專利名稱：內(nèi)熱式鉛芯真空熱處理爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型涉及加工領(lǐng)域真空熱處理設(shè)備在鉛筆芯生產(chǎn)中的應(yīng)用， 一種用于石墨鉛筆
芯熱處理的真空熱處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
鉛筆芯制造過程中，一直沿用外熱式管式爐在保護(hù)氣中進(jìn)行熱處理。特別是當(dāng)爐 子處理材料開始階段，隨著溫度升高，被加工石墨材料中的雜質(zhì)產(chǎn)生量較大的揮發(fā)性氣體 釋放出來，這些氣體易污染設(shè)備，必須及時(shí)排出。這種爐子容量小，效率低，耗能大，排放物 污染嚴(yán)重，自動(dòng)化程度低，工作環(huán)境惡劣，并且由于爐管受到揮發(fā)物腐蝕及高溫氧化，設(shè)備 易發(fā)生故障，產(chǎn)品質(zhì)量也不易保證。

發(fā)明內(nèi)容本新型的目的是提供一種內(nèi)熱式鉛芯真空熱處理爐，專為生產(chǎn)石墨鉛筆芯設(shè)計(jì)，
同時(shí)具備真空、充氣兩種作業(yè)功能，減少排放污染、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率。 本新型的內(nèi)熱式鉛芯真空熱處理爐，配置PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于真空熱
處理爐主體配置有采用油環(huán)真空泵的真空系統(tǒng)、過濾器及電控系統(tǒng)；真空密閉的爐殼內(nèi)裝
加熱室，沿加熱室內(nèi)壁四周軸向設(shè)置多個(gè)加熱棒，爐殼上裝有引入電極，加熱室與爐殼體后
端之間裝氣體循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)和換熱器，加熱室兩端設(shè)有通風(fēng)口 ，加熱室右側(cè)下角設(shè)石墨質(zhì)
管道，直接與真空系統(tǒng)的抽空管道相通，爐殼上還設(shè)有充氣口 ，安裝充氣電磁閥，在需要充
氣時(shí)通過該口向爐內(nèi)充入保護(hù)氣；PLC自動(dòng)控制與加熱室連通的抽空管道，將生產(chǎn)中產(chǎn)生
的揮發(fā)氣體送入真空系統(tǒng)，經(jīng)過氣體循環(huán)快速冷卻系統(tǒng)降溫、除塵過濾處理后，由真空泵即
時(shí)排出無污染氣體。 設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo) 工作區(qū)500x500x900mm 處理能力，200盒/爐。 極限真空度600pa。 工作溫度1050度 控制系統(tǒng)，plc自動(dòng)控制，具有全自動(dòng)/手動(dòng)功能。 本設(shè)計(jì)針對(duì)石墨鉛筆芯材料處理過程的特點(diǎn)，研發(fā)了適合該行業(yè)使用的專用內(nèi)熱 式真空爐，采用真空熱處理方式、設(shè)備采用了新型真空機(jī)組，設(shè)有帶抽空管道的加熱室，設(shè) 計(jì)適合工藝過程的降溫過濾器，配置PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過與加熱室連通的專門的抽空 管道，生產(chǎn)中產(chǎn)生的揮發(fā)氣體由加熱室進(jìn)入真空系統(tǒng)，經(jīng)過氣體循環(huán)快速冷卻系統(tǒng)降溫、除 塵過濾處理后，由真空泵即時(shí)排出無污染氣體。 本新型的這種爐可實(shí)現(xiàn)兩種工藝任選，即可采用真空熱處理工藝，也可抽真空后 充入保護(hù)保護(hù)氣體。加熱室裝爐量大，排放污染少，節(jié)約能源，自動(dòng)化程度提高，改善工作環(huán) 境。使鉛筆芯生產(chǎn)企業(yè)首次采用真空熱處理設(shè)備及工藝。
