用于烧结材料构件、尤其是用于牙科构件的烧结炉的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于烧结材料构件（15）、尤其是用于牙科构件的烧结炉（1），其包括带炉腔容积（VK）的炉腔（2），其中在此炉腔（2）中设置有加热装置（2）、容纳空间（9）以及使用区域（10），容纳空间具有位于炉腔容积（VK）中的通过加热装置（5）限定的损失容积（VB），有用区域具有位于毛容积（VB）中的使用容积（VN），并且其中炉腔（2）具有由多个壁构成的环壁（3），所述环壁具有待打开的壁板部段（7），以便将待烧结的具有实物容积（VO）的构件（15）放入容纳空间（9）中。加热装置（5）在炉腔（2）中具有带辐射场（13）热辐射器（6），其设置在容纳空间（9）的至少一侧上。至少所述设置在容纳空间（9）中的使用容积（VN)设置在辐射器（6）的辐射场（13）中，其中待烧结的构件（15）朝辐射器（6）的最大可能的间距（d）最高相当于最大使用容积（VN）的第二大尺寸（Dy）。
【专利说明】
用于烧结材料构件、尤其是用于牙科构件的烧结炉
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于烧结材料构件、尤其是用于牙科构件、尤其是用于陶瓷构件的烧结炉，其包括带炉腔容积的炉腔，其中在此炉腔中设置有加热装置、容纳空间以及使用区域，所述容纳空间具有位于炉腔容积中的通过加热装置限定的毛容积，所述使用区域具有位于所述毛容积中的使用容积，并且其中所述炉腔具有由多个壁板构成的环壁，所述环壁具有在至少一个壁板中待打开的壁板部段，以便将待烧结的具有实物容积的构件放入容纳空间中。【背景技术】
[0002]对于烧结炉的构造来说，待烧结的材料是关键的。原则上对金属的或陶瓷的成型体进行烧结，它们已由粉末压成并且直接或在烧结工艺之后通过已通过铣削或研磨工艺进行再加工。所述材料决定了必要的温度曲线。所述构件的尺寸和数量决定了炉子的结构尺寸，并同样确定了温度曲线。炉子越热，则隔热器的壁越厚。炉子、构件的结构尺寸以及期望的加热速度决定了加热系统和调节特性的设置。电力供应也在此发挥作用。尤其构造尺寸以及供使用的电力供应最终将用于实验室的牙科炉与工业烧结炉区分开来。[〇〇〇3]热处理过程、尤其是在使用烧结炉的情况下对由预烧结的陶瓷或金属构成的修补物进行的充分烧结典型地持续60分钟至多个小时。牙科修补物的制造工艺还需要预备步骤和后继步骤，并且由于单个步骤的时间需求而总是中断。因此，用于氧化锆的所谓高速烧结器需要最少60分钟。
[0004]用于氧化锆的所谓超高速烧结器如今只需要最少15分钟的工艺进行时间。当然前提条件是，由于烧结炉的质量须将烧结炉预加热到预设的保持温度上，这根据可供使用的电源电压持续30至75分钟。此外，所述炉子在预加热之后还必须通过自动的装载顺序进行装载，因此能够维持特定的温度曲线并且必须将所述炉子冷却。
[0005]但所述预先加热且随后的装载过程的缺点是，所述炉子、尤其是其隔热器以及其加热元件要承受高的热交变载荷，这会减少设备的使用寿命。
[0006]因此本发明的目的在于，提供一种烧结炉，它能够相应地缩短制造时间，而不必对烧结炉进行预热和/或无需特殊的装载顺序。
【发明内容】
[0007]本发明通过一种用于烧结材料构件、尤其是用于牙科构件、尤其是用于陶瓷构件的烧结炉得以实现，其包括带炉腔容积的炉腔，并且在此炉腔中设置有加热装置、容纳空间以及使用区域。所述容纳空间具有位于炉腔容积中的通过加热装置限定的毛容积。所述使用区域具有使用容积并且位于容纳空间中。所述炉腔还具有由多个壁板构成的环壁，所述环壁具有至少一个待打开的壁板部段，以便将待烧结的具有实物容积的构件放入容纳空间中。所述炉腔中的加热装置具有至少一个带辐射场的热辐射器，其设置在容纳空间的至少一侧上并且使用区域的使用容积设置在其辐射场中。待烧结的构件与辐射器之间的最大可能的间距最高相当于最大的使用容积的第二大尺寸。
