CN105087889A - 热处理管式炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供的热处理管式炉，包括加热件、炉管、第一支撑、驱动装置、载物容器、第二支撑、轴承、第一组磁铁和第二组磁铁；炉管与加热件连接；第一支撑固定在安装基础上，且与轴承外圈固定相连；轴承内圈套设在炉管上，且与炉管外壁之间存在间隙；第一组磁铁分布内圈的周向上；驱动装置与内圈相连以驱动内圈绕炉管转动；载物容器通过第二支撑设在炉管内，且载物容器的内腔与炉管内腔相通；第二支撑与炉管内壁相连的部位设有滚轮；第二组磁铁与第二支撑相连，且沿着炉管内壁的周向分布；第二组磁铁与第一组磁铁相对分布，且极性相异。上述方案能解决由于操作人员翻炒导致待处理物与空气接触，进而使得热处理无法在设定环境进行的问题。

Description

热处理管式炉

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，更为具体地说，涉及一种热处理管式炉。

背景技术

在机械加工领域中，一些材料或工件通常需要经过热处理来改变其某方面的性能。热处理的过程中，操作人员需要先将材料或工件置于气氛或油等介质中加热到适宜温度，然后在此温度中保持设定的时间，最后以某种冷却速度冷却。可见，加热、保温和冷却是热处理必不可少的三个过程，其中，加热的均匀性是热处理质量的重要保证。

在粉末冶金领域中，通过热处理方式对粉末进行前期改性或预处理会对后期所生产的工件性能产生巨大的影响。例如，在保证粉末间不发生烧结的情况下，让粉末间发生反应就能够得到具有特殊结构形态的复合粉体。再如，对粉末进行热处理得到梯度粉体等。

为了保证对粉末实施热处理过程中对粉末加热的均匀性，操作人员需要不断地翻炒粉末。但是，由于粉末热处理需要在设定环境中，例如真空环境、保护气氛环境、反应气氛环境等，因此操作人员的翻炒势必会导致粉末与空气接触，最终导致热处理失败。

另外，不仅仅粉末在热处理过程中需要加热均匀，对颗粒、微型工件等尺寸较小的待处理物成堆进行热处理时同样需要加热的均匀性。

综上所述，如何解决热处理过程中由于操作人员翻炒导致待处理物与空气接触，进而导致热处理无法在设定环境中进行的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种热处理管式炉，以解决热处理过程中由于操作人员翻炒导致待处理物与空气接触，进而导致热处理无法在设定环境中进行的问题。

热处理管式炉，包括加热件、炉管、第一支撑、驱动装置、载物容器、第二支撑、轴承、第一组磁铁和第二组磁铁；其中：

所述炉管与所述加热件连接，且用于为热处理提供设定环境；

所述第一支撑固定在安装基础上，且与所述轴承的外圈固定相连；所述轴承的内圈套设在所述炉管上，且与所述炉管的外壁之间存在间隙；

所述第一组磁铁分布所述内圈的周向上；所述驱动装置与所述内圈相连，用于驱动所述内圈绕所述炉管转动；

所述载物容器通过第二支撑设置在所述炉管内，且所述载物容器的内腔与所述炉管的内腔相通；所述第二支撑与所述炉管内壁相连的部位设置有滚轮；

所述第二组磁铁与所述第二支撑相连，且沿着所述炉管内壁的周向分布；所述第二组磁铁与所述第一组磁铁相对分布，且极性相异，所述第二组磁铁能够随所述第一组磁铁转动以带动所述滚轮沿着所述炉管内壁的周向运动。

