专利名称：微波高温烧结箱式炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烧结炉，更具体地说，涉及一种微波高温烧结箱式炉。
背景技术：
烧结炉，是一种在高温下，使陶瓷生坯固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体的炉具。在钨钥合金粉末、磷酸铁锂粉末合成时，由于材质限制其烧结过程中需要温度高，因此烧结炉的烧结功率要求高，且保温效果要好。传统的用于烧结上述材质的高温烧结炉通常包括由炉壁围成的炉体，炉体的内壁所围成的空间为炉膛，炉体的外壁形成外壳；设置在炉壁上，并可使炉膛与外部空间相连通的炉门；设置在炉体外壁上的支架；设置在内壁上的发热单元；以及设置在炉膛底部用于将欲烧结件推进炉膛的推进系统。上述高温 烧结炉的发热单元为电阻丝或碳棒，其烧结原理是碳棒通电后产生高温辐射使炉膛发热升温，再由窑膛高温辐射到欲烧结件上，致使窑炉升温很慢，其烧结时间长，消耗电能大，且上述烧结炉的炉壁为单层结构，因此其保温效果不好，当，发热单元将热量传递给炉膛时，部分热量会通过炉壁散发到外部空间，造成热量的大量损失，进一步造成能量的损耗。
发明内容
有鉴于此，本发明提供微波高温烧结箱式炉，以实现提高其工作效率，减少对能量的损耗。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种微波高温烧结箱式炉，其特征在于，包括由炉壁围成的炉体，所述炉体的内壁所围成的空间为炉膛，所述炉体的外壁形成外壳；设置在所述炉壁上，并可使所述炉膛与外部空间相连通的炉门；设置在所述炉体外壁上的支架；设置在所述炉壁上并可向所述炉膛辐射热量的微波源；设置在所述炉膛底部的推进系统；所述炉壁上设置有与所述炉膛相连通的排气管和进气管；所述炉膛内还设置有与所述内壁形成密封腔体的隔板。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述炉壁上设置有连通外部空间与所述密封腔体的进水通道；其进水口上设置可与所述进水口密封配合的第一密封塞；所述炉壁上还设置有外部空间与所述密封腔体的排水通道其排水口上设置有可与所述排水口密封配合的第二密封塞。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述炉壁上还设置有连通外部空间与所述密封腔体的泄水口。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述支架的末端水平调节装置。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述排气管上设置有温度计和控制排气流量的排气温度控制阀。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述排气管的数量为三个，并排设置在所述炉壁的顶部，且所述三个排气管与所述排气总管相连；所述排气总管的末端设置抽排气风机。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述排气总管的中端设置有燃烧装置。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述炉门铰接在所述外壳上，其上还设置有将所述炉门固定在所述外壳上的加紧装置。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述加紧装置包括铰接在所述外壳上的旋转扣，所述旋转扣包括连接部和扣紧部，所述连接部通过旋转轴铰接在所述外壳上，所述扣紧部与所述连接部相垂直，并可与所述炉门相接触，所述扣紧部上设置有螺纹孔；和与所述螺纹孔相配合的锁紧螺杆。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述锁紧螺杆的末端设置有旋转手柄。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，还设置有当所述炉门未关紧时的发出报警信号的报警设备。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述炉壁上设置有观察孔，所述观察孔上设置有水晶玻璃夹层屏蔽网。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述进气管上设置有流量计和进气流量控制阀。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述进气管的末端安装有四通。