高效节能井式渗碳炉的制作方法

1.本发明涉及热处理设备技术领域，具体涉及一种高效节能井式渗碳炉。


背景技术：

2.井式渗碳炉是在密闭容器中对金属工件进行渗碳处理的设备，能够改善金属工件的表面性能，气体渗碳炉的渗碳过程需要对金属工件进行加热处理和保温处理。井式渗碳炉一般采用高电阻电热丝，预制成螺旋形在炉衬内壁，对渗碳炉进行加热，此种结构在电热丝发生故障时，不便于维护，且在电热丝使用一段时间后，因材料表面氧化，影响使用寿命，同时电热丝加热方式，使用电量较多，能源浪费；也有采用燃烧方式进行对渗碳炉进行加热，但是对炉体直接进行燃烧，导致炉体的温度不均衡，从而炉体内的温度失衡，影响产品的渗碳质量。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的是提供一种能源使用少且保证炉内温度均衡的高效节能井式渗碳炉。
4.实现本发明的技术方案如下高效节能井式渗碳炉，包括炉壳体，炉壳体内设置有内罐体，在炉壳体内壁与内罐体外壁之间形成圆环形的燃烧腔室，在炉壳体外设置有多个装配口，装配口与燃烧腔室形成连通；多个装配口沿着炉壳体的高度方向，从炉壳体的下部朝向炉壳体的上部形成位置逐渐抬高，且呈环绕方式布置在炉壳体的外部周围；沿着炉壳体外周的环绕方向，炉壳体上的任一装配口与其上方或下方相邻的装配口之间形成5
°‑
15
°
的倾斜角度布置；在每个装配口中至少装配有一个天然气燃烧嘴，天然气燃烧嘴沿着圆环形燃烧腔室的切线方式进行布置，天然气燃烧嘴的燃烧位置处于燃烧腔室内，天然气燃烧嘴的燃烧方向沿圆环形燃烧腔室内的切线方向布置；所有的天然气燃烧嘴由一个供气系统进行供气，供气系统的供气端与天然气燃烧嘴的进气端之间分别安装有流量控制阀。
5.本技术中，天然气燃烧嘴以圆环形燃烧腔室环形截面的中间位置形成切线方向布置于圆环形燃烧腔室中；天然气燃烧嘴的燃烧出口距离炉壳体的内壁、与距离内罐体的外壁之间的距离相等。
6.本技术中，天然气燃烧嘴在燃烧腔室内呈水平方向燃烧，或/和朝上形成5
°‑
20
°
的角度燃烧，或/和朝下形成5
°‑
20
°
角度燃烧。
7.本技术中，天然气燃烧嘴为自预热式燃烧嘴。
8.本技术中，炉壳体的上端、下端为贯通炉壳体内部的敞开端，炉壳体的上端设置有对炉壳体上端形成封盖的炉盖，炉壳体的下端设置有对炉壳体下端形成封堵的底部结构；底部结构包括炉底、底部砌位、底部支架，炉底对炉壳体下端形成封堵；底部砌位
叠砌于炉底上，处于炉壳体内部；底部支架处于炉底的下方对炉底形成支承；炉底的下端延伸到炉壳体下方，在炉底下端外周设置有将炉底下端环绕在其中的环形储油槽，环形储油槽内存放有油液；内罐体的上端与炉盖形成固定连接；内罐体的下端穿过底部砌位伸入储油槽中，在储油槽的内固定设置有分别与内罐体的内壁、外壁贴合形成密封的环形密封件，环形密封件的上端为逐渐向下收口的锥形开口、下端为尺寸与内罐体下端壁厚相适应的密封口；内罐体的中部外壁采用波浪形结构设计；在内罐体内部、底部结构上方、炉盖下方之间形成圆柱形的封闭空间。
9.本技术中，炉盖下方中心位置转动设置有处于封闭空间顶部的负压风叶，炉盖上方中心位置安装有电机，电机的输出轴从炉盖上方延伸到炉盖下方，供负压风叶安装；在内罐体中设置有内部为圆形的导风筒，导风筒的上下端为贯通内部的敞开端，导风筒从封闭空间内的顶部延伸到封闭空间的下部，在导风筒外壁与内罐体内壁之间形成环形的循环风道；在炉盖下方设置有导风罩，导风罩为内部为逐渐缩口的导风空间，导风罩的中部开设有与导风空间口径小的一端形成连通的圆形导风口，导风口的口径小于负压风叶的直径，负压风叶处于导风口的正上方，导风筒处于导风罩的下方，导风空间口径大的一端大于导风筒的上端，导风筒的中心、导风口的中心、负压风叶中心处于同一直线上；负压风叶与导风口之间保留有上部流通间隙；导风筒的下端为悬空端，导风筒的下端与底部结构之间形成下部流通间隙，负压风叶从导风筒顶部对导风筒内的空气进行抽吸，依次经上部流通间隙、循环风道、下部流通间隙、回流到导风筒内底部；导风筒的上部与内罐体的内部之间采用悬挂方式形成装配。
