一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，适用于陶瓷金属卤化物灯电弧管的真空封接。其特征在于：该封接炉头包括PLC控制系统、中频炉、钟罩、石墨加热体、高温隔热机构、电弧管托具、炉头底座及气缸升降装置；本发明提供的自动化陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，相比传统封接炉头，降低了炉头结构的复杂性、节省材料与成本，其次加热速度快、氧化脱炭少。不仅省去冷却水管道而且减少了体积，更大好处是便于安装和清洁钟罩内部污垢。本发明新的石墨加热体体积比石墨电阻式加热体体积还小，它的特殊结构又可对陶瓷管封接部四周环形均匀加热，可以精确控制焊料的封接深度和一致性，保证了产品质量。
【专利说明】一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，适用于陶瓷金属卤化物灯电弧管的真空封接。
【背景技术】
[0002]目前，陶瓷金卤灯电弧管封接设备基本是在钠灯电弧管封接设备基础上发展起来的。现有的钠灯电弧管封接设备将电弧管在封接炉内排成一排，炉体空间较大造成封接炉体内两端热量损失较大，炉体内温度不一致，使电弧管封接时受热不均匀；同时加热过程中陶瓷电弧管管腔部分未能得到有效隔热，致使管腔内的汞及金属卤化物不同程度蒸发。
[0003]另外一种封接炉头也为圆筒形炉体，此炉体采用金属做成，石墨加热体则采用电阻式加热，石墨体本身为加热电阻，体积较大，管压不易控制，封接时产生大量的热量辐射到陶瓷电弧管上，致使汞和金属卤化物不同程度蒸发，另外其金属炉体内还需设有对其进行冷却的冷却水(或防冻液)管道，结构比较复杂，造价高。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明提供一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，其目的在于解决现有的封接炉头存在金属卤化物的蒸发、冷却困难、设备结构复杂等方面存在的问题。
[0005]技术方案:本发明是通过以下技术方案实施的:
一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，其特征在于:该封接炉头包括PLC控制系统、中频炉、钟罩、石墨加热体、高温隔热机构、电弧管托具、炉头底座及气缸升降装置；钟罩为半球圆柱筒形状；石墨加热体上设有若干槽孔与电弧管托具的槽孔相对应；高温隔热机构设有若干槽孔与电弧管托具的槽孔相对应；在封接炉头内通过高温隔热机构将石墨加热体与电弧管核心部位隔开，以保护陶瓷电弧管内汞及金属卤化物的稳定性；升降装置上承放电弧管托具，电弧管托具带有若干槽孔用于承放陶瓷电弧管；电弧管托具的形状与炉头底座孔的形状相适配，在炉头底座圆周周围设有冷却水管道及抽气管路；中频炉的加热线圈环绕在钟罩的外部；PLC控制系统与中频炉、抽气管路及升降装置连接在一起。
[0006]所述的高温隔热机构由高温隔热垫和高温隔热管组成，高温隔热管为管状结构，设置在钟罩内，其内径大于电弧管托具的直径；高温隔热垫设置在高温隔热管上部，高温隔热垫上设有若干槽孔与电弧管托具的槽孔相对应。
[0007]所述的中频炉也可为高频炉；所述钟罩为石英或陶瓷材质；所述高温隔热垫和高温隔热管为石英或陶瓷材质，电弧管托具为铝合金材质或不锈钢金属材质。
[0008]高温隔热垫根据电弧管托具开槽的数量适配同样数量的圆形孔与之匹配，开孔尺寸根据陶瓷电弧管两端外径尺寸的要求开孔直径在2?8mm，石墨加热体同样根据电弧管托具槽孔的数量适配同样数量的圆形槽孔与之匹配，槽孔根据陶瓷电弧管两端外径尺寸的要求开孔直径为2?10_，并稍大于高温隔热垫的开孔直径。
[0009]所述升降装置包括电弧管托具、直线轴承、轴承架、轴承杆固定座、气缸轴、直线轴承杆和气缸组成，所述电弧管托具设置于轴承架之上，轴承架与直线轴承相固定，直线轴承套在直线轴承杆上。
[0010]所述钟罩通过钟罩卡盖紧固在炉头底座上。
[0011]所述炉头底座外圆周平均分布若干开槽孔，通过压块将炉头底座牢牢地紧固在手套箱上层面。
[0012]优点及效果:
1.本发明提供的自动化陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，相比传统封接炉头，降低了炉头结构的复杂性、节省材料与成本，其次加热速度快、氧化脱炭少。
[0013]2.传统的炉头采用不锈钢外筒，不锈钢炉头带有冷却水管道，使用石英或陶瓷钟罩代替传统的不锈钢炉头，不仅省去冷却水管道而且减少了体积，更大好处是便于安装和清洁钟罩内部污垢。
