一种具有尾气处理功能的氮化炉的制作方法

专利查询2022-05-14  7



1.本实用新型涉及氮化炉技术领域,具体涉及一种具有尾气处理功能的氮化炉。


背景技术:

2.渗氮是提高金属材料表面耐磨性和硬度的常用方式,渗氮一般采用氮化炉进行,氮化炉具有处理温度低,时间短,工件变形小的特点。氮化炉内不锈钢真空密封罐中通入氨气,加热到520℃,保持适当的时间, 根据工件材质和渗层要求3-90小时不等,使渗氮工件表面获得含氮强化层,得到高硬度,高耐磨性,高疲劳极限和良好的耐磨性。
3.其中,氮化炉运行过程中产生的尾气中含有可燃性的气体,这些气体本身对环境污染较大,但是燃烧后对环境的危害会变小,通过让其燃烧,改变化学性质减少对环境的影响,而且引燃后产生的温度是能够回收利用的,通过蒸汽推动汽轮机,汽轮机带动发电机运动,将燃料的化学能转变成热能,蒸汽压力推动汽轮机旋转,热能转换成机械能,切割磁场从而产生电力。因此,需要研发出一种具有尾气处理功能的氮化炉,减少污染,提高能源再生利用。
4.中国专利申请号为cn202022403154.9公开了一种离子氮化炉,目的是通过电磁加热和电加热双重方式进行加热,提高温度升高速度,没有对氮化炉运行过程中产生的尾气进行处理。


技术实现要素:

