專利名稱：一種多孔表面管的燒結裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多孔表面的燒結裝置，具體涉及石油、化工、低溫制冷、空氣分離、
海水淡化、航空航天等換熱設備中使用的高效換熱器的核心部件燒結型多孔表面管的燒結裝置。
背景技術：
燒結型多孔表面管是近年來發展的一種很有前途的沸騰傳熱強化技術。它是通過高溫燒結的方法，在傳統的光滑換熱管(光滑管)表面上制造一層金屬多孔層，這種多孔層不同于一般的多孔層，它是一種具有內凹型孔穴，且內部互相連通的結構，能夠長期穩定的強化沸騰傳熱。多孔表面管具有很多優異的性能(l)能顯著地強化沸騰傳熱，減少所需換熱面積，美國聯合碳化物公司采用燒結法生產的多孔表面使沸騰換熱系數提高到光滑表面的9 10倍，用約278. 7m2的該多孔表面有效地替代2006. 7m2的水平釜式光滑表面重沸器；(2)可以在很小的溫差下維持沸騰，在熱流密度相同時表面多孔管所需的有效溫差僅為普通光滑管的1/10 1/15 ;(3)臨界熱負荷比普通管高很多，表面多孔管的臨界熱負荷是光管的2倍左右；(4)良好的抗垢性能。 該產品主要是在高溫燒結爐中生產的。但是現有的燒結爐都不是為燒結型多孔表面管而生產的，其高溫下的密封性能不好，因為在燒結中要通氫氣作為保護性氣氛，一旦泄露非常危險。爐膛的恒溫區小，1000mm長的爐膛只能有200mm長的恒溫區，這就限制了長管的燒結。此外，現有設備爐膛溫差大，燒結出的產品質量不均勻，有的地方過燒，有的地方欠燒。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有普通燒結爐存在的缺陷而提供一種能夠安
全的通保護性氣氛、恒溫區長、溫差小、性能穩定、可燒結長的多孔表面管的燒結裝置。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種多孔表面管的燒結裝置，其特
征在于，該燒結裝置包括臥式高溫爐管，該爐管設有雙加熱區，配有抽真空系統和氣體的干
燥凈化裝置，爐管的兩端設有冷卻裝置冷卻水夾套，爐管的出氣口連接點火裝置，將待燒結
的多孔表面管放入爐管內，開啟抽真空系統抽真空，再將氮氣通過氣體的干燥凈化裝置后
輸入爐管內，排除爐管內氧氣，通入氫氣，加熱爐管，20 50min，制得多孔表面管。 所述的爐管分為加熱區和恒溫區，加熱區有兩個，設置在爐管兩端，恒溫區設置在
加熱區之間，所述的加熱區包括電阻絲、高溫爐管、PID人工智能控溫儀表、K型熱電偶和高
溫報警裝置。 所述的爐管的爐膛分為上下兩部分，爐膛可打開，進行強制冷卻；所述的爐管的規格為小(80 120) X (2 6) X (1000 1500) mm，加熱區長700 1200mm，恒溫區長400 700mm。所述的爐管的規格為小100X4X 1200mm，加熱區長1000mm，恒溫區長400mm。
所述的抽真空系統包括真空泵，該真空泵連接爐管，在燒結開始前排除爐管內的空氣，并且檢查爐管兩端的密封情況，真空泵的真空度為-0. 03 -0. 08MPa。
所述的真空泵的真空度為-0. 06MPa。 所述的氣體的干燥和凈化裝置的進氣口分別連接氫氣和氮氣罐，出氣口連接爐管的進氣口。 所述的點火裝置包括點火嘴和一套防風罩，將從爐管中排出的氫氣燒掉。 所述的冷卻水夾套連接自來水龍頭，降低爐管兩端的溫度，防止兩端法蘭之間的
密封圈燒壞。所述的燒結時間為30min，所述的多孔表面管的制備周期為4 10hr。 本發明以普通燒結爐為基礎，在其基礎上增加了供氣系統、真空系統、冷卻系統、
