CN105562695B - 一种脱脂炉 - Google Patents
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Abstract
一种脱脂炉,包括炉体、加热组件、料架,该料架用于放置成型坯,该炉体还设有进气口、管道以及排气口,该进气口用于输入保护气体,该管道用于输入催化材料以对该成型坯进行脱脂,该排气口处连接有排气装置,该排气装置包括第一管道和第二管道,该第二管道为一弯管,该第二管道两端分别与该排气口及该第一管道相连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱脂炉,尤其涉及一种金属粉末注射成型的催化脱脂炉。
背景技术
金属粉末注射成型是一种新型的粉末冶金成型技术,在金属粉末颗粒与粘结剂混合形成混料后经射出成型形成成型坯。成型坯在烧结前须去除体内一定量的粘结剂,该过程称为脱脂。
脱脂处理一般将成型坯放入催化脱脂炉中,先对脱脂炉内加热,并将经预热的保护气体(一般为氮气)持续通入炉内将炉内空气排走,再将催化材料输入炉内使得成型坯中的粘结剂在一定的温度下催化分解,以实现成型坯中粘结剂的脱除效果。
常用催化脱脂炉,往炉内通入氮气排出炉内空气的时间一般是依靠操作人员的经验,为保证将炉内空气尽可能排出,往炉内通氮气的时间及气量均需较多过余。在将成型坯中的粘结剂脱除时,一般是通入蒸发雾化的硝酸对成型坯进行脱脂,脱脂的时间根据操作者的经验设定,仅依靠操作者的经验无法较为准确的掌握及设置相关作业参数,不易准确掌控成型坯的脱脂量,需经多次反复测试调整方能达成,效率较低,特别是硝酸输入因故发生变化后,相关作业条件对作业时间的要求亦会产生影响,此时就更加不易掌控。另,脱脂过程中会产生一些可燃气体(如甲醛、甲烷、丙烯、乙烯等)且不易了解炉体内生成的相关可燃气体的浓度,若炉内相关可燃气体浓度达到极限,还可能发生***,存在很大的安全隐患。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种能提高效率,且安全性高的催化脱脂炉。
一种脱脂炉,包括炉体、加热组件、料架,该料架用于放置成型坯,该炉体还设有进气口、管道以及排气口,该进气口用于输入保护气体,该管道用于输入催化材料以对该成型坯进行脱脂,该排气口处连接有排气装置,该排气装置包括第一管道和第二管道,该第二管道为一弯管,该第二管道两端分别与该排气口及该第一管道相连通。
本发明的催化脱脂炉,通过在炉体内设置气体浓度检测器及温度检测器,减少进入脱脂流程的时间,脱脂过程中,通过检测炉体内气体浓度变化预估脱脂时间,并对炉体内的可燃气体浓度过大进行预警,通过检测炉体内的温度对温度过高进行预警,提高催化脱脂炉的效率及安全性。
附图说明
图1为本发明脱脂炉的截面示意图。
图2为图1所示的脱脂炉沿II-II线的剖视图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1-2,本发明提供一种实施方式的催化脱脂炉100。催化脱脂炉100包括炉体10、加热组件20、鼓风装置30、料架40、装设于炉体10内的温度检测器50和气体浓度检测器60以及控制催化脱脂炉100相关工作条件及控制参数的控制模组(图未示)。
炉体10呈圆筒状,炉体10为圆筒状以利于炉体10内气体的流动。炉体10一侧设有炉门11,以便向炉体10取放成型坯200。本实施方式中,炉门11由双层结构构成,炉门11内设置有加热组件20,炉门11上设有硅胶密封门边,炉体10上位于炉门11的侧端设有开口并在开口边缘设有不锈钢法兰,关闭炉门11时,炉门11的硅胶密封门边紧贴在不锈钢法兰上,以达到密封及隔热的功能。
炉体10远离炉门11一侧设置有进气口12,进气口12处连接有进气装置120。进气装置120包括氮气储存装置121、将进气口12和氮气储存装置121相连通的进气管道122、控制和检测氮气流量的流量阀123以及预热装置124。本实施方式中,氮气储存装置121内储存有液氮,液氮通过所述进气管道122并经预热装置124预热后再进入炉体10内。
炉体10远离炉门11一侧还设置有管道13,管道13一端与一硝酸储存装置131相连通,另一端穿过炉体10及料架40伸入至料架40内,管道13上设置有泵132,泵132将硝酸储存装置131中的硝酸通入到料架40内,催化放置于炉体10内的成型坯200中的粘结剂以使成型坯200脱脂。