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，所述外壳上设置有与所述炉膛相连通的连接法兰，所述连接法兰与所述真空泵相连。优选的，在上述微波高温烧结箱式炉中，还包括温控系统，所述温控系统包括热电偶和温度控制器，所述热电偶采集所述炉膛的内部温度并转换成温度信号，所述温度控制器根据所述温度信号控制所述微波源的功率大小。从上述技术方案可以看出，本发明实施例中的微波高温烧结箱式炉中采用微波烧结，由于欲烧结件的材料由极性分子和非极性分子组成，在电磁场的作用下，这些极性分子从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向，在高频2450MHz以24. 5亿/s旋转和振动作用下，这些取向按照交变电磁场的变化而变化，导致分子的运动和相互摩擦使自身温度升高而成为热体，由里及表的微波烧结过程。由于微波烧结是对产品内外同时加热，缩短了传热时间，降低了产品内外温差。且本发明实施例中的炉膛内还设置有与内壁形成密封腔体的隔板，烧结炉工作时，在密封腔体的导热率低，因此可以很好的起到保温效果，在微波源的作用以及密封腔体双重作用下，提高该微波高温烧结箱式炉的有效工作效率，降低能量的损耗。另外，上述炉壁上设置有连通密封腔体的进水通道和出水通道，当完成烧结时，烧结炉内温度很高，因此通过在进水通道向密封腔体内通入冷却水，可以起到降温的效果。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图I为本发明实施例一中提供的微波高温烧结箱式炉的主视结构示意图；图2为本发明实施例一中提供的微波高温烧结箱式炉的侧视结构示意图；图3为图I中A部分的放大图；图4为本发明实施例二中提供的微波高温烧结箱式炉的主视结构示意图；图5为本发明实施例二中提供的微波高温烧结箱式炉的侧视结构示意图；图6为本发明实施例三中提供的进气管和排气管的布置示意图；图7为本发明实施例四中提供的炉门的结构示意图；
图8为本发明实施例四中加紧装置的一种结构示意图；图9为本发明实施例四中加紧装置的另一种结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供的烧结炉中通过改变炉壁的结构以及加热形式可以提高烧结炉的工作效率，达到节能减排的效果。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一请参照图I和图2所示,其中，I为炉体；11为炉壁；12为炉膛；13为炉门；14为隔板；141为进水口 ；142为出水口 ；143为泄水口 ；15为密封腔体；16为观察孔；17为微波源导波孔；3为支架；41为排气管；42为排气管；43为排气管；44为排气总管；45为温度计；46排气温度控制阀；5为推进系统；61为真空泵法兰；62为进气管；63为进气管；64为进气管；71为微波源；72为微波源法兰；73为微波源；74为微波源法兰。本发明实施例中的微波高温烧结箱式炉，包括炉体I、炉门13、微波源、推进系统和排气管。其中，炉体I由炉壁11围成，炉体I的内壁所围成的空间为炉膛12，炉体I的外壁形成外壳；炉门13设置在炉壁11上，并可使炉膛12与外部空间相连通；支架3设置在炉体I外壁上；微波源设置在炉壁11上并可向炉膛12辐射热量；推进系统设置在炉膛12底部；炉壁11上设置有与炉膛12相连通的排气管和进气管；炉膛12内还设置有与内壁形成密封腔体15的隔板14。本发明实施例中的微波高温烧结箱式炉中采用微波烧结，由于欲烧结件的材料由极性分子和非极性分子组成，在电磁场的作用下，这些极性分子从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向，在高频2450MHz以24. 5亿/s旋转和振动作用下，这些取向按照交变电磁场的变化而变化，导致分子的运动和相互摩擦使自身温度升高而成为热体，由里及表的微波烧结过程。由于微波烧结是对产品内外同时加热，缩短了传热时间，降低了产品内外温差。且本发明实施例中的炉膛12内还设置有与内壁形成密封腔体15的隔板14，烧结炉工作时，在密封腔体15的导热率低，因此可以很好的起到保温效果，在微波源的作用以及密封腔体15双重作用下，提高该微波高温烧结箱式炉的有效工作效率，降低能量的损耗。
