CN112097525B - 一种真空气氛管式炉冷却装置及冷却方法 - Google Patents

Abstract

一种真空气氛管式炉冷却装置及冷却方法，包括气体传输装置、水冷装置、真空密封装置、接口装置、锁紧装置；气体传输装置的一端与水冷装置固定密封连接；水冷装置与真空密封装置全平面密封连接，水冷装置的进水端口及出水端口分别与外置水源的相应端口通过大小头相连接，在水路中形成漩涡；真空密封装置的另一端通过接口装置与真空气氛管式炉的端口密封连接；锁紧装置将水冷装置、真空密封装置、接口装置与真空气氛管式炉的端口密封连接；气体传输装置、水冷装置、真空密封装置、接口装置与真空气氛管式炉为同心连接。解决了现有气氛管式炉在烧结产品过程中炉管两端的散热及真空密封性问题，广泛应用于真空气氛管式炉的冷却***中。

Description

一种真空气氛管式炉冷却装置及冷却方法

技术领域

本发明涉及冷却装置领域，具体来说，涉及真空气氛冷却装置领域，更进一步来说，涉及真空气氛管式炉冷却装置及冷却方法。

背景技术

电子陶瓷产品在气氛管式炉烧结成型时，需要将氮气和氢气按一定比例混合后，通过纯水罐加湿后再通入高温炉管中给烧结中的电子陶瓷产品提供烧结环境，为保证炉管内烧结气氛的密封性，炉管两端一端作为进气，另一端作为排气，在炉管两端分别安装水冷却密封装置，以提高冷却效率，同时节约气体用量。

传统做法是采用水冷套管结构，将水冷套管分别环套在气氛管式炉两端的炉口上，对气氛管式炉两端进行冷却处理，水冷套管与炉管为线接触方式，加上气氛管式炉的管道直径较大，导致水冷套管的冷却面积严重不足，散热速度较慢，导致两端管道发热严重，造成真空密封***加速老化，破坏气氛管式炉的真空密封性及气氛的稳定性，降低气氛的纯度和工作环境的安全性，从而影响电子陶瓷产品的烧结质量。为此，通常对管道两端采取人工辅助降温处理，一方面增加成本，重要的是不能从根本上解决问题。

本发明旨在提供一种气氛管式炉冷却装置，改进管路冷却***，提升冷却效果，保障真空环境，稳定气氛环境，保证工作环境的安全性，确保烧结产品的批量性、重复性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是：解决现有气氛管式炉在烧结产品过程中炉管两端的散热问题，即解决管路冷却及真空密封性问题，以保障真空环境，稳定气氛环境，保证工作环境的安全性，确保烧结产品的批量性、重复性和可靠性。

为此，本发明提供一种真空气氛管式炉冷却装置，冷却装置整体示意图如图1所示，冷却装置装配结构示意图如图2所示，冷却端盖放大示意图如图3所示，导热水路放大示意图如图4所示，活接固定盘放大示意图如图5所示，固定冷却水套放大示意图如图6所示。