优选的，上述热处理管式炉，所述炉管包括筒状体以及分别密封封堵在所述筒状体两端的两个密封法兰；

一个所述密封法兰上设置有与所述炉管的内腔连通的进气管道；

另一个所述密封法兰上设置有与所述炉管的内腔连通的排气管道及抽真空管道。

优选的，上述热处理管式炉中，所述驱动装置包括：

套设在所述炉管上，且与所述炉管的外壁之间也存在间隙的被动链轮，所述被动链轮与所述内圈固定相连，且两者同轴分布；

通过传动链与所述被动链轮传动连接的主动链轮；以及

驱动所述主动链轮转动的电机。

优选的，上述热处理管式炉中，所述驱动装置还包括：

根据热处理物料，调节所述电机转速的转速控制单元。

优选的，上述热处理管式炉中，所述载物容器包括两个载物筒以及连接两个所述载物筒端部的笼式连接筒；

两个所述载物筒相连的端部为敞开端，所述敞开端通过所述笼式连接筒与所述炉管的内腔连通。

优选的，上述热处理管式炉中，所述载物容器包括两端封闭的内筒及两端敞开的外筒；

所述外筒套设在所述内筒上，且两者相对应的部位均设置有连通孔；所述外筒能够相对于内筒移动以改变两者上相对应部位的所述连通孔的重合度。

优选的，上述热处理管式炉中：

所述第二支撑为两个，且分别分布在所述载物容器的两端；

两个所述第二支撑均通过连接杆与所述载物容器相对应的端部连接。

优选的，上述热处理管式炉中，所述第二支撑包括三个支撑脚；

三个所述支撑脚中，相邻的两个之间的夹角为120°；每个所述支撑脚上均设置有所述滚轮。

优选的，上述热处理管式炉中，所述第二支撑的回转径向尺寸大于所述载物容器的径向尺寸。

优选的，上述热处理管式炉中，与所述第二组磁铁相连的所述第二支撑上设置有凹陷，所述凹陷内设置有冷却腔，所述冷却腔的进水管和出水管均穿过炉管以与外界冷却水源形成冷却循环回路；所述冷却腔与所述凹陷之间形成使所述第二支撑相对于所述冷却腔转动的转动副。

本发明提供的热处理管式炉的工作过程如下：

将成堆的待处理物放置在载物容器内，然后将炉管内腔的环境设置成设定环境。启动驱动装置使得驱动装置带动轴承的内圈转动，轴承内圈的转动会带动分布在其周向上的第一组磁铁转动。由于第一组磁铁与第二组磁铁分别分布在炉管同一位置的内外两侧，即两者相对分布，因此，第一组磁铁的转动会带动第二组磁铁也跟着转动。此种情况下，第二组磁铁的移动带动第二支撑上的滚轮在炉管的内壁上周向滚动，最终使得与第二支撑连接的载物容器在炉管内转动，进而能够实现载物容器内的待处理物在热处理环境下的翻炒。载物容器的转动实现其内腔中待处理物的翻炒，进而能够提高热处理过程中对待处理物加热的均匀性。

通过上述的工作过程可以看出，本发明提供的热处理管式炉能够实现在炉管外对炉管内的载物容器的驱动，进而间接实现对载物容器内待处理物的翻炒。此操作过程中，外部的驱动力量并不会伸入到炉管内，也就不会使得载物容器内的待处理物与空气接触。可见，本发明提供的热处理管式炉，能够解决热处理操作过程中由于操作人员翻炒导致带处理件与空气接触，进而导致热处理无法在设定环境中进行的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的热处理管式炉的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是本发明实施例提供的热处理管式炉的炉管内部件的连接结构示意图；

图5是本发明实施例提供的热处理管式炉的局部结构示意图。

附图标记说明：

11—加热件、12—炉管、121—筒状体、122—密封法兰、123—密封法兰、124—进气管道、125—排气管道、126—抽真空管道、13—第一支撑、14—安装基础、15—外圈、16—传动链、17—主动链轮、18—电机、19—连接柱、110—第一组磁铁、111—被动链轮、112—滚轮、113—载物筒、114—笼式连接筒、115—第二组磁铁、116—支撑脚、117—连接杆、118—凹陷、119—轴承、1110—冷却腔、1111—出水管、1112—进水管。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种热处理管式炉，解决了热处理过程中由于操作人员翻炒导致待处理物与空气接触，进而导致热处理无法在设定环境中进行的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参考附图1-4，本发明实施例提供了一种热处理管式炉。所提供的热处理管式炉包括加热件11、炉管12、第一支撑13、驱动装置、载物容器、第二支撑、轴承、第一组磁铁110和第二组磁铁115。

