一种烧结炉发热体的分区布置方法与流程

1.本发明涉及一种烧结炉发热体的分区布置方法及结构，属于烧结炉发热结构技术领域。


背景技术：

2.烧结炉是在真空和保护性气氛中，对金属、陶瓷或一些难熔金属中间化合物粉末加热烧结，获得具有一定密度及一定机械性能的致密体材料。烧结炉主要有真空气压烧结炉和放电等离子体烧结炉等。其中真空气压烧结炉是将真空、高压、高温烧结结合在一起，广泛应用于粉末冶金领域、真空扩散焊接领域的各种防氧化材料的烧结成型。真空烧结炉内包括发热体结构，用以对烧结炉进行加热。现有技术中有如下专利涉及烧结炉发热体结构：1、专利公开号为“cn215572200u”，专利名称为“一种脱脂烧结一体炉发热体结构”的实用新型专利，公开了一种脱脂烧结一体炉发热体结构，包括六个电极，六个电极均由导电柱和支撑架组成，支撑架上均设置有多个等距离分布的加热棒，加热棒与对应的导电柱电性连接，加热棒的两端均设置有汇流排，且加热棒和汇流排的连接处均设置有固定环，导电柱的一端均开设有插接孔。该实用新型通过设置的六根电极把二十四根加热棒组成串联结构，并通过电极与两个变压器电性连接，再通过中间两个电极短接，可以形成上下两个独立工作的加热区间，便于分别加热，方便满足炉内温度均匀性的要求。但该专利存在如下问题：1）该专利的加热棒均为“直线型”布局，“直线型”布局的加热棒多为空心加热棒，其阻值较大，发热杆数量少，单根发热杆表面负荷大，带载能力较弱且容易断裂，加热棒的使用寿命有限；2）“直线型”布局的加热棒有效发热区面积受限，加热的稳定性和均匀性欠佳；3）当加热棒在发热的过程中膨胀变长时，“直线型”布局的加热棒与进电连接件之间容易因接触不良而造成打弧，从而损坏加热棒。
3.2、专利公开号为“cn215810214u”，专利名称为“一种烧结炉炉门发热体装置”的实用新型专利，公开了一种烧结炉炉门发热体装置，该烧结炉炉门发热体装置设置的发热杆通过连接左电框、右电框、下电框与各连接座实现电连接，副电框与内侧设置的副发热杆同样实现电连接，该烧结炉炉门发热体装置内侧设置的装夹架用于对待加热产品进行限位托起，避免待加热产品直接接触各加热杆以及各副加热杆，从而造成待加热产品的损毁。但该发热体装置存在如下问题：左电框和右电框之间是分开的，当发热杆膨胀变长时会产生推力造成左电框和右电框歪斜，影响发热体的使用寿命。
4.综上所述，如何布置一种加热性能稳定，使用寿命长，同时可分区调节发热功率的烧结炉发热体，是当下亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种烧结炉发热体的分区布置方法，通过布置底部发热区和侧部发热区实现分区加热，通过将底部发热区设置成“n型”电流回路结构可提高加热性能的稳定性及加热的均匀性，提高发热体的使用寿命。
6.为达到上述目的，本发明提出如下技术方案：一种烧结炉发热体的分区布置方法，将发热体布置为侧部发热区和底部发热区；将底部发热区中的下发热杆布置成“n型”结构的电流回路，通过“n型”结开口端从开口两侧汇入电流，通过“n型”结构的闭合端将两侧的电流进行连通而形成串、并联的电流回路。
7.优选地，在“n型”结构的开口端两侧下方布置进电电极、在“n型”结构的闭合端下方布置与进电电极对称设置的支撑电极，以使得下发热杆形成一端进电一端不进电的单端进电结构；通过进电电极为底部发热区通电，通过支撑电极对底部发热区进行支撑。
8.优选地，在下发热杆位于进电电极的一端布置相互分开的前连接框，前连接框与进电电极通过下连接座一进行连接，前连接框之间形成“n型”结构的开口端；在下发热杆位于支撑电极的一端布置一体式后连接框，后连接框与支撑电极通过下连接座二进行连接，后连接框形成“n型”结构的闭合端。
9.优选地，在“n型”结构的开口端两侧分别均匀布置多根下发热杆；下连接座一与前连接框固定连接，下连接座二与后连接框活动连接，当下发热杆发热膨胀伸长时，下发热杆可推动后连接框沿着下连接座二水平滑动。
10.优选地，在下连接座二的外端设置有导向杆，后连接框滑动套接于导向杆上；当下发热杆发热膨胀伸长时，下发热杆可推动后连接框沿着导向杆水平滑动。
11.优选地，在底部发热区上方均匀布置两个侧部发热区，底部发热区与两个侧部发热区均单独工作；在两个侧部发热区的下端两侧分别布置通电电极。
12.优选地，在两个侧部发热区内均匀布置多个侧发热杆，每个侧部发热区的侧发热杆两端均布置有侧连接框；侧连接框上包括多个侧连接孔，侧发热杆滑动连接于侧连接孔内；当侧发热杆发热膨胀伸长时，侧发热杆可在侧连接孔内水平伸缩。
