[發(fā)明專利]一種快速循環(huán)氣冷真空爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310517646.2
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103557710A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施戈;彭建;陳良賢
• 申請（專利權(quán)）人: 北京泰科諾科技有限公司
• 主分類號: F27D9/00
• 分類號: F27D9/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種快速循環(huán)氣冷真空爐，尤其是涉及真空爐的快速循環(huán)氣冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

真空爐（Vacuum?furnace）是一種利用真空系統(tǒng)使其工作時(shí)爐腔壓力小于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓從而達(dá)到一定真空度的工業(yè)爐。由于爐腔內(nèi)可具有真空環(huán)境，真空爐被賦予了無雜質(zhì)、無污染、低能耗以及便于控制溫度等優(yōu)點(diǎn)，從而也被廣泛應(yīng)用于熱處理、粉末燒結(jié)以及真空釬焊等領(lǐng)域，一些高技術(shù)功能材料的制備也依賴真空爐的真空潔凈環(huán)境。

但是高的真空度和保溫效果同時(shí)也給真空爐帶來了缺點(diǎn)。一般真空爐具有多層反射屏，有良好的隔熱保溫作用，這樣有利于節(jié)省加熱能量。但好的保溫作用卻造成了降溫過程的困難，在爐腔內(nèi)空氣稀薄的情況下，一般爐體溫度從500攝氏度降至100攝氏度以下需要5小時(shí)，對于一些小型器件的退火來說效率很低。工件完成熱加工或熱處理后降溫的緩慢這一情況大大增加了真空爐再次工作前的間隔時(shí)間，因此嚴(yán)重降低了真空爐的使用效率。另外，在爐腔內(nèi)不同位置被放入了多個(gè)工件的情況下，各個(gè)工件間的溫度難以均勻，這一定程度上影響了真空爐加工和處理工件的質(zhì)量。

對于真空爐的缺點(diǎn)，不少學(xué)者和工程人員不斷對真空爐進(jìn)行研究和改進(jìn)，提出了很多制冷或者控制溫度的方法。目前冷卻和控制爐腔溫度的方法主要有氣冷和水冷。歐洲專利EP2525179A2在爐腔一側(cè)添加了一個(gè)可開閉的冷卻倉，物料在完成加熱處理后可被輸送到與爐腔具有相同腔室壓力的冷卻倉中。在冷卻倉中物料獨(dú)立地進(jìn)行氣淬、水淬或油淬等過程，而爐腔的主要部分則可同時(shí)進(jìn)行下一次加熱處理。這一設(shè)計(jì)提高了真空爐的工作效率，也提供了靈活的淬火與降溫方式。但物料的尺寸受到限制，而冷卻倉的開閉過程會(huì)一定程度上影響爐腔內(nèi)物料的加工質(zhì)量。另外，在對不能水淬和油淬的物料使用氣淬時(shí)溫度和腔壓并不能準(zhǔn)確控制。中國專利CN201110125236.4也設(shè)計(jì)了類似的冷卻方案，并在腔室壁和屏蔽門中都加入了循環(huán)水冷，但是同樣的，在氣冷時(shí)也存在腔壓不可控等缺點(diǎn)。

國內(nèi)外有很多針對氣冷問題的改進(jìn)設(shè)計(jì)。中國專利CN201110254841.1使用大功率風(fēng)機(jī)向爐腔內(nèi)鼓風(fēng)從而達(dá)到了氣冷效果。但是，進(jìn)風(fēng)量嚴(yán)重依賴風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)口與回風(fēng)口三者的口徑以及相互配合。通常要達(dá)到制冷效果，進(jìn)風(fēng)口的口徑往往需要占據(jù)整個(gè)爐腔口徑的一半以上。同時(shí)，要保持氣體的對流和持續(xù)冷卻，爐腔內(nèi)必須保持較高的壓力。然而較高的壓力不僅容易影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也造成了惰性氣體的大量浪費(fèi)。歐洲專利EP0289435A1、EP2116802A1以及美國專利US4171126都對氣冷的方式和氣路進(jìn)行了改進(jìn)，分別通過特制的風(fēng)機(jī)葉片、氣體流向調(diào)節(jié)器以及進(jìn)氣通道和排氣口的特殊設(shè)計(jì)在一定程度上減少了風(fēng)機(jī)的尺寸和送風(fēng)量，降低了氣冷時(shí)的腔室壓力。而德國專利DE-PS3736502爐腔內(nèi)加入了一個(gè)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)筒，可攪動(dòng)氣體使氣體輕微的循環(huán)起來，也在一定程度上提高了氣冷的效率。

但是總的來說，雖然將爐腔分離成加熱腔和冷卻腔兩者輪流工作的方式能一定程度上提高真空爐的使用效率，但是多腔室和水冷設(shè)計(jì)具有應(yīng)用范圍有限、不節(jié)能和影響加工質(zhì)量等缺點(diǎn)；而氣冷設(shè)計(jì)多對爐腔尺寸和工藝有很大限制，不僅浪費(fèi)大量惰性氣體同時(shí)也容易影響工件質(zhì)量的穩(wěn)定性。不過，上述一些氣冷設(shè)計(jì)的方案具有很大的啟發(fā)意義，也為更加完善的真空爐冷卻方案提供了重要參考。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一種快速循環(huán)氣冷真空爐，進(jìn)一步提高氣冷真空爐的氣冷效率和質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出以下技術(shù)方案：

一種快速循環(huán)氣冷真空爐，，所述氣冷真空爐包括真空爐1、快速循環(huán)氣冷系統(tǒng)和抽氣閥8，其中，所述快速循環(huán)氣冷系統(tǒng)包括：

截止閥2；

水冷管道3，設(shè)置在真空爐1的兩側(cè)回路中；

壓力傳感器4，設(shè)置在水冷管道3上；

充氣閥門7，所述充氣閥門7與壓力傳感器4的配合控制循環(huán)氣體的用量和所述真空爐1的腔室內(nèi)壓力；

羅茨泵5，所述羅茨泵5與所述抽氣閥8構(gòu)成抽真空部分，用于所述真空爐1的腔室的快速抽真空；所述截止閥2與抽氣閥8配合切換所述羅茨泵5的工作模式，使其分別處于抽真空模式和循環(huán)氣冷兩種模式。

所述真空爐1的爐腔內(nèi)壓力在100～20000Pa范圍內(nèi)變動(dòng)。

所述真空爐1的兩側(cè)開口與羅茨泵5的進(jìn)氣口和出氣口串聯(lián)成回路，在真空爐1的兩側(cè)回路中還設(shè)置了熱交換裝置。

所述快速循環(huán)氣冷系統(tǒng)還包括變頻電機(jī)6，所述變頻電機(jī)6驅(qū)動(dòng)所述羅茨泵5并且控制羅茨泵5的轉(zhuǎn)速，使得所述羅茨泵5在獲得足夠的壓縮比的同時(shí)能夠維持在合理的轉(zhuǎn)速。