高温真空烧结炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高温烧结炉技术领域，具体涉及一种高温真空烧结炉。
【背景技术】
[0002]上面提及的高温真空烧结炉是在“工欲其善必先利其器”的背景下诞生的，以属于类金刚石氮化物范畴的氮化铝(ALN)基片为例，由于其具有并非限于以下诸方面的长处:热导率高，约为20W/m.k，接近BeO和SiC，并且是Al2O3的五倍以上；热膨胀系数小，在4.5X106°C，与Si (3.5?4X10 6°C)以及GaAs (6X 10 6°C )相当；电性能特性优异，具体而言，介电常数、介质损耗、体电阻率和介电强度十分优异；机械性能理想，抗折强度高于Al2O3和BeO陶瓷；纯度高、光传播持性好和无毒；等等，因而受到人们的器重。但是，由于氮化铝的烧结温度较高，约在2000°C左右，因而不论是炉体结构还是加热装置以及与炉体相关的辅助设施均具有严苛的要求，也就是说常规的高温烧结炉无法胜任对氮化铝或类似材料的高温烧结。
[0003]在公开的中国专利文献中可见诸关于高温真空烧结炉的技术信息，如发明专利申请公布号CN102331175A (高温真空烧结炉)、CN1352375A (电阻加热式超高温真空烧结炉)、CN104776714A (高温真空烧结炉用红外测温装置及高温真空烧结炉)、CN104792151A (采用液压升降装置的高温真空烧结炉)和CN104236314A (—种用于氮化铝烧结的高温烧结炉加热系统)，等等。
[0004]并非限于上面例举的专利申请均未系统地提及加热机构、保护气体引入机构、炉筒、加热机构和循环冷却机构等等，因而对于合理规划出得以对前述的诸如类金刚石氮化物如氮化铝实施高温真空烧结的炉子不具有可借鉴的技术启示。
[0005]针对上述已有技术，本申请人作了持久的设计，终于形成了下面将要介绍的技术方案，并且在采取了保密措施下经实验证明是切实可行的。
【发明内容】
[0006]本发明的任务在于提供一种有助于使炉管内的气氛处于理想的真空及保护气体保护的状态而藉以避免出现氧化情形、有利于在烧结状态下对炉壳实施物理降温而藉以防止因高温而损及炉壳、有益于确保炉管加热温度均匀而藉以体现对产品优异的烧结质量、有便于使加热机构既可发挥良好的加热效果又能满足持久的使用寿命而藉以减轻使用维护成本的高温真空烧结炉。
[0007]本发明的任务是这样来完成的，一种高温真空烧结炉，包括一炉壳，该炉壳具有一炉壳冷却机构、并且在炉壳上配接有炉管抽真空接口、炉筒抽真空接口、保护气体管接口和电极接口，在炉壳的长度方向的左端端口和右端端口的部位各扩设有一炉壳法兰边，并且在对应于该炉壳法兰边的部位配设有一炉壳端盖；一炉筒，该炉筒以并行于所述炉壳的长度方向的状态设置在炉壳的炉壳腔内，并且该炉筒的炉筒外壁与炉壳的炉壳腔壁之间保持有空间，藉由该空间构成为炉壳腔通风道，在炉筒的长度方向的左端端口和右端端口的部位各嵌置有一炉筒门盖圈，该炉筒门盖圈与所述的炉壳法兰边平齐；一炉筒内套，该炉筒内套设置在炉筒的炉筒腔内并且与炉筒腔的腔壁贴触；一炉管，该炉管设置在所述炉筒的炉筒腔内，并且该炉管的外壁与所述炉筒内套之间保持有空间，藉由该空间构成为炉管加热机构腔，在炉管的炉管腔内以并行于炉管腔的长度方向并且位于炉管腔的底部设置有一炉床；一保护气体引入机构，该保护气体引入机构设置在所述炉管腔内，并且在对应于所述保护气体管接口的位置伸展到炉壳外与保护气体供给源管路连接；一炉管加热机构，该炉管加热机构设置在所述炉管加热机构腔内，并且在对应于所述电极接口的位置伸展到炉壳外与馈电机构电气连接，所述炉管抽真空接口与所述炉管的炉管腔相通，所述炉筒抽真空接口与所述炉壳腔通风道相通。