點火裝置，同時采用對開式爐膛結構，使多孔管在燒結好以后，隨爐冷卻的時間大大縮短。
與現有燒結爐相比，本發明燒結爐制備的多孔管更長，結合強度更高，多孔層更均勻，燒結
的周期更短。本發明燒結爐，可用來燒結600mm以內的，外徑80mm以內的多孔表面管。采用
本燒結爐制備的管子由原來的200mm左右延長到300 600mm，燒結周期也由原來的24hr
縮短到4 10hr，同時提高了產品的均勻性、結合強度和安全性。 與現有技術相比，本發明具有以下優點 (1)該設備可提高多孔表面管的結合強度和均勻性； (2)增加了抽真空系統，在每次實驗前都可對燒結爐整體的密封性能進行檢測，提高了設備操作的安全性； (3)對開式的結構設計大大縮短了多孔表面管的制備周期； (4)雙加熱區設計不但延長了燒結爐的恒溫區，而且提高了溫差精度。
圖1為本發明多孔表面燒結裝置的結構示意圖。 其中l-不銹鋼爐管，2-冷卻水，3-點火裝置，4-爐體上部，5-扣子，6-干燥塔，7_氫氣進氣管道，8-氮氣進氣管道，9-真空泵，10-冷卻水，11-加熱二區，12-加熱一區，13-爐體下部。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實例對本發明進行詳細說明。
實施例1 如圖1所示，一種多孔表面管燒結裝置，該燒結裝置包括臥式高溫爐管，該爐管分為加熱區和恒溫區，加熱區有兩個加熱一區12，加熱二區ll，設置在不銹鋼爐管l兩端，恒溫區設置在加熱區之間，所述的加熱區采用電加熱裝置加熱，電加熱裝置包括電阻絲、高溫爐管、PID人工智能控溫儀表、K型熱電偶和高溫報警裝置。 所述的爐管的爐膛分為上下兩部分爐體上部4和爐體下部13，在燒結過程中通過扣子5連接爐體上下部分，燒結結束后可打開爐膛，進行強制冷卻；所述的爐管的規格為小100X4X1200mm，加熱一區12長500mm，加熱二區11長500mm，恒溫區長400mm。
燒結裝置還包括兩套供氣裝置，抽真空系統，氣體干燥裝置6，冷卻裝置和點火裝置3。所述的供氣裝置包括氮氣瓶、氫氣瓶、減壓閥和氫氣供氣管道7、氮氣供氣管道8。所
述的抽真空系統包括真空泵9，該真空泵連接爐管，在燒結開始前排除爐管內的空氣，并且
檢查爐管兩端的密封情況。氣體干燥裝置包括干燥塔6、凈化塔和高壓報警裝置。所述的冷
卻裝置包括冷卻水入口管道、冷卻水出口管道和夾套，冷卻水2和冷卻水10分別從冷卻裝
置兩端的冷卻水入口管道輸入。所述的點火裝置3包括點火嘴和防風罩。 采用本發明裝置燒結長400mm的多孔表面管，可以通過以下步驟來實施 首先將粉刷好的多孔表面管放入爐膛中間的恒溫區內，關閉所有管道閥門，打開
真空泵9進行抽真空，真空泵的真空度為-0. 06MPa，維持10min，如果真空表不穩定則說明
管道或爐管兩端的法蘭連接處有泄露，必須進行檢查，再進行實驗， 一切正常后，打開氮氣
閥門通氮氣5 10min，然后調小氮氣流量，通氫氣5 10min，然后關掉氮氣，再通氫氣
3min，估計爐膛內無氧氣后，在點火嘴處點燃氫氣，只要發現防風罩上的絲網發紅即可，打
開冷卻水閥門，接通冷卻水，準備進行燒結實驗，將電加熱裝置接通電源，在PID智能儀表
中設定好程序，開始進行燒結。燒結時間為30min，燒結和冷卻時間總共4 10hr，在燒結
過程中始終不能離人， 一旦發現有火苗熄滅等緊急情況應該停止燒結。 等爐膛溫度低于300°C ，打開爐體上部1 ，進行強制冷卻。等爐膛溫度低于160°C時
燒結結束，關掉電源和氫氣，改通氮氣，等氣流穩定后，打開爐膛取出多孔表面管，即可得到