一种真空气氛管式炉冷却装置，包括气体传输装置、水冷装置、真空密封装置、接口装置、锁紧装置；

所述气体传输装置的一端与所述水冷装置固定密封连接，另一端用于进气或出气；

所述水冷装置与所述真空密封装置全平面密封连接，所述水冷装置的进水端口及出水端口分别与外置水源的相应端口通过大小头相连接，在水路中形成漩涡；

所述真空密封装置的另一端通过所述接口装置与所述真空气氛管式炉的端口密封连接；

所述锁紧装置将所述水冷装置、真空密封装置、接口装置与所述真空气氛管式炉的端口密封连接；

所述气体传输装置、水冷装置、真空密封装置、接口装置与所述真空气氛管式炉为同心连接。

所述气体传输装置包括真空接头1。

所述水冷装置包括：端盖2、导热水路3、密封盘4、硅胶垫5。

所述端盖2上设有：密封孔201、锁紧螺母导向孔202、冷却水出水接口203、冷却水进水接口204、冷却铜管205。如图3所示。

所述导热水路3上设有：铜管冷却区301、冷却螺纹型水道302、大小头出水口303、出水口配合螺纹孔304、进水口配合螺纹孔305。如图4所示。

所述真空密封装置包括：○型密封圈6、活接固定盘7、密封橡胶圈8。

所述活接固定盘7上设有：锁紧螺纹孔701、真空配合孔702、活接固定孔703。如图5所示。

所述接口装置包括：固定冷却水套10、真空刚玉管11。

所述固定冷却水套10上设有螺母固定螺纹孔1001。如图6所示。

所述锁紧装置包括锁紧螺母9。

所述真空接头1，提供真空通路，同时通过快接方式与其他设备配合使用。

所述端盖2用于固定及支撑所述真空接头1、所述导热水路3、所述密封盘4、所述硅胶垫5、所述○型密封圈6，与所述真空接头1通过焊接方式固定连接。

所述密封孔201，与所述○型密封圈6、所述活接固定盘7、固定冷却水套10配合使用，确保设备炉管内的真空环境。

所述锁紧螺母导向孔202，与所述锁紧螺纹孔701、所述锁紧螺母9、所述硅胶垫5、所述螺母固定螺纹孔1001配合使用。

所述冷却水出水接口203位于所述端盖2的侧边上，与所述导热水路3中的冷却水出水接口配合使用。

所述冷却水进水接口204位于所述端盖2的侧边上，与所述导热水路3中的冷却水进水接口配合使用。

所述冷却铜管205位于所述端盖2的中央位置，用于真空与冷却水隔离，同时也用于热交换。

所述铜管冷却区301位于所述导热水路3的中央位置，为中空圆形结构，通过水的孔径大约为所述冷却铜管205的外径，形成水涡，确保水冷与所述冷却铜管205进行充分热交流。

所述冷却螺纹型水道302沿所述导热水路3内部圆周方向均匀布置，通过螺纹型金属薄板隔断，水路按照螺纹型规律运动，使冷却水与螺纹型铜回路进行多级热交换，将热量全部带出。

所述大小头出水口303与所述冷却螺纹型水道302的出口连接，通过所述大小头出水口303加快出水流量，使内部水形成涡流，充分进行热交换。

所述导热水路3侧边上的所述出水口配合螺纹孔304与所述冷却螺纹型水道302的出口连接，与所述端盖2中的出水螺纹孔203配合使用。

所述导热水路3侧边上的所述入水口配合螺纹孔305与所述冷却螺纹型水道302的进口连接，与所述端盖2中的冷却水进水接口204配合使用。

所述密封盘4，位于所述导热水路3与所述硅胶垫5之间，用于密封水路。

所述硅胶垫5位于所述密封盘4与所述活接固定盘7之间，用于密封水路。

所述○型密封圈6，与所述密封孔201配合使用，用来密封真空。

所述活接固定盘7的边缘内侧设置有所述活接固定孔703，通过旋转式卡扣连接装置，与气氛管式炉进气端或出气端连接，确保真空性能。

所述锁紧螺纹孔701位于所述活接固定盘7的边缘内侧，与所述活接固定孔703互相穿插布置，通过所述锁紧螺母9连接所述端盖2、所述活接固定盘7及所述固定冷却水套10。

所述真空配合孔702，位于所述活接固定孔703的中央位置，使所述冷却铜管205和冷却水进行充分热交换，同时确保真空气氛管式炉内的真空环境。

所述密封橡胶圈8，配合所述固定冷却水套10、所述锁紧螺母9、所述活接固定盘7使用，确保真空刚玉管11的真空密封。

所述锁紧螺母9，与所述固定冷却水套10、所述活接固定盘7、所述锁紧螺纹孔701、所述端盖2、所述锁紧螺母导向孔202配合使用，用于锁紧定位与密封。

所述固定冷却水套10，与所述活接固定盘7进行密封连接。

所述真空刚玉管11，为所述气氛管式炉提供真空和高温烧结环境。

所述锁紧螺纹孔701为若干个,沿所述活接固定盘7的边缘内侧均匀分布。

所述真空气氛管式炉冷却装置的工作原理是：通过铜管冷却区301与冷却铜管205同心配合，通过外接压力冷却水导入通过端盖2，导热水路3中，与导热水路3充分进行热交换。冷却时，冷却铜管205中充分与导热水路3充分接触保证多级冷却，铜管冷却区301在大小头出水口303作用下通过水压形成涡流，进一步加强热交换，从而可实现高效冷却效果。