10.本技术中，导风罩通过调节机构装配于炉盖上，调节机构调整导风罩下端面与导风筒上端敞开端之间的间隙距离，导风罩下端面与导风筒上端敞开端之间的间隙距离在0cm-3cm。
11.本技术中，底部砌位上方装配有底盘，底盘上方设置有载盘，载盘上方放置有料框；底盘的下表面固定设置有若干间隔布置的定位柱，底部砌位的上端面开设有若干定位孔，定位柱一一对应的插入定位孔中；在定位柱插入定位孔后，底盘的下表面与底部砌位的上表面形成贴合；底盘内部设置有冷却通道；底盘的上表面外周固定设置有向上延伸的环形挡位部，载盘放置于底盘上表面，由环形挡位部限制载盘在水平方向的移动；载盘上分布有若干贯穿其上下表面的镂空孔；载盘与底部砌位之间固定设置有将载盘向底部砌位方向拉扯的拉杆；拉杆的上端与载盘中心位置固定连接，拉杆的下端与底部砌位的中心位置固定连接。
12.本技术中，高效节能井式渗碳炉还包括处于炉壳体外，对炉盖进行提升、旋转的提升旋转机构；提升旋转机构将炉壳体一侧的炉盖提升、旋转到炉壳体上方对炉壳体上方形成封盖，和将炉盖从炉壳体上方提升、旋转到炉壳体一侧。
13.本发明的有益效果：由于本技术中所使用的天然气燃烧嘴沿着圆环形燃烧腔室的切线方式进行布置，天然气燃烧嘴的燃烧位置处于燃烧腔室内，天然气燃烧嘴的燃烧方向
沿圆环形燃烧腔室内的切线方向布置，天然气燃烧嘴使用过程中，不直接对炉体进行加热，避免了炉本体局部温度过高，而导致炉内温度失衡的问题；同时采用天然气燃烧嘴，也解决了使用电加热方式带来的能耗高，不便维护的问题。
附图说明
14.图1为本发明的结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图；图3为本发明燃烧嘴安装到炉壳体上的俯视示意图；图4为本发明燃烧嘴安装到炉壳体上的展开结构示意图；图5为本发明中炉盖的俯视结构示意图；图6为本发明中炉盖与导风罩的装配示意图；图7为本发明中炉底结构的示意图；图8为图1中的a部放大示意图；附图中，1、炉壳体，2、耐热炉衬，3、内罐体，4、燃烧腔室，5、装配口，6、天然气燃烧嘴，7、炉盖，8、炉衬，9、炉底，10、底部砌位，11、底部支架，12、储油槽，13、环形密封件，14、锥形开口，15、密封口，16、环形通道，17、上封闭件，18、下封闭件，19、负压风叶，20、电机，21、导风筒，22、循环风道，23、导风罩，24、导风空间，25、导风口，26、上部流通间隙，27、下部流通间隙，28、上横向管，29、上侧挡板，30、挡位板，31、插入空间，32、下横向管，33、下侧挡板，34、插板，35、间隙距离，36、调节螺杆，37、底盘，38、载盘，39、料框，40、定位柱，41、定位孔，42、冷却通道，43、环形挡位部，44、镂空孔，45、拉杆，46、提升旋转机构，47、燃烧器壳体。
具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.请参见图1—8所示，高效节能井式渗碳炉包括圆形、竖向布置的炉壳体1，炉壳体1内壁装配有耐热炉衬2，炉壳体1的上端为进出料端，炉壳体1内设置有尺寸小于炉壳体1的圆形内罐体3，在炉壳体1内壁与内罐体3外壁之间形成圆环形的燃烧腔室4，燃烧腔室4内提供燃烧空间，本技术中使用天然气作为渗碳炉的升温热源，天然气燃烧所产生的热量以加热内罐体3，以提升炉内的温度；由于本技术中采用天然气作为渗碳炉的升温热源，减少采用电加热所带来的能源消耗过高的问题，具体的结构方式如下进行叙述。
