[实用新型]离子化学热处理炉真空压强自动控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热处理设备的真空压强自动控制装置，尤其是辉光离子化学热处理炉的炉内真空压强闭环自动控制装置。

背景技术

离子化学热处理包括离子渗氮、渗碳、氮碳共渗、渗硫、渗金属、等离子体化学气相沉积等。它是将欲处理的工件置于离子化学热处理炉的真空炉内，工件接直流辉光放电电源的负极，炉体接正极。在直流电场作用下，炉内气体发生辉光放电，生成的正离子轰击工件(阴极)的表面，将工件加热到所需要的化学热处理温度(一般在400～600℃之间)，同时气体辉光放电激活了反应气体，在工件表面发生一系列的物理化学反应，达到工件表面改性处理的目的。

在离子化学热处理过程中，真空炉内的气体压强是一个重要的工艺参数，要求在整个处理工程中，炉内真空压强保持在一定的压强范围内，并尽量减少压强波动，以保证被处理工件的质量一致性。

现有离子化学热处理炉内压强调节控制通常采用以下三种方法：

(1)通过手工调节安装在抽气管道上的高真空蝶阀的开启角度改变抽气的流阻，使真空泵的抽气速率随着流阻的变化而变化，最终使进气流量与抽气速率达到一种动平衡。这种控制方法存在的弊端是需要反复手工调整蝶阀的开启度才能达到预定的压强，控制精度比较低，而且一旦改变进气的流量，需重新再进行手工调整。

(2)通过压强仪自动调整安装在抽气管道上的电动蝶阀的开启角度实现炉内压强自动控制。由于蝶阀开启角度比较小时压力调节比较明显，此时角度稍有变化将引起压力有较大的波动，因此用自动压强仪控制精度比较低，炉内压强波动比较大。

(3)通过真空计与变频器的闭环控制，使真空泵电动机根据预设真空压强值与炉内实际压强值的差值来改变真空泵电动机的转速(也就是改变真空泵的抽速)，实现真空炉内压强自动控制(如发明专利200410013266.6和实用新型专利200420064865.6)。但是，如果往真空炉内通的气体流量比较小，而预设的真空压强又比较高，真空泵的转速就可能很低，甚至可能停止转动，这时有可能导致大气压将真空泵油压入真空炉内，污染真空室。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能避免因真空泵的转速过低而引起的真空泵向炉内返油现象，且能延长了真空泵的使用寿命的离子化学热处理炉真空压强自动控制装置。

本实用新型的技术解决方案是：离子化学热处理炉真空压强自动控制装置，它包括变频器、真空压强变送器和机械真空泵，其特征在于：它至少还包括气体流量变送器、程序控制器和控制计算机，气体流量变送器设置在真空炉输气管道上，真空压强变送器的数据采集端直接接触热处理炉内压力，机械真空泵设置在炉体排气口上，程序控制器分别与变频器、真空压强变送器、气体流量变送器信号连接，变频器与机械真空泵电动机线路连接，控制计算机与程序控制器信号连接。

离子化学热处理炉真空压强自动控制方法，将离子化学热处理炉的真空压强变送器、气体流量变送器、变频器和旋片式机械真空泵电动机构成一个闭环控制系统；真空压强变送器用于检测热处理炉体内的压强，并将检测信号输送给程序控制器，控制计算机将真空压强采样值与设定值进行比较运算后输出控制信号到变频器，变频器根据输入信号对应输出不同频率的交流电压以改变机械真空泵的电动机转速，从而改变真空泵的抽气速率，使炉内压强恒定在工艺设定的压强值；当机械真空泵电动机的转速降低到某一给定的下限值时，热处理炉内的压强仍低于给定的真空压强值，由控制计算机输出一信号，通过程序控制器和气体流量变送器提高进气的流量，直至热处理炉内的压强达到给定的真空压强值。

本发明具有如下的优点：①由于气体流量变送器参与了离子化学热处理炉内真空压强的自动控制，避免了因进气量过低、预设真空压强偏高时发生的真空泵的转速过低而引起的真空泵向炉内返油现象。②在离子化学热处理过程中，真空泵始终是处于中速运转，延长了真空泵的使用寿命。③采用变频调速可以节省电能，对于长时间的化学热处理来讲，节电效果十分显著。

附图说明

图1是本实用新型构造示意图。

图中：1、真空炉体，2、输气管道，3、工作台，4、气体流量变送器，5、真空压强变送器，6、旋片式机械真空泵，7、PLC可编程序控制器，8、变频器，9、工业控制计算机。

下面结合附图对本实用新型作出详细说明。

具体实施方式

本实施例以离子化学热处理炉的真空炉体1外型尺寸为φ1200×2000毫米为例。