上述微波源通过微波源导波孔向炉膛内辐射热量，请参照图2和图3所示，在本发明实施例中在炉体的两侧设置有微波源，其中任一侧设置有五个微波源，在微波源导波孔上安装有微波源法兰，然后将微波源安装在微波源法兰上。在图中位于右侧的微波源71通过微波源法兰72安装在右侧的炉壁11上；位于左侧的微波源73通过微波源法兰74安装在左侧的炉壁11上。为了便于观察产品的烧结情况在炉壁11上设置有与炉膛12相连通的观察孔16，观察孔16上设置有水晶玻璃夹层屏蔽网，以防止微波泄漏，污染环境。隔板14与炉壁11的内壁形成密封腔体15，如图3所示，在本发明实施例中，隔板形成密封腔体15，通过螺栓固定在炉壁11上，由于密封腔体15的导热率比单独的内壁导热率低，因此，采用密封腔体15的保温效果好，在工作时，炉膛12内的温度很少散发到周围，能够保证烧结品的烧结质量。另外，炉壁11上还设置有与密封腔体15相连通的进水通道和出水通道，其进水通道的进水口 141还可以与水管相接，还可以设置与其密封配合的第一密封塞；出水通道的出水口 142还可以与水管相接，还可以设置与其密封配合的第二密封塞。 在需要烧结产品时，用第一密封塞将进水口 141堵住，用第二密封塞将出水口 142堵住，此时，该腔体可以继续起到隔绝热源的作用。当烧结完成时，进水口 141接进水管，出水口 142接出水管，进水管中不断的通入冷却水，冷却水进入密封腔体15中，带走隔板14吸收炉膛12的热量，并通过出水口 142流入出水管。如此循环进行，可以起到快速降温的效果。另外，在冷却完成后为了防止冷却水未充分的流出密封腔体15，在炉壁上还设置有与密封腔体15相连通的泄水口 143，该泄水口 143设置在炉体I的底部，在冷却水自身重力作用下可以快速泄水。本发明中的进气管和排气管，如图I和图2所示，排气管设置在炉体的顶部，并与炉膛12相连通，废气在炉膛12内时被加热，因此废气的密度变小，将排气管设置在顶部，可以有效地减少有效气体的排出。且在本发明实施例中，排气管有三个，分别是排气管41、排气管42和排气管43，三个排气管同时与一个排气总管44相连通，并在排气总管44的末端设置有抽排气风机47，在抽排气风机47作用下可以快速地将炉膛内的气体抽出。另外，为了保证排出气体的温度，在每个排气管上分别设置有一个温度计46和一个排气温度控制阀45，通过观察温度计46显示的温度变化，来控制排气温度控制阀45的排气量。为了防止烧结时的氢气直接排出，在排气总管44的中端设置有燃烧装置。进气管设置在炉体I的底部，在本发明实施例中进气管的数量也为三个，当然并不局限于三个。包括，进气管62、进气管63和进气管64，进气管可以与其他设备相连，还可以直接与外部空间相连通，进气管的设置，可以保证炉膛12的内部压力与外部压力一致性。进气管62、进气管63和进气管64通过设置控制阀可以阻止气体的进入。为了适应需要真空环境烧结的产品，本发明实施例中，还设置了真空泵法兰61，在真空泵法兰61上设置真空泵，可以将炉膛内部抽成真空。在使用真空泵时，排气管和进气管需处于关闭状态。将炉膛抽成真空一是为了防止产品氧化，二是为了方便通入各种气体保护，在烧结工艺中根据所烧结的各种材料工艺状况，随之有效保持烧结炉膛的真空状态。如磷酸铁锂烧结要防止产品氧化，一种方法是通入氮气或氩气进行气氛保护烧结；另一种是真空烧结。本炉能适应这几种烧结工艺，也可烧结其它的材料如钨钥合金粉末、陶瓷材料、磁性材料等，达到多功能、多气氛烧结的目标。实施例二在本发明实施例中，主要是针对进气管和支架进行改进，请参照图4和图5所示，其中，其中，I为炉体为炉壁；12为炉膛；13为炉门；14为隔板；141为进水口 ；142为出水口 ； 143为泄水口 ； 15为密封腔体；16为观察孔；17为微波源导波孔；3为支架；41为排气管；42为排气管；43为排气管；44为排气总管；45为温度计；46排气温度控制阀；5为推进系统；61为真空泵法兰；62为进气管；63为进气管；64为进气管；65为流量计；66为进气流量控制阀71为微波源；72为微波源法兰；73为微波源；74为微波源法兰。炉体I由炉壁11围成，炉体I的内壁所围成的空间为炉膛12，炉体I的外壁形成外壳；炉门13设置在炉壁11上，并可使炉膛12与外部空间相连通；支架3设置在炉体I外壁上；微波源设置在炉壁11上并可向炉膛12辐射热量；推进系统设置在炉膛12底部；炉壁11上设置有与炉膛12相连通的排气管和进气管；炉膛12内还设置有与内壁形成密封腔体15的隔板14。 本发明中的进气管和排气管，如图4和图5所示，排气管设置在炉体的顶部，并与炉膛12相连通，废气在炉膛12内时被加热，因此废气的密度变小，将排气管设置在顶部，可以有效地减少有效气体的排出。且在本发明实施例中，排气管有三个，分别是排气管41、排气管42和排气管43，三个排气管同时与一个排气总管44相连通，并在排气总管44的末端设置有抽排气风机47，在抽排气风机47作用下可以快速地将炉膛内的气体抽出。另外，为了保证排出气体的温度，在每个排气管上分别设置有一个温度计46和一个排气温度控制阀45，通过观察温度计46显示的温度变化，来控制排气温度控制阀45的排气量。为了防止烧结时的氢气直接排出，在排气总管44的中端设置有燃烧装置。