为此，本发明提供一种真空气氛管式炉冷却的冷却方法，冷却流程示意图如图7所示：

所述冷却方法包括如下步骤：

（1）清洁、烘干所述真空气氛管式炉的炉管管口；

（2）清洁、烘干所述气体传输装置、所述水冷装置、所述真空密封装置、所述接口装置、所述锁紧装置；

（3）使用所述接口装置将所述真空密封装置与所述炉管密封联接；

（4）使用所述锁紧装置将所述水冷装置、所述炉管与所述真空密封装置密封联接；

（5）将所述气体传输装置与外置气体通道连接；

（6）真空气氛炉通电加热；

（7）抽真空、通氮氢混合气体；

（8）开冷却水；

（9）大小头进水端形成稳速水流；

（10）通过无级热交换平面螺纹型水道进行热量传递；

（11）调节水压及流量，在大小头前端的水路中形成水路漩涡，实现冷却水与水路管壁全接触热传递；

（12）带着热量的冷却水通过大小头加速流出，冷却水循环***。

所述真空气氛管式炉冷却装置，操作方便，便于加工和装配，经久耐用，效果良好。可有效解决现有气氛管式炉在烧结产品过程中炉管两端的散热问题，即管路冷却及真空密封性的问题，减少人工成本。在真空气氛管式炉烧结成型过程中对进气端、排气端进行冷却处理，同时稳定气氛环境，有效防止产品烧结过程中的因温度不均匀、温度梯度变大较大引起的材料膨胀、材料收缩等形变损伤，稳定产品工艺质量，保障烧结产品的一致性、批量性和重复性，提升产品质量，降低产品成本。

附图说明

图1为冷却装置整体示意图。

图2为冷却装置装配结构示意图。

图3为冷却端盖放大示意图。

图4为导热水路放大示意图。

图5为活接固定盘放大示意图。

图6为固定冷却水套放大示意图。

图7为装置冷却流程示意图。

图中：1为真空接头，2为端盖，201为密封孔，202为锁紧螺母导向孔，203为冷却水出水接口，204为冷却水进水接口，205为冷却铜管，3为导热水路，301为铜管冷却区，302为冷却螺纹型水道，303为大小头出水口，304为出水口配合螺纹孔，305为进水口配合螺纹孔，306为大小头进水口，4为密封盘，5为硅胶垫，6为○型密封圈，7为活接固定盘，701为锁紧螺纹孔，702为真空配合孔，703为活接固定孔,8为密封橡胶圈，9为锁紧螺母， 10为固定冷却水套，1001为螺母固定螺纹孔，11为真空刚玉管。

具体实施方式

如图2所示，以所述端盖2为安装平台，将所述端盖2与所述真空接头1进行密封焊接处理；所述端盖2、所述导热水路3、所述密封盘4、所述硅胶垫5、所述○型密封圈6、所述活接固定盘7、所述密封橡胶圈8、所述真空刚玉管10为同心配合，通过六颗所述锁紧螺母9进行平衡密封锁紧连接。

所述锁紧螺纹孔701为6个。

所述锁紧螺纹孔701为细牙M4螺纹孔。

所述螺纹型金属薄板为螺纹型铜薄板。

所述○型密封圈6的材料为不锈钢。

所述导热水路3的材料为黄铜。

所述密封盘4的材料为黄铜。

所述真空气氛管式炉冷却装置，有效解决了现有气氛管式炉在烧结产品过程中炉管两端的散热问题，即解决了管路冷却及真空密封性问题，稳定了气氛环境，减少了人工成本，保障了烧结产品的批量性和重复性产品质量。

