一種快速循環氣冷真空爐制造技術

本發明專利技術是一種快速循環氣冷真空爐，包括快速循環氣冷真空爐及其快速循環氣冷系統，本快速循環氣冷真空爐應用于材料、機械領域。本發明專利技術通過將羅茨泵、變頻電機和水冷系統與真空爐串聯成循環氣路，利用羅茨泵在低壓下的高壓縮比，使得稀薄氣體可以在任意尺寸、形狀的真空爐中連續、均勻地循環。加上兩側的水冷裝置，可以快速冷卻真空爐中的物料。這種快速循環氣冷真空爐將大大增加真空爐的使用范圍和使用效率，提高真空爐溫度、壓力的控制范圍與精度，并改善多工件的溫度均勻性。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術是一種快速循環氣冷真空爐，包括快速循環氣冷真空爐及其快速循環氣冷系統，本快速循環氣冷真空爐應用于材料、機械領域。本專利技術通過將羅茨泵、變頻電機和水冷系統與真空爐串聯成循環氣路，利用羅茨泵在低壓下的高壓縮比，使得稀薄氣體可以在任意尺寸、形狀的真空爐中連續、均勻地循環。加上兩側的水冷裝置，可以快速冷卻真空爐中的物料。這種快速循環氣冷真空爐將大大增加真空爐的使用范圍和使用效率，提高真空爐溫度、壓力的控制范圍與精度，并改善多工件的溫度均勻性。【專利說明】ー種快速循環氣冷真空爐
本專利技術涉及ー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。
技術介紹
真空爐(Vacuum furnace)是ー種利用真空系統使其工作時爐腔壓カ小于ー個標準大氣壓從而達到一定真空度的エ業爐。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，對于ー些小型器件的退火來說效率很低。エ件完成熱加工或熱處理后降溫的緩慢這一情況大大増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エ件的情況下，各個エ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在爐腔ー側添加了ー個可開閉的冷卻倉，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カ的冷卻倉中。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。這ー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、進風ロ與回風ロ三者的口徑以及相互配合。通常要達到制冷效果，進風ロ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。然而較高的壓カ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ロ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、不節能和影響加エ質量等缺點；而氣冷設計多對爐腔尺寸和エ藝有很大限制，不僅浪費大量惰性氣體同時也容易影響エ件質量的穩定性。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。
技術實現思路
本專利技術目的是設計ー種快速循環氣冷真空爐，進一歩提高氣冷真空爐的氣冷效率和質量。為了實現本專利技術的目的，提出以下技術方案:ー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I的兩側回路中；壓カ傳感器4，設置在水冷管道3上；充氣閥門7，所述充氣閥門7與壓カ傳感器4的配合控制循環氣體的用量和所述真空爐I的腔室內壓カ；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I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I的爐腔內壓カ在100?20000Pa范圍內變動。所述真空爐I的兩側開ロ與羅茨泵5的進氣口和出氣ロ串聯成回路，在真空爐I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。本專利技術的有益效果1、使用條件寬泛，氣體循環效果好，制冷充分，尤其是在小型真空爐領域；2、氣冷效果均勻、連續，有利于多個エ件的同時加工；3、通過閥門切換可控制羅茨泵可以同時為真空爐腔室快速抽真空；4、采用羅茨泵做為傳輸泵可適應低氣壓下的氣體傳輸(絕對壓カIOOPa—20000Pa)，從而大大節省了(5-1000倍)冷卻氣體的用量；5、將羅茨泵配置變頻電機，通過調節電機工作頻率可調節羅茨泵的轉子運行速度，從而實現對冷卻氣體的循環速度的控制和調節，這樣具有很寬的退火エ藝范圍，保證退火エ件快速冷卻的同時不會產生過速冷卻應カ而失效的現象；6、由于羅茨泵具有對氣體壓縮排放的功能(壓縮比可達10倍)使排放的氣體具有較高的風壓、流速可保證在小通導的管道內順暢流通，可適應各種體積的退火爐設備；7、采用循環氣冷方式，對真空退火爐內通入IOOPa — 20000Pa的氣體即可保證冷卻效果，通過羅茨泵的傳輸對充入爐內的氣體造成快速循環流動的氣流，氣流經過爐體時會吸收爐體中的熱量在流經羅茨泵兩端的水冷管道時將被致冷，而水冷管道中的水通過致冷循環水機組可循環冷卻，這樣充入爐體中的氣體將在反復循環流動的過程中重復吸熱、冷卻過程而達到快速冷卻的效果；8、根據真空退火爐爐體體積大小可選擇匹配不同冷量的致冷循環水設備，該設備可同時向退火爐爐體及本裝置提供致冷循環水。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本專利技術快速循環氣冷真空爐的結構示意圖；圖2是本專利技術的真空爐的工作流程。I真空爐5羅茨泵2截止閥6變頻電機3水冷管道 7充氣閥門4壓カ傳感器8抽氣閥【具體實施方式】為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合附圖和具體實施例，對本專利技術進ー步詳細說明。圖1是本專利技術快速循環氣冷真空爐的結構示意圖；其結構包括真空爐1、快速循環氣冷系統和抽氣閥8。其中，快速循環氣冷系統包括截止閥2、水冷管道3、壓カ傳感器4、羅茨泵5、變頻電機6和充氣閥門7，構成循環氣路`部分。充氣閥門7與壓カ傳感器4的配合可以控制循環氣體的用量和真空爐I的腔室內壓力。另外，羅茨泵5與抽氣閥8構成抽真空部分，用于真空爐I的腔室的快速抽真空。通過截止閥2與抽氣閥8可以切換羅茨泵5在設備中的工作模式本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種快速循環氣冷真空爐，其特征在于，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。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：施戈，彭建，陳良賢，
申請(專利權)人：北京泰科諾科技有限公司，
類型：發明
國別省市：