其中，加热件11通常与炉管12固定相连，用于加热炉管12使得炉管12的内腔达到热处理各个阶段所需要的温度。如图1所示，加热件11可以为加热炉，加热炉通过支撑连接的方式设置在炉管12的底部。此种情况下，加热炉不但起到对炉管12加热的目的，而且还能够支撑炉管12。优选的，上述加热炉具有卡槽，炉管12通过卡接的方式固定在加热炉上。本发明实施例中，加热件11还可以为电阻丝、电阻片、硅碳棒或硅钼棒中的一种或几种组合。本实施例不对加热件11作具体限制。

炉管12是整个热处理管式炉的外罩，用于为热处理提供保护设定环境。需要说明的是，本发明实施例中，设定环境为真空环境、保护气氛环境或反应气氛环境。当待处理物需要在保护气氛环境中进行热处理时，炉管12内充满保护气体；当待处理物需要在真空环境中进行热处理时，炉管12内为真空环境。当待处理物需要在反应气氛环境中进行热处理时，炉管12内为反应气体环境。本发明实施例中，炉管12的内壁为圆筒内壁。

第一支撑13固定在安装基础14上。轴承的外圈15与第一支撑13固定相连，轴承的内圈套设在炉管12上，且与炉管12的外壁之间存在间隙，即第一间隙。间隙的存在能够保证轴承的内圈能够围绕炉管12转动。

第一组磁铁110包括多块磁铁，且分布在轴承内圈的周向(即内圈的圆周方向)上，驱动装置与轴承的内圈相连，用于驱动轴承的内圈绕炉管12转动，进而使得轴承的内圈带动第一组磁铁110围绕炉管12转动。

载物容器用于容纳即将进行热处理的待处理物，载物容器通过第二支撑设置在炉管12内，且载物容器的内腔与炉管12的内腔连通，以保证载物容器内的待处理物处于炉管12内腔内的设定环境中。需要说明的是，本发明实施例中的待处理物指的是粉末、颗粒、微型工件等尺寸较小，且需要成堆进行热处理的物体。本申请不对待处理物的具体种类作限制。

第二支撑与炉管12内壁相连的部位设置有滚轮112，第二组磁铁115与第二支撑相连，且沿着炉管12的内壁周向分布，第二组磁铁115与炉管12的内壁之间也存在间隙(即第二间隙)以确保第二组磁铁115相对于炉管12转动。此种情况下，第二支撑通过滚轮112在炉管12内壁上滚动来实现载物容器的移动。

第二组磁铁115也包括多块磁铁，且与第一组磁铁110相对分布。第一组磁铁110与第二组磁铁115极性相异。由上文所述，第一组磁铁110设置在轴承的内圈上，且在驱动装置驱动轴承内圈转动的前提下，第一组磁铁110绕着炉管12转动。由于第一组磁铁110与第二组磁铁115相对分布，且极性相异进而使得第二组磁铁115转动，最终使得与其相连的第二支撑带动载物容器转动。

本发明实施例提供的热处理管式炉的工作过程如下：

将需要进行热处理的待处理物放置在载物容器内，然后将炉管12内腔的环境设置成设定环境。启动驱动装置使得驱动装置带动轴承的内圈转动，轴承内圈的转动会带动分布在其周向上的第一组磁铁110转动。由于第一组磁铁110与第二组磁铁115分别分布在炉管12同一位置的内外两侧，即两者相对分布，因此，第一组磁铁110的转动会带动第二组磁铁115也跟着转动。此种情况下，第二组磁铁115的移动带动第二支撑上的滚轮112在炉管12的内壁上周向滚动，最终使得与第二支撑连接的载物容器在炉管12内转动，进而能够实现载物容器内的待处理物在热处理环境下的翻炒。载物容器的转动实现其内腔中待处理物的翻炒，进而能够提高热处理过程中对待处理物加热的均匀性。