5.实用新型目的:为了克服以上不足,本实用新型的目的是提供一种具有尾气处理功能的氮化炉,结构设计合理,具有尾气处理功能,保证了气体能够均匀地流经工件表面,提高了工件表面渗入氮原子的均匀性,增加了零件渗氮的成品率,应用前景广泛。
6.技术方案:一种具有尾气处理功能的氮化炉,包括氮化炉本体、导流筒、稳流机构、底座、尾气处理机构;所述氮化炉本体包括炉体、炉盖,所述炉体设置在底座上,所述炉体的上端敞开设置,所述炉盖密封扣合在炉体的敞开端,所述炉体底部设置有介质进口,介质管的一端依次穿设底座侧面、底座顶面、炉体底部,然后从介质进口伸入至炉体内,所述介质管的另一端与气罐连接;所述炉体内设置有导流筒,所述导流筒通过支撑架固定在炉体内;所述导流筒内部形成导流腔,所述导流筒与炉体之间形成连通腔,所述连通腔与所述介质进口连通;所述导流腔内设置有稳流机构;所述尾气处理机构包括尾气管、储气罐、加热器、发电机组、出口管,所述尾气管的一端伸至炉体内部和另一端与储气罐连接,所述储气罐、加热器、发电机组、出口管依次连接。
7.本实用新型所述的具有尾气处理功能的氮化炉,结构设计合理,具有尾气处理功能,氮化炉本体内的尾气通过尾气管排出,经储气罐进行收集,使得尾气不会在车间内燃烧,降低了整个车间的安全隐患,同时尾气不会停留在车间,对人体、工件减少腐蚀性的伤害;储气罐收集的尾气用于发电机组的燃烧发电,产生的电能可供车间使用,经过发电机组处理后的气体燃烧完全,经出口管排出,不具有污染性,更加环保。
8.其中,介质进口的数量可以根据实际需要进行设定,每个介质进口处均设置有一个介质管,每个介质管均与连通腔连通,介质管均匀布置在炉体底部,以保证经介质管进入连通腔内的气体能够均匀地充满连通腔。
9.支撑架用于支撑导流筒以使导流筒固定在炉体内,导流筒的中心轴线与炉体的中心轴线重合,以保证导流筒的内壁与炉体的内壁之间的距离相同,保证两端连通腔内的气体进入导流腔的流速相同,保证工件表面的渗氮层的厚度相同。
10.进一步的,上述的具有尾气处理功能的氮化炉,所述炉盖顶部设置有尾气排放口,所述尾气管从尾气排放口伸至炉体的内部,所述尾气管和尾气排放口处密封处理;所述尾气管伸至炉体内部的一端设置有集气罩,所述尾气管内设置有风机。
11.进一步的,上述的具有尾气处理功能的氮化炉,所述储气罐一侧设置有储气罐进口管和另一侧设置有储气罐出口管,所述储气罐进口管和尾气管之间连接有第一连接管道,所述第一连接管道上设置有第一单向阀。
12.通过设置第一单向阀起到引导尾气气体移动方式的作用,防止尾气倒流。
13.进一步的,上述的具有尾气处理功能的氮化炉,所述加热器一侧设置有加热器进口管和另一侧设置有加热器出口管,所述储气罐出口管和加热器进口管之间连接有第二连接管道,所述第二连接管道上依次设置有第二单向阀、过滤器和第三单向阀。
14.储气罐内储存的尾气到一定量后,通过第二连接管道输送到加热器。加热器将尾气进行加热生成高温高压气体,过滤器用于除去尾气中的杂质,避免杂质进入加热器内对其造成破坏。第二单向阀、第三单向阀均起到引导尾气移动方式的作用,防止尾气倒流。
15.进一步的,上述的具有尾气处理功能的氮化炉,所述发电机组一侧设置有发电机组进口管,所述加热器出口管和发电机组进口管之间连接有第三连接管道,所述第三连接管道上依次设置有阻燃器、第四单向阀和精滤器。
16.加热器将尾气进行加热生成高温高压气体再通过第三连接通道输送到发电机组。发电机组利用高温高压气体燃烧发电,产生的电能可供车间使用,起到节能的作用。阻燃器起到阻止气体燃烧的作用,第四单向阀防止发电机组内的气体燃烧后通过第三连接管道传到加热器,精滤器用于除去气体中的杂质,避免杂质进入发电机组内对其造成破坏。
17.进一步的,上述的具有尾气处理功能的氮化炉,所述稳流机构包括第一稳流板、第二稳流板,所述导流筒上端水平设置有第一稳流板,所述第一稳流板上设置有若干个连通所述连通腔和导流腔的第一通孔,所述第一稳流板的表面上每单位面积内所述第一通孔的流通面积之和为第一流通面积,所述第一流通面积由所述第一稳流板的中心朝向边缘的方向逐渐减小;所述导流筒下端水平设置有第二稳流板,所述第二稳流板上设置有若干个连通所述连通腔和导流腔的第二通孔,所述第二稳流板的表面上每单位面积内所述第二通孔的流通面积之和为第二流通面积,所述第二流通面积由所述第二稳流板的中心朝向边缘的方向逐渐增大。
18.通过设置导流筒、稳流机构,有利于气体均匀地流经渗氮处理工件表面。第一稳流板的第一流通面积由第一稳流板的中心朝向边缘的方向逐渐减小,使得导流筒内的渗氮处理工件靠近导流筒的中心轴线的部分能够首先与较多的气体接触,接着气体沿着工件的外表面向远离导流筒的中心轴线的方向流动,最终使得与导流筒的中心轴线距离较远的区域存在较多的气体,而第二稳流板的第二流通面积沿第二稳流板的中心朝向边缘的方向逐渐
