利用石墨加热棒加热的高温真空烧结炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于高温烧结炉技术领域，具体涉及一种利用石墨加热棒加热的高温真空烧结炉。
【背景技术】
[0002]上面提及的高温真空烧结炉是在“工欲其善必先利其器”的背景下诞生的，以属于类金刚石氮化物范畴的氮化铝(ALN)基片为例，由于其具有并非限于以下诸方面的长处:热导率高，约为20W/m.k，接近BeO和SiC，并且是A1203的五倍以上；热膨胀系数小，在4.5X106°C，与Si (3.5?4X10 6°C)以及GaAs (6X 10 6°C )相当；电性能特性优异，具体而言，介电常数、介质损耗、体电阻率和介电强度十分优异；机械性能理想，抗折强度高于A1203和BeO陶瓷；纯度高、光传播持性好和无毒；等等，因而受到人们的器重。但是，由于氮化铝的烧结温度较高，约在2000°C左右，因而不论是炉体结构还是加热装置以及与炉体相关的辅助设施均具有严苛的要求，也就是说常规的高温烧结炉无法胜任对氮化铝或类似材料的高温烧结。
[0003]在公开的中国专利文献中可见诸关于高温真空烧结炉的技术信息，如发明专利申请公布号CN102331175A (高温真空烧结炉)、CN104776714A (高温真空烧结炉用红外测温装置及高温真空烧结炉)和CN104792151A (采用液压升降装置的高温真空烧结炉)等等。
[0004]加热机构是高温真空烧结炉的核心部件，已有技术通常将加热机构的加热元件直接设置于炉管(炉管即为炉膛)内，典型的如CN1352375A推荐的“电阻加热式超高温真空烧结炉”，其是将由碳-石墨材料制作的发热体在炉膛内分成两排排列，每侧两块成上下设置。具体可参见该专利的说明书正文第4页第2段。将加热元件即发热体内置于炉膛的长处可以直接对炉膛中的产品加热，但是在实际的使用过程中至少存在以下技术问题:其一，由于炉膛的空间相对有限，因而将加热元件置于其内势必会占据炉膛的有限空间，于是只能将炉膛的空间相应扩大，以便接纳加热元件，但是炉膛空间增大后不仅对炉体的制作增加难度，而且不利于节省材料；其二，由于将加热元件即前述的发热体设置于炉膛内，因而在向炉膛内装入有待于高温烧结的产品如前述的氮化铝以及将烧结完成后的产品从炉膛取出的过程中一旦欠慎，则极易撞及或称碰擦加热元件，严重时导致加热元件损坏，而加热元件致损是使用高温真空烧结炉的生产厂商之大忌，因为一方面维修麻烦并且耗时冗长，另一方面影响炉子的烧结效率；其三，由于加热元件置于炉膛内，因而易遭到炉膛内的气氛污染并直接影响其使用寿命；其四，由于加热元件设置于炉膛而使炉膛体积增大，因而不仅抽真空时间延长，而且保护气体的用量也相应增加。
[0005]本申请人认为，将加热元件直接设置于炉膛实质上是由已有技术中的技术偏见所致，因此有必要加以改进，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
【发明内容】
[0006]本实用新型的任务在于提供一种有助于避免炉管的炉管腔被加热机构侵占而藉以显著缩小炉管的体积、有利于避免在向炉管腔内装入或取出产品时遭加热机构干涉而藉以方便操作、有益于防止加热机构遭炉管腔内的气氛影响而藉以保障加热机构的持久的使用寿命和有便于显著缩短抽真空时间以及节省保护气体的用量而藉以与目前全社会倡导的节约型节能型经济精神相吻合的利用石墨加热棒加热的高温真空烧结炉。