17.本技术中一种实施方式：在炉壳体1外设置有多个装配口5，装配口5与燃烧腔室4形成连通；多个装配口5沿着炉壳体1的高度方向，从炉壳体1的下部朝向炉壳体1的上部形成位置逐渐抬高，且呈环绕方式间隔布置在炉壳体1的外部周围；沿着炉壳体1外周的环绕方向，炉壳体1上的任一装配口5与其上方或下方相邻的装配口5之间形成5
°
或10
°
或15
°
的倾斜角度布置；即多个装配口5呈螺旋方式布置炉壳体1的外部。
18.本技术中一种实施方式：在每个装配口5中装配有至少一个天然气燃烧嘴6，天然气燃烧嘴装配于一个燃烧器壳体47内，燃烧器壳体47采用可拆卸方式（螺钉方式安装）安装
在装配口中，便于将天然气燃烧嘴作为整体安装到炉壳体上，也便于后期的维护。天然气燃烧嘴6沿着圆环形燃烧腔室4的切线方式进行布置，天然气燃烧嘴6的燃烧位置处于燃烧腔室4内，天然气燃烧嘴6的燃烧方向沿圆环形燃烧腔室4内的切线方向布置；所有的天然气燃烧嘴6由一个供气系统进行供气，供气系统的供气端与天然气燃烧嘴6的进气端之间分别安装有流量控制阀。供气系统包括天然气气源罐，天然气气源罐出口连通主供气管道，主供气管道上安装有总控阀，主供气管道连通有若干分供气管道，每个分供气管道对应一个天然气燃烧嘴6，在每个分供气管道上安装流量控制阀，在炉壳体1分别有对炉内上部、中部、下部进行温度检测的温度传感器，当相应的温度传感器检测到炉内温度低于设定值（高于设定值）时，则通过增大（减小）相应位置天然气燃烧嘴6所对应的流量控制阀开启度，以使天然气增量（减量）进入，进行燃烧，以使炉内温度更加均衡。具体如当炉内上部温度低时，则增大上部的天气热燃烧嘴所对应流量控制阀，以增加天然气的进气量，提升燃烧效率，产生的热量以弥补炉内上部的温度，当炉内上部温度达到设定温度时，则调整该流量控制阀恢复到初始的开启角度状态；而当炉内上部温度高时，则减小上部天然气燃烧嘴6所对应流量控制阀，减少天然气的进气量。
19.本技术中一种实施方式：为了使天然气燃烧嘴6在燃烧腔室4内形成更加均衡的升温，将天然气燃烧嘴6以圆环形燃烧腔室4环形截面的中间位置形成切线方向布置于圆环形燃烧腔室4中；天然气燃烧嘴6的燃烧出口距离炉壳体1的内壁、与距离内罐体3的外壁之间的距离相等。天然气燃烧嘴6朝向燃烧腔室4中部，且切线方向进行燃烧，使整个环形燃烧腔室4内温度更加均衡，即内罐体3内的升温也更加均衡，而不直接对着内罐体3，避免直接对着内罐体3使内罐体3的局部受热，而导致该处的温升快、温度较高，而其他地方温升慢、温度低的问题。
20.本技术中一种实施方式：这里主要描述天然气燃烧嘴6处于燃烧腔室4内布置的角度，如在具体布置当中，第一种布置方式：天然气燃烧嘴6在燃烧腔室4内呈水平方向燃烧，这样的方式，天然气燃烧嘴6产生热量能够以燃烧腔室4内的水平方向形成环形的进行加热；第二种布置方式：天然气燃烧嘴6的方向为在燃烧腔室4内朝上形成5
°‑
20
°
的角度燃烧，形成向上一定角度环形加热方式；第三种布置方式：天然气燃烧嘴6的方向为在燃烧腔室4内朝下形成5
°‑
20
°
角度燃烧，形成向下一定角度环形加热方式。第四种布置方式：将上述三种布置方式，任意的选择结合，以体现多种方式的加热。
