一種微波燒結(jié)爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種微波燒結(jié)爐，包括：其內(nèi)腔設置有保溫層的爐體；對爐體的內(nèi)腔進行微波加熱的微波源，與爐體的內(nèi)腔連通的真空泵和氬氣泵。通過上述設置，在工作時，可通過真空泵將爐體內(nèi)部抽至真空，然后通過氬氣泵向真空的爐體內(nèi)填充氬氣，并開啟微波源以對爐體的內(nèi)部進行加熱。由于微波是一種電磁波，具有波粒二象性，因此，利用微波能與材料的耦合，由材料的介電損耗和磁介損耗產(chǎn)生的內(nèi)耗轉(zhuǎn)變成熱量直接加熱材料本身的方式，將燒結(jié)材料加熱到高溫進行燒結(jié)，這種加熱燒結(jié)方式不需要發(fā)熱體，因此，熱量損耗小。采用真空微波加熱燒結(jié)方式，可進一步降低燒結(jié)溫度，提高加熱速度，且能使加熱均勻，因此，極大的減少了能耗損失。
【專利說明】一種微波燒結(jié)爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及燒結(jié)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種微波燒結(jié)爐。
【背景技術(shù)】
[0002]燒結(jié)是將粉末或壓坯在低于主要組分熔點溫度下加熱，使顆粒間產(chǎn)生連接轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w，以提高制品性能的方法，是一個傳統(tǒng)的工藝過程。人們很早就利用這個工藝來生產(chǎn)陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高溫材料等。一般來說，粉體經(jīng)過成型后，通過燒結(jié)得到的致密體是一種多晶材料，其顯微結(jié)構(gòu)由晶體、玻璃體和氣孔組成。燒結(jié)過程直接影響顯微結(jié)構(gòu)中的晶粒尺寸、氣孔尺寸及晶界形狀和分布。因此，燒結(jié)是材料制備的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，決定著制品的最終性能，應謹慎選擇燒結(jié)方法，嚴格控制燒結(jié)過程，以期獲得具有預期性能的制品O
[0003]目前，國內(nèi)通常采用電阻式加熱燒結(jié)爐，其包括爐體外殼、保溫層、加熱體和爐膛等。工作時，電流通過加熱體時，由于加熱體本身具有的電阻因此產(chǎn)生熱量，利用加熱體熱量的輻射和傳導，以加熱爐膛內(nèi)的被燒結(jié)固體材料。從熱能工程角度來講，這種被加熱固體材料的熱量，全部來源于加熱體的熱傳遞，被加熱固體材料表面溫度高于芯部溫度，整個爐膛的溫度必須達到設定溫度，才有可能完全加熱爐膛內(nèi)所有的被燒結(jié)固體材料，而且，高溫段的熱傳遞主要靠輻射，如果被加熱的固體材料比較多，會產(chǎn)生明顯的陰影效應，造成溫度場不均勻。這種傳統(tǒng)的電阻式加熱方式會有80%以上的能量損失在周圍的環(huán)境中，是一種能耗非常大的加熱方式。從材料力學的角度來講，被燒結(jié)固體材料的加熱速度取決于材料本身的導熱性能，如果導熱性能不好，如大部分陶瓷材料或疏松的分體材料，升溫燒結(jié)的時間就需要很長，如果加熱和冷卻速度過快，會使被燒結(jié)固體材料收縮不均而形成內(nèi)應力，從而造成材料的開裂。
[0004]通過上述描述可知，現(xiàn)有技術(shù)中的電阻式加熱燒結(jié)爐加熱能耗較大。
[0005]因此，如何提供一種新型的燒結(jié)爐，以減少能耗損失，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是提供一種微波燒結(jié)爐，以減少能耗損失，從而降低了生產(chǎn)成本。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種微波燒結(jié)爐，其中，包括:
[0009]其內(nèi)腔設置有保溫層的爐體；
[0010]對所述爐體的內(nèi)腔進行微波加熱的微波源；
[0011]與所述爐體的內(nèi)腔連通的真空泵和氬氣泵。
[0012]優(yōu)選地，上述的微波燒結(jié)爐中，所述爐體包括:
