1.本发明涉及一种真空热处理炉，尤其是一种炉壁结构改进的真空热处理炉，属于热处理装备技术领域。
背景技术：2.热处理炉是高耗能设备，其单位能耗水平、控温精度以及炉温均匀性是其最为关键的技术指标。传统真空加热炉将加热器安装在真空腔室的内侧，为了调整炉内温度以及避免炉壁过热温，其炉壁采用夹层水冷结构，借助大流量冷却水在炉壁间的循环流动调控炉壁的温度，实现炉内相对稳定的温度动态平衡。然而，实践表明，由于高温下生成的水蒸汽会导致水冷夹层的水流不稳，加之低温冷却水与高温炉壁接触会带走大量热量，因而热处理炉的加热器必须采用大功率方能维持炉内的温度动平衡，增加了设备能量损耗。尤其是，加热器安装在真空腔室的内部，冷却水通过先冷却炉壁再冷却加热器，响应时间长，难以保证加热炉控温精度以及炉温均匀性，从而影响炉内工件的热处理质量。
3.检索可知，申请号为201921843373.x的中国专利文献公开了一种外加热式真空炉快冷系统，包括真空炉体、加热元件、保温层、进风管和风机，加热元件设置在真空炉体的外侧，保温层包覆在真空炉体的外侧，保温层与真空炉体的外壁之间设有间隙，保温层上端的内壁与真空炉体的外壁相贴合，保温层的上端沿竖直方向开设有出风管，保温层的底部开设有进风口，出风管和进风口均与间隙相连通，进风口、间隙和出风管形成风道，进风管的一端插入进风口内，进风管的另一端与风机的输出端相连接。据介绍，该技术方案通过保温层与真空炉体之间预留一定的间隙，形成冷却风道，流动空气对真空炉体进行降温，提高了降温速度。然而分析可知，对于需要上下温度均匀要求较高的立式热处理炉而言，该技术方案存在以下缺点：1）加热元件安装在真空炉体的外侧，通过加热风道内的空气对流使炉内升温，加热效率低；2）由于热空气向上流动，加热风道内的上部温度高于下部温度，导致炉内上热下冷，温度场均匀性差；3）冷空气由炉底进入加热风道时直接吹扫高温加热元件及炉底，缩短了加热元件的寿命，同时导致炉内温度均匀性进一步恶化。
技术实现要素：4.本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，通过结构改进，提出一种加热效率高、炉温均匀性好的真空热处理炉，从而为保证工件的热处理质量奠定基础。
5.为了达到以上目的，本发明真空热处理炉的基本技术方案为：包括安置于保温外炉体中的垂向圆柱形真空内炉体，所述真空内炉体外表面环绕电加热管；所述保温外炉体设有上、中、下三处进风口和对应的三处垂向朝上出风管；所述进风口通过位于所述保温外炉体和真空内炉体之间的螺旋风道通往相应的出风管；所述螺旋风道至少环绕所述真空内炉体二周，由与所述真空内炉体外表面电加热管隔开的前段和与所述真空内炉体外表面电加热管共容的后段构成。
6.采用本发明后，电加热管直接加热真空内炉体，因此加热效率高。当达到设定温度
后，开启进风口导入冷风，在经过螺旋风道前段预热后，才开始对电加热管吹扫，从而避免对炉温的冷却冲击；并且上、中、下三个螺旋风道可以酌情分别调控风速、风量，因此可以保证炉温均匀。当炉温降至设定值时，进风口关闭，电加热管重新启动。如此闭环调控，即可保证控温精度及炉温的动态平衡。
7.进一步：所述真空内炉体的外表面环绕上、中、下三组电加热管；所述保温外炉体的一侧设有上、中、下三处进风口，另一侧设有分别与各进风口对应的三根垂向朝上的出风管；三处进风口分别通过相应的螺旋风道通往相应的出风管；各螺旋风道分别用于冷却相应的电加热管以及真空内炉体。
8.进一步：所述螺旋风道由环绕所述真空内炉体的半周前段和两周后段组成；所述半周前段与真空内炉体外表面电加热管隔开，由上导风板、下导风板以及保温层的内壁和邻近真空内炉体的隔板构成；所述两周后段与真空内炉体外表面电加热管共容，由上导风板、下导风板以及保温层的内壁和真空内炉体外壁构成。
9.进一步：所述进风口为外伸的切向进风口。
10.进一步：所述出风管位于固连在外壳的出风罩内。
11.进一步：所述电加热管的接线端穿出所述保温外炉体后位于固连在外壳的接线罩内。
12.进一步：所述保温外炉体的保温层和外壳之间形成置空层。
13.进一步：所述隔板的表面为朝真空内炉体外表面逐渐靠近的平滑曲面。
附图说明
14.以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。
15.图1是本发明一个实施例的剖视结构示意图。
16.图2是图1实施例的立体结构示意图。
17.图3是图1的侧视图。
18.图4是图3的俯视图。
19.图5是图1实施例的炉壁剖视结构示意图。
20.图6是图1实施例的冷却空气流动示意图。
具体实施方式
21.实施例一本实施例的真空热处理炉基本结构如图1至图5所示，保温外炉体8中安置垂向圆柱形的真空内炉体4。保温外炉体8的保温层5和外壳8-1之间形成置空层7，从而抑制温度外传，保持外壳8-1的壁温升≤（室温+35℃），确保安全。