13.优选地，在侧连接孔内设置包括中部通孔的锁紧螺栓，侧发热杆滑动套接于中部通孔内；当侧发热杆发热膨胀伸长时，侧发热杆可在中部通孔内水平伸缩。
14.优选地，将两个侧部发热区的上端通过拉片进行连接，在拉片之间设置拉杆；通过拉片和拉杆牵制住两个侧部发热区中的侧连接框。
15.优选地，将通电电极、进电电极和支撑电极均布置于烧结炉的炉壳外侧以形成冷端绝缘。
16.技术效果：1、本发明设置了独立工作的底部发热区和侧部发热区，可通过调整电压来对各的区发热功率进行控制，从而实现对炉内温场的控制。
17.2、本发明中底部发热区中的“n型”电流回路结构具有如下效果：1）相对于“直线”型布局的大阻值空心发热杆而言，“n型”电流回路结构中的下发热杆的电流流经长度相比“直线”型布局增加了至少一倍，故可采用小阻值的实心下发热杆，实心下发热杆带载能力强、耐腐蚀、不易断裂；2）“n型”电流回路结构的底部发热区中可设置更多数量的下发热杆，发热杆表面
的负荷相比“直线”型布局的更小，而且有效发热区面积更大，加热更为均匀；3）n”型布局发热杆非进电端是可滑动的，在发热过程中，有空间允许发热杆膨胀变长，所以发热杆与进电连接件可采用过盈配合，电流传输稳定可靠。
18.3、底部发热区中的下发热杆和侧部发热区中的侧发热杆均可伸缩，且装配简单，因此当下发热杆和侧发热杆在发热过程中膨胀变长时，不易因接触不良造成打弧现象，可避免被损坏，同时电流传输稳定可靠，可大大提高发热杆的使用寿命。
19.4、“直线”型布局发热杆的两端位置通常被进电连接件包裹，容易使发热杆产生的热辐射、热量被阻挡和吸收，造成发热杆两头发热量小、中间发热量大，影响加热的均匀性；而本发明中发热体的连接电极均设置在发热杆的下方，完全不影响发热杆发热，可保证发热杆加热的均匀性。
20.5、本发明中将两个侧部发热区中的侧连接框通过拉片和拉杆进行稳定牵制，可避免由于发热杆膨胀变长产生的推力使侧连接框歪斜的现象，也可进一步避免侧连接框接触到底部发热区而短路打弧。
附图说明
21.图1为发热体的整体结构示意图。
22.图2为底部发热区的结构示意图。
23.图3为图2的俯视图。
24.图4为图3在a-a方向的剖视图。
25.图5为侧部发热区的俯视图。
26.图6为图5在b-b方向的剖视图。
27.图7为图1中e处的局部放大图。
28.附图标记说明：1、侧发热杆；2、锁紧螺栓；201、中部通孔；3、侧连接框；4、左前连接框；5、右前连接框；6、后连接框；7、下发热杆；7a、开口端；7b、闭合端；8、支撑电极；9、进电电极；10、下连接座一；11、下连接座二；12、左侧电极；13、右侧电极；14、左连接座；15、右连接座；16、拉杆；17、拉片；18、导向杆；19、挡片；20、凸台；21、绝缘片。
具体实施方式
29.以下结合附图1-7对本发明的实施例做进一步详细描述。
30.一种烧结炉发热体的分区布置方法，首先将发热体布置为侧部发热区和底部发热区，本实施例中具体设有如图1中a所示的底部发热区，在底部发热区上方均匀布置两个侧部发热区，底部发热区与两个侧部发热区均单独工作，两个侧部发热区分别为图1中b所示的左部发热区和图1中c所示的右部发热区，通过调整三个发热区中的电压可实现对各区发热功率的控制，从而实现对烧结炉炉内温场的整体控制；本领域技术人员也可根据实际情况设置其他数量或排布的发热区来满足实际工况需求。
31.如图1-3所示，底部发热区包括多根下发热杆7，将底部发热区中的下发热杆7布置成“n型”结构的串、并联电流回路，通过“n型”结构的开口端7a从开口两侧汇入电流，每侧由4根下发热杆7并联，通过“n型”结构的闭合端7b将两侧的电流进行连通而形成串联的电流
回路；通过“n型”结构的串、并联电流回路增加电流的流经长度，增大下发热杆7的有效发热区面积，增加加热的均匀性，提高电流传输的稳定性，并大大提高下发热杆7的使用寿命。
32.在“n型”结构的开口端7a两侧下方布置进电电极9，在下发热杆7位于进电电极9的一端布置相互分开的前连接框，前连接框与进电电极9通过下连接座一10进行连接；本实施里中具体包括两个前连接框，分别为对称设置的左前连接框4和右前连接框5，下发热杆7与左前连接框4、右前连接框5均固定连接，左前连接框4和右前连接框5之间形成“n型”结构的开口端7a；左前连接框4和右前连接框5通过下连接座一10分别固定连接有一个进电电极9，2个进电电极9均位于下发热杆7的下方且下发热杆7通过两个进电电极9进电。