另外，根据产品的形状和尺寸，本发明提供的是一种基本的真空气氛管式炉冷却装置的结构模型，具体实施过程中，不限于本实施例的具体形状，可根据各部件的具体形状和尺寸对各部件进行合理变形，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种真空气氛管式炉冷却装置，其特征在于：包括气体传输装置、水冷装置、真空密封装置、接口装置、锁紧装置；

所述气体传输装置的一端与所述水冷装置固定密封连接，另一端用于进气或出气；

所述水冷装置与所述真空密封装置全平面密封连接，所述水冷装置的出水端口与外置水源的端口通过大小头相连接，加快水流流速,在水路中形成漩涡；

所述水冷装置包括：端盖（2）、导热水路（3）、密封盘（4）、硅胶垫（5）；

所述端盖（2）上设有：密封孔（201）、锁紧螺母导向孔（202）、冷却水出水接口（203）、冷却水进水接口（204）、冷却铜管（205）；

所述导热水路（3）上设有：铜管冷却区（301）、冷却螺纹型水道（302）、大小头出水口（303）、出水口配合螺纹孔（304）、进水口配合螺纹孔（305）；

所述冷却铜管（205）位于所述端盖（2）的中央位置，用于真空与冷却水隔离，同时也用于热交换；

所述铜管冷却区（301）位于所述导热水路（3）的中央位置，为中空圆形结构，通过水的孔径大约为所述冷却铜管（205）的外径，形成水涡，确保水冷与所述冷却铜管（205）进行充分热交流；

所述冷却螺纹型水道（302）沿所述导热水路（3）内部圆周方向均匀布置，通过螺纹型金属薄板隔断，水路按照螺纹型规律运动，使冷却水与螺纹型铜回路进行多级热交换，将热量全部带出；

所述大小头出水口（303）与所述冷却螺纹型水道（302）的出口连接，通过所述大小头出水口（303）加快出水流量，使内部水形成涡流，充分进行热交换；

所述真空密封装置的另一端通过所述接口装置与所述真空气氛管式炉的端口密封连接；

所述锁紧装置将所述水冷装置、真空密封装置、接口装置与所述真空气氛管式炉的端口密封连接；

所述气体传输装置、水冷装置、真空密封装置、接口装置与所述真空气氛管式炉为同心连接。

2.如权利要求1所述的一种真空气氛管式炉冷却装置，其特征在于：

所述气体传输装置包括真空接头（1）；

所述真空密封装置包括：○型密封圈（6）、活接固定盘（7）、密封橡胶圈（8）；

所述活接固定盘（7）上设有：锁紧螺纹孔（701）、真空配合孔（702）、活接固定孔（703）；

所述接口装置包括：固定冷却水套（10）、真空刚玉管（11）；

所述固定冷却水套（10）上设有螺母固定螺纹孔（1001）；

所述锁紧装置包括锁紧螺母（9）；

所述真空接头（1），提供真空通路，同时通过快接方式与其他设备配合使用；

所述端盖（2）用于固定及支撑所述真空接头（1）、所述导热水路（3）、所述密封盘（4）、所述硅胶垫（5）、所述○型密封圈（6），与所述真空接头（1）通过焊接方式固定连接；