[0014]3.由于新的石墨加热体体积比石墨电阻式加热体体积还小，它的特殊结构又可对陶瓷电弧管封接部位四周环形均匀加热，可以精确控制焊料的封接深度和一致性，保证了
产品质量。
[0015]4.传统托具带有冷却水装置，对陶瓷电弧管的尺寸和形状有着严格的要求，只有陶瓷电弧管的管腔形状与托具的形状完全相吻合才可以达到工艺要求的冷却效果。本发明采用高温隔热垫和高温隔热管技术，在托具中不需设有冷却水，因此炉头托具对陶瓷电弧管管腔的尺寸和形状没有严格的要求。
[0016]5.采用PLC控制系统完全脱离于人为操作，能够均匀控制每一批次电弧管的加热时间都相同；采用多槽位托具，可以一次性增加封装电弧管的数量，炉头内的温度场均匀，陶瓷电弧管的封接一致性好；采用升降装置与封接炉头的严密对接，减小石英钟罩空间降低了能量消耗。
[0017]【专利附图】
【附图说明】:
图1为本发明主要结构的示意图；
图2为本发明主要结构的俯视图。
[0018]图中标注:1为钟罩，2为石墨加热体,3为高温隔热垫,4为高温隔热管,5为电极，6为焊料，7为陶瓷电弧管,8为电弧管托具,9为炉头底座，10为钟罩卡盖,11为钟罩卡盖0形密封圈，12为底座槽，13为压块，14为压紧螺杆，15抽气管路，16为初抽阀，17为高抽阀，18为一次充气阀，19为二次充气阀，20为炉头底座0形密封圈，21为冷却水管道，22为手套箱上层面，23为托具底座，24为直线轴承，25为轴承架，26为轴承杆固定座，27为气缸轴，28为直线轴承杆，29为手套箱台架下层面，30为气缸，31为中频炉加热线圈，32为中频炉，33为托具0形密封圈，34为托具固定螺杆。
[0019]【具体实施方式】:
本发明一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，该封接炉头包括PLC控制系统、中频炉32、钟罩1、石墨加热体2、高温隔热垫3、高温隔热管4、电弧管托具8、炉头底座9及气缸升降装置。钟罩I为半球圆柱筒，以往的炉头需要设置环绕的冷却水管道，而本发明的圆柱体内壁四周不需环绕冷却水管道；石墨加热体2设有若干槽孔与电弧管托具8的槽孔相对应，但石墨加热体2不需连接电源；在封接炉头内通过高温隔热管4和高温隔热垫3将高温石墨加热体2与电弧管核心部位隔开，保证陶瓷电弧管7内汞及金属卤化物的稳定性；升降装置上承放电弧管托具8，电弧管托具8使用铝合金材质，采用自然冷却方式。电弧管托具8带有若干槽孔用于承放陶瓷电弧管7，电弧管托具8的形状与炉头底座通孔的形状相适配，在炉头底座9圆周周围设有冷却水管道21及抽气管路15 ;抽气管路15连有抽真空阀门及工作气体阀门16?19。电弧管托具8通过气缸升降装置进入钟罩I内，升降装置与炉头底座9紧密接触使钟罩I内形成密闭环境，通过抽气管路15抽真空、充氩气。采用PLC控制系统与中频炉8及升降装置连接在一起，实现自动化封接，保证陶瓷电弧管7的封接一致性好，封接温度及封接时间得到均匀控制。
[0020]在上述封接炉头中，采用中频炉加热方式相比传统的石墨电阻式加热方式，优点在于降低炉头结构的复杂性、节省材料与成本，其次加热速度快、氧化脱炭少。由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在石墨内自身产生加热均匀，芯表温差极小，温控精度高，这对制备陶瓷金属卤化物灯电弧管是非常重要的，应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。
[0021]高温隔热管4和高温隔热垫3是本发明的高温隔热机构，高温隔热管4为圆柱形体，置于钟罩I内部，高温隔热管4外径小于钟罩I内径，高温隔热管4内径大于电弧管托具8的直径；高温隔热垫3平放于高温隔热管4上部，在高温隔热垫3上设有与电弧管托具8的管槽位置适配的通孔；开孔尺寸根据陶瓷电弧管7两端外径尺寸的要求开孔直径在2?8_。石墨加热体2同样根据电弧管托具8槽孔的数量适配同样数量的圆形槽孔与之匹配，槽孔根据陶瓷电弧管7两端外径尺寸的要求开孔直径为2?10_，并稍大于高温隔热垫3的开孔直径。采用高温隔热管4和高温隔热垫3的方式，实现了隔热节能的同时降低了陶瓷电弧管7管腔内汞与金属卤化物的蒸发。
[0022]所述升降装置包括托具底托23、直线轴承24、轴承架25、轴承杆固定座26、气缸轴27、直线轴承杆28、和气缸30，所述托具底托置于轴承架25之上，轴承架25与直线轴承24相固定，直线轴承24套在直线轴承杆28上；所述升降气缸的缸体与手套箱台架下层面29相固定，直线轴承杆28与轴承架25相作用，推动电弧管托具8升降。
[0023]所述的中频炉32也可用高频炉替代。