通过上述的工作过程可以看出，本发明实施例提供的热处理管式炉能够实现在炉管12外对炉管12内的载物容器的驱动，进而间接实现对载物容器内待处理物的翻炒。此操作过程中，外部的驱动力量并不会伸入到炉管12内，也就不会使得载物容器内的待处理物与空气接触。可见，本发明实施例提供的热处理管式炉，能够解决热处理操作过程中由于操作人员翻炒导致待处理物与空气接触，进而导致热处理无法在设定环境中进行的问题。

另外，采用本实施例中所述的热处理管式炉进行热处理，能够避免待处理物粘在载物容器内壁及自身结块的现象发生。

本实施例中，第一组磁铁110和第二组磁铁115可以采用铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料、复合永磁材料等具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁的硬磁材料制成。

上文中所述的第二支撑、滚轮112和载物容器可以预制在炉管12内，也可以通过后期的组装后再安装在炉管12内。优选的，上述安装到炉管12内的各个部件通过后续的组装方式安装在炉管12内。为此，请再次参考附图1、2或3，炉管12优选的包括筒状体121和分别密封封堵在筒状体121两端的两个密封法兰(密封法兰122和密封法兰123)。两个密封法兰(密封法兰122和密封法兰123)可以通过可拆卸的方式密封组装在筒状体121的两端。

在热处理的过程中，炉管12内的环境为设定环境。为了便于操作人员营造上述环境，优选的，密封法兰122上设置有与炉管12的内腔连通的进气管道124，密封法兰123上设置有与炉管12的内腔连通的排气管道125及抽真空管道126。

当炉管12内需要真空环境时，操作人员可以关闭进气管道124及排气管道125，然后将抽真空管道126与抽真空设备连接以进行抽真空，当炉管12内的真空度达到设定值时，封堵抽真空管道126，进而实现炉管12内的真空环境的营造。

当炉管12内需要保护气氛环境时，操作人员可以先关闭进气管道124及排气管道125，然后将抽真空设备与抽真空管道126连通，当炉管12内的真空度达到设定值时关闭抽真空管道126，然后将进气管道124与保护气源连通以向炉管12的内腔中充入保护气体，当炉管12内的压力达到相应数值后关闭进气管道124，进而实现保护气氛环境的营造。

当炉管12内需要反应气氛环境时，操作人员可以先关闭进气管道124及排气管道125，然后将抽真空设备与抽真空管道126连通，当炉管12内的真空度达到一定数值时关闭抽真空管道126，然后将进气管道124与反应气体源连通，当炉管12内的压力达到相应数值之后，打开排气管道125，使得炉管12内的反应气氛环境的组成、气压、含量等条件保持恒定，进而实现反应气氛环境的营造。

炉管12同一部分的内外两侧分设第一组磁铁110和第二组磁铁115，通过第一组磁铁110与第二组磁铁115之间的异性相吸来实现第一组磁铁110对第二组磁铁115的驱动。为了实现更好的驱动效果，筒状体121采用氧化铝、莫来石、石英等材质制作的陶瓷制成。陶瓷易于被磁场穿透，进而可以实现第一组磁铁110更有效地驱动第二组磁铁115转动。

驱动装置是本发明实施例提供的热处理管式炉的动力源，驱动装置有多种。请再次参考附图1、2或3，本实施例中驱动装置可以包括被动链轮111、主动链轮17和电机18。其中，被动链轮111套设在炉管12上，且与炉管12的外壁之间也存在间隙，即第三间隙(为了区别第一间隙和第二间隙，此间隙称为第三间隙)，该间隙用于保证被动链轮111绕着炉管12转动，被动链轮111与轴承的内圈固定相连，且两者同轴分布。通常被动链轮111通过多根连接柱19与轴承的内圈固定相连，多根连接柱19沿着炉管12的周向分布在炉管12的外侧。被动链轮111的转动能够带动轴承的内圈转动，进而带动第一组磁铁110绕着炉管12转动。主动链轮17通过传动链16与被动链轮111传动连接，电机18与主动链轮17连接用于驱动主动链轮17转动。