增大,使得气体能够经第二通孔均匀排出,保证了气体能够均匀地流经工件表面,提高了工件表面渗入氮原子的均匀性,增加了零件渗氮的成品率。
19.进一步的,上述的具有尾气处理功能的氮化炉,所述导流筒包括导流筒本体和渐缩管,所述渐缩管设置在导流筒本体底部,所述导流筒本体和渐缩管一体成形;所述第一稳流板可拆卸地设置在导流筒本体内顶部,所述第二稳流板可拆卸地设置在导流筒本体和渐缩管相连。
20.进一步的,上述的具有尾气处理功能的氮化炉,所述渐缩管从上至下包括渐缩段、过渡段、圆柱段,所述渐缩段沿远离导流筒本体的方向横截面积逐渐减小,所述过渡段的壁面为朝向自身内部弯曲的曲面。
21.本实用新型的有益效果为:
22.(1)本实用新型所述的具有尾气处理功能的氮化炉,结构设计合理,具有尾气处理功能,氮化炉本体内的尾气通过尾气管排出,经储气罐进行收集,储气罐收集的尾气用于发电机组的燃烧发电,产生的电能可供车间使用,经过发电机组处理后的气体燃烧完全,经出口管排出,不具有污染性,更加环保;
23.(2)本实用新型所述的具有尾气处理功能的氮化炉,通过设置导流筒、稳流机构,有利于气体均匀地流经渗氮处理工件表面,提高了工件表面渗入氮原子的均匀性,增加了零件渗氮的成品率。
附图说明
24.图1为本实用新型所述具有尾气处理功能的氮化炉的整体结构示意图;
25.图2为本实用新型所述具有尾气处理功能的氮化炉的尾气处理机构结构示意图;
26.图中:氮化炉本体1、炉体11、炉盖12、尾气排放口121、导流筒2、导流腔21、连通腔22、导流筒本体23渐缩管24、渐缩段241、过渡段242、243、稳流机构3、第一稳流板31、第一通孔311、第二稳流板32、第二通孔321、底座4、尾气处理机构5、尾气管51、集气罩511、储气罐52、储气罐进口管521、储气罐出口管522、第一连接管道523、第一单向阀524、加热器53、加热器进口管531、加热器出口管532、第二连接管道533、第二单向阀534、过滤器535、第三单向阀536、发电机组54、发电机组进口管541、第三连接管道542、阻燃器543、第四单向阀544、精滤器545、出口管55、介质管7。
具体实施方式
27.下面结合附图1-2和具体实施例,进一步阐明本实用新型。
28.在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、
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内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.如图1、2所示的上述结构的具有尾气处理功能的氮化炉,包括氮化炉本体1、导流筒2、稳流机构3、底座4、尾气处理机构5;所述氮化炉本体1包括炉体11、炉盖12,所述炉体11设置在底座4上,所述炉体11的上端敞开设置,所述炉盖12密封扣合在炉体11的敞开端,所述炉体11底部设置有介质进口,介质管7的一端依次穿设底座4侧面、底座4顶面、炉体11底
部,然后从介质进口伸入至炉体11内,所述介质管7的另一端与气罐连接;所述炉体11内设置有导流筒2,所述导流筒2通过支撑架13固定在炉体11内;所述导流筒2内部形成导流腔21,所述导流筒2与炉体11之间形成连通腔22,所述连通腔22与所述介质进口连通;所述导流腔21内设置有稳流机构3;所述尾气处理机构5包括尾气管51、储气罐52、加热器53、发电机组54、出口管55,所述尾气管51的一端伸至炉体11内部和另一端与储气罐52连接,所述储气罐52、加热器53、发电机组54、出口管55依次连接。
30.此外,所述炉盖12顶部设置有尾气排放口121,所述尾气管51从尾气排放口121伸至炉体11的内部,所述尾气管51和尾气排放口121处密封处理;所述尾气管51伸至炉体11内部的一端设置有集气罩511,所述尾气管51内设置有风机。
31.此外,所述储气罐52一侧设置有储气罐进口管521和另一侧设置有储气罐出口管522,所述储气罐进口管521和尾气管51之间连接有第一连接管道523,所述第一连接管道523上设置有第一单向阀524。
32.此外,所述加热器53一侧设置有加热器进口管531和另一侧设置有加热器出口管532,所述储气罐出口管522和加热器进口管531之间连接有第二连接管道533,所述第二连接管道533上依次设置有第二单向阀534、过滤器535和第三单向阀536。
33.进一步的,所述发电机组54一侧设置有发电机组进口管541,所述加热器出口管532和发电机组进口管541之间连接有第三连接管道542,所述第三连接管道542上依次设置有阻燃器543、第四单向阀544和精滤器545。
