[其他]极性可变的节能辉光离子炉

说明书

本实用新型涉及一种改进的辉光离子炉，是在热处理技术领域中用途广泛，具有效大经济效益和技术价值的设备。

辉光离子炉在国外发达国家于六十年代中期推广应用，前期主要用于渗氮，近期朝多功能方向发展。我国从六十年代中期开始研制辉光离子渗氮炉，七十年代中期推广应用于生产，七十年代后期，有了辉光离子多元共渗炉，近年来，不少单位对现有辉光离子炉加以改造用于辉光离子渗碳工艺试验，並有不少单位在研制辉光离子渗碳炉。

至今为止，国内外的辉光离子炉，均采用夹层水冷式冷壁结构，其目的是缩短工艺完成后工件的降温时间，保持炉壁的耐压强度，保护真空密封结构，加速工件散热以增大输入功率而加强离子轰击。在能源紧缺的当代，以能耗来换取工件自然降温时间是不经济的，实践亦已证明，输入功率的大小对工艺过程並无多大的影响，增大输入功率而又加速工件散热不仅徒然耗能，还会因电压提高而影响辉光放电的稳定性。

现有辉光离子炉的观察窗挡板的运动是由传动轴直接带动，围绕传动轴作旋转圆周运动，其运动轨迹占据了很大一部份真空室有效容积。

现有辉光离子炉，未设辅助加热器的炉，零件温度极不均匀，温差大至上百度。设置了辅助加热器的炉，其加热器均系电阻加热器，结构复杂，易出故障，並需配备专用的辅助电源，造价增大了三分之一，辅助加热器又占据了很大的一部份真空室有效容积。

现有辉光离子炉未设置防触电装置，××省机械科学研究所曾发生了一件操作人员被料盘上的高压电当场击毙的事故。

本实用新型的目的是提供一种结构合理，节能、高效、零件温度均匀，能准确测量与自动控制温度，保证产品质量，使用性能稳定，可实现多种化学热处理和光亮退火，微氧化淬火等热处理工艺过程的专用和多用的辉光离子炉。

本实用新型的解决方案是：

1.在炉体真空室内设置了一个筒状辅助电极，这个辅助电极和料盘的极性可变，在电源系统中设置了一套辅助电极和料盘的极性变换装置，当辅助电极和料盘均作为阴极工作时，辅助电极电路和料盘电路成为並联电路，互不干扰，可分别控制，因而可以实现对炉温分上下两段测量与自动控制。

2.将炉顶和炉腰的夹层水冷式结构改为空气自然冷却的单层真空壁，在真空室内的顶部和底部设置了饼状保温结构，腰部设置了筒状保温结构，保温结构的厚度以能使炉壁温度下降到60℃为原则，保温结构的内壳层成为热壁，保温材料选用耐火纤维制品，中低温炉用硅酸铝纤维制品，高温炉用高铝耐火纤维制品，保温结构的内壁用耐热钢薄板制作，对于真空密封橡胶件所在部位，采用局部冷却的方式设置围绕密封橡胶件所在部位的局部冷却水路。

3.在炉体的底盘和炉腰法兰处及电源系统极性变换装置的盒形件活动门和门框上，设置了开炉及开门时能自动断电的装置。

4.设置了安装在底盘上的弹性万向输电装置和万向料盘支座。

5.对穿过炉体真空壁的轴类零件与轴套之间的间隙密封，将轴向密封形式转变为平面法兰密封，这种转变通过在轴穿出端专门设计了一个用于平面法兰密封的二台面，此二台面和轴套外端面在同一平面内（对于轴与轴套需绝缘的场合，绝缘套外端面也在这个平面内），以一块环形真空橡胶板对间隙实行平面法兰密封。

6.对观察窗挡板的开闭运动，由原来的以传动轴直接带动挡板绕传动轴作旋转圆周运动改变为通过一端装有手轮的传动轴，装在传动轴另一端的齿轮、和齿轮啮合的齿条、固定装在齿条上的挡板，以转动手轮，使挡板沿真空壁移动。

其优点在于：

1.节能，和现有同类设备比较，预计可节电百分之四十以上。

2.高效，在开炉的初始阶段，以辅助电极作阴极，料盘作阳极，用辅助电极作热源加热工件，温度能短时内上升到500℃，使工件上的油污、水份挥发干净，继而以辅助电极作阳极，料盘工件作阴极施加高压对工作进行打弧清理，由于工件本身已无油污、水份，加之在阳极的近距离包围之中，因而打弧过程极短，很快进入辉光放电阶段，此时又将辅助电极作阴极，工件在自身和辅助电极的双重加热下，升温快而均匀，迅速进入保温阶段，从开炉到保温，以渗氮为例，整个过程的时间将缩短四小时。

3.由于分下上两段分别控温，加之辅助电极大幅度的增加了辉光放电的表面积，在保温阶段可以用较低的电压和较小的电流密度得到足够的功率，因而有效的改善了工件温度的均匀性，保证了产品质量

4.使用电压的降低以及输电装置、托盘支座、密封形式的改革，提高了设备工作的稳定性，为不同另件混合装炉提供了可能性。