炉体10的顶部邻近炉门11一端还设置有排气口14,排气口14处连接有排气装置140。排气装置140包括第一管道141和第二管道142。第一管道141为一直管,第二管道142为一弯管,其两端分别与排气口14及第一管道141相连通。第一管道141的下端设置有一密封件143,其可为一阀门,随气体排出的废渣从排气口14排出经第二管道142进入第一管道141,并在重力作用下沉积于第一管道141的底部,第一管道141的上端连接有点火装置144。本实施方式中,点火装置144围绕第一管道141上端设置有多个能喷出火焰的喷嘴1411,有利于将从排气口14排出的气体充分燃烧,燃烧产生的废渣亦会掉落到第一管道141的底部,可定期打开密封件143将其清除。该排气装置140可有效防止废渣掉回炉体10内。
可以理解,排气口14不限于本实施方式中的设置在炉体10的顶端,还可设置在炉体10的侧端,排气口14的位置应根据实际要求设置。
加热组件20包括为炉体10提供热量的加热体21以及包裹加热体21和炉体10的隔热物料22。加热体21紧邻炉体10的外侧壁设置,以用于对炉体10进行加热,利于炉体10内的温度控制。本实施方式中,加热体21具有双面金属外壳,内部设置有加热丝。炉体10的圆周面及其连接圆周面的两侧端均间隔设置有多个加热体21,炉体10的圆周面采用的加热体21为筒状加热体,两侧端采用的加热体21为平板状加热体。隔热物料22用于防止加热体21产生的热量对其它零件的影响。
可以理解,对炉体10进行加热的方式不限于本实施方式中使用内部设置有加热丝的加热体21对炉体10进行加热。
鼓风装置30包括电机31、叶轮32以及连接电机31和叶轮32的主轴33。电机31装设于炉体10的外部,叶轮32装设于炉体10的内部,且邻近于料架40,主轴33穿过炉体10将电机31和叶轮32连接。本实施方式中,鼓风装置30产生一种水平混合气流,促进炉体10内气体流动,使得炉体10内的温度较均匀地分布。
本实施方式中,从氮气储存装置121输出的液氮经装设有流量阀123的进气管道122输入预热装置124预热后输入炉体10内,流量阀123用于检测和控制氮气的流量,另通过在所述进气管道122上设有一分支管道(未标识)对主轴33进行冷却并利用主轴33的热量对分支管道的液氮预热,该分支管道延伸至主轴附近并与其间可设置一导热介质34。
料架40固定于炉体10内,料架40包括容置部41及与容置部41连接的导流部42。容置部41为一方形架,容置部41内搁置有可拆卸的多个料盘411,料盘411用于放置成型坯200。料盘411上开设有促进气体流动及热传导的通孔4111,本实施方式中,通孔4111呈矩阵排列布满于料盘411。导流部42呈收缩状,导流部42远离容置部41一端开设有一收缩口421,收缩口421紧邻于叶轮32,以促进料架40内的气体的流动,利用成型坯200的脱脂。本实施方式中,导流部42从收缩口421延伸至容置部41。管道13一端穿过炉体10及料架40伸入至容置部41内,以使成型坯200中的粘结剂快速发生反应。
温度检测器50固定于炉体10内,用于检测炉体10内的温度。温度检测器50还与控制模组连接,并将检测到的炉体10内的温度显示于控制模组上。本实施方式中,温度检测器50的数量为两个,两个温度检测器50分布于炉体10一侧的两端,以准确的检测出炉体10内的温度。在其他实施方式中,温度检测器50的数量不限于两个,可根据实际需要设置。
气体浓度检测器60伸入至料架40的容置部41内,用于检测炉体10内脱脂生成的相关气体浓度,如甲醛、甲烷、丙烯、乙烯等可燃气体。气体浓度检测器60与控制模组连接。本实施方式中,气体浓度检测器60包括铂丝,当可燃气体与气体浓度检测器60的铂丝接触时,铂丝表面发生氧化反应,产生的热量影响铂丝的电阻率,进而使得控制模组检测到炉体10内的可燃气体浓度。
可理解,气体浓度检测器60检测可燃气体浓度不限于使用本实施方式中的铂丝。
本实施方式中,控制模组包括控制器(图未示)和控制面板(图未示),控制器与流量阀123、泵132、加热体21及电机31连接(图未示),并能控制流量阀123、泵132、加热体21及电机31的工作状态。控制面板可设置催化脱脂炉100脱脂时的参数,具体包括但不限于预设一温度极限值和一气体浓度极限值或范围,还可显示温度检测器50和气体浓度检测器60的检测结果。控制模组记录相应预设条件,具体包括但不限于预设的温度极限值和气体浓度极限值或范围。当气体浓度检测器60检测的气体浓度结果达到预设的气体浓度极限值或范围时,和/或当炉体10内温度达到预设的温度极限值时,控制模组驱动控制器发出控制指令,控制指令可为警报指令或停机指令。