21.本技术中一种实施方式：为了进一步的实现高效节能的目的，本技术中所使用的天然气燃烧嘴6为自预热式燃烧嘴，其采用天然气燃烧嘴6燃烧出的烟气对与天然气混合的空气进行预热，以提高空气与天然气的混合温度，使天然气与空气混合温度更加均衡，空气预热温度高，提升燃烧火焰出口速度，可达150m/s。
22.本技术中一种实施方式：炉壳体1的上端、下端为贯通炉壳体1内部的敞开端，炉壳体1的上端设置有对炉壳体1上端形成封盖的炉盖7，炉盖7的下表面设置有炉衬8，提升炉盖7耐热性；炉壳体1的下端设置有对炉壳体1下端形成封堵的底部结构；其中，底部结构包括炉底9、底部砌位10、底部支架11，炉底9对炉壳体1下端形成封堵；底部砌位10叠砌于炉底9上，处于炉壳体1内部；底部支架11处于炉底9的下方对炉底9形成支承；炉底9的下端延伸到炉壳体1下方，在炉底9下端外周设置有将炉底9下端环绕在其中的环形储油槽12，环形储油槽12内存放有油液。
23.内罐体3的上端与炉盖7通过焊接形成固定连接；内罐体3的下端穿过底部砌位10伸入储油槽12中，在储油槽12的内固定设置有分别与内罐体3的内壁、外壁贴合形成密封的环形密封件13，环形密封件13的上端为逐渐向下收口的锥形开口14、下端为尺寸与内罐体3下端壁厚相适应的密封口15；内罐体3的下端伸入储油槽12中浸入油液液面下方，环形密封件13也处于油液液面下方，以将内罐体3下端约束在储油槽12中，产生更好的密封效果。为了使燃烧腔室4内的热量与内罐体3之间具有更大的换热面，将内罐体3的中部外壁采用波浪形结构设计。
24.进一步的为了提升炉内的封闭能力，在底部砌位10供内罐体3下端穿过的环形通道16中布置了封闭件，具体为环形通道16的上部设置有与内罐体3内壁接触形成密封的上封闭件17，环形通道16的下部设置有与内罐体3外壁接触形成密封的下封闭件18，从而在内罐体3内部、底部结构上方、炉盖7下方之间形成圆柱形的封闭空间。
25.炉盖7下方中心位置转动设置有处于封闭空间顶部的负压风叶19，炉盖7上方中心位置安装有电机20，电机20的输出轴从炉盖7上方延伸到炉盖7下方，供负压风叶19安装；电机20的转动则能够带动负压风叶19形成转动，负压风机能够将封闭空间底部的空气朝向顶部进行抽吸。在内罐体3中设置有内部为圆形的导风筒21，导风筒21的上下端为贯通内部的敞开端，导风筒21从封闭空间内的顶部延伸到封闭空间的下部，在导风筒21外壁与内罐体3内壁之间形成环形的循环风道22；从而负压风叶19将导风筒21内底部空气向上抽吸，并从导风筒21的顶部向循环风道22内输送，循环风道22内的空气再从导风筒21下方进入导风筒21内底部。
26.在炉盖7下方设置有导风罩23，导风罩23为内部为逐渐缩口的导风空间24，导风罩23的中部开设有与导风空间24口径小的一端形成连通的圆形导风口25，导风口25的口径小于负压风叶19的直径，负压风叶19处于导风口25的正上方，导风筒21处于导风罩23的下方，导风空间24口径大的一端大于导风筒21的上端，导风筒21的中心、导风口25的中心、负压风叶19中心处于同一直线上，上述结构的设置方式，能够保证负压风叶19转动时，所产生的负压能够对导风罩23、导风筒21内的空气从中心位置形成有效的抽吸，且对下方导风筒21内的空气抽吸更加均衡，使导风筒21内的空气流动更加平衡，以提升产品的渗碳效果。
