利用石墨加熱棒加熱的高溫真空燒結(jié)爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫燒結(jié)爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用石墨加熱棒加熱的高溫真空燒結(jié)爐。
【背景技術(shù)】
[0002]上面提及的高溫真空燒結(jié)爐是在“工欲其善必先利其器”的背景下誕生的，以屬于類金剛石氮化物范疇的氮化鋁(ALN)基片為例，由于其具有并非限于以下諸方面的長處:熱導率高，約為20W/m.k，接近BeO和SiC，并且是Al2O3的五倍以上；熱膨脹系數(shù)小，在4.5X106°C，與Si (3.5?4X10 6°C)以及GaAs (6X 10 6°C )相當；電性能特性優(yōu)異，具體而言，介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、體電阻率和介電強度十分優(yōu)異；機械性能理想，抗折強度高于Al2O3和BeO陶瓷；純度高、光傳播持性好和無毒；等等，因而受到人們的器重。但是，由于氮化鋁的燒結(jié)溫度較高，約在2000°C左右，因而不論是爐體結(jié)構(gòu)還是加熱裝置以及與爐體相關(guān)的輔助設施均具有嚴苛的要求，也就是說常規(guī)的高溫燒結(jié)爐無法勝任對氮化鋁或類似材料的高溫燒結(jié)。
[0003]在公開的中國專利文獻中可見諸關(guān)于高溫真空燒結(jié)爐的技術(shù)信息，如發(fā)明專利申請公布號CN102331175A (高溫真空燒結(jié)爐)、CN104776714A (高溫真空燒結(jié)爐用紅外測溫裝置及高溫真空燒結(jié)爐)和CN104792151A (采用液壓升降裝置的高溫真空燒結(jié)爐)等等。
[0004]加熱機構(gòu)是高溫真空燒結(jié)爐的核心部件，已有技術(shù)通常將加熱機構(gòu)的加熱元件直接設置于爐管(爐管即為爐膛)內(nèi)，典型的如CN1352375A推薦的“電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐”，其是將由碳-石墨材料制作的發(fā)熱體在爐膛內(nèi)分成兩排排列，每側(cè)兩塊成上下設置。具體可參見該專利的說明書正文第4頁第2段。將加熱元件即發(fā)熱體內(nèi)置于爐膛的長處可以直接對爐膛中的產(chǎn)品加熱，但是在實際的使用過程中至少存在以下技術(shù)問題:其一，由于爐膛的空間相對有限，因而將加熱元件置于其內(nèi)勢必會占據(jù)爐膛的有限空間，于是只能將爐膛的空間相應擴大，以便接納加熱元件，但是爐膛空間增大后不僅對爐體的制作增加難度，而且不利于節(jié)省材料；其二，由于將加熱元件即前述的發(fā)熱體設置于爐膛內(nèi)，因而在向爐膛內(nèi)裝入有待于高溫燒結(jié)的產(chǎn)品如前述的氮化鋁以及將燒結(jié)完成后的產(chǎn)品從爐膛取出的過程中一旦欠慎，則極易撞及或稱碰擦加熱元件，嚴重時導致加熱元件損壞，而加熱元件致?lián)p是使用高溫真空燒結(jié)爐的生產(chǎn)廠商之大忌，因為一方面維修麻煩并且耗時冗長，另一方面影響爐子的燒結(jié)效率；其三，由于加熱元件置于爐膛內(nèi)，因而易遭到爐膛內(nèi)的氣氛污染并直接影響其使用壽命；其四，由于加熱元件設置于爐膛而使爐膛體積增大，因而不僅抽真空時間延長，而且保護氣體的用量也相應增加。
