一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉

本发明属于真空炉，具体涉及一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉。

背景技术：

1、真空炉因工作环境无氧化，温度均匀可控性高的特点，在金属热处理、陶瓷烧结、钎焊等领域应用广泛。

2、在真空炉内烧结碳化硅工件过程中因化学反应会产生大量焦气，加热过程中在炉门须冲入大量保护性气体氮气对挥发的气态焦质迅速清理。现有真空炉存在冲入氮气在炉腔内分布不均匀和冲入常温氮气对炉门处局部工件存在冷冲击、排焦不彻底且效率低、维护困难等问题，严重影响产品的质量和生产效率。因此，急需设计一种新型真空烧结炉，以提高排焦效率、工件烧结质量以及炉体结构的密封性、普适性和可调性，降低维护成本，满足现代化生产要求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，解决冲入氮气在炉腔内分布不均匀和冲入常温氮气对炉门处局部工件存在冷冲击、排焦不彻底且效率低、维护困难等问题。

2、一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，包括炉体，炉体的炉门处设有氮气加热分流箱，氮气加热分流箱与外部电源连接，将炉门处通入的氮气加热并均匀排入炉体内；炉体的内侧依次设置碳毡、石墨板、加热体组，加热体组通过接电装置与外部电源连接，接电装置用于加热体组的通电加热并根据氮气的充入量调整加热体组的位置；炉体的中部设有排焦装置，排焦装置的炉内排焦管道的炉内排焦口设有可拆卸密封装置，炉内排焦管道的炉外排焦口外侧设有止逆阀，止逆阀处仅能炉内氮气通过，炉内排焦管道的炉外排焦口处通过法兰盘穿过止逆阀与外部排焦管道连接，炉体内加热生成的焦气冲开炉内排焦管道的密封装置并通过止逆阀从外部排焦管道排出。

3、所述氮气加热分流箱包括氮气入口石墨汇集板、蜂窝状碳碳复合材料加热板、氮气出口碳碳分散板，炉门外侧到内侧依次设置氮气入口石墨汇集板、蜂窝状碳碳复合材料加热板、氮气出口碳碳分散板，蜂窝状碳碳复合材料加热板的顶端设有接电口，用于连接外部电源；氮气入口石墨汇集板上设有4个充气孔，外部的氮气通过充气孔聚集进入炉体，蜂窝状碳碳复合材料加热板将冲入的氮气加热并打散；氮气出口碳碳分散板的分散孔与蜂窝状碳碳复合材料加热板的蜂窝孔的位置交错设置，将打散的氮气均匀分散到炉体内。

4、所述炉内排焦管道的炉内排焦口为喇叭形结构，用于扩大焦气的输出量；密封装置嵌入在炉内排焦口内，密封装置包括喇叭状碳化硅陶瓷、单端固定钼片，喇叭状碳化硅陶瓷的底部设有连接杆，连接轴的一端卡接在连接杆上，另一端固定连接单端固定钼片，炉内排出的焦气作用在单端固定钼片上，单端固定钼片通过连接轴在连接杆上转动，单端固定钼片被打开，焦气通过。

5、所述止逆阀包括固定板，固定板为圆形结构，固定板上设有4片钼片，其中2片钼片ⅰ为半圆弧结构，设置固定板左右两侧，中间留有空隙，另外2片钼片ⅱ通过固定轴固定在固定板上下侧，位于钼片ⅰ的后侧，并填补钼片ⅰ间的空隙且有部分重叠；固定板的顶部设有手柄，便于插入和拆卸。

6、所述加热体组包括多组加热体，加热体包括石墨加热管、左侧通电板件、右侧通电板件和连接组件，石墨加热管滑动连接在左侧通电板件、右侧通电板件和石墨加热管接电板上，同时石墨加热管通过连接组件可拆卸连接在左侧通电板件、右侧通电板件和石墨加热管接电板上，石墨加热管接电板与石墨加热管通电连接，石墨加热管接电板用于向石墨加热管通电，石墨加热管用于通电发热并将电能传导至左侧通电板件，以使得通过左侧通电板件和右侧通带板件将电能传导至其他石墨加热管中。

7、所述接电装置包括电极、电极通电板、接电螺栓、石墨加热管接电板，电极通电板的一端连接电极，电极连接外部电源，另一端连接接电螺栓，接电螺母将石墨加热管接电板固定在接电螺栓上，石墨加热管接电板连接加热体组的石墨加热管，外部电源通过电极、接电螺栓、接电螺母向石墨加热管接电板供电；进一步地，电极通电板上设有滑槽，接电螺栓带动石墨加热管接电板在电极通电板上移动。