[0008]该炉腔(也称为燃烧腔)构成容纳且加热待烧结构的部位，即烧结炉的内核。由炉腔包围的整个容积称为炉腔容积。保留在加热装置(其设置在炉腔中)之间的自由空间能够容纳着待烧结的构件，并因此称为容纳空间。所述容纳空间的容积基本上是由在加热装置和可能的炉腔壁板之间留下的净宽和高度产生，因此称为毛容积。[〇〇〇9]称为使用区域的是烧结炉的一个区域，在此区域中烧结工艺所需的或所期望的温度借助加热装置达到。因此所述使用区域是指这样的区域，即在此区域中由热辐射器产生的辐射场具有烧结工艺所需的强度和/或均匀度，并且用于烧结的构件定位在此区域中。所述使用区域因此基本上由辐射场产生，或由加热装置的结构及其辐射特征产生，并且能够相应地小于毛容积。因此为了实现有效的烧结工艺，待烧结的物体的物体容积应最大具有有用容积的尺寸。另一方面，为了实现尽量有效且快速的烧结过程，使用容积的尺寸应最大具有待烧结的物体容积的预估上限的尺寸。
[0010]如果所述炉子应该用来烧结不同尺寸的物体，例如用来烧结齿冠以及齿桥，则有利的是，加热装置的辐射器以可移动的方式构成，因此容纳空间的尺寸(即损失容积)以及尤其使用区域的尺寸(即使用容积)都能够与所述物体的尺寸相匹配。
[0011]但所述有用容积也能够通过缩小有用区域来缩小，并且能够与物体尺寸相匹配。 例如能够借助隔热的门附件来闭塞所述容纳空间的一部分。
[0012]通过尽可能好地充分利用毛容积，即与毛容积相比使使用容积的尺寸尽可能更大，能够使在烧结工艺期间待加热的容积保持得尽可能小，因此能够实现快速的加热并尤其能够精简预热工艺。
[0013]牙科物体典型地具有几毫米至几厘米的尺寸，因此在厘米范围内的有用容积相应地够用。对于待烧结的单个牙科修补物(例如齿冠或牙帽)为说，例如20 X 20 X 20mm3的有用容积就足够了。对于较大的牙科物体(例如齿桥)来说，20 X 20 X 40mm3的使用容积(VN)就足够了。使用容积(VN)的尺寸能够有利地最高为20mm X 20mm X 40mm。相应地，待烧结的构件与用于牙科烧结炉的辐射器之间的最大可能的间距例如限定或确保为20_。[〇〇14]使用容积与炉腔的炉腔容积之比有利的是1:50至1:1，与容纳空间的毛容积之比是 1:20 至 1:1。
[0015]整体上加热的容积和质量越少，则炉腔或有用区域中就能越快达到期望的温度， 并且能够成功地执行所述烧结工艺。炉腔的炉腔容积例如能够是60X60 X45mm3并且损失容积还能够是25 X 35 X 60mm3。
[0016]有利的是，用于待烧结构件的有用容积与待烧结构件的物体容积之比是1500:1至 1:1〇
[0017]使用区域的使用容积与待烧结构件的物体容积之间的区别越小，则越能以更高的能效比且越快地执行所述构件的烧结过程。
[0018]有利的是，所述环壁具有对于辐射场来说不可穿透和/或送还此辐射场的炉腔内壁，其尤其承载着反射层或构成为反射器。
[0019]通过所述反射层，能够提高使用区域中(即使用容积内部)的辐射器的辐射场的强度。如果所述辐射器只设置在容纳空间的一侧上，则能够借助例如相对而置的反射层或相对而置的反射器在使用区域中达到均匀的和/或强度增强的辐射场。
[0020]有利的是，加热装置具有加热元件，其在使用区域中的加热率在20°C时至少是 200K/min。