[0005]本申請人認為，將加熱元件直接設置于爐膛實質(zhì)上是由已有技術(shù)中的技術(shù)偏見所致，因此有必要加以改進，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務在于提供一種有助于避免爐管的爐管腔被加熱機構(gòu)侵占而藉以顯著縮小爐管的體積、有利于避免在向爐管腔內(nèi)裝入或取出產(chǎn)品時遭加熱機構(gòu)干涉而藉以方便操作、有益于防止加熱機構(gòu)遭爐管腔內(nèi)的氣氛影響而藉以保障加熱機構(gòu)的持久的使用壽命和有便于顯著縮短抽真空時間以及節(jié)省保護氣體的用量而藉以與目前全社會倡導的節(jié)約型節(jié)能型經(jīng)濟精神相吻合的利用石墨加熱棒加熱的高溫真空燒結(jié)爐。
[0007]本發(fā)明的任務是這樣來完成的，一種利用石墨加熱棒加熱的高溫真空燒結(jié)爐，包括一爐殼，該爐殼具有一爐殼冷卻機構(gòu)、并且在爐殼上配接有爐管抽真空接口、爐筒抽真空接口、保護氣體管接口和電極接口，在爐殼的長度方向的左端端口和右端端口的部位各擴設有一爐殼法蘭邊，并且在對應于該爐殼法蘭邊的部位配設有一爐殼端蓋；一爐筒，該爐筒以并行于所述爐殼的長度方向的狀態(tài)設置在爐殼的爐殼腔內(nèi)，并且該爐筒的爐筒外壁與爐殼的爐殼腔壁之間保持有空間，藉由該空間構(gòu)成為爐殼腔通風道，在爐筒的長度方向的左端端口和右端端口的部位各嵌置有一爐筒門蓋圈，該爐筒門蓋圈與所述的爐殼法蘭邊平齊；一爐筒內(nèi)套，該爐筒內(nèi)套設置在爐筒的爐筒腔內(nèi)并且與爐筒腔的腔壁貼觸；一爐管，該爐管設置在所述爐筒的爐筒腔內(nèi)，并且該爐管的外壁與所述爐筒內(nèi)套之間保持有空間，藉由該空間構(gòu)成為爐管加熱機構(gòu)腔，在爐管的爐管腔內(nèi)以并行于爐管腔的長度方向并且位于爐管腔的底部設置有一爐床；一保護氣體引入機構(gòu)，該保護氣體引入機構(gòu)設置在所述爐管腔內(nèi)，并且在對應于所述保護氣體管接口的位置伸展到爐殼外與保護氣體供給源管路連接；一爐管加熱機構(gòu)，該爐管加熱機構(gòu)設置在所述爐管加熱機構(gòu)腔內(nèi)，并且在對應于所述電極接口的位置伸展到爐殼外與饋電機構(gòu)電氣連接，所述爐管抽真空接口與所述爐管的爐管腔相通，所述爐筒抽真空接口與所述爐殼腔通風道相通；所述電極接口位于所述爐殼的長度方向的中部并且該電極接口的數(shù)量有圍繞爐殼的圓周方向以等距離間隔狀態(tài)分布的一組；在所述爐筒上并且在對應于所述電極接口的位置開設有數(shù)量與電極接口的數(shù)量相等的石墨電極柱孔；所述饋電機構(gòu)的數(shù)量與電極接口的數(shù)量相等并且與電極接口固定連接；所述爐管加熱機構(gòu)包括數(shù)量與所述饋電機構(gòu)的數(shù)量相等的一組石墨加熱單元和一組石墨電極柱，一組石墨加熱單元圍繞所述爐管的圓周方向以等距離間隔狀態(tài)設置在所述爐管加熱機構(gòu)腔內(nèi)，并且該組石墨加熱單元各由一組石墨加熱棒和一對石墨導電連接條組成，一組石墨加熱棒既彼此間隔又相互在長度方向保持并行，一對石墨導電連接條中的其中一枚石墨導電連接條與一組石墨加熱棒的一端端部連接，而一對石墨導電連接條中的另一枚石墨導電連接條與一組石墨加熱棒的另一端端部連接，一組石墨電極柱的底部各構(gòu)成有一石墨棒連接座，該石墨棒連接座與所述的一組石墨加熱單元中的兩相鄰的石墨加熱單元連接，而一組石墨電極柱的上部在對應于所述石墨電極柱孔的