[0008]在本发明的一个具体的实施例中，在所述的炉壳上设置有与所述炉管的炉管腔相通的压力检测器安装接口、温度测定器安装接口、热电偶安装接口和红外线探测器安装接口，并且在炉壳上还设置有与所述炉管加热机构腔相通的加热机构腔温度检测器安装接
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[0009]在本发明的另一个具体的实施例中，所述的炉壳冷却机构包括一炉壳冷却隔套、一组冷却介质引入接口和一组热介质引出接口，炉壳冷却隔套构成于所述炉壳上，一组冷却介质引入接口在对应于炉壳的长度方向的下部的位置以间隔状态构成于炉壳上并且由冷却介质引入管路与冷却介质供给源连接，该组冷却介质引入接口均与炉壳冷却隔套相通，一组热介质引出接口在对应于炉壳的长度方向的上部的位置以间隔状态构成于炉壳上并且由热介质引出管路与所述冷却介质供给源连接而形成冷却介质循环回路，该组热介质引出接口均与炉壳冷却隔套相通。
[0010]在本发明的又一个具体的实施例中，在所述炉壳的长度方向的左端和右端并且在对应于所述炉壳法兰边背对所述炉壳端盖的一侧的位置围绕炉壳的圆周方向以间隔状态固定有销轴座，在销轴座上通过销轴铰接有一锁紧螺杆，并且在该锁紧螺杆的末端配设有一手轮，在所述的炉壳端盖朝向炉壳的一侧并且在对应于炉壳法兰边的位置扩设有一炉壳端盖法兰边，在该炉壳端盖法兰边背对炉壳法兰边的一侧并且围绕炉壳端盖法兰边的圆周方向以间隔状态固定有数量与所述销轴座的数量相等以及位置相对应的端盖锁定爪，藉由所述锁紧螺杆探入或退出端盖锁定爪的锁定爪槽并且对所述手轮作顺时针或逆时针的操作而使炉壳端盖对炉壳的端口封闭或解除封闭，在所述炉壳上并且在伴随于所述销轴座的位置还固定有一对炉壳铰链座，而在所述的炉壳端盖上并且在对应于一对炉壳铰链座的位置固定有一对炉壳端盖铰链连接头，该对炉壳端盖铰链连接头各通过连接头销轴与一对炉壳铰链座铰接；在炉壳端盖上构成有端盖冷却介质隔套，该端盖冷却介质隔套通过构成于炉壳端盖上的并且与端盖冷却介质隔套相通的端盖冷却介质引入接口和端盖热介质引出接口与冷却介质供给源形成循环冷却回路，并且在炉壳端盖上还设置有一用于对所述炉管的炉管腔的腔口以及对所述炉管加热机构腔的腔口封闭或解除封闭的端盖密封机构，在所述的炉壳腔通风道内并行于炉壳腔通风道以间隔状态设置有用于对所述炉筒定位的炉筒垫块。
[0011]在本发明的再一个具体的实施例中，所述的端盖密封机构包括动圈驱动作用缸、动圈支承连接座、动圈、盖板座架、弹簧压板、后盖板、炉筒封闭盖、炉管盖和护圈，动圈驱动作用缸以水平悬臂状态固定在所述炉壳端盖背对所述炉壳的一侧，并且位于炉壳端盖的边缘部位，该动圈驱动作用缸的动圈驱动作用缸柱伸展到炉壳端盖的炉壳端盖腔内，动圈支承连接座在炉壳端盖腔内与炉壳端盖固定，护圈通过一组护圈固定座以腾空于炉壳端盖腔的腔底壁的状态与腔底壁固定，并且在该护圈的底部的中央位置开设有一护圈通风孔，而在护圈的侧壁上开设有一对盖板座架销轴调整孔，该对盖板座架销轴调整孔围绕护圈的侧壁的圆周方向彼此相隔180°而处于相互面对面的状态，在护圈的底壁上并且在对应于所述动圈驱动作用缸柱的位置开设有一作用缸柱让位孔，动圈在对应于护圈的外侧的位置设置在炉壳端盖腔内，并且在该动圈上设置有一动圈支承连接座连接螺钉和一作用缸柱固定座，在该作用缸柱固定座上配设有一作用缸柱固定连接螺钉，动圈支承连接座连接螺钉与所述的动圈支承连接座连接，而作用缸柱固定连接螺钉与动圈驱动作用缸柱的末端端面上的作用缸柱端面螺孔连接，并且在动圈上开设有一对动圈销轴孔，该对动圈销轴孔围绕动圈的圆周方向彼此相隔180°并且与所述的一对盖板座架销轴调整孔相对应，盖板座架对应于动圈内，并且该盖板座架通过一对盖板座架销轴螺钉在穿过所述的一对动圈销轴孔后探入到所述的一对盖板座架销轴调整孔内与护圈连接，在盖板座架上还固定有一组盖板座圈，并且在盖板座架的中央位置固定有盖板座架螺杆，弹簧压板与盖