[0013]圓筒形的主體，所述保溫層設置在所述主體的內(nèi)腔；[0014]與所述主體的一端固定連接的半球形的窯爐尾；
[0015]與所述主體的另一端可開閉連接的半球形的窯門；
[0016]用于盛放物料，且能夠放入所述主體的內(nèi)腔的窯車。
[0017]優(yōu)選地，上述的微波燒結(jié)爐中，所述窯門與所述主體通過氣動鎖相連，且所述氣動鎖包括固定在所述窯門上的氣缸，和與所述氣缸的伸縮桿相連的連接件，所述連接件固定在所述主體上。
[0018]優(yōu)選地，上述的微波燒結(jié)爐中，所述爐體的主體上開設有進氣孔和出氣孔，且所述進氣孔和所述出氣孔通過連接管道連通。
[0019]優(yōu)選地，上述的微波燒結(jié)爐中，所述連接管道上依次設置有第一電控閥門、除塵器、冷凝除濕裝置、風機和第二電控閥門。
[0020]優(yōu)選地，上述的微波燒結(jié)爐中，所述微波源為多個，且每個所述微波源均通過一個過渡波導與所述爐體的主體相連。
[0021]優(yōu)選地，上述的微波燒結(jié)爐中，所述爐體的主體通過三通管道與所述爐體的內(nèi)腔連通，且所述三通管道的第一連接口與所述內(nèi)腔連通，所述三通管道的第二連接口與所述真空泵連通，所述三通管道的第三連接口與所述氬氣泵連通。
[0022]優(yōu)選地，上述的微波燒結(jié)爐中，所述第二連接口與所述第一連接口之間設置有第三電控閥門和第一壓力表，所述第三連接口與所述第一連接口之間設置有第四電控閥門和
第二壓力表。
[0023]優(yōu)選地，上述的微波燒結(jié)爐中，還包括用于檢測所述爐體的內(nèi)腔溫度的紅外測溫儀。
[0024]優(yōu)選地，上述的微波燒結(jié)爐中，還包括用于支撐所述爐體的支撐底座。
[0025]本實用新型提供了一種微波燒結(jié)爐，包括:其內(nèi)腔設置有保溫層的爐體；對爐體的內(nèi)腔進行微波加熱的微波源，與爐體的內(nèi)腔連通的真空泵和氬氣泵。通過上述設置，在工作時,可通過真空泵將爐體內(nèi)部抽至真空,然后通過氬氣泵向真空的爐體內(nèi)填充氬氣，并開啟微波源以對爐體的內(nèi)部進行加熱。由于微波是一種電磁波，具有波粒二象性，因此，利用微波能與材料的耦合，由材料的介電損耗和磁介損耗產(chǎn)生的內(nèi)耗轉(zhuǎn)變成熱量直接加熱材料本身的方式，將燒結(jié)材料加熱到高溫進行燒結(jié)，這種加熱燒結(jié)方式不需要發(fā)熱體，因此，熱量損耗小。采用真空微波加熱燒結(jié)方式，可進一步降低燒結(jié)溫度，提高加熱速度，且能使加熱均勻，因此，極大的減少了能耗損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型實施例提供的微波燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為圖1中A-A方向的視圖；
[0028]圖3為圖1中B-B方向的視圖；
[0029]圖4為本實用新型實施例提供的微波燒結(jié)爐的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0030]本實用新型的核心是提供一種微波燒結(jié)爐，以減少能耗損失，從而降低了生產(chǎn)成本。[0031]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本實用新型方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0032]請參考圖1-圖4所示，本實用新型實施例公開了一種微波燒結(jié)爐，包括:其內(nèi)腔設置有保溫層15的爐體；對爐體14的內(nèi)腔進行微波加熱的微波源9，與爐體14的內(nèi)腔連通的真空泵11和氬氣泵2。通過上述設置，在工作時，可通過真空泵2將爐體14內(nèi)部抽至真空，然后通過氬氣泵2向真空的爐體14內(nèi)填充氬氣，并開啟微波源9以對爐體14的內(nèi)部進行加熱。
[0033]由于微波是一種電磁波，具有波粒二象性，因此，利用微波能與材料的耦合，由材料的介電損耗和磁介損耗產(chǎn)生的內(nèi)耗轉(zhuǎn)變成熱量直接加熱材料本身的方式，將燒結(jié)材料加熱到高溫進行燒結(jié)，這種加熱燒結(jié)方式不需要發(fā)熱體，因此，熱量損耗小。采用真空微波加熱燒結(jié)方式，可進一步降低燒結(jié)溫度，提高加熱速度，且能使加熱均勻，因此，極大的減少了能耗損失。