位置與所述的饋電機構(gòu)連接，并且在該組石墨電極柱的上部的外壁上各構(gòu)成有石墨電極柱外螺紋，在該石墨電極柱外螺紋上配設有一石墨電極柱限定螺母，在石墨電極柱的上部的中央位置開設有一電極連接螺紋孔，該電極連接螺紋孔為盲孔，在所述的石墨棒連接座上構(gòu)成有一對石墨連接螺紋孔，該對石墨棒連接螺紋孔分別與所述的一組石墨加熱單元中的兩相鄰的石墨加熱單元連接，所述的一對石墨導電連接條中的其中一枚石墨導電連接條通過石墨螺母與所述的一組石墨加熱棒的一端端部固定連接，而一對石墨導電連接條中的另一枚石墨導電連接條同樣通過石墨螺母與一組石墨加熱棒的另一端端部固定連接。
[0008]在本發(fā)明的一個具體的實施例中，在所述的爐殼上設置有與所述爐管的爐管腔相通的壓力檢測器安裝接口、溫度測定器安裝接口、熱電偶安裝接口和紅外線探測器安裝接口，并且在爐殼上還設置有與所述爐管加熱機構(gòu)腔相通的加熱機構(gòu)腔溫度檢測器安裝接
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[0009]在本發(fā)明的另一個具體的實施例中，所述的爐殼冷卻機構(gòu)包括一爐殼冷卻隔套、一組冷卻介質(zhì)引入接口和一組熱介質(zhì)引出接口，爐殼冷卻隔套構(gòu)成于所述爐殼上，一組冷卻介質(zhì)引入接口在對應于爐殼的長度方向的下部的位置以間隔狀態(tài)構(gòu)成于爐殼上并且由冷卻介質(zhì)引入管路與冷卻介質(zhì)供給源連接，該組冷卻介質(zhì)引入接口均與爐殼冷卻隔套相通，一組熱介質(zhì)引出接口在對應于爐殼的長度方向的上部的位置以間隔狀態(tài)構(gòu)成于爐殼上并且由熱介質(zhì)引出管路與所述冷卻介質(zhì)供給源連接而形成冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，該組熱介質(zhì)引出接口均與爐殼冷卻隔套相通。
[0010]在本發(fā)明的又一個具體的實施例中，在所述爐殼的長度方向的左端和右端并且在對應于所述爐殼法蘭邊背對所述爐殼端蓋的一側(cè)的位置圍繞爐殼的圓周方向以間隔狀態(tài)固定有銷軸座，在銷軸座上通過銷軸鉸接有一鎖緊螺桿，并且在該鎖緊螺桿的末端配設有一手輪，在所述的爐殼端蓋朝向爐殼的一側(cè)并且在對應于爐殼法蘭邊的位置擴設有一爐殼端蓋法蘭邊，在該爐殼端蓋法蘭邊背對爐殼法蘭邊的一側(cè)并且圍繞爐殼端蓋法蘭邊的圓周方向以間隔狀態(tài)固定有數(shù)量與所述銷軸座的數(shù)量相等以及位置相對應的端蓋鎖定爪，藉由所述鎖緊螺桿探入或退出端蓋鎖定爪的鎖定爪槽并且對所述手輪作順時針或逆時針的操作而使爐殼端蓋對爐殼的端口封閉或解除封閉，在所述爐殼上并且在伴隨于所述銷軸座的位置還固定有一對爐殼鉸鏈座，而在所述的爐殼端蓋上并且在對應于一對爐殼鉸鏈座的位置固定有一對爐殼端蓋鉸鏈連接頭，該對爐殼端蓋鉸鏈連接頭各通過連接頭銷軸與一對爐殼鉸鏈座鉸接；在爐殼端蓋上構(gòu)成有端蓋冷卻介質(zhì)隔套，該端蓋冷卻介質(zhì)隔套通過構(gòu)成于爐殼端蓋上的并且與端蓋冷卻介質(zhì)隔套相通的端蓋冷卻介質(zhì)引入接口和端蓋熱介質(zhì)引出接口與冷卻介質(zhì)供給源形成循環(huán)冷卻回路，并且在爐殼端蓋上還設置有一用于對所述爐管的爐管腔的腔口以及對所述爐管加熱機構(gòu)腔的腔口封閉或解除封閉的端蓋密封機構(gòu)，在所述的爐殼腔通風道內(nèi)并行于爐殼腔通風道以間隔狀態(tài)設置有用于對所述爐筒定位的爐筒墊塊。