27.负压风叶19与导风口25之间保留有上部流通间隙26；导风筒21的下端为悬空端，导风筒21的下端与底部结构之间形成下部流通间隙27，负压风叶19从导风筒21顶部对导风筒21内的空气进行抽吸，依次经上部流通间隙26、循环风道22、下部流通间隙27、回流到导风筒21内底部；本技术一种实施方式：导风筒21的上部与内罐体3的内部之间采用悬挂方式形成装配。悬挂方式由环绕布置在内罐体3内部与导风筒21外上部的多个悬挂结构来实现；具体的悬挂结构包括如下结构：导风筒21的外壁上部焊接固定有两个上横向管28，两个上横向管28一上一下布置在导风筒21的外壁上部，以及固定于导风筒21外壁上部的两个上侧挡板29，两个上侧挡板29处于上横管的两侧，且与上横管端部固定连接，上横向管28对两个上侧挡板29形成加强支撑，在两个上侧挡板29之间设置有挡位板30，在挡位板30内侧与导风筒21外壁之间形成插入空间31；在内罐体3内壁上部焊接固定有两个下横向管32，两个下横向管32一上一下布置在内罐体3的内壁上部，以及固定于内罐体3内壁上部的两个下侧挡板33，两个下侧挡板33处于下横管的两侧，且与下横管端部固定连接，下横向管32对两个下侧
挡板33形成加强支撑，在两个下侧挡板33之间设置有插板34，插板34的上端向上进行延伸，作为伸入插入空间31中的插入端；在导风筒21悬挂在内罐体3上时，挡位板30的下端面与下侧挡板33的上端形成接触，由下侧挡板33形成承载。此种悬挂方式便于导风筒21与内罐体3之间的组装，使用灵活。
28.本技术一种实施方式：导风罩23通过调节机构装配于炉盖7上，调节机构调整导风罩23下端面与导风筒21上端敞开端之间的间隙距离35，导风罩23下端面与导风筒21上端敞开端之间的间隙距离35在0cm-3cm。调节机构包括一端若干个调节螺杆36，调节螺杆36的上端处于炉盖7的上方，调节螺杆36的下端与导风罩23固定连接，在调节螺杆36的上端有将调节螺杆36锁定在炉盖7上的锁紧螺母，通过操作锁紧螺母可以调节螺杆36在炉盖7上的上下位置，从而能够实现导风罩23高度的调整。通过间隙距离35的设置以及调整，使内罐体3内的空气实现多路径的流动，使内罐体3内的空气流动更加充分，以实现渗碳的均匀性。
29.本技术一种实施方式：底部砌位10上方装配有底盘37，底盘37上方设置有载盘38，载盘38上方放置有料框39；底盘37的下表面固定设置有若干间隔布置的定位柱40，底部砌位10的上端面开设有若干定位孔41，定位柱40一一对应的插入定位孔41中；在定位柱40插入定位孔41后，底盘37的下表面与底部砌位10的上表面形成贴合；底盘37内部设置有冷却通道42，以及穿过炉壳体与冷却通道形成连通的冷却输送管，冷却输送管向冷却通道内通入冷却介质；通过冷却通道42的设置，能够在出料时，向冷却通道内通入冷却介质，快速降低底盘37与载盘38处的温度，以避免料框39下方与载盘38之前产生粘接。底盘37的上表面外周固定设置有向上延伸的环形挡位部43，载盘38放置于底盘37上表面，由环形挡位部43限制载盘38在水平方向的移动；本技术一种实施方式：为了进一步地，避免料框39与载盘38之间产生粘接，载盘38上分布有若干贯穿其上下表面的镂空孔44；载盘38与底部砌位10之间固定设置有将载盘38向底部砌位10方向拉扯的拉杆45；拉杆45的上端与载盘38中心位置固定连接，拉杆45的下端与底部砌位10的中心位置固定连接。通过拉杆45将载盘38、底盘37约束在炉底，不会跟随料框39上移。
30.本技术一种实施方式：高效节能井式渗碳炉还包括处于炉壳体1外，对炉盖7进行提升、旋转的提升旋转机构46，提升旋转机构46将炉壳体1一侧的炉盖7提升、旋转到炉壳体1上方对炉壳体1上方形成封盖，和将炉盖7从炉壳体1上方提升、旋转到炉壳体1一侧。提升旋转机构实现两个动作，一是提升炉盖7，二是旋转，具体可以采用现有渗碳炉所采用的结构；通过提升旋转机构能够实现炉盖7的自动取放。
31.最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。