8、所述左侧通电板件包括四个拐角多孔通电板和两个第一多孔通电直板，第一多孔通电直板设置在所述拐角多孔通电板之间，四个拐角多孔通电板和两个第一多孔通电直板组合形成第一方形形状；拐角多孔通电板上设置有第一开槽，第一开槽的形状与拐角多孔通电板的形状相适配，第一多孔通电直板上设置有第二开槽，第二开槽的形状与第一多孔通电直板的形状相适配，第一开槽和第二开槽用于容纳石墨加热管的端口。

9、所述右侧通电板件包括三个第二多孔通电直板，三个石墨加热管接电板与三个第二多孔通电直板交替拼接形成第二方形形状，第一方形形状与第二方形形状的面积大小相同；第二多孔通电直板上设置有第三开槽，第三开槽的形状与第二多孔通电直板的形状相适配，石墨加热管接电板上设有第四开槽，第四开槽的形状与石墨加热管接电板的形状相适配，第三开槽、第四开槽用于容纳石墨加热管的端口。

10、所述石墨加热管的两端设置有螺纹接口；连接组件包括石墨加热管端口固定螺母和螺栓，所述第一开槽、第二开槽、第三开槽和第四开槽的两侧均设置有多组螺栓固定预留口，石墨加热管的两端通过石墨加热管端口固定螺母进行螺纹定位，通过螺栓将石墨加热管端口固定螺母固定在螺栓固定预留口中，以使得石墨加热管固定在拐角多孔通电板、第一多孔通电直板、第二多孔通电直板和石墨加热管接电板中。

11、本发明的有益效果为：

12、1、本申请的炉门处设有氮气加热分流箱，有效解决热处理时常温氮气对炉门处部分工件的冷冲击、冲入氮气在炉腔内分布不均匀、充入氮气速率受限以及炉门处温度不均匀的问题。

13、2、炉内排焦口的喇叭形结构的设计可提高排焦口尺寸和排焦速率，可拆卸密封装置中的可开闭的单端固定钼片和喇叭状碳化硅陶瓷与排焦口的组装可提高炉腔的密封性和辐射能力，便于对排焦口进行维护更换和清洁；止逆阀可解决排焦结束后排出焦气存在返流的现象，并且便于对炉体外排焦管道进行维护更换与清洁。

14、3、通过接电装置实现对加热体的位置调节，有效解决了因氮气冲入速率的调节对炉体温度均匀性的影响。

15、4、本申请真空炉用的可调石墨加热装置中，石墨加热管可在左侧通电板件和右侧通电板件上根据加热需求进行滑动调节，待石墨加热管位置确定后通过连接组件完成石墨加热管的连接，从而可提高接电的稳定性、安装与拆卸的便捷性。

16、5、有效解决热处理时石墨加热管损坏和达到使用寿命需更换时，需要对整个加热系统拆卸后才能更换的问题，并且可以根据不同的加热需求对石墨加热管位置、数量进行调整，从而提高设备的适应性和灵活性，提高加热工件在热处理时的温度均匀性和加热效率，节省能源。

技术特征：

1.一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，其特征在于，包括炉体，炉体的炉门处设有氮气加热分流箱，氮气加热分流箱与外部电源连接，将炉门处通入的氮气加热并均匀排入炉体内；炉体的内侧依次设置碳毡、石墨板、加热体组，加热体组通过接电装置与外部电源连接，接电装置用于加热体组的通电加热并根据氮气的充入量调整加热体组的位置；炉体的中部设有排焦装置，排焦装置的炉内排焦管道的炉内排焦口设有可拆卸密封装置，炉内排焦管道的炉外排焦口外侧设有止逆阀，止逆阀处仅能炉内氮气通过，炉内排焦管道的炉外排焦口处通过法兰盘穿过止逆阀与外部排焦管道连接，炉体内加热生成的焦气冲开炉内排焦管道的密封装置并通过止逆阀从外部排焦管道排出。

2.根据权利要求1所述的一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，其特征在于，所述氮气加热分流箱包括氮气入口石墨汇集板、蜂窝状碳碳复合材料加热板、氮气出口碳碳分散板，炉门外侧到内侧依次设置氮气入口石墨汇集板、蜂窝状碳碳复合材料加热板、氮气出口碳碳分散板，蜂窝状碳碳复合材料加热板的顶端设有接电口，用于连接外部电源；氮气入口石墨汇集板上设有4个充气孔，外部的氮气通过充气孔聚集进入炉体，蜂窝状碳碳复合材料加热板将冲入的氮气加热并打散；氮气出口碳碳分散板的分散孔与蜂窝状碳碳复合材料加热板的蜂窝孔的位置交错设置，将打散的氮气均匀分散到炉体内。