[0021]有利的是，所述加热元件能够以电阻方式或以电感方式加热。[〇〇22]电感的或电阻的加热元件对于烧结炉的加热元件来说是简单的实施方案。
[0023]有利的是，所述辐射器能够构成为坩埚，因为所述使用容积在此能够相当于损失容积。【附图说明】[〇〇24]借助附图阐述了本发明。其中:图1示出了按本发明的用于烧结材料构件、尤其是牙科构件的烧结炉的一部分；图2A、B示出了能以电感方式加热的加热装置，其具有由坩埚和线圈构成的辐射器；图3示出了板状的能以电感方式加热的热辐射器，其具有集成的线圈；图4A、B示出了能以电阻方式加热的加热装置，其具有由棒状加热元件构成的热辐射器；图5示出了电阻加热元件的加热旋管；图6示出了由加热旋管和反射器构成的热辐射器；图7示出了由U形加热元件构成的热辐射器；图8示出了由扁平加热元件构成的热辐射器。
[0025]附图标记列表:1.烧结炉2.炉腔3.壁板4.隔热器5.加热装置6.热福射器7.壁板部段8.垫板9.容纳空间10.使空区域11.土甘埚12.线圈13.辐射场14.棒状的电阻加热元件15.待烧结的物体16.加热旋管17.反射器18.U形加热元件19.扁平加热兀件 d间距Dy第二大尺寸 VB毛容积 VK炉腔容积 VN使用容积 V0物体容积。【具体实施方式】
[0026]图1示出了烧结炉1的一部分，其具有带炉腔容积VK的炉腔2,其壁板3设置有隔热器4,以便将热的炉腔2与周围环境分隔开来。为了加热炉腔2,在炉腔2中设置有加热装置5， 此加热装置具有两个热辐射器6。炉腔2具有待打开的壁板部段7,用来把待烧结的构件15装入炉腔2中，该壁板部段在此是下方的壁板部段、即炉腔2的底部。该底部7同样具有隔热器 4,用于待烧结构件15的垫板8摆放在此隔热器上，此热板也称为底垫8。但作为底垫8,也可考虑夹板或坩埚，或考虑由陶瓷或高熔点的緵金属构成的竖直放置的销钉，构件15摆放在此销钉上。[〇〇27]通过此加热装置5或热辐射器6(其在图1中示例性地设置在炉腔2的两侧上)，在炉腔2的内部产生了比炉腔容积VK更小的自由容积，其在图1中用虚线标出并且称为损失容积 VB。此损失容积VB占据的空间是容纳空间，待烧结的物体15能够放入该容纳空间中。
[0028]借助加热装置5的辐射器6实现了容纳空间9的加热，其中足够强烈地且均匀地对容纳空间9的损失容积VB的至少一部分进行加热。此区域称为使用区域10,且此容积称为使用容积VN。此使用区域10在图1中用虚线示意性地示出，并且使用区域10的第二大尺寸用\ 标出。使用区域10的尺寸和位置基本上通过辐射特征(即辐射场13)以及辐射器6的布局来确定，其中通过辐射器6的布局在容纳空间9的至少一侧上确保，所述使用区域10位于容纳腔9的内部。[0029 ]例如能够以电阻方式或以电感方式来加热待烧结的物体15。图2A和2B例如示出了作为加热元件5的以电感方式加热的辐射器6。该辐射器6构成为例如由MoSi2或SiC构成的坩埚11，其具有至少一个环绕的用来以电感方式加热的线圈12,其中通过箭头来标明坩埚 11的辐射(即热辐射13 )。在此实施例中，容纳空间9通过坩埚的内部空间构成。使用区域10 同样位于坩埚11的内部空间中，其中使用区域1 〇的使用容积VN与容纳空间9的毛容积VB之比为1: 1。
[0030]待烧结的构件15在坩埚11的内部空间中设置在与有用区域13—致的容纳空间9 中。所述物体朝辐射器6 (在此是朝坩埚11)的间距称为d。
[0031]图3示出了由两个板状元件构成的热辐射器6,其借助集成的线圈12加热。所述容纳空间9相应地位于两个板状元件之间。在图3中还借助线示出了热辐射器6的辐射场13。相应地产生了设置在容纳空间9中的使用区域10,其覆盖了高强度的辐射场13的尽可能均匀的区域。[〇〇32]图4A和图4B中所示的热辐射器6由三个或四个棒状的电阻加热元件14构成。