[0011]在本發(fā)明的再一個具體的實施例中，所述的端蓋密封機構(gòu)包括動圈驅(qū)動作用缸、動圈支承連接座、動圈、蓋板座架、彈簧壓板、后蓋板、爐筒封閉蓋、爐管蓋和護圈，動圈驅(qū)動作用缸以水平懸臂狀態(tài)固定在所述爐殼端蓋背對所述爐殼的一側(cè)，并且位于爐殼端蓋的邊緣部位，該動圈驅(qū)動作用缸的動圈驅(qū)動作用缸柱伸展到爐殼端蓋的爐殼端蓋腔內(nèi)，動圈支承連接座在爐殼端蓋腔內(nèi)與爐殼端蓋固定，護圈通過一組護圈固定座以騰空于爐殼端蓋腔的腔底壁的狀態(tài)與腔底壁固定，并且在該護圈的底部的中央位置開設有一護圈通風孔，而在護圈的側(cè)壁上開設有一對蓋板座架銷軸調(diào)整孔，該對蓋板座架銷軸調(diào)整孔圍繞護圈的側(cè)壁的圓周方向彼此相隔180°而處于相互面對面的狀態(tài)，在護圈的底壁上并且在對應于所述動圈驅(qū)動作用缸柱的位置開設有一作用缸柱讓位孔，動圈在對應于護圈的外側(cè)的位置設置在爐殼端蓋腔內(nèi)，并且在該動圈上設置有一動圈支承連接座連接螺釘和一作用缸柱固定座，在該作用缸柱固定座上配設有一作用缸柱固定連接螺釘，動圈支承連接座連接螺釘與所述的動圈支承連接座連接，而作用缸柱固定連接螺釘與動圈驅(qū)動作用缸柱的末端端面上的作用缸柱端面螺孔連接，并且在動圈上開設有一對動圈銷軸孔，該對動圈銷軸孔圍繞動圈的圓周方向彼此相隔180°并且與所述的一對蓋板座架銷軸調(diào)整孔相對應，蓋板座架對應于動圈內(nèi)，并且該蓋板座架通過一對蓋板座架銷軸螺釘在穿過所述的一對動圈銷軸孔后探入到所述的一對蓋板座架銷軸調(diào)整孔內(nèi)與護圈連接，在蓋板座架上還固定有一組蓋板座圈，并且在蓋板座架的中央位置固定有蓋板座架螺桿，彈簧壓板與蓋板座架背對后蓋板的一側(cè)固定，并且同時與蓋板座架螺釘?shù)幕抗潭?，后蓋板擱置在所述的一組蓋板座圈上，并且在該后蓋板的中央位置開設有一后蓋板螺桿孔，該后蓋板螺桿孔套置在蓋板座架螺桿上，爐筒封閉蓋在對應于后蓋板背對蓋板座架的一側(cè)的位置通過開設于其中央位置的爐筒封閉蓋螺桿孔設置在蓋板座架螺桿上，并且在該爐筒封閉蓋朝向爐管蓋的一側(cè)固定有一保溫隔熱蓋板，在爐管蓋的中央位置開設有一爐管蓋螺套孔，在該爐管蓋螺套孔內(nèi)設置有一爐管蓋螺套，該爐管蓋螺套的中央構(gòu)成有一螺套內(nèi)螺紋孔，該螺套內(nèi)螺紋孔與蓋板座架螺桿的末端的螺套連接螺紋頭螺紋連接，并且在爐管蓋螺套探出爐管蓋螺套孔的部位螺紋配設有一用于對爐管蓋挾持的爐管蓋螺母，該螺管蓋螺母的螺母孔同樣與所述的螺套連接螺紋頭螺紋連接；在對應于所述爐殼的右端的所述爐殼端蓋上設置有一風扇冷卻機構(gòu)。
[0012]在本發(fā)明的還有一個具體的實施例中，所述的風扇冷卻機構(gòu)包括電機、電機水冷卻套和風扇，電機在對應于所述爐殼端蓋的中央位置通過電機固定座以水平臥置狀態(tài)固定在爐殼端蓋上，該電機的電機軸伸展到所述爐殼端蓋腔內(nèi)，電機水冷卻套以密封狀態(tài)設置在電機上，在該電機水冷卻套上設置有進水接口和出水接口，出水接口通過連通管與構(gòu)成于電機的電機軸承座上的電機軸承座進水口連接，在電機軸承座上構(gòu)成有一電機軸承座出水口，進水接口和電機軸承座出水口各通過管路與水循環(huán)冷卻裝置管路連接，風扇在對應于所述護圈通風孔的位置與電機軸固定。
[0013]在本發(fā)明的更而一個具體的實施例中，所述的爐筒由一組爐筒節(jié)段組成，相鄰爐筒節(jié)段之間彼此嵌配，并且在對應于所述爐筒門蓋