3.根据权利要求1所述的一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，其特征在于，所述炉内排焦管道的炉内排焦口为喇叭形结构，用于扩大焦气的输出量；密封装置嵌入在炉内排焦口内，密封装置包括喇叭状碳化硅陶瓷、单端固定钼片，喇叭状碳化硅陶瓷的底部设有连接杆，连接轴的一端卡接在连接杆上，另一端固定连接单端固定钼片，炉内排出的焦气作用在单端固定钼片上，单端固定钼片通过连接轴在连接杆上转动，单端固定钼片被打开，焦气通过。

4.根据权利要求1所述的一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，其特征在于，所述止逆阀包括固定板，固定板为圆形结构，固定板上设有4片钼片，其中2片钼片ⅰ为半圆弧结构，设置固定板左右两侧，中间留有空隙，另外2片钼片ⅱ通过固定轴固定在固定板上下侧，位于钼片ⅰ的后侧，并填补钼片ⅰ间的空隙且有部分重叠；固定板的顶部设有手柄，便于插入和拆卸。

5.根据权利要求1所述的一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，其特征在于，所述接电装置包括电极、电极通电板、接电螺栓、石墨加热管接电板，电极通电板的一端连接电极，电极连接外部电源，另一端连接接电螺栓，接电螺母将石墨加热管接电板固定在接电螺栓上，石墨加热管接电板连接加热体组，外部电源通过电极、接电螺栓、接电螺母向石墨加热管接电板供电；进一步地，电极通电板上设有滑槽，接电螺栓带动石墨加热管接电板在电极通电板上移动。

6.根据权利要求5所述的一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，其特征在于，所述加热体组包括多组加热体，加热体包括石墨加热管、左侧通电板件、右侧通电板件和连接组件，石墨加热管滑动连接在左侧通电板件、右侧通电板件和石墨加热管接电板上，同时石墨加热管通过连接组件可拆卸连接在左侧通电板件、右侧通电板件和石墨加热管接电板上，石墨加热管接电板与石墨加热管通电连接，石墨加热管接电板用于向石墨加热管通电，石墨加热管用于通电发热并将电能传导至左侧通电板件，以使得通过左侧通电板件和右侧通带板件将电能传导至其他石墨加热管中。

7.根据权利要求6所述的一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，其特征在于，所述左侧通电板件包括四个拐角多孔通电板和两个第一多孔通电直板，第一多孔通电直板设置在所述拐角多孔通电板之间，四个拐角多孔通电板和两个第一多孔通电直板组合形成第一方形形状；拐角多孔通电板上设置有第一开槽，第一开槽的形状与拐角多孔通电板的形状相适配，第一多孔通电直板上设置有第二开槽，第二开槽的形状与第一多孔通电直板的形状相适配，第一开槽和第二开槽用于容纳石墨加热管的端口。

8.根据权利要求7所述的一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，其特征在于，所述右侧通电板件包括三个第二多孔通电直板，三个石墨加热管接电板与三个第二多孔通电直板交替拼接形成第二方形形状，第一方形形状与第二方形形状的面积大小相同；第二多孔通电直板上设置有第三开槽，第三开槽的形状与第二多孔通电直板的形状相适配，石墨加热管接电板上设有第四开槽，第四开槽的形状与石墨加热管接电板的形状相适配，第三开槽、第四开槽用于容纳石墨加热管的端口。

9.根据权利要求8所述的一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，其特征在于，所述石墨加热管的两端设置有螺纹接口；连接组件包括石墨加热管端口固定螺母和螺栓，所述第一开槽、第二开槽、第三开槽和第四开槽的两侧均设置有多组螺栓固定预留口，石墨加热管的两端通过石墨加热管端口固定螺母进行螺纹定位，通过螺栓将石墨加热管端口固定螺母固定在螺栓固定预留口中，以使得石墨加热管固定在拐角多孔通电板、第一多孔通电直板、第二多孔通电直板和石墨加热管接电板中。

技术总结
本发明属于真空炉技术领域，具体涉及一种排焦均匀且易清洁的真空烧结炉，包括炉体，炉体的炉门处设有氮气加热分流箱，将炉门处通入的氮气加热并均匀排入炉体内；炉体的内侧依次设置碳毡、石墨板、加热体组，加热体组通过接电装置与外部电源连接，接电装置用于加热体组的通电加热并根据氮气的充入量调整加热体组的位置；炉体的中部设有排焦装置，炉体内加热生成的焦气冲开排焦装置的炉内排焦管道的密封装置并通过止逆阀从外部排焦管道排出，本发明解决了冲入氮气在炉腔内分布不均匀和冲入常温氮气对炉门处局部工件存在冷冲击、排焦不彻底且效率低、维护困难等问题。

技术研发人员：李建昌,景来兴,周明旭
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13