[0033]在图5至8中示出了电阻热辐射器6的其它方案和布局。图5所示的辐射器6构成为加热旋管16,其中容纳空间9和使用区域10构成为圆柱形并且设置在加热螺旋线的内部。在图6中辐射器6是加热辐射器(在此是加热旋管16)和反射器17的构成的组合，其中容纳空间9和使用区域10位于加热旋管16和反射器17之间。图7示出了由两个U形加热元件18构成的辐射器，其具有设置在两个U形加热元件18之间的容纳空间9。图8示出了由两个扁平加热元件19构成的辐射器6。它们典型地具有平面的辐射，因此有用区域占据了位于扁平加热元件 19之间的容纳空间9的尤其大的部分。
【主权项】
1.一种用于烧结材料构件(15)、尤其是用于牙科构件、尤其是用于陶瓷构件(16)的烧 结炉(1)，其包括带炉腔容积(VK)的炉腔(2)，其中在所述炉腔(2)中设置有加热装置(5)、容 纳空间(9)以及使用区域(10)，所述容纳空间具有位于所述炉腔容积(VK)中的通过所述加 热装置(5)限定的毛容积(VB)，所述有用区域具有位于所述毛容积(VB)中的使用容积(VN)， 并且其中所述炉腔(2)具有由多个壁构成的环壁(3)，所述环壁具有至少一个待打开的壁板 部段(7)，以便将待烧结的具有实物容积(VO)的构件(15)放入所述容纳空间(9)中，其特征 在于-所述炉腔(2)中的所述加热装置(5)具有带辐射场(13)的热辐射器(6);-所述辐射器(6)设置在所述容纳空间(9)的至少一侧上；-至少所述设置在所述容纳空间(9)中的使用容积(VN)设置在所述辐射器(6)的直接辐 射场(13)中；-所述待烧结的构件(15)朝所述辐射器(6)的最大可能的间距(d)最高相当于所述最大 使用容积(VN)的所述第二大尺寸(Dy )。2.根据权利要求1所述的烧结炉(1 )，其特征在于，-所述使用区域(10)的所述使用容积(NV)与所述炉腔(2)的所述炉腔容积(VR)之比为 1:50至1:1;-所述使用区域(10)的所述使用容积(VN)与所述容纳空间(9)的所述毛容积(VB)之比 为1:20至1:1，优选为1: 1。3.根据权利要求1或2所述的烧结炉(1)，其特征在于，所述有用区域(10)的所述使用容 积(VN)与所述待烧结物体(15)的所述物体容积(VO)之比为1:500至1:1。4.根据权利要求1至3中任一项所述的烧结炉(1)，其特征在于，所述环壁具有对于所述 辐射场(13)来说不可穿透和/或送还此辐射场的炉腔内壁，其尤其承载着反射层或构成为 反射器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的烧结炉(1)，其特征在于，所述加热装置(5)具有 热辐射器(6)，其在有用区域中的加热率在20°C时至少是200K/min。6.根据权利要求5所述的烧结炉(1)，其特征在于，所述热辐射器(6)以电阻方式或以电 感方式加热。7.根据权利要求1至6中任一项所述的烧结炉(1)，其特征在于，所述使用容积(VN)最大 为20\20\40臟3，并且所述使用容积(￥幻的尺寸最高是20謹\20謹\40謹。8.根据权利要求1至7中任一项所述的烧结炉(1)，其特征在于，所述辐射器构成为坩埚 (11)〇
【文档编号】F27B17/02GK105980801SQ201580008550
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月12日
【发明人】P.福诺夫, C.施密特
【申请人】西诺德牙科设备有限公司