具有運行氣體隔板的連續推進爐的製作方法
2023-05-27 00:34:31
專利名稱：具有運行氣體隔板的連續推進爐的製作方法
相關申請的相互參照根據美國專利法第35條第119款(e)的規定，本申請要求於1999年6月17日受理的系列號為60/139,612的美國臨時申請的優先權，其公開內容在此作為參考文獻引入。
背景技術：
連續式爐用於各種應用中，如電子元件的製造。這些爐通常具有一系列熱或加熱室，每個熱或加熱室中氣氛的溫度和組分是被控制的。產品被順序推進以一預定速度通過各室，以獲得所需要的熱和氣體分布。
產品可以以各種方式推進通過連續式爐，例如在一種連續式爐中，產品放置在金屬織網輸送帶上，該金屬織網輸送帶拉動產品通過該爐。在另一種類型的連續推進爐中，產品放置在板或承載器或舟皿上，該板或承載器或舟皿被推進爐的入口中。每個後續的板推動在其前部的板。通過推動一條線中的最後的板而使成一條線的接觸板前進。
通常需要以必須分開的不同氣體操作連續爐中的兩個室。室一般由通道或通廊間隔開。通常在各室的入口和出口處設置門來保持室中的氣體。但這些門昂貴且複雜。為了關閉連續推進爐中的門，必須將成一接觸線的產品承載器分開，例如通過在線的前部成90°將承載器推離運行線，進入一淨化室或爐部分。然後門在分開的承載器後面被關閉，室被淨化。承載器然後可以由另一推進器沿一與第一條線偏離的線推進到下一室。必須對每個承載器重複該步驟。這需要增加爐長度、成本、和多個推進器。
發明概述本發明中，連續式推進爐裝有一運行氣體隔板，以產生一屏障，從而開放爐室之間的氣體運行。在爐工作過程中，氣體從一個加熱室，一上遊室，流向相鄰加熱室，一下遊室。同時，氣體會逆著氣流，從下遊加熱室向上遊加熱室擴散。擴散速度的大小可能會大於氣流速度的大小，在這種情況下，當擴散氣體進入上遊室中時，上遊室中的氣體組分會改變。本發明中，通過一產品承載組件防止了氣體從下遊室向上遊室的擴散，該產品承載組件裝有一與產品一起運行通過該爐的氣體隔板。該氣體隔板確保了足夠大的下遊氣體速度以克服擴散。
更特別地，該連續推進爐具有至少一個加熱室，通常為多個加熱室。通廊將加熱室相互連接起來。一般還設置了入口和出口通廊。通過入口和出口通廊從處理室到外部的氣體保持以與室與室隔離的相同方式操作。
每個產品承載組件包括一設置用來在其上放置產品的推進板，和一從該推進板向上延伸的氣體隔板。該氣體隔板具有一周邊，該周邊的尺寸和結構製成為可裝配在該通廊中，在該周邊與該通廊壁之間有一間隙狹縫，該間隙狹縫將通過該通廊的氣流速度充分提高到超過沿與氣流相反的方向通過該通廊的氣體擴散速度。因而本發明中運行的氣體隔板防止了氣體擴散到上遊室中。該運行的氣體隔板允許爐加熱室沿一單一線對齊，從而將爐的尺寸減到最小。消除了對複雜的門和多個推進器的需要，產品可更快地和更高效地移動通過該爐。
在一可替換實施例中，還在通廊或室中設置了一個或多個排氣出口，將上遊室和下遊室中的氣體從爐內排出。對通廊的長度進行選擇，向氣體提供足夠的機會，使氣體通過該排氣出口排出。
附圖簡介通過下面結合附圖的詳細描述，本發明將得到更全面的理解，其中
圖1是根據本發明帶有氣體隔板推進板的連續推進爐的剖視圖，示出爐長度的一半；圖2是沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線所截取的剖視圖；圖3是沿圖1中Ⅲ-Ⅲ線所截取的剖視圖；圖4是根據本發明的一列氣體隔板推進板的投影圖；圖5是根據本發明的帶有產品的氣體隔板推進板的投影圖；及圖6是陶瓷電容器燃燒的工藝圖。
發明詳述圖1-5示出本發明的一連續推進爐10，它具有一入口12，多個熱或加熱室14、16、18，及一出口20。通廊或通道22、24將加熱室14、16、18相互連接起來。一入口通廊26設置在入口12和第一加熱室14之間，一出口通廊28設置在最後一個加熱室18和出口20之間。雖然示出了三個加熱室，但可根據應用設置一個或任何其它數量的加熱室。如圖2和3相比較而最佳地看到的，通廊22、24、26、28與加熱室14、16、18尺寸相同或截面積小於加熱室14、16、18。一可由一系列爐床板32形成的一爐床表面30從入口12到出口20延伸過推進爐的全長。放置在產品承載組件36上的產品34沿爐床表面30推進，從入口12經加熱室14、16、18和通廊22、24、26、28到達出口20。每個加熱室以現有技術中公知的方式發揮作用，在預定的氣體組分下將其中的產品加熱到所需溫度。
每個承載組件36包括在爐床表面30上滑動的一推進板38和氣體隔板46。產品34放置在推進板38的平的表面40上。推進板通常為方形或矩形。該板通常具有一面向產品運行方向的前或導引邊緣42和一與一推進器或一後面的推進板接觸的後或拖動邊緣44。該氣體隔板46從推進板38向上延伸。氣體隔板46形成一在橫向於產品運行方向的平面內延伸的壁。優選地，該氣體隔板位置靠近或位於推進板的拖動邊緣44。只要在推進板上提供了足夠的面積來保持產品，該氣體隔板還可從其它位置向上延伸。例如，氣體隔板可從位於或靠近導引邊緣42處向上延伸。在另一結構中，氣體隔板可從一中央位置向上延伸，留下位於氣體隔板前面和後面的產品區域。該氣體隔板安裝到該推進板上，從而當承載組件和其上的產品前進通過推進爐時它能夠與推進板一起運行。
在爐工作過程中，氣體從一加熱室，一上遊室，例如室16流出，經過相鄰的通廊22到達下一最接近的下遊加熱室，例如室14。應該明白，氣流可以沿與產品運行相同的方向，或者沿相反的方向；術語上遊和下遊在上下文中用於表示氣流方向。同時，氣體會沿氣流的相反方向擴散，也就是說，從下遊加熱室14向上遊加熱室16擴散。
例如，如果沒有本發明，下遊加熱室14中的微量氫氣會逆著氣流向上遊擴散。擴散速度的大小還可大於氣流速度大小。在這種情況下，經過一段時間後，位於上遊加熱室16中的氣體組分會由於來自下遊加熱室14的氣體的進入而改變。對於給定的應用來講，氣體的這種改變可能被接受也可能不被接受。
本發明的承載組件36提供了一種隔板來防止氣體逆氣流擴散。該氣體隔板46的尺寸大小和結構製成為可裝配在通廊中，使得在通廊壁與氣體隔板的頂部和周邊之間只有很小的間隙狹縫54。因此穿過通廊流動的氣體必須經過該小的狹縫，該狹縫在圖1中由箭頭56表示。由於由該小狹縫引起的減小的截面積及氣體隔板沿氣流路徑的長度，當氣體經過和環繞氣體隔板流動時氣流速度提高。狹縫的截面積越小，氣流速度的提高越大。對狹縫尺寸進行選擇，以在計算的長度上將氣流速度大小充分提高到大於擴散速度大小。通過這種方式，氣體不能逆氣流向上遊擴散。
狹縫54的尺寸和長度基於幾點考慮來選擇，以獲得足