度23與托盤50之相互協調，隔熱板37可至少向上延伸，較佳為至少當托盤50放置於爐床30上方時，從第二高之托盤組件56無法觀察到頂層托盤組件57之兩相互疊置之加熱元件60。當步進樑式加熱爐10內之托盤50暫時放置於爐床30上時，頂部之托盤組件57較佳為無法觀察到兩相互疊置之加熱元件60，由此可確保充足之溫度均勻性。
第1圖中再次顯示此關係之效果，其中由左邊之加熱元件60之上部加熱元件邊緣60A開始，展示兩條以虛線表示之虛擬熱輻射路徑60B及60C。
上方之虛擬熱輻射路徑60B穿過隔熱板37之左上端，可輻射直達處理室28內裝載高度23之高度。相較之下，至少當托盤50在靜止階段時放置於爐床30上時，下方之其他虛擬熱輻射路徑60C無法穿透隔熱 板37，因而無法能到達托盤組件51至57，特別係頂部之托盤組件57或位於其上之待處理物件12。
第2圖所示為步進樑式加熱爐10之一其他實施例，其在結構上與第1圖之步進樑式加熱爐10基本相同，而相異之處在於其隔熱板37，該隔熱板37具有較少之隔熱板部件39，即較短之隔熱板。
由於隔熱板37在爐室11中之高度降低，在一其他實施例中，即使托盤50在靜止階段位於爐床30上，頂部之托盤組件57亦可至少「觀察到」上部加熱元件60。然而在此情況下，由於上部加熱元件60較小，基本上為可忽略之區域，因而仍可忽略此直接熱輻射之效應。而此實施例之結果特別亦可實現充足之溫度標準均勻性。
換句話說，兩虛擬之熱輻射路徑60B及60C由此可到達頂部之托盤組件57，而當缺少頂部之托盤組件56時，則虛擬之熱輻射路徑60C至少可到達第二高之托盤組件56。
關於其餘之結構，第2圖所示之一其他步進樑式加熱爐10可實現之效果及優點，為避免重複，可參見第1圖中之第一步進樑式加熱爐10之描述。
第3a圖所示為一穿過步進樑式加熱爐10之示意縱向截面圖，如第1圖及第2圖所示，其整體上再次清楚說明步進樑式加熱爐10之構造。一方面，可清楚觀察到在步進樑式加熱爐10之爐室11內大量串聯相接之托盤50。另一方面，其所示之加熱元件60沿爐室11四處延伸。在此可特別觀察到通道32及通到42之幾何形狀，其理想為完全位於處理室28之下方。此外，亦可清楚顯示步進樑式加熱爐10之樑體40之驅動裝置70，其中在該實施例中，驅動裝置70包括一偏心驅動器71，通過爐室11之托盤50可藉由該偏心驅動器進行結構簡易之進給輸送。
第3b圖所示為一用於第1圖及第2圖所示之各步進樑式加 熱爐10中，且具有一垂直驅動器72及水平驅動器73之替代性驅動裝置70，其中，樑體40可通過相應之支架74支撐在未分別編號之驅動裝置70上。此外，樑體40可藉由垂直驅動器72進行提昇運動，並藉由水平驅動器73在輸送方向18上及相對於輸送方向18上進行樑體40之水平運動。
第3c圖所示為關於步進樑式加熱爐10內常見之溫度曲線圖。具體而言，第3c圖所示之溫度曲線為步進樑式加熱爐10之處理室28內之溫度80，其中，從爐室11之入口16開始之溫度80基本上根據如溫度上升81之線性特性而持續升高，直到最終在處理室28中達到期望之處理溫度82，該溫度在處理室28中，特別係在單一托盤組件51至57上或之間沿輸送直線可視為恆定溫度，特別係在本發明中可達到±4K範圍或較低之溫度均勻性。溫度80從出口17開始亦根據如溫度下降83之線性特性而下降，因此待處理物件12上之熱負荷在爐室11之出口17處開始緩慢減少。此外，特別當沿輸送方向18配置多個加熱元件60時，必要時可單獨進行加熱元件60之目標控制或調節，以便用期望之方式設定溫度梯度。
第4圖所示為步進樑式加熱爐10之溫度控制基本圖示。該步進樑式加熱爐10之示例所示之溫度控制以特定之使用者設定65進行預先調節，特別係由該設定控制溫度調節之主控制器69。該主控制器69亦可連接到配置在爐室11內之溫度感測器61，在該實施例中，溫度感測器61具有熱元件62，用於偵測爐室11內，特別係加熱區29內之溫度狀況。根據所測得之溫度數據，主控制器69一方面通過一控制裝置67控制上部加熱元件60，另一方面，主控制器69通過一控制裝置66控制與主控制器69從動之控制器68(從動控制器)，該從動控制器亦與其他溫度感測器61保持有效連接，所述溫度感測器亦包括熱元件62。以此方式取得之溫度數據可由從動控制器68用來通過一控制裝置67控制或調節下部加熱元件60。由此可精確設定爐室11內之溫度。在此所述之溫度控制可特別提高處理室28內溫度均勻性需 達成之精確度，並可特別在各托盤組件51至57上或之間，實現較精確之±4K或更低之溫度均勻性。
在此應明確指出，上述或專利申請範圍及/或圖式中描述之發明特徵，亦可在適當情況下進行組合，以便達成以相應累積之方式實現所述之特徵、效果及優點。
上述實施例僅為本發明之步進樑式加熱爐之第一構造內容，而本發明之實施例並非僅限於此實施例。
10:步進樑式加熱爐
11:爐室
12:物件
13:上部爐壁
14:下部爐壁
15:側邊爐壁
21:爐床平面
22:輸送平面
23:裝載高度
26:加熱元件區
27:爐床區
28:處理室
29:加熱區
30:爐床
31:爐床基石
32:通道
37:隔熱板
38:隔熱板基座
39:隔熱板部件
40:樑體
41:樑石
42:通道
50:托盤
51:托盤組件
52:托盤組件
53:托盤組件
54:托盤組件
55:托盤組件
56:托盤組件