22.真空内炉体4的外表面环绕上、中、下三组电加热管2。各电加热管2的接线端穿出保温外炉体8后位于固连在外壳8-1的接线罩8-2内。真空内炉体4的一侧设有延伸出保温外炉体8的观察窗9，顶部中央焊接有吊耳10，顶部一侧固连朝外延伸的提升支架11，以便安装后借助提升电机以及水平电机实现炉体在竖直方向及水平方向的移位。保温外炉体8的底部一侧安装用于固定线缆腹带的安装支架12。
23.保温外炉体8的一侧设有上、中、下三处外伸的切向进风口3-1，另一侧设有分别与
各进风口3-1对应的三根垂向朝上的出风管3-4。三处进风口3-1分别通过位于保温外炉体8和真空内炉体4之间的三条螺旋风道4之一通往相应的出风管3-4。出风管3-4位于固连在外壳8-1的出风罩8-3内。三条螺旋风道4分别用于冷却相应的电加热管2。
24.螺旋风道3的截面层矩形，环绕真空内炉体4两周半。其半周前段与真空内炉体4外表面电加热管2隔开，由上导风板3-5、下导风板3-3以及保温层5的内壁和邻近真空内炉体4的隔板3-2构成，隔板3-2的表面为朝真空内炉体4外表面逐渐靠近的平滑曲面；其两周后段与真空内炉体4外表面电加热管2共容，由上导风板3-5、下导风板3-3以及保温层5的内壁和真空内炉体4外壁构成。这样，当冷却空气从进风口进入螺旋风道后，如图6所示，前半周与真空内炉体外表面及电加热管隔开，逐渐升温预热，之后的一周直接吹过真空内炉体外表面及电加热管，再从出风管排出。
25.研究表明，热处理炉的炉温控制是一个包含加热与冷却的动态调节过程，当接近设定温度时控制加热功率逐渐降低，当到达设定温度时加热会维持一个能够保持炉温的最低加热功率，以尽量降低炉温的波动程度。尽管如此，由于热量的传递并非一个瞬间过程，从受热部位温度变化，到热电偶响应存在一定的时间差。因此，实际炉温围绕设定炉温不断上下浮动变化，炉体结构设计及加热设置不当都将加剧炉温波动，导致工件热处理质量不理想。
26.本实施例不仅由于电加热管直接加热真空内炉体，加热效率比现有技术显著提高，有利于节能降耗；而且引入冷却风主动冷却过热的电加热管以及炉体等部位，风道内经适当预热的空气温度对真空炉体“柔缓”冷却，十分有利于抑制炉温波动，加之可按需动态控制进风口的风量，从而实现了风道冷却能力的精确动态调控。尤其是通过上、中、下三层风道独立控温，确保了炉内上下温度的均匀性，从而切实满足高性能热处理的质量要求。此外，适当预热后的空气不仅减小了对温度场的冷却冲击，而且有助于延长电加热管的使用寿命。
27.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
技术特征：1.一种真空热处理炉，包括安置于保温外炉体中的垂向圆柱形真空内炉体，其特征在于：所述真空内炉体外表面环绕电加热管；所述保温外炉体设有上、中、下三处进风口和对应的三处垂向朝上出风管；所述进风口通过位于所述保温外炉体和真空内炉体之间的螺旋风道通往相应的出风管；所述螺旋风道至少环绕所述真空内炉体二周，由与所述真空内炉体外表面电加热管隔开的前段和与所述真空内炉体外表面电加热管共容的后段构成。2.根据权利要求1所述的真空热处理炉，其特征在于：所述真空内炉体的外表面环绕上、中、下三组电加热管；所述保温外炉体的一侧设有上、中、下三处进风口，另一侧设有分别与各进风口对应的三根垂向朝上的出风管；三处进风口分别通过相应的螺旋风道通往相应的出风管；各螺旋风道分别用于冷却相应的电加热管以及真空内炉体。3.根据权利要求2所述的真空热处理炉，其特征在于：所述螺旋风道由环绕所述真空内炉体的半周前段和两周后段组成；所述半周前段与真空内炉体外表面电加热管隔开，由上导风板、下导风板以及保温层的内壁和邻近真空内炉体的隔板构成；所述两周后段与真空内炉体外表面电加热管共容，由上导风板、下导风板以及保温层的内壁和真空内炉体外壁构成。4.根据权利要求1至3所述的真空热处理炉，其特征在于：所述进风口为外伸的切向进风口。5.根据权利要求4所述的真空热处理炉，其特征在于：所述出风管位于固连在外壳的出风罩内。6.根据权利要求5所述的真空热处理炉，其特征在于：所述电加热管的接线端穿出所述保温外炉体后位于固连在外壳的接线罩内。7.根据权利要求6所述的真空热处理炉，其特征在于：所述保温外炉体的保温层和外壳之间形成置空层。8.根据权利要求7所述的真空热处理炉，其特征在于：所述隔板的表面为朝真空内炉体外表面逐渐靠近的平滑曲面。
技术总结本发明涉及一种真空热处理炉，属于热处理装备技术领域。该炉包括安置于保温外炉体中的垂向圆柱形真空内炉体，真空内炉体外表面环绕电加热管；保温外炉体设有上、中、下三处进风口和对应的三处垂向朝上出风管；进风口通过位于保温外炉体和真空内炉体之间的螺旋风道通往相应的出风管；螺旋风道至少环绕真空内炉体二周，由与真空内炉体外表面电加热管隔开的前段和与真空内炉体外表面电加热管共容的后段构成。本发明的电加热管直接加热真空内炉体，因此加热效率高。上、中、下三个螺旋风道可以酌情分别调控风速、风量，因此可以保证炉温均匀。采用闭环调控，即可保证控温精度及炉温的动态平衡。衡。衡。
技术研发人员：陈强 李春林 孙轶山 刘建军 李娄明
受保护的技术使用者：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2022/7/5