[0034]具體實施例中提供的微波燒結(jié)爐的爐體14具體包括:主體(圖中未標出)、窯爐尾(圖中未標出)、窯門23和窯車16。其中，爐體14的主體為圓筒形，為主要加熱部件，上述保溫層15設置在主體的內(nèi)腔中。優(yōu)選地，保溫層15的材料多為多晶莫來石纖維，鑲嵌在爐體14的內(nèi)壁上，水平橫截面為圓形面，保溫層15能夠保持大部分熱量集中在內(nèi)部，以減少熱量向爐體14的傳遞，本申請中的保溫層15開設有方形孔，以供氣體通過。
[0035]上述窯爐尾為半球形結(jié)構(gòu)，以對微波進行反射聚焦，進一步提高微波加熱的效率，具體地，將窯爐尾與爐體14焊接為一體。同理將微波燒結(jié)爐的窯門23也設置為半球體結(jié)構(gòu)，以進一步對微波進行反射，保證爐體14的主體內(nèi)溫度穩(wěn)定。
[0036]本申請中的窯門23與主體可開閉連接，當需要將物料放入到主體的內(nèi)腔時,可打開窯門23 ;而需要對物料進行加熱時，將窯門23與主體閉合，從而使爐體14密封。在實際中，對于窯門23與主體的連接方式可為多種，只要能實現(xiàn)窯門23與主體的封閉和打開即可。進一步地，該爐體14還包括用于盛放物料，且能夠放入主體的內(nèi)腔的窯車16，工作時，可通過將窯車16從內(nèi)腔內(nèi)取出，并放入物料，再將盛放有物料的窯車16放入主體的內(nèi)腔。對于窯車16的形狀和尺寸本申請并不做具體限定。
[0037]本申請?zhí)峁┝艘环N窯門23與主體的連接方式，具體為窯門23與主體通過氣動鎖相連。該氣動鎖具體包括:氣缸底座28固定在窯門23上的氣缸29，和與該氣缸29的伸縮桿相連的連接件30，且該連接件30固定在主體上。在需要打開窯門23時，開啟氣缸29，以使氣缸29的伸縮桿向外伸出，從而驅(qū)動窯門23向遠離主體的一側(cè)運動，從而打開窯門23 ；當需要閉合窯門23時，關(guān)閉氣缸29，以使氣缸29的伸縮桿向內(nèi)回收，從而帶動窯門23向靠近主體的一側(cè)運動，最終實現(xiàn)窯門23與主體的閉合。具體地，在窯門23的周向布置有窯門圓環(huán)24，相應的在主體上設置有爐體圓環(huán)25，在窯門23關(guān)閉時，窯門圓環(huán)24與爐體圓環(huán)25貼合，以增大窯門23與主體的貼合面積，進一步提高密封性。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，還可將窯門23與主體通過絲杠螺母連接，具體地，將絲杠安裝在窯門23上，并通過電機驅(qū)動，然后將螺母固定在主體上，通過絲杠與螺母的相對位置實現(xiàn)窯門23的開閉。
[0038]進一步的實施例中，在爐體14的主體上開設進氣孔和出氣孔，并將進氣孔和出氣孔通過連接管道連通。通過設置連通的氣體孔和出氣孔可適合某些被燒結(jié)固體材料在燒結(jié)過程中需要氣氛保護的場合。當被燒結(jié)固體材料有燒結(jié)氣氛要求時，可以通過進氣孔和出氣孔進行氣體交換，以增大該微波燒結(jié)爐的適用范圍。
[0039]為了保證從氣體出氣孔排出的氣體潔凈，在一具體實施例中提供連接管道上依次設置有第一電控閥門18、除塵器19、冷凝除濕裝置20、風機21和第二電控閥門22。工作時，打開第一電控閥門18和第二電控閥門22并控制除塵器19和冷凝除濕裝置20以及風機21，以使從出氣孔排出的氣體依次經(jīng)過第一電控閥門18進入除塵器19，除去氣體中混合的粉塵，然后進入冷凝除濕裝置20，以除去氣體中多余的水分，最后經(jīng)過風機21的循環(huán)通過進氣孔進入爐體14內(nèi)腔。
[0040]更進一步的實施例中，將微波源9通過過渡波導8與爐體14的主體相連，且微波源9為多個并沿爐體14的主體的周向均勻布置，優(yōu)選地，微波源9與過渡波導8 一一對應布置。工作時，微波源9開啟后開始發(fā)射微波，并通過過渡波導8的傳播，進入爐體14內(nèi)，爐體14內(nèi)的溫度隨之升高，微波發(fā)射到物料上，物料的溫度升高。優(yōu)選地，將微波源9和過渡波導8沿爐體14的軸向左右對稱布置有六套，以提高加熱效率。工作時，微波從兩側(cè)同時向爐體14中饋入，上述過渡波導8的軸線垂直于爐體14的中心軸線，與水平軸線成45°角。