57:托盤組件
58:陶瓷載體
60:加熱元件
60A:上部加熱元件邊緣
60B:上方之虛擬熱輻射路徑
60C:下方之虛擬熱輻射路徑
61:溫度感測器(示例編號)

Claims (12)

  1. 一種具有一爐室(11)之步進樑式加熱爐(10)，其具有一界定一爐床平面(21)之固定爐床(30)，而一樑體(40)平行於一輸送平面(22)進行一輸送運動及一在該爐室(11)中界定之加熱區(29)，其中，在該加熱區內之該爐床平面(21)為水平定向，而該輸送平面(22)為垂直定向，並在一條輸送直線上與該爐床(30)之中部相交，且其中待處理物件(12)可沿該輸送直線在一托盤(50)上以一間距逐次地穿過一處理室(28)進行輸送，該處理室從該開放式爐床(30)延伸至一裝載高度(23)，其特徵為，該托盤(50)具有至少五件托盤組件(51至57)及/或至少在該步進樑式加熱爐(10)垂直於該爐床平面(21)及(平行於)該輸送平面(22)之一橫截面中具有兩相互疊置之加熱元件(60)，其可分別進行控制及/或通過至少一隔熱板(37)與該處理室(28)分隔。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之步進樑式加熱爐(10)，其特徵為，該托盤(50)具有至少六件，較佳為至少七件托盤組件(51至57)。
  3. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之步進樑式加熱爐(10)，其特徵為，該相互疊置之加熱元件(60)配置在位於該爐床(30)上方並延伸到一上部爐壁(13)之爐床區(27)之一側，特別係在從一下部爐壁(14)延伸到該上部爐壁(13)之加熱元件區(26)中，並固定在該隔熱板(37)背向於該爐床(30)之一側。
  4. 根據申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之步進樑式加熱爐(10)，其特徵為，該隔熱板(37)至少延伸至第二高之托盤組件(56)到頂層 托盤組件(57)，而在該托盤(50)靜止時無法觀察到兩相互疊置之加熱元件(60)。
  5. 根據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之步進樑式加熱爐(10)，其特徵為，該裝載高度(23)至少為90mm，較佳至少為95mm，特別係至少為97mm。
  6. 根據申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之步進樑式加熱爐(10)，其特徵為，在該輸送平面(22)兩側截面中配置有隔熱板(37)及兩件相互疊置且可分別控制之加熱元件(60)。
  7. 根據申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之步進樑式加熱爐(10)，其特徵為，通過至少一溫度感測器(61)分別調節相互疊置之加熱元件(60)中任一件之溫度。
  8. 根據申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之步進樑式加熱爐(10)，其特徵為，兩相互疊置之加熱元件(60)中之任一件作為從動裝置，而兩相互疊置之加熱元件(60)中之另一件，作為其調節之主裝置。
  9. 根據申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之步進樑式加熱爐(10)，其特徵為，兩加熱元件(60)至少在橫截面中溫度均勻性可調節為±5K，特別係±4K或更低，較佳為可在該處理室(28)中及/或在該托盤組件(51至57)區域中進行控制或調節。
  10. 一種用於操作具有一爐室(11)之步進樑式加熱爐(10)之方法，該爐室具有一界定一爐床平面(21)之固定爐床(30)，而一樑體(40)平行於一輸送平面(22)進行一輸送運動及一在該爐室(11)內界定之加熱 區(29)，其中，在該加熱區內之該爐床平面(21)為水平定向，而該輸送平面(22)為垂直定向，並在一條輸送直線上與該爐床(30)之中部相交，且其中待處理物件(12)可沿該輸送直線在一托盤(50)上以一間距逐次地穿過一處理室(28)進行輸送，該處理室從該開放式爐床(30)延伸至一裝載高度(23)，其特徵為，可至少在該步進樑式加熱爐(10)垂直於爐床平面(21)及輸送平面(22)之一橫截面中以±5K或一較佳之溫度均勻性調節溫度。
  11. 根據申請專利範圍第10項之方法，其特徵為，可以±4K或較低之溫度調節溫度均勻性及/或至少在該托盤(50)區域內及/或在該托盤(50)上配置之托盤組件(51至57)區域內以±5K，特別係±4K或較低之溫度均勻性調節溫度。
  12. 根據申請專利範圍第10項或第11項之方法，其係用於操作根據申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之步進樑式加熱爐(10)，其特徵為，兩加熱元件(60)至少在橫截面中之溫度均勻性為±5K，特別係±4K或較低，較佳為在該處理室(28)及/或在托盤組件(51至57)之區域內進行調節。
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