进气管设置在炉体I的底部，在本发明实施例中进气管的数量也为三个，当然并不局限于三个。包括，进气管62、进气管63和进气管64，进气管可以与其他设备相连，还可以直接与外部空间相连通，进气管的设置，可以保证炉膛12的内部压力与外部压力一致性。进气管62、进气管63和进气管64通过设置控制阀可以阻止气体的进入。进气管分别设置有流量计和进气流量控制阀，以进气管62为例，进气管62直接与流量计65相连，其末端设置有进气流量控制阀66，根据流量计65上显示流量的大小，调整进气流量控制阀66的开启度，进而调节进气量。进气流量控制阀66后端还可以进一步设置产气设备或储气设备。为了适应需要真空环境烧结的产品，本发明实施例中，还设置了真空泵法兰61，在真空泵法兰61上设置真空泵，可以将炉膛内部抽成真空。在使用真空泵时，排气管和进气管需处于关闭状态。将炉膛抽成真空一是为了防止产品氧化，二是为了方便通入各种气体保护，在烧结工艺中根据所烧结的各种材料工艺状况，随之有效保持烧结炉膛的真空状态。如磷酸铁锂烧结要防止产品氧化，一种方法是通入氮气或氩气进行气氛保护烧结；另一种是真空烧结。本炉能适应这几种烧结工艺，也可烧结其它的材料如钨钥合金粉末、陶瓷材料、磁性材料等，达到多功能、多气氛烧结的目标。另外，由于微波源在工作过程中产生大量的热量，为了保证其顺利工作，需要对微波源进行降温，如图5所示，在本发明实施例中采用水冷系统，微波源71与微波源法兰72内部设置有与二者相互隔绝的散热管，散热管的进水端与管81相连通，散热管的出水端与管82相连通，通过不断供应冷却水，达到对微波源71降温的效果；微波源73与微波源法兰74内部设置有与二者相互隔绝的散热管，散热管的进水端与管83相连通，散热管的出水端与管84相连通，通过不断供应冷却水，达到对微波源73降温的效果。实施例三在本发明实施例中通过气体控制系统控制进气量和出气量，请参照图6所示，此时，进气流量控制阀66和排气温度控制阀45均为电磁阀。该控制系统包括设置在进气管上的进气流量传感器和设置在排气管上排气温度传感器，以及气体气氛控制器。具体的，为了简化进气管的复杂性，进气管的通过弯管671和弯管672与流量计相连，并与进气流量控制阀66相连，进气流量控制阀66通过二通673设置有四通，四通上分 别安装有电磁阀682、电磁阀684和电磁阀686，其中电磁阀682通过管683接氮气；电磁阀684通过管685接空气；电磁阀686通过管687接氢气或氩气。气体气氛控制器，预先存储有不同产品烧结过程中需要的气体、所需气体流量以及排气温度值的对应关系；接收操作指令选择烧结炉烧结产品时需要的气氛，根据控制指令控制电磁阀682、电磁阀684和电磁阀686的开启或关闭；接收进气流量传感器检测到的流量信号和排气温度传感器检测到温度信号，分别控制，进气流量控制阀66和排气温度控制阀45开启状况。上述结构的设置可以适应不同种烧结材料工艺的需要。如烧结钴酸锂需要空气，电磁阀684开启，打开空气管道和流量计65进行空气气氛烧结；如烧磷酸铁锂需氮气保护，电磁阀682开启，打开氮气管道和流量计65，关闭其电磁阀，使磷酸铁锂在氮气气氛保护下烧结，以保证烧结材料产品的各种物理化学机械性能。当然，烧结炉内气体气氛并不局限于自动控制，还可以通过手动控制实现。手动控制时，上述电磁阀均为手动控制阀，通过手动控制控制阀的开启或关闭，进而适应不同种烧结材料工艺的需要。实施例四本发明实施例中为了防止微波高温烧结箱式炉中的微波泄漏，还在炉门上设置加紧装置，如图7所示，本发明实施例中的炉门13铰接在炉体I的外壳，还可以不安装在其上，通过加紧装置将炉门安装在炉体I的外壳上。本发明实施例中选择前者。如图8所示的加紧装置，该加紧装置包括铰接在外壳上的旋转扣，该旋转扣包括连接部142和扣紧部143，连接部142通过旋转轴141铰接在外壳上，扣紧部143与连接部142相垂直，并可与炉门13相接触，扣紧部143上设置有螺纹孔；和与螺纹孔相配合的锁紧螺杆144。为了安装方便，锁紧螺杆144的末端设置有旋转手柄145，请参照图9所示。为了防止发生未关炉门情况发生，炉体I上还设置有当炉门13未关紧时的发出报警信号的报警设备。另外，为了保证炉膛12内温度为烧结所需温度，本发明实施例中还包括温控系统，温控系统包括热电偶和温度控制器，热电偶采集炉膛12的内部温度并转换成温度信号，温度控制器根据温度信号控制微波源的功率大小。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情 况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.ー种微波高温烧结箱式炉，其特征在于，包括由炉壁围成的炉体，所述炉体的内壁所围成的空间为炉膛，所述炉体的外壁形成外売；设置在所述炉壁上，并可使所述炉膛与外部空间相连通的炉门；设置在所述炉体外壁上的支架；设置在所述炉壁上并可向所述炉膛辐射热量的微波源；设置在所述炉膛底部的推进系统；所述炉壁上设置有与所述炉膛相连通的排气管和进气管；所述炉膛内还设置有与所述内壁形成密封腔体的隔板。