34.进一步的,所述稳流机构3包括第一稳流板31、第二稳流板32,所述导流筒2上端水平设置有第一稳流板31,所述第一稳流板31上设置有若干个连通所述连通腔22和导流腔21的第一通孔311,所述第一稳流板31的表面上每单位面积内所述第一通孔311的流通面积之和为第一流通面积,所述第一流通面积由所述第一稳流板31的中心朝向边缘的方向逐渐减小;所述导流筒2下端水平设置有第二稳流板32,所述第二稳流板32上设置有若干个连通所述连通腔22和导流腔21的第二通孔321,所述第二稳流板32的表面上每单位面积内所述第二通孔321的流通面积之和为第二流通面积,所述第二流通面积由所述第二稳流板32的中心朝向边缘的方向逐渐增大。
35.此外,所述导流筒2包括导流筒本体23和渐缩管24,所述渐缩管24设置在导流筒本体23底部,所述导流筒本体23和渐缩管24一体成形;所述第一稳流板31可拆卸地设置在导流筒本体23内顶部,所述第二稳流板32可拆卸地设置在导流筒本体23和渐缩管24相连。
36.进一步的,所述渐缩管24从上至下包括渐缩段241、过渡段242、圆柱段243,所述渐缩段241沿远离导流筒本体23的方向横截面积逐渐减小,所述过渡段242的壁面为朝向自身内部弯曲的曲面。
实施例
37.基于以上的结构基础,如图1-2所示。
38.本实用新型所述的具有尾气处理功能的氮化炉,结构设计合理,具有尾气处理功能,氮化炉本体1内的尾气通过尾气管51排出,经储气罐52进行收集,使得尾气不会在车间内燃烧,降低了整个车间的安全隐患,同时尾气不会停留在车间,对人体、工件减少腐蚀性的伤害;储气罐52收集的尾气用于发电机组54的燃烧发电,产生的电能可供车间使用,经过
发电机组54处理后的气体燃烧完全,经出口管55排出,不具有污染性,更加环保。
39.其中,介质进口的数量可以根据实际需要进行设定,每个介质进口处均设置有一个介质管7,每个介质管7均与连通腔22连通,介质管7均匀布置在炉体11底部,以保证经介质管7进入连通腔22内的气体能够均匀地充满连通腔22。
40.渗氮处理工件放入导流筒2内,至于渗氮处理工件如何放入、如何固定采用现有技术即可。支撑架13用于支撑导流筒2以使导流筒2固定在炉体11内,导流筒2的中心轴线与炉体11的中心轴线重合,以保证导流筒2的内壁与炉体11的内壁之间的距离相同,保证两端连通腔22内的气体进入导流腔21的流速相同,保证工件表面的渗氮层的厚度相同。
41.其中,通过设置第一单向阀524起到引导尾气气体移动方式的作用,防止尾气倒流。储气罐52内储存的尾气到一定量后,通过第二连接管道533输送到加热器53。加热器53将尾气进行加热生成高温高压气体,过滤器535用于除去尾气中的杂质,避免杂质进入加热器53内对其造成破坏。第二单向阀534、第三单向阀536均起到引导尾气移动方式的作用,防止尾气倒流。
42.进一步的,加热器53将尾气进行加热生成高温高压气体再通过第三连接通道542输送到发电机组54。发电机组54利用高温高压气体燃烧发电,产生的电能可供车间使用,起到节能的作用。阻燃器543起到阻止气体燃烧的作用,第四单向阀544防止发电机组54内的气体燃烧后通过第三连接管道542传到加热器53,精滤器545用于除去气体中的杂质,避免杂质进入发电机组54内对其造成破坏。
43.进一步的,通过设置导流筒2、稳流机构3,有利于气体均匀地流经渗氮处理工件表面。第一稳流板31的第一流通面积由第一稳流板31的中心朝向边缘的方向逐渐减小,使得导流筒2内的渗氮处理工件靠近导流筒2的中心轴线的部分能够首先与较多的气体接触,接着气体沿着工件的外表面向远离导流筒2的中心轴线的方向流动,最终使得与导流筒2的中心轴线距离较远的区域存在较多的气体,而第二稳流板32的第二流通面积沿第二稳流板32的中心朝向边缘的方向逐渐增大,使得气体能够经第二通孔321均匀排出,保证了气体能够均匀地流经工件表面,提高了工件表面渗入氮原子的均匀性,增加了零件渗氮的成品率。
44.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式,但是,本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节,在本实用新型的技术构思范围内,可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
45.另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
46.此外,本实用新型的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本实用新型的思想,其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

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