合格的產品。 綜上所述，本發明的多孔表面燒結裝置，燒結時間大大縮短，燒結的多孔表面管最 長可達400mm，由于恒溫區增長，溫差減小，所以產品更加均勻，同時操作安全方便。
實施例2 —種多孔表面管的燒結裝置，該燒結裝置包括臥式高溫爐管，抽真空系統，氣體的 干燥凈化裝置，冷卻裝置，點火裝置。所述的高溫爐管設有雙加熱區和恒溫區，恒溫區設置 在加熱區之間，加熱區采用電加熱裝置加熱，該電加熱裝置包括電阻絲、高溫爐管、PID人工 智能控溫儀表、K型熱電偶和高溫報警裝置，爐管的爐膛分為上下兩部分，爐膛可打開，進行 強制冷卻，爐管的規格為小80X2X1000mm，加熱區長700mm，恒溫區長400mm。所述的抽真 空系統包括真空泵，該真空泵連接爐管，在燒結開始前排除爐管內的空氣，并且檢查爐管兩 端的密封情況，真空泵的真空度為-0. 08MPa。所述的氣體的干燥和凈化裝置的進氣口分別 連接氫氣和氮氣罐，出氣口連接爐管的進氣口。所述的爐管的兩端設有冷卻裝置的冷卻水 的夾套，冷卻水夾套連接自來水龍頭，降低爐管兩端的溫度，防止兩端法蘭之間的密封圈燒 壞，爐管的出氣口連接點火裝置，點火裝置包括點火嘴和一套防風罩，將從爐管中排出的氫 氣燒掉。 采用上述裝置燒結長300mm的多孔表面管，可以通過以下步驟來實施將待燒結 的多孔表面管放入爐管內，開啟抽真空系統抽真空，再將氮氣通過氣體的干燥和凈化裝置 后輸入爐管內，排除爐管內氧氣，通入氫氣，加熱爐管，燒結50min，制備多孔表面管的周期 即燒結冷卻總時間為4 5hr，其余步驟同實施例1。
實施例3 —種多孔表面管的燒結裝置，燒結設備為對開式管式氣氛保護電阻爐。它包括兩 套電阻絲加熱裝置，兩套供氣裝置，氣體凈化裝置，冷卻裝置，點火裝置。所述的電加熱裝置 包括電阻絲、高溫爐管、PID人工智能控溫儀表、K型熱電偶和高溫報警裝置。所述的供氣裝置主要為燒結爐管提供保護性氣氛，包括氮氣瓶、氫氣瓶、減壓閥和供氣管道，氣體凈化裝 置包括干燥塔、凈化塔和高壓報警裝置。所述的冷卻裝置設在高溫爐管的兩端，包括冷卻水 入口管道、冷卻水出口管道和夾套。所述的點火裝置設在燒結爐管的出口處，包括點火嘴和 防風罩。爐管的規格為(M20X6X1500mm，加熱區長1200mm，恒溫區長700mm。所述的抽真 空系統包括真空泵，該真空泵連接爐管，在燒結開始前排除爐管內的空氣，并且檢查爐管兩 端的密封情況，真空泵的真空度為-0. 03MPa。所述的氣體的干燥和凈化裝置的進氣口分別 連接氫氣和氮氣罐，出氣口連接爐管的進氣口 。所述的爐管的兩端設有冷卻裝置的冷卻水 的夾套，冷卻水夾套連接自來水龍頭，降低爐管兩端的溫度，防止兩端法蘭之間的密封圈燒 壞，爐管的出氣口連接點火裝置，點火裝置包括點火嘴和一套防風罩，將從爐管中排出的氫 氣燒掉。 采用上述裝置燒結長700mm的多孔表面管，可以通過以下步驟來實施將待燒結 的多孔表面管放入爐管內，開啟抽真空系統抽真空，再將氮氣通過氣體的干燥和凈化裝置 后輸入爐管內，排除爐管內氧氣，通入氫氣，加熱爐管，燒結多孔表面管20min，整個制備周 期8 10hr，其余步驟同實施例1。 與現有多孔材料燒結爐相比恒溫區更長、產品質量更均勻、操作安全、處理量大， 更為重要的是解決了制約燒結型多孔材料發展的燒結周期長的瓶頸問題，將燒結的周期由 原來的24hr縮短到4 10hr。
權利要求
一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，該燒結裝置包括臥式高溫爐管，該爐管設有雙加熱區，配有抽真空系統和氣體的干燥凈化裝置，爐管的兩端設有冷卻裝置冷卻水夾套，爐管的出氣口連接點火裝置，將待燒結的多孔表面管放入爐管內，開啟抽真空系統抽真空，再將氮氣通過氣體的干燥凈化裝置后輸入爐管內，排除爐管內氧氣，通入氫氣，加熱爐管，20～50min，制得多孔表面管。