[0041]優(yōu)選的實施例中，在爐體14的正上方開設有密集孔26，并將密集孔26與三通管道5連通的第一連接口連通，而三通管道5的第二連接口則通過法蘭與真空泵11連接，第三連接孔與氬氣泵2連接。在工作時，通過真空泵11將爐體14內(nèi)抽至真空，然后通過氬氣泵2將氬氣充入爐體14內(nèi)。
[0042]為了實現(xiàn)對真空泵11和氬氣泵2的分別控制，在第二連接口與第一連接口之間設置第三電控閥門6和第一壓力表10，當真空泵11需要對爐體14內(nèi)抽真空時，可打開第三電控閥門6，并打開真空泵11使其開始工作，操作者可通過查看第一壓力表10監(jiān)測爐體14內(nèi)壓力，直至達到真空，關(guān)閉第三電控閥門6和真空泵11。同時，在第三連接口與第一連接口之間設置第四電控閥門4和第二壓力表3，當需要對爐體14內(nèi)填充氬氣時，可打開第四電控閥門4和氬氣泵2，以使氬氣通過第一連接口進入爐體14內(nèi)，操作者可通過查看第二壓力表3監(jiān)測爐體14內(nèi)的壓力，以防止壓力過大或未達到壓力要求，當達到壓力要求時，可關(guān)閉第四電控閥門4和氬氣泵2，使爐體14形成密封腔體。通過上述設置可節(jié)省資源同時提高裝置的使用壽命。
[0043]為了進一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，本申請中提供的微波燒結(jié)爐還包括用于檢測爐體14的內(nèi)腔溫度的紅外測溫儀12。在工作時，通過紅外測溫儀12可時刻檢測爐體14內(nèi)的溫度，操作者通過紅外測溫儀12檢測的結(jié)果可做出相應的調(diào)節(jié)。具體為，當紅外測溫儀12檢測到的溫度高于預設要求時，可關(guān)閉微波源9，以防止爐體14內(nèi)溫度過高，同時節(jié)省能源；當紅外測溫儀12檢測到的溫度低于預設要求時，可增大微波源9的發(fā)射系數(shù)，以使爐體14內(nèi)到達預設溫度要求。
[0044]具體地，上述紅外測溫儀12設置在爐體14的外部，且在保溫層15和爐體14上均設置有紅外測溫儀12，以分別對爐體14和保溫層15內(nèi)部進行溫度測量，可方便的檢測到燒結(jié)爐的爐體14內(nèi)的各部分的燒結(jié)溫度，方便及時調(diào)整與控制燒結(jié)溫度，提高了測量的準確性。安裝時，將石英玻璃管13插入到紅外測溫儀12的測溫孔內(nèi)，并將石英玻璃管13通過鉛鋅合金焊接到爐體14的石英玻璃密封孔7處。
[0045]在一具體實施例中提供的微波燒結(jié)爐還包括用于支撐爐體14的支撐底座17，以調(diào)節(jié)地面與爐體14之間的距離，便于使用者使用。
[0046]具體的實施例中在爐體14上銑出三道溝槽，以用于對電磁屏蔽和密封。同時還包括用于對整個微波燒結(jié)爐進行控制的電控柜I。
[0047]本申請中公開的微波燒結(jié)爐的工作過程:起始狀態(tài)第四電控閥門4、第一電控閥門18和第二電控閥門22閉合，第三電控閥門6打開，當盛放有物料的窯車16被送入爐體14后，啟動開始按鈕，窯門23在氣缸29的作用下與爐體14貼合，即窯門23關(guān)閉。真空泵11開始工作，對爐體14進行抽真空工作。當爐體14內(nèi)為真空環(huán)境后，閉合第三電控閥門6，打開第四電控閥門4，通過氬氣泵2開始對爐內(nèi)充入氬氣，進行氣體保護。待整個爐體14內(nèi)全為氬氣之后，第四電控閥門4閉合并開啟第一電控閥門18和第二電控閥門22，同時開啟除塵器19、冷凝除濕裝置20、風機21和微波源9。當混有雜質(zhì)的熱空氣經(jīng)過除塵器19時，除塵器19對爐體14內(nèi)的雜質(zhì)進行吸收，保證爐體14內(nèi)氣體無粉塵等雜質(zhì)。經(jīng)風機21的循環(huán)作用，除去雜質(zhì)的氣體經(jīng)過冷凝除濕裝置20，冷凝除濕裝置20對爐體14內(nèi)產(chǎn)生的水霧進行吸收，保證爐體14內(nèi)氣氛干燥。