上述电机18可以将动力源输出给带传动机构、齿轮传动机构及曲柄连杆机构来实现对轴承内圈的旋转驱动，并不局限于上文所述的链传动机构。

在实际的热处理过程中，被处理的待处理物种类不同那么需要载物容器的转动速度也就不同，为此，本发明实施例提供的热处理管式炉还可以包括转速控制单元，所述的转速控制单元用于根据热处理物料，调节电机18的转速。

载物容器用于盛放即将热处理的待处理物，为了热处理的需要，载物容器需要与炉管12的内腔连通。当然，本领域技术人员可以理解的是，此连通方式保证承载待处理物的同时，又要保证载物容器内腔与炉管12内腔的连通。此连通不会导致待处理物从载物容器内散落至炉管12的内腔中。请再次参考附图4，本实施例提供了一种具体的结构，载物容器包括两个载物筒113以及连接两个载物筒113端部的笼式连接筒114，两个载物筒113相连的端部为敞开端，敞开端通过笼式连接筒114与炉管12的内腔连通。上述载物筒113通过敞开端及笼式连接筒114实现与炉管12内腔的连通。

当然，本实施例提供的载物容器还有多种结构形式。本发明还提供了一种结构形式，具体如下：载物容器为两端封闭的内筒和两端敞开的外筒,待处理物盛放在内筒中，外筒套设在内筒上，且两者相对应的部分均设置有连通孔，外筒能够相对于内筒移动来改变两者上的连通孔的重合度，进而能够调节整个载物容器与炉管12通透程度。操作人员在热处理之前可以根据待处理物的粒径大小对内筒及外筒上相对应连通孔的重合度实施调节，这既能保证载物容器与炉管12内腔的连通，又达到承载待处理物的目的。

请再次参考附图4，第二支撑可以为两个，且分别分布在载物容器的两端，进而实现对载物容器的均衡支撑。两个第二支撑均可以通过连接杆117与载物容器相对应的端部连接。

更为优选的，第二支撑包括三个支撑脚116，三个支撑脚116中，相邻的两个支撑脚116之间的夹角为120°，每个支撑脚116上均设置有滚轮112。三个支撑脚116能够保证第二支撑对载物容器更加稳定的支撑。为了避免组装过程中对载物容器的碰撞，优选的，第二支撑的回转径向尺寸小于载物容器的径向尺寸，此种情况下，能够避免载物容器与炉管12内壁的接触。热处理使得炉管12内腔中的温度较高，温度较高会使得第二组磁铁115的磁性减退，进而影响第二组磁铁115与第一组磁铁110之间的磁性吸引能力，进而影响第一组磁铁110对第二组磁铁115的驱动。为了解决此问题，请继续参考图5，本发明实施例提供的热处理管式炉中，与第二组磁铁115相邻的第二支撑上还可以设置凹陷118，凹陷118内设置有冷却腔1110，冷却腔1110的进水管1112和出水管1111均穿过炉管12以与外界冷却水源形成冷却循环回路，冷却腔1110与凹陷118之间形成使第二支撑相对于冷却腔1110转动的转动副。

具体的，冷却腔1110与凹陷118之间可以通过设置轴承119，进而实现转动副的形成。

在工作的过程中，进水管1112将温度较低的冷却水通入到冷却腔1110中之后，冷却水第二支撑进行换热，进而通过降低第二支撑的温度来间接降低第二组磁铁115的温度，经过换热后的冷却水通过出水管1111排出。可见，上述方案能够实现对第二组磁铁115的冷却，使得第二组磁铁115保持较好的磁性。

上述各个实施例只是本发明公布的一些具体实施例，各个实施例之间不同的部分之间只要不矛盾，都可以任意组合形成新的实施例，而这些实施例均在本发明实施例公开的范畴内。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.热处理管式炉，其特征在于，包括加热件(11)、炉管(12)、第一支撑(13)、驱动装置、载物容器、第二支撑、轴承、第一组磁铁(110)和第二组磁铁(115)；其中：