[0007]本实用新型的任务是这样来完成的，一种利用石墨加热棒加热的高温真空烧结炉，包括一炉壳，该炉壳具有一炉壳冷却机构、并且在炉壳上配接有炉管抽真空接口、炉筒抽真空接口、保护气体管接口和电极接口，在炉壳的长度方向的左端端口和右端端口的部位各扩设有一炉壳法兰边，并且在对应于该炉壳法兰边的部位配设有一炉壳端盖；一炉筒，该炉筒以并行于所述炉壳的长度方向的状态设置在炉壳的炉壳腔内，并且该炉筒的炉筒外壁与炉壳的炉壳腔壁之间保持有空间，藉由该空间构成为炉壳腔通风道，在炉筒的长度方向的左端端口和右端端口的部位各嵌置有一炉筒门盖圈，该炉筒门盖圈与所述的炉壳法兰边平齐；一炉筒内套，该炉筒内套设置在炉筒的炉筒腔内并且与炉筒腔的腔壁贴触；一炉管，该炉管设置在所述炉筒的炉筒腔内，并且该炉管的外壁与所述炉筒内套之间保持有空间，藉由该空间构成为炉管加热机构腔，在炉管的炉管腔内以并行于炉管腔的长度方向并且位于炉管腔的底部设置有一炉床；一保护气体引入机构，该保护气体引入机构设置在所述炉管腔内，并且在对应于所述保护气体管接口的位置伸展到炉壳外与保护气体供给源管路连接；一炉管加热机构，该炉管加热机构设置在所述炉管加热机构腔内，并且在对应于所述电极接口的位置伸展到炉壳外与馈电机构电气连接，所述炉管抽真空接口与所述炉管的炉管腔相通，所述炉筒抽真空接口与所述炉壳腔通风道相通；所述电极接口位于所述炉壳的长度方向的中部并且该电极接口的数量有围绕炉壳的圆周方向以等距离间隔状态分布的一组；在所述炉筒上并且在对应于所述电极接口的位置开设有数量与电极接口的数量相等的石墨电极柱孔；所述馈电机构的数量与电极接口的数量相等并且与电极接口固定连接；所述炉管加热机构包括数量与所述馈电机构的数量相等的一组石墨加热单元和一组石墨电极柱，一组石墨加热单元围绕所述炉管的圆周方向以等距离间隔状态设置在所述炉管加热机构腔内，并且该组石墨加热单元各由一组石墨加热棒和一对石墨导电连接条组成，一组石墨加热棒既彼此间隔又相互在长度方向保持并行，一对石墨导电连接条中的其中一枚石墨导电连接条与一组石墨加热棒的一端端部连接，而一对石墨导电连接条中的另一枚石墨导电连接条与一组石墨加热棒的另一端端部连接，一组石墨电极柱的底部各构成有一石墨棒连接座，该石墨棒连接座与所述的一组石墨加热单元中的两相邻的石墨加热单元连接，而一组石墨电极柱的上部在对应于所述石墨电极柱孔的位置与所述的馈电机构连接，并且在该组石墨电极柱的上部的外壁上各构成有石墨电极柱外螺纹，在该石墨电极柱外螺纹上配设有一石墨电极柱限定螺母，在石墨电极柱的上部的中央位置开设有一电极连接螺纹孔，该电极连接螺纹孔为盲孔，在所述的石墨棒连接座上构成有一对石墨连接螺纹孔，该对石墨棒连接螺纹孔分别与所述的一组石墨加热单元中的两相邻的石墨加热单元连接，所述的一对石墨导电连接条中的其中一枚石墨导电连接条通过石墨螺母与所述的一组石墨加热棒的一端端部固定连接，而一对石墨导电连接条中的另一枚石墨导电连接条同样通过石墨螺母与一组石墨加热棒的另一端端部固定连接。
[0008]在本实用新型的一个具体的实施例中，在所述的炉壳上设置有与所述炉管的炉管腔相通的压力检测器安装接口、温度测定器安装接口、热电偶安装接口和红外线探测器安装接口，并且在炉壳上还设置有与所述炉管加热机构腔相通的加热机构腔温度检测器安装接口。