2.根据权利要求I所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述炉壁上设置有连通外部空间与所述密封腔体的进水通道；其进水口上设置可与所述进水口密封配合的第一密封塞； 所述炉壁上还设置有外部空间与所述密封腔体的排水通道其排水口上设置有可与所述排水口密封配合的第二密封塞。
3.根据权利要求2所述微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述炉壁上还设置有连通 外部空间与所述密封腔体的泄水ロ。
4.根据权利要求I所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述支架的末端水平调节装置。
5.根据权利要求I所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述排气管上设置有温度计和控制排气流量的排气温度控制阀。
6.根据权利要求5所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述排气管的数量为三个，并排设置在所述炉壁的顶部，且所述三个排气管与所述排气总管相连；所述排气总管的末端设置抽排气风机。
7.根据权利要求6所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述排气总管的中端设置有燃烧装置。
8.根据权利要求I所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述炉门铰接在所述外売上，其上还设置有将所述炉门固定在所述外壳上的加紧装置。
9.根据权利要求8所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述加紧装置包括铰接在所述外壳上的旋转扣，所述旋转扣包括连接部和扣紧部，所述连接部通过旋转轴铰接在所述外壳上，所述扣紧部与所述连接部相垂直，并可与所述炉门相接触，所述扣紧部上设置有螺纹孔；和与所述螺纹孔相配合的锁紧螺杆。
10.根据权利要求9所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述锁紧螺杆的末端设置有旋转手柄。
11.根据权利要求10所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，还设置有当所述炉门未关紧时的发出报警信号的报警设备。
12.根据权利要求10所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述炉壁上设置有观察孔，所述观察孔上设置有水晶玻璃夹层屏蔽网。
13.根据权利要求I所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述进气管上设置有流量计和进气流量控制阀。
14.根据权利要求13所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述进气管的末端安装有四通。
15.根据权利要求I所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，所述外壳上设置有与所述炉膛相连通的连接法兰，所述连接法兰与所述真空泵相连。
16.根据权利要求I所述的微波高温烧结箱式炉，其特征在于，还包括温控系统，所述温控系统包括热电偶和温度控制器，所述热电偶采集所述炉膛的内部温度并转换成温度信号，所述温度控制器根据所述温度信号控制所述微波源的功率大小。
全文摘要
本发明实施例公开了一种微波高温烧结箱式炉，包括由炉壁围成的炉体，所述炉体的内壁所围成的空间为炉膛，所述炉体的外壁形成外壳；设置在所述炉壁上，并可使所述炉膛与外部空间相连通的炉门；设置在所述炉体外壁上的支架；设置在所述炉壁上并可向所述炉膛辐射热量的微波源；设置在所述炉膛底部的推进系统；所述炉壁上设置有与所述炉膛相连通的排气管和进气管；所述炉膛内还设置有与所述内壁形成密封腔体的隔板。在微波源的作用以及密封腔体双重作用下，提高该微波高温烧结箱式炉的有效工作效率，降低能量的损耗。
文档编号F27D11/00GK102853666SQ201110177540
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者戴煜, 羊建高 申请人:戴煜