圖1是本設(shè)計(jì)真空熱處理爐的軸向剖視圖； 圖2是圖1真空熱處理爐的徑向剖視圖； 圖3是圖2中A部抽空管路放大圖； 圖4a是本設(shè)計(jì)真空系統(tǒng)主視圖； 圖4b是本設(shè)計(jì)真空系統(tǒng)側(cè)視圖； 圖5是真空系統(tǒng)中過濾器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本設(shè)計(jì)的控制程序框具體實(shí)施方式這種內(nèi)熱式鉛芯真空熱處理爐，配置完整真空系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，其特征在于 由真空熱處理爐主體、用油環(huán)真空泵的真空系統(tǒng)、過濾器和電控系統(tǒng)組成，其中控制系統(tǒng)為 常用的PLC內(nèi)的控制程序是根據(jù)兩種作業(yè)工藝的控制需要專門編制。 爐殼體1為圓柱體的真空密閉容器，見圖1、2 :軸向平行于地面設(shè)置，柱體前端開 球面門，其特征在于爐殼內(nèi)裝加熱室2，加熱室與爐殼體后端之間裝氣體循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)5和 換熱器4，加熱室2兩端設(shè)有通風(fēng)口 6，供冷卻時(shí)氣體通過。加熱室2右側(cè)下角設(shè)可耐高溫 的石墨質(zhì)管道IO，直接與抽空管道相通，見放大圖3，為提高管道密封性能，在石墨質(zhì)管道 10外壁與抽真空管道接口處增加密封環(huán)13。沿加熱室2內(nèi)壁四周軸向設(shè)置多個(gè)加熱棒3， 爐殼上裝有引入電極7，將電能引入到爐內(nèi)使加熱棒發(fā)熱。爐殼上還設(shè)有充氣口 ll，安裝充 氣電磁閥12，在需要充氣時(shí)通過該口向爐內(nèi)充入保護(hù)氣。 加熱室2保溫層內(nèi)壁采用硬質(zhì)復(fù)合碳?xì)?，該材料即有?yōu)良的保溫隔熱性能，又具 有一定的密閉性能。這樣對(duì)爐內(nèi)的抽空就是對(duì)加熱室內(nèi)的抽空，爐料揮發(fā)出來的雜質(zhì)氣體 直接進(jìn)入真空管道，全被真空系統(tǒng)抽走。氣體經(jīng)過降溫、除塵過濾等處理，由真空系統(tǒng)排出。 抽空時(shí)加熱室外的氣體也通過該口被抽走。 增設(shè)換熱器4和冷卻風(fēng)機(jī)5，主要是為加快冷卻速度，提高生產(chǎn)效率。冷卻風(fēng)機(jī)5 為離心風(fēng)機(jī)，換熱器4為銅翅片管換熱器。換熱器4做成圓形安裝在風(fēng)機(jī)葉輪外面，可以減 小爐殼的長(zhǎng)度，并充分利用爐殼內(nèi)空間。 本發(fā)明采用一種新型真空系統(tǒng)9，如圖4a、圖4b所示，油環(huán)式真空泵14通過連接 管路17將電磁真空閥門19連接到過濾器8，真空泵14的出口連接到油氣分離器18，真空 系統(tǒng)與爐殼1間裝有過濾器8，在濾器與爐殼之間的連管上，設(shè)有壓力傳感器15和真空傳感 器16，用來測(cè)量爐內(nèi)的氣體壓力和真空度。 過濾器8的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5，具有吸附和過濾功能，底部為油類吸附液20，中部為
過濾絲網(wǎng)21，過濾器殼體22上部還留有排氣口，排氣口用閥門23封閉。 進(jìn)入過濾器的氣體打在油面上，被油吸附掉部分雜質(zhì)，氣體向上通過過濾絲網(wǎng)時(shí)，
通過機(jī)械阻滯作用，又將大部分雜質(zhì)過濾掉。油環(huán)式真空泵抗污染能力，抗腐蝕能力均較
好，真空度也滿足工藝要求。過濾器上部的排氣口是一個(gè)備用口 ，當(dāng)材料的揮發(fā)氣體很多
時(shí)，不用真空處理工藝，而是采取爐內(nèi)充保護(hù)氣的處理方式，處理材料過程中，向爐內(nèi)充入
惰性保護(hù)氣體，打開排氣口，攜帶雜質(zhì)的保護(hù)氣經(jīng)濾器過濾后，由排氣口排出。此時(shí)設(shè)備具有與管式爐相似的功能，但因?yàn)槭菭t內(nèi)加熱方式，有效工作空間大，裝料量比管式爐大得 多，其排放的氣體經(jīng)過過濾處理，污染大為減小。 爐的控制系統(tǒng)，如圖6 :對(duì)爐的泵、閥的開關(guān)控制、連鎖保護(hù)及報(bào)警處理由PLC程序 控制完成。PLC可靠性高，運(yùn)算速度快，編程方便，滿足爐子的常規(guī)工作。溫度控制采用專用 可編程溫控儀表，功率控制器、熱電偶及通過無紙記錄傳來的真空度傳感器的信息，并用于 設(shè)定多條溫度_時(shí)間曲線，每條曲線可設(shè)定多個(gè)溫度段，儀表測(cè)量精度高，采用專家PID控 制。儀表接受爐子反饋的熱電偶溫度信號(hào)，與設(shè)定溫度值比較后，經(jīng)過PID運(yùn)算，輸出標(biāo)準(zhǔn) 信號(hào)到晶閘管調(diào)壓器，從而連續(xù)控制爐子的加熱功率。溫度及真空度歷史信息的記錄采用 高可靠性的無紙記錄儀，這種記錄儀可輸入多種標(biāo)準(zhǔn)過程信號(hào)，測(cè)量周期125msec，采用高 分辨率的5英寸STN單色液晶顯示器，具有曲線、棒圖、數(shù)字、總覽、歷史曲線等多種顯示方 式。其大容量FLASH存儲(chǔ)器可長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)也可轉(zhuǎn)存到外部CF卡。