經(jīng)風機21循環(huán)，依次經(jīng)過除塵器19、冷凝除濕裝置20后的氣體以一個低溫的狀態(tài)重新從爐體14底部的進氣孔進入到爐體14內(nèi)，經(jīng)過保溫層15的升溫作用，保證爐內(nèi)氣體有一個合適的溫度，防止氣體溫升梯度過大。與此同時，微波源9開啟，開始發(fā)射微波，通過過渡波導8的傳播，進入爐體14內(nèi)，爐體14內(nèi)的溫度隨之升高，微波發(fā)到物料上，物料的溫度升高，紅外測試儀12時刻檢測著爐內(nèi)的溫度，被燒結(jié)烘干的物料吸收微波能，被自身材料與微波電磁場耦合效應產(chǎn)生的熱能加熱，爐內(nèi)物料進行烘干燒結(jié)。當爐內(nèi)物料溫度降到300°后，窯門23打開，取出裝有物料的窯車16，進行下一個周期。
[0048]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0049]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微波燒結(jié)爐，其特征在于，包括: 其內(nèi)腔設置有保溫層(15)的爐體(14)； 對所述爐體(14)的內(nèi)腔進行微波加熱的微波源(9)； 與所述爐體(14)的內(nèi)腔連通的真空泵(11)和氬氣泵(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波燒結(jié)爐，其特征在于，所述爐體(14)包括: 圓筒形的主體，所述保溫層(15)設置在所述主體的內(nèi)腔； 與所述主體的一端固定連接的半球形的窯爐尾； 與所述主體的另一端可開閉連接的半球形的窯門(23)； 用于盛放物料，且能夠放入所述主體的內(nèi)腔的窯車(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波燒結(jié)爐，其特征在于，所述窯門(23)與所述主體通過氣動鎖相連，且所述氣動鎖包括固定在所述窯門(23 )上的氣缸(29 )，和與所述氣缸(29 )的伸縮桿相連的連接件(30 )，所述連接件(30 )固定在所述主體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波燒結(jié)爐，其特征在于，所述爐體(14)的主體上開設有進氣孔和出氣孔，且所述進氣孔和所述出氣孔通過連接管道連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波燒結(jié)爐，其特征在于，所述連接管道上依次設置有第一電控閥門(18)、除塵器(19)、冷凝除濕裝置(20 )、風機(21)和第二電控閥門(22)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波燒結(jié)爐，其特征在于，所述微波源(9)為多個，且每個所述微波源(9)均通過一個過渡波導(8)與所述爐體(14)的主體相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波燒結(jié)爐，其特征在于，所述爐體(14)的主體通過三通管道(5)與所述爐體(14)的內(nèi)腔連通，且所述三通管道(5)的第一連接口與所述內(nèi)腔連通，所述三通管道(5 )的第二連接口與所述真空泵(11)連通，所述三通管道(5 )的第三連接口與所述IS氣泵(2)連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波燒結(jié)爐，其特征在于，所述第二連接口與所述第一連接口之間設置有第三電控閥門(6 )和第一壓力表(10 )，所述第三連接口與所述第一連接口之間設置有第四電控閥門(4 )和第二壓力表(3 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的微波燒結(jié)爐，其特征在于，還包括用于檢測所述爐體(14)的內(nèi)腔溫度的紅外測溫儀(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微波燒結(jié)爐，其特征在于，還包括用于支撐所述爐體(14)的支撐底座(17)。
【文檔編號】F27D1/18GK203443322SQ201320558590
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】劉川銘 申請人:劉川銘