板座架背对后盖板的一侧固定，并且同时与盖板座架螺钉的基部固定，后盖板搁置在所述的一组盖板座圈上，并且在该后盖板的中央位置开设有一后盖板螺杆孔，该后盖板螺杆孔套置在盖板座架螺杆上，炉筒封闭盖在对应于后盖板背对盖板座架的一侧的位置通过开设于其中央位置的炉筒封闭盖螺杆孔设置在盖板座架螺杆上，并且在该炉筒封闭盖朝向炉管盖的一侧固定有一保温隔热盖板，在炉管盖的中央位置开设有一炉管盖螺套孔，在该炉管盖螺套孔内设置有一炉管盖螺套，该炉管盖螺套的中央构成有一螺套内螺纹孔，该螺套内螺纹孔与盖板座架螺杆的末端的螺套连接螺纹头螺纹连接，并且在炉管盖螺套探出炉管盖螺套孔的部位螺纹配设有一用于对炉管盖挟持的炉管盖螺母，该螺管盖螺母的螺母孔同样与所述的螺套连接螺纹头螺纹连接；在对应于所述炉壳的右端的所述炉壳端盖上设置有一风扇冷却机构。
[0012]在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的风扇冷却机构包括电机、电机水冷却套和风扇，电机在对应于所述炉壳端盖的中央位置通过电机固定座以水平卧置状态固定在炉壳端盖上，该电机的电机轴伸展到所述炉壳端盖腔内，电机水冷却套以密封状态设置在电机上，在该电机水冷却套上设置有进水接口和出水接口，出水接口通过连通管与构成于电机的电机轴承座上的电机轴承座进水口连接，在电机轴承座上构成有一电机轴承座出水口，进水接口和电机轴承座出水口各通过管路与水循环冷却装置管路连接，风扇在对应于所述护圈通风孔的位置与电机轴固定。
[0013]在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的炉筒由一组炉筒节段组成，相邻炉筒节段之间彼此嵌配，并且在对应于所述炉筒门盖圈的中央区域的位置配设有用于对炉筒的炉筒腔封闭的炉筒门盖，所述的一组炉筒节段和炉筒门盖均由石墨制成；所述的炉筒内套为碳纤维衬套；所述的炉管由石墨碳纤维制成。
[0014]在本发明的进而一个具体的实施例中，在所述的炉管上并且在对应于所述保护气体接口的位置通过螺母固定有一螺母接头，所述的保护气体引入机构包括一保护气体引入管和一组保护气体出气管，保护气体引入管的一端在对应于保护气体接口的位置插入保护气体接口内并且在穿过所述炉筒后与所述螺母接头螺纹配合连接，另一端探出保护气体接口与所述保护气体供给源管路连接，一组保护气体出气管彼此在端部通过保护气体连通管串联连接，并且该组保护气体出气管各通过间隔分布的出气管吊耳与炉管的炉管腔的炉管腔腔壁固定，在该组保护气体出气管的长度方向各以间隔状态开设有保护气体引出孔，在一组保护气体出气管中的位于中间的一根保护气体出气管的长度方向的居中位置配设有一三通接头，该三通接头同样与所述螺母接头螺纹配合连接并且与保护气体引入管的管腔相通，所述的一组保护气体出气管、保护气体连通管、出气管吊耳和三通接头均由石墨碳纤维制成。
[0015]在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述电极接口位于所述炉壳的长度方向的中部并且该电极接口的数量有围绕炉壳的圆周方向以等距离间隔状态分布的一组；在所述炉筒上并且在对应于所述电极接口的位置开设有数量与电极接口的数量相等的石墨电极柱孔；所述馈电机构的数量与电极接口的数量相等并且与电极接口固定连接；所述炉管加热机构包括数量与所述馈电机构的数量相等的一组石墨加热单元和一组石墨电极柱，一组石墨加热单元围绕所述炉管的圆周方向以等距离间隔状态设置在所述炉管加热机构腔内，并且该组石墨加热单元各由一组石墨加热棒和一对石墨导电连接条组成，一组石墨加热棒既彼此间隔又相互在长度方向保持并行，一对石墨导电连接条中的其中一枚石墨导电连接条与一组石墨加热棒的一端端部连接，而一对石墨导电连接条中的另一枚石墨导电连接条与一组石墨加热棒的另一端端部