權(quán)利要求內(nèi)熱式鉛芯真空熱處理爐，配置PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)，其特征在于真空熱處理爐主體配置有采用油環(huán)真空泵的真空系統(tǒng)、過濾器及電控系統(tǒng)；真空密閉的爐殼(1)內(nèi)裝加熱室(2)，沿加熱室(2)內(nèi)壁四周軸向設(shè)置多個(gè)加熱棒(3)，爐殼上裝有引入電極(7)，加熱室與爐殼體后端之間裝氣體循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)(5)和換熱器(4)，加熱室(2)兩端設(shè)有通風(fēng)口(6)，加熱室(2)右側(cè)下角設(shè)可耐高溫的石墨質(zhì)管道(10)，直接與抽空管道相通，爐殼上還設(shè)有充氣口(11)，安裝充氣電磁閥(12)，在需要充氣時(shí)通過該口向爐內(nèi)充入保護(hù)氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)熱式鉛芯真空熱處理爐，其特征在于冷卻風(fēng)機(jī)(5)為離心 風(fēng)機(jī)，換熱器(4)為銅翅片管換熱器，換熱器(4)做成圓形安裝在風(fēng)機(jī)葉輪外面，以減小爐 殼的長(zhǎng)度，并充分利用爐殼內(nèi)空間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)熱式鉛芯真空熱處理爐，其特征在于真空系統(tǒng)與爐殼(1) 間裝有過濾器(8)，油環(huán)式真空泵(14)通過連接管路(17)將電磁真空閥門(19)連接到過 濾器(8)，真空泵(14)的出口連接到油氣分離器(18)，在濾器與爐殼之間的連管上，設(shè)有壓 力傳感器(15)和真空傳感器(16)，用來測(cè)量爐內(nèi)的氣體壓力和真空度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)熱式鉛芯真空熱處理爐，其特征在于具有吸附和過濾功能 過濾器(8)底部為油類吸附液(20)，中部為過濾絲網(wǎng)(21)，過濾器殼體(22)上部還留有排 氣口，排氣口用閥門(23)封閉。
專利摘要內(nèi)熱式鉛芯真空熱處理爐，配置PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于真空熱處理爐主體配置有采用油環(huán)真空泵的真空系統(tǒng)、過濾器及電控系統(tǒng)；真空密閉的爐殼內(nèi)裝加熱室，沿加熱室內(nèi)壁四周軸向設(shè)置多個(gè)加熱棒，爐殼上裝有引入電極，加熱室與爐殼體后端之間裝氣體循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)和換熱器，加熱室兩端設(shè)有通風(fēng)口，加熱室右側(cè)下角設(shè)石墨質(zhì)管道，直接與真空系統(tǒng)的抽空管道相通，爐殼上還設(shè)有充氣口，安裝充氣電磁閥，在需要充氣時(shí)通過該口向爐內(nèi)充入保護(hù)氣。專為生產(chǎn)石墨鉛筆芯設(shè)計(jì)，隨著溫度升高，被加工材料中雜質(zhì)產(chǎn)生較大量的揮發(fā)性氣體釋放出來，經(jīng)過濾安全、及時(shí)排出。該爐同時(shí)具備真空、充氣兩種作業(yè)功能，減少排放污染、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)F27B5/16GK201476538SQ20092020339
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者黨艷敏, 張曉東, 曲紹芬, 楊建川, 石巖, 趙建業(yè) 申請(qǐng)人:沈陽恒進(jìn)真空科技有限公司