2. 根據權利要求1所述的一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，所述的爐管分為加熱區和恒溫區，加熱區有兩個，設置在爐管兩端，恒溫區設置在加熱區之間，所述的加熱區包括電阻絲、高溫爐管、PID人工智能控溫儀表、K型熱電偶和高溫報警裝置。
3. 根據權利要求1或2所述的一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，所述的爐管的爐膛分為上下兩部分，爐膛可打開，進行強制冷卻；所述的爐管的規格為小(80 120) X (2 6) X (1000 1500)mm，加熱區長700 1200mm，恒溫區長400 700mm。
4. 根據權利要求3所述的一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，所述的爐管的規格為小100X4X1200mm，加熱區長1000mm，恒溫區長400mm。
5. 根據權利要求1所述的一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，所述的抽真空系統包括真空泵，該真空泵連接爐管，在燒結開始前排除爐管內的空氣，并且檢查爐管兩端的密封情況，真空泵的真空度為-0. 03 -0. 08MPa。
6. 根據權利要求5所述的一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，所述的真空泵的真空度為-0. 06MPa。
7. 根據權利要求1所述的一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，所述的氣體的干燥和凈化裝置的進氣口分別連接氫氣和氮氣罐，出氣口連接爐管的進氣口 。
8. 根據權利要求1所述的一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，所述的點火裝置包括點火嘴和一套防風罩，將從爐管中排出的氫氣燒掉。
9. 根據權利要求1所述的一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，所述的冷卻水夾套連接自來水龍頭，降低爐管兩端的溫度，防止兩端法蘭之間的密封圈燒壞。
10. 根據權利要求1所述的一種多孔表面管的燒結裝置，其特征在于，所述的燒結時間為30min，所述的多孔表面管的制備周期為4 10hr。
全文摘要
本發明涉及一種多孔表面管的燒結裝置，該燒結裝置包括臥式高溫爐管，該爐管設有雙加熱區，配有抽真空系統和氣體的干燥凈化裝置，爐管的兩端設有冷卻裝置冷卻水夾套，爐管的出氣口連接點火裝置，將待燒結的多孔表面管放入爐管內，開啟抽真空系統抽真空，再將氮氣通過氣體的干燥凈化裝置后輸入爐管內，排除爐管內氧氣，通入氫氣，加熱爐管，20～50min，制得多孔表面管。與現有多孔材料燒結爐相比，本發明裝置恒溫區更長、燒結得到的產品質量更均勻、操作安全、處理量大，更為重要的是解決了制約燒結型多孔材料發展的燒結周期長的瓶頸問題，將燒結的周期由原來的24hr縮短到4～10hr。
文檔編號B22F3/11GK101708551SQ200910198340
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月5日 優先權日2009年11月5日
發明者劉阿龍, 彭東輝, 韓坤 申請人:上海化工研究院