33.在“n型”结构的闭合端7b下方布置与进电电极9对称设置的2个支撑电极8，以使得下发热杆7形成一端进电一端不进电的单端进电结构，以此提高下发热杆7中电流流经的长度；通过进电电极9为底部发热区通电，通过支撑电极8对底部发热区进行支撑。
34.在下发热杆7位于支撑电极8的一端布置一体式后连接框6，后连接框6与支撑电极8通过下连接座二11进行连接，支撑电极8位于下发热杆7的下方；后连接框6形成“n型”结构的闭合端7b。
35.在“n型”结构的开口端7a两侧分别均匀布置4根下发热杆7，每一侧的4根下发热杆7位于进电电极9一侧的端部分别与左前连接框4和右前连接框5连接，8根下发热杆7位于支撑电极8一侧的端部均与后连接框6连接；左侧的4根下发热杆7与右侧的4根下发热杆7分别并联连通，8根下发热杆7再通过一体式后连接框6串联连通；8根下发热杆7、后连接框6、左前连接框4和右前连接框5之间共同形成底部发热区的“n型”串、并联电流回路。
36.如图4所示，下连接座二11与后连接框6活动连接，在下连接座二11的外端设置有导向杆18，下连接座二11上设有螺纹孔，导向杆18与下连接座二11的连接端为与螺纹孔匹配设置的螺纹杆结构，导向杆18通过螺纹杆结构螺纹固定连接在下连接座二11上；后连接框6的下部设有下连接孔，后连接框6通过下连接孔滑动套接于导向杆18上，导向杆18与后连接框6中下连接孔连接的部分为表面光滑的光杆结构，后连接框6可在光杆结构处滑动；导向杆18的外端设有挡片19，以避免后连接框6从导向杆18上滑出；当下发热杆7发热膨胀伸长时，下发热杆7可推动后连接框6沿着下连接座二11上的导向杆18水平滑动以适应其膨胀伸长趋势，避免下发热杆7因膨胀伸长而打弧、挤压或断裂。
37.如图1、5和6所示，在左部发热区和右部发热区内均匀布置多根侧发热杆1，在左部发热区和右部发热区内的侧发热杆1两端分别布置侧连接框3，即左部发热区中的所有侧发热杆1的两端各通过一个侧连接框3连接，右部发热区中的所有侧发热杆1的两端各通过一个侧连接框3连接；侧连接框3上包括多个侧连接孔，侧发热杆1滑动连接于侧连接孔内；当侧发热杆1发热膨胀伸长时，侧发热杆1可在侧连接孔内水平伸缩；如图6所示，侧发热杆1在靠近两端侧连接框3处设有位于侧连接框3内侧的凸台20，通过凸台20可避免侧发热杆1从侧连接孔中滑出。
38.在侧连接孔内设置包括中部通孔201的锁紧螺栓2，侧连接孔为螺纹孔，锁紧螺栓2锁紧在侧连接孔内且其螺母位于侧连接框3的外侧；侧发热杆1滑动套接于中部通孔201内；当侧发热杆1发热膨胀伸长时，侧发热杆1可在中部通孔201内水平伸缩；锁紧螺栓2可与侧发热杆1更稳定的配合连接，且当侧发热杆1或周边部件需要拆卸更换维修时，只需拆卸锁紧螺栓2即可，无需更换拆卸侧连接框3。
39.如图1所示，在左部发热区和右部发热区的下端两侧分别布置通电电极，分别为左侧电极12和右侧电极13，左侧电极12和右侧电极13分别通过左连接座14和右连接座15与侧连接框3的下端内侧固定连接，左侧电极12和右侧电极13各为2根且均位于侧发热杆1的下方。进电电极9、支撑电极8、左侧电极12和右侧电极13均位于侧发热杆1的下方，可避免部件安装的干涉，同时不会影响发热杆发热。
40.左侧电极12、右侧电极13、进电电极9和支撑电极8上均设有绝缘件，将左侧电极12、右侧电极13、进电电极9和支撑电极8均布置于烧结炉的炉壳外侧，相对于电极位于炉壳内的高温环境而言，左侧电极12、右侧电极13、进电电极9和支撑电极8位于炉壳外侧可形成冷端绝缘，提高绝缘性能。
41.将左部发热区和右部发热区的上端通过拉片17进行连接，具体为左部发热区和右部发热区中的侧连接框3的两侧上端通过拉片17进行连接，两个拉片17之间再设置拉杆16进行进一步连接，通过拉片17和拉杆16牵制住两个侧部发热区中的侧连接框3，避免由于侧发热杆1膨胀变长产生的推力使侧连接框3歪斜或接触到底部发热区而打弧；如图7所示，在拉片17和侧连接框3之间还设有绝缘片21，本实施例中的绝缘片21为氮化硼材料，拉杆16为石墨杆材质。
42.使用时，左部发热区和右部发热区分别由2个左侧电极12和2个右侧电极13进电，底部发热区由2个进电电极9进电；并可通过调整每个区的进电电压来对各区的发热功率进而对炉内温场进行控制。
43.以上实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本发明的实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。