所述密封孔（201），与所述○型密封圈（6）、所述活接固定盘（7）、固定冷却水套（10）配合使用，确保设备炉管内的真空环境；

所述锁紧螺母导向孔（202），与所述锁紧螺纹孔（701）、所述锁紧螺母（9）、所述硅胶垫（5）、所述螺母固定螺纹孔（1001）配合使用；

所述冷却水出水接口（203）位于所述端盖（2）的侧边上，与所述导热水路（3）中的冷却水出水接口配合使用；

所述冷却水进水接口（204）位于所述端盖（2）的侧边上，与所述导热水路（3）中的冷却水入水接口配合使用；

所述导热水路（3）侧边上的所述出水口配合螺纹孔（304）与所述冷却螺纹型水道（302）的出口连接，与所述端盖（2）中的冷却水出水接口（203）配合使用；

所述导热水路（3）侧边上的所述入水口配合螺纹孔（305）与所述冷却螺纹型水道（302）的进口连接，与所述端盖（2）中的冷却水进水接口（204）配合使用；

所述密封盘（4），位于所述导热水路（3）与所述硅胶垫（5）之间，用于密封水路；

所述硅胶垫（5）位于所述密封盘（4）与所述活接固定盘（7）之间，用于密封水路；

所述○型密封圈（6），与所述密封孔（201）配合使用，用来密封真空；

所述活接固定盘（7）的边缘内侧设置有所述活接固定孔（703），通过旋转式卡扣连接装置，与气氛管式炉进气端或出气端连接，确保真空性能；

所述锁紧螺纹孔（701）位于所述活接固定盘（7）的边缘内侧，与所述活接固定孔（703）互相穿插布置，通过所述锁紧螺母（9）连接所述端盖（2）、所述活接固定盘（7）及所述固定冷却水套（10）；

所述真空配合孔（702），位于所述活接固定孔（703）的中央位置，使所述冷却铜管（205）和冷却水进行充分热交换，同时确保真空气氛管式炉内的真空环境；

所述密封橡胶圈（8），配合所述固定冷却水套（10）、所述锁紧螺母（9）、所述活接固定盘（7）使用，确保真空刚玉管（11）的真空密封；

所述锁紧螺母（9），与所述固定冷却水套（10）、所述活接固定盘（7）、所述锁紧螺纹孔（701）、所述端盖（2）、所述锁紧螺母导向孔（202）配合使用，用于锁紧定位与密封；

所述固定冷却水套（10），与所述活接固定盘（7）进行密封连接；

所述真空刚玉管（11），为所述气氛管式炉提供真空和高温烧结环境。

3.如权利要求2所述的一种真空气氛管式炉冷却装置，其特征在于：所述锁紧螺纹孔（701）为若干个。

4.如权利要求3所述的一种真空气氛管式炉冷却装置，其特征在于：若干个锁紧螺纹孔（701）为沿所述活接固定盘（7）的边缘内侧均匀分布。

5.如权利要求2所述的一种真空气氛管式炉冷却装置，其特征在于：所述锁紧螺纹孔（701）为细牙M4螺纹孔。

6.如权利要求2所述的一种真空气氛管式炉冷却装置，其特征在于：所述螺纹型金属薄板为螺纹型铜薄板。

7.如权利要求2所述的一种真空气氛管式炉冷却装置，其特征在于：所述○型密封圈（6）的材料为双氟橡胶FFPM。

8.如权利要求2所述的一种真空气氛管式炉冷却装置，其特征在于：所述导热水路（3）的材料为黄铜。

9.如权利要求2所述的一种真空气氛管式炉冷却装置，其特征在于：所述密封盘（4）的材料为黄铜。

10.如权利要求1所述的一种真空气氛管式炉冷却装置的冷却方法，其特征在于：所述冷却方法包括如下步骤：

（1）清洁、烘干所述真空气氛管式炉的炉管管口；

（2）清洁、烘干所述气体传输装置、所述水冷装置、所述真空密封装置、所述接口装置、所述锁紧装置；

（3）使用所述接口装置将所述真空密封装置与所述炉管密封联接；

（4）使用所述锁紧装置将所述水冷装置、所述炉管与所述真空密封装置密封联接；

（5）将所述气体传输装置与外置气体通道连接；

（6）真空气氛炉通电加热；

（7）抽真空、通氮氢混合气体；

（8）开冷却水；

（9）大小头进水端形成稳速水流；

（10）通过无级热交换平面螺纹型水道进行热量传递；

（11）调节水压及流量，在大小头前端的水路中形成水路漩涡，实现冷却水与水路管壁全接触热传递；

（12）带着热量的冷却水通过大小头加速流出。

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