所述炉管(12)与所述加热件(11)连接，且用于为热处理提供设定环境；

所述第一支撑(13)固定在安装基础(14)上，且与所述轴承的外圈(15)固定相连；所述轴承的内圈套设在所述炉管(12)上，且与所述炉管(12)的外壁之间存在间隙；

所述第一组磁铁(110)分布所述内圈的周向上；所述驱动装置与所述内圈相连，用于驱动所述内圈绕所述炉管(12)转动；

所述载物容器通过第二支撑设置在所述炉管(12)内，且所述载物容器的内腔与所述炉管(12)的内腔相通；所述第二支撑与所述炉管(12)内壁相连的部位设置有滚轮(112)；

所述第二组磁铁(115)与所述第二支撑相连，且沿着所述炉管(12)内壁的周向分布；所述第二组磁铁(115)与所述第一组磁铁(110)相对分布，且极性相异，所述第二组磁铁(115)能够随所述第一组磁铁(110)转动以带动所述滚轮(112)沿着所述炉管(12)内壁的周向运动。

2.根据权利要求1所述的热处理管式炉，其特征在于，所述炉管(12)包括筒状体(121)以及分别密封封堵在所述筒状体(121)两端的两个密封法兰(122、123)；

一个所述密封法兰(122或123)上设置有与所述炉管(12)的内腔连通的进气管道(124)；

另一个所述密封法兰(123或122)上设置有与所述炉管(12)的内腔连通的排气管道(125)及抽真空管道(126)。

3.根据权利要求1所述的热处理管式炉，其特征在于，所述驱动装置包括：

套设在所述炉管(12)上，且与所述炉管(12)的外壁之间也存在间隙的被动链轮(111)，所述被动链轮(111)与所述内圈固定相连，且两者同轴分布；

通过传动链(16)与所述被动链轮(111)传动连接的主动链轮(17)；

以及驱动所述主动链轮(17)转动的电机(18)。

4.根据权利要求3所述的热处理管式炉，其特征在于，所述驱动装置还包括：

根据热处理物料，调节所述电机(18)转速的转速控制单元。

5.根据权利要求1所述的热处理管式炉，其特征在于，所述载物容器包括两个载物筒(113)以及连接两个所述载物筒(113)端部的笼式连接筒(114)；

两个所述载物筒(113)相连的端部为敞开端，所述敞开端通过所述笼式连接筒(114)与所述炉管(12)的内腔连通。

6.根据权利要求1所述的热处理管式炉，其特征在于，所述载物容器包括两端封闭的内筒及两端敞开的外筒；

所述外筒套设在所述内筒上，且两者相对应的部位均设置有连通孔；所述外筒能够相对于内筒移动以改变两者上相对应部位的所述连通孔的重合度。

7.根据权利要求5或者6所述的热处理管式炉，其特征在于：

所述第二支撑为两个，且分别分布在所述载物容器的两端；

两个所述第二支撑均通过连接杆(117)与所述载物容器相对应的端部连接。

8.根据权利要求7所述的热处理管式炉，其特征在于，所述第二支撑包括三个支撑脚(116)；

三个所述支撑脚(116)中，相邻的两个之间的夹角为120°；每个所述支撑脚(116)上均设置有所述滚轮(112)。

9.根据权利要求8所述的热处理管式炉，其特征在于，所述第二支撑的回转径向尺寸大于所述载物容器的径向尺寸。

10.根据权利要求7所述的热处理管式炉，其特征在于，与所述第二组磁铁(115)相连的所述第二支撑上设置有凹陷(118)，所述凹陷(118)内设置有冷却腔(1110)，所述冷却腔(1110)的进水管(1112)和出水管(1111)均穿过炉管(12)以与外界冷却水源形成冷却循环回路；所述冷却腔(1110)与所述凹陷(118)之间形成使所述第二支撑相对于所述冷却腔(1110)转动的转动副。