本发明的催化脱脂炉100在使用时,首先打开炉门11,将成型坯200放置在料盘411上,关闭炉门11并通过控制模组的控制面板设置成型坯200脱脂的参数,预设相关参数及条件,具体限于但不包括一温度极限值及一气体浓度极限值或范围;再控制流量阀123将经预热装置124的氮气通入炉体10内,与此同时,控制器控制加热体21对炉体10进行加热,并启动鼓风装置30及点火装置144;当温度检测器50检测到炉体10内温度达到一温度值(一般为120摄氏度),且气体浓度检测器60未检测到可燃气体时,控制器控制流量阀123加大氮气通入量,并启动泵132开始往炉体10内通入硝酸,由于硝酸具有易挥发与沸点低等特性,硝酸进入炉体10内为气态,使得成型坯200内的粘结剂气化分解,产生可燃气体,可燃气体经排气口14排出后由点火装置144对其进行燃烧处理,随可燃气体排出的废渣会掉落到第一管道141的底部;脱脂过程中,温度检测器50用于检测炉体10内的温度,当炉体10内温度达到预设的温度极限值时,控制器促使警报单元发出警报以提醒操作人员炉体10内温度过高需及时进行处理;气体浓度检测器60对脱脂过程中炉体10内气体浓度进行检测,当检测到的气体浓度达到预设的气体浓度极限值或范围时,控制器促使警报单元发出警报以提醒操作人员炉体10内气体浓度过高需及时进行处理;控制器通过气体浓度检测器60检测出炉体10内气体浓度的变化分析判断成型坯200的脱脂程度,以确定脱脂是否完成;脱脂完成时,控制器控制流量阀123进一步加大氮气通入量以对炉体10内进行冲洗。
本发明的催化脱脂炉100,通过在炉体10内设置气体浓度检测器60及温度检测器50,减少进入脱脂流程的时间,脱脂过程中,通过检测炉体10内气体浓度变化预估脱脂时间,并对炉体10内的可燃气体浓度过大时进行预警,通过检测炉体10内的温度,在温度过高时进行预警,提高催化脱脂炉的效率及安全性。
可理解,进气口12通入的气体不限于本实施方式中的氮气,还可以是其它保护性气体。
可理解,催化成型坯200中的粘结剂的催化材料不限于本实施方式中使用的硝酸,还可以是其他将成型坯200中的粘结剂催化的催化材料,例如草酸。
可理解,本实施方式中的控制指令包括但不限于发出警报、停机处理等。
另外,本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化,当然,这些依据本发明精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (7)
1.一种脱脂炉,包括炉体、加热组件、料架,该料架用于放置成型坯,该炉体还设有进气口、管道以及排气口,该进气口用于输入保护气体,该管道用于输入催化材料以对该成型坯进行脱脂,其特征在于:该排气口处连接有排气装置,该排气装置包括第一管道和第二管道,该第二管道为一弯管,该第二管道两端分别与该排气口及该第一管道相连通,该脱脂炉还包括装设于该炉体内的气体浓度检测器及与该气体浓度检测器连接的控制模组,该气体浓度检测器用于检测脱脂过程中炉体内产生可燃气体的浓度值,该控制模组根据其预设条件及气体浓度检测器检测结果发出控制指令,该脱脂炉还包括一鼓风装置,该鼓风装置包括电机、叶轮以及连接该电机和叶轮的主轴,该电机装设于该炉体的外部,该叶轮装设于该炉体的内部,该主轴穿过该炉体将该电机和叶轮连接,该鼓风装置的转动促进该脱脂炉的气体流动;该料架包括容置部及与该容置部连接的导流部,该容置部内搁置有可拆卸的料盘,成型坯放置于该料盘上,该导流部远离该容置部一端开设有收缩口,该收缩口紧邻该鼓风装置设置以促进该料架内的气体的流动,所述进气口连接一进气管道以将所述保护气体输入所述炉体内,所述进气管道设有一分支管道流经所述主轴以对所述主轴进行冷却并利用所述主轴的热量对所述分支管道的保护气体进行预热。
2.如权利要求1所述的脱脂炉,其特征在于:该第一管道的下端设置有一密封件,随气体排出的废渣从该排气口排出经该第二管道进入该第一管道,并在重力作用下沉积于该第一管道的底部。
3.如权利要求2所述的脱脂炉,其特征在于:该密封件为一阀门,打开阀门能将沉积于该第一管道底部的废渣排出。
4.如权利要求1所述的脱脂炉,其特征在于:该第一管道的上端连接有点火装置,该点火装置围绕该第一管道上端设置有多个能喷出火焰的喷嘴,以使从该排气口排出的气体燃烧。
5.如权利要求1所述的脱脂炉,其特征在于:该脱脂炉还包括装设于该炉体内的温度检测器,该温度检测器与该控制模组连接,该控制模组预设一温度极限值,该温度检测器检测该炉体内的温度值,当该炉体内温度值达到该温度极限值时,该控制模组发出控制指令。
6.如权利要求1所述的脱脂炉,其特征在于:该料盘上开设有促进气体流动及热传导的通孔。
7.如权利要求1所述的脱脂炉,其特征在于:该气体浓度检测器固定于该料架内,以检测成型坯脱脂产生的气体浓度。
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