[實用新型]一種快速循環氣冷真空爐

有效

• 申請號: 201320669634.7
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN203534207U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 施戈;彭建;陳良賢
• 申請（專利權）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權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本實用新型涉及一種快速循環氣冷真空爐，尤其是涉及真空爐的快速循環氣冷系統。

背景技術

真空爐（Vacuum?furnace）是一種利用真空系統使其工作時爐腔壓力小于一個標準大氣壓從而達到一定真空度的工業爐。由于爐腔內可具有真空環境，真空爐被賦予了無雜質、無污染、低能耗以及便于控制溫度等優點，從而也被廣泛應用于熱處理、粉末燒結以及真空釬焊等領域，一些高技術功能材料的制備也依賴真空爐的真空潔凈環境。

但是高的真空度和保溫效果同時也給真空爐帶來了缺點。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，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間，因此嚴重降低了真空爐的使用效率。另外，在爐腔內不同位置被放入了多個工件的情況下，各個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量。

對于真空爐的缺點，不少學者和工程人員不斷對真空爐進行研究和改進，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在爐腔一側添加了一個可開閉的冷卻倉，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。在冷卻倉中物料獨立地進行氣淬、水淬或油淬等過程，而爐腔的主要部分則可同時進行下一次加熱處理。這一設計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一定程度上影響爐腔內物料的加工質量。另外，在對不能水淬和油淬的物料使用氣淬時溫度和腔壓并不能準確控制。中國專利CN201110125236.4也設計了類似的冷卻方案，并在腔室壁和屏蔽門中都加入了循環水冷，但是同樣的，在氣冷時也存在腔壓不可控等缺點。

國內外有很多針對氣冷問題的改進設計。中國專利CN201110254841.1使用大功率風機向爐腔內鼓風從而達到了氣冷效果。但是，進風量嚴重依賴風機、進風口與回風口三者的口徑以及相互配合。通常要達到制冷效果，進風口的口徑往往需要占據整個爐腔口徑的一半以上。同時，要保持氣體的對流和持續冷卻，爐腔內必須保持較高的壓力。然而較高的壓力不僅容易影響產品質量，同時也造成了惰性氣體的大量浪費。歐洲專利EP0289435A1、EP2116802A1以及美國專利US4171126都對氣冷的方式和氣路進行了改進，分別通過特制的風機葉片、氣體流向調節器以及進氣通道和排氣口的特殊設計在一定程度上減少了風機的尺寸和送風量，降低了氣冷時的腔室壓力。而德國專利DE-PS3736502爐腔內加入了一個同軸轉動的內筒，可攪動氣體使氣體輕微的循環起來，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計具有應用范圍有限、不節能和影響加工質量等缺點；而氣冷設計多對爐腔尺寸和工藝有很大限制，不僅浪費大量惰性氣體同時也容易影響工件質量的穩定性。不過，上述一些氣冷設計的方案具有很大的啟發意義，也為更加完善的真空爐冷卻方案提供了重要參考。

發明內容

本實用新型目的是設計一種快速循環氣冷真空爐，進一步提高氣冷真空爐的氣冷效率和質量。

為了實現本實用新型的目的，提出以下技術方案：

一種快速循環氣冷真空爐，，所述氣冷真空爐包括真空爐1、快速循環氣冷系統和抽氣閥8，其中，所述快速循環氣冷系統包括：

截止閥2；

水冷管道3，設置在真空爐1的兩側回路中；

壓力傳感器4，設置在水冷管道3上；

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

羅茨泵5，所述羅茨泵5與所述抽氣閥8構成抽真空部分，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氣冷兩種模式。

所述真空爐1的爐腔內壓力在100～20000Pa范圍內變動。

所述真空爐1的兩側開口與羅茨泵5的進氣口和出氣口串聯成回路，在真空爐1的兩側回路中還設置了熱交換裝置。

所述快速循環氣冷系統還包括變頻電機6，所述變頻電機6驅動所述羅茨泵5并且控制羅茨泵5的轉速，使得所述羅茨泵5在獲得足夠的壓縮比的同時能夠維持在合理的轉速。