[0009]在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的炉壳冷却机构包括一炉壳冷却隔套、一组冷却介质引入接口和一组热介质引出接口，炉壳冷却隔套构成于所述炉壳上，一组冷却介质引入接口在对应于炉壳的长度方向的下部的位置以间隔状态构成于炉壳上并且由冷却介质引入管路与冷却介质供给源连接，该组冷却介质引入接口均与炉壳冷却隔套相通，一组热介质引出接口在对应于炉壳的长度方向的上部的位置以间隔状态构成于炉壳上并且由热介质引出管路与所述冷却介质供给源连接而形成冷却介质循环回路，该组热介质引出接口均与炉壳冷却隔套相通。
[0010]在本实用新型的又一个具体的实施例中，在所述炉壳的长度方向的左端和右端并且在对应于所述炉壳法兰边背对所述炉壳端盖的一侧的位置围绕炉壳的圆周方向以间隔状态固定有销轴座，在销轴座上通过销轴铰接有一锁紧螺杆，并且在该锁紧螺杆的末端配设有一手轮，在所述的炉壳端盖朝向炉壳的一侧并且在对应于炉壳法兰边的位置扩设有一炉壳端盖法兰边，在该炉壳端盖法兰边背对炉壳法兰边的一侧并且围绕炉壳端盖法兰边的圆周方向以间隔状态固定有数量与所述销轴座的数量相等以及位置相对应的端盖锁定爪，藉由所述锁紧螺杆探入或退出端盖锁定爪的锁定爪槽并且对所述手轮作顺时针或逆时针的操作而使炉壳端盖对炉壳的端口封闭或解除封闭，在所述炉壳上并且在伴随于所述销轴座的位置还固定有一对炉壳铰链座，而在所述的炉壳端盖上并且在对应于一对炉壳铰链座的位置固定有一对炉壳端盖铰链连接头，该对炉壳端盖铰链连接头各通过连接头销轴与一对炉壳铰链座铰接；在炉壳端盖上构成有端盖冷却介质隔套，该端盖冷却介质隔套通过构成于炉壳端盖上的并且与端盖冷却介质隔套相通的端盖冷却介质引入接口和端盖热介质引出接口与冷却介质供给源形成循环冷却回路，并且在炉壳端盖上还设置有一用于对所述炉管的炉管腔的腔口以及对所述炉管加热机构腔的腔口封闭或解除封闭的端盖密封机构，在所述的炉壳腔通风道内并行于炉壳腔通风道以间隔状态设置有用于对所述炉筒定位的炉筒垫块。
[0011]在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述的端盖密封机构包括动圈驱动作用缸、动圈支承连接座、动圈、盖板座架、弹簧压板、后盖板、炉筒封闭盖、炉管盖和护圈，动圈驱动作用缸以水平悬臂状态固定在所述炉壳端盖背对所述炉壳的一侧，并且位于炉壳端盖的边缘部位，该动圈驱动作用缸的动圈驱动作用缸柱伸展到炉壳端盖的炉壳端盖腔内，动圈支承连接座在炉壳端盖腔内与炉壳端盖固定，护圈通过一组护圈固定座以腾空于炉壳端盖腔的腔底壁的状态与腔底壁固定，并且在该护圈的底部的中央位置开设有一护圈通风孔，而在护圈的侧壁上开设有一对盖板座架销轴调整孔，该对盖板座架销轴调整孔围绕护圈的侧壁的圆周方向彼此相隔180°而处于相互面对面的状态，在护圈的底壁上并且在对应于所述动圈驱动作用缸柱的位置开设有一作用缸柱让位孔，动圈在对应于护圈的外侧的位置设置在炉壳端盖腔内，并且在该动圈上设置有一动圈支承连接座连接螺钉和一作用缸柱固定座，在该作用缸柱固定座上配设有一作用缸柱固定连接螺钉，动圈支承连接座连接螺钉与所述的动圈支承连接座连接，而作用缸柱固定连接螺钉与动圈驱动作用缸柱的末端端面上的作用缸柱端面螺孔连接，并且在动圈上开设有一对动圈销轴孔