[0024]所述抽气管路15包括初抽阀门16、高抽阀门17、一次充气阀门18和二次充气阀门19。所述钟罩通过钟罩卡盖10固定在炉头底座9上，炉头底座9通过压块13卡住底座槽12位置，将炉头底座9固定在手套箱上层面22上。
[0025]使用时，将陶瓷电弧管7置于电弧管托具8上的管槽内，PLC控制系统启动升降装置，将电弧管托具8置于钟罩I内，并且电弧管托具8上的数个陶瓷电弧管7的上端穿过高温隔热垫3进入对应的石墨加热体2槽孔内，通过电弧管托具8封住钟罩I底部，然后对钟罩I内抽低真空，抽低真空完成后，低真空阀门关闭；高真空阀门打开抽高真空，数秒后PLC控制系统控制中频炉32加热石墨体，抽高真空阀门关闭，PLC控制中频炉32 二次加热开始，数秒后往陶瓷电弧管7内充入工作气体氩气，对陶瓷电弧管7进行封接。封接完成后，PLC控制系统控制二次充气阀19向封接炉体内充入平衡气压的氩气，PLC控制系统启动升降装置下降将托具移出钟罩，并对置于托具上的陶瓷电弧管进行自然冷却。在此过程中，炉头底座9内的冷却水管道21 —直对底座进行冷却，保证炉头产生的热量不传入手套箱上层面。由上述过程可以看出，整个过程节省了辅助时间，提高生产效率。
【权利要求】
1.一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，其特征在于:该封接炉头包括PLC控制系统、中频炉(32)、钟罩(I)、石墨加热体(2)、高温隔热机构、电弧管托具(8)、炉头底座(9)及气缸升降装置；钟罩(I)为半球圆柱筒形状；石墨加热体(2)上设有若干槽孔与电弧管托具(8)的槽孔相对应；高温隔热机构设有若干槽孔与电弧管托具(8)的槽孔相对应；在封接炉头内通过高温隔热机构将石墨加热体(2)与电弧管核心部位隔开，以保护陶瓷电弧管(7)内汞及金属卤化物的稳定性；升降装置上承放电弧管托具(8)，电弧管托具(8)带有若干槽孔用于承放陶瓷电弧管(7);电弧管托具(8)的形状与炉头底座(9)孔的形状相适配，在炉头底座(9)圆周周围设有冷却水管道(21)及抽气管路(15);中频炉(32)的加热线圈(31)环绕在钟罩的外部；PLC控制系统与中频炉(32)、抽气管路(15)及升降装置连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，其特征在于:所述的高温隔热机构由高温隔热垫(3)和高温隔热管(4)组成，高温隔热管(4)为管状结构，设置在钟罩(I)内，其内径大于电弧管托具(8)的直径；高温隔热垫(3)设置在高温隔热管(4)上部，高温隔热垫(3)上设有若干槽孔与电弧管托具(8)的槽孔相对应。
3.根据权利要求1所述的一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，其特征在于:所述的中频炉(32)也可为高频炉；所述钟罩(I)为石英或陶瓷材质；所述高温隔热机构中的高温隔热垫(3)和高温隔热管(4)为石英或陶瓷材质，电弧管托具(8)为铝合金材质或不锈钢金属材质。
4.根据权利要求1或2所述的一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，其特征在于:高温隔热垫(3)根据电弧管托具(8)开槽的数量适配同样数量的圆形孔与之匹配，开孔尺寸根据陶瓷电弧管(7)两端外径尺寸的要求开孔直径在2?8_，石墨加热体(2)同样根据电弧管托具(8)槽孔的数量适配同样数量的圆形槽孔与之匹配，槽孔根据陶瓷电弧管(7)两端外径尺寸的要求开孔直径为2?10_，并稍大于高温隔热垫(3)的开孔直径。
5.根据权利要求1所述的一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，其特征在于:所述升降装置包括电弧管托具(8)、直线轴承(24)、轴承架(25)、轴承杆固定座(26)、气缸轴(27)、直线轴承杆(28)和气缸(30)组成，所述电弧管托具(8)设置于轴承架(25)之上，轴承架(25)与直线轴承(24)相固定，直线轴承(24)套在直线轴承杆(28)上。
6.根据权利要求1所述的一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，其特征在于:所述钟罩(I)通过钟罩卡盖(10)紧固在炉头底座(9)上。
7.根据权利要求1所述的一种采用中频炉加热方式的陶瓷金卤灯电弧管封接炉头，其特征在于:所述炉头底座(9)外圆周平均分布若干开槽孔，通过压块(13)将炉头底座牢牢地紧固在手套箱上层面(22)。
【文档编号】H01J9/26GK103646838SQ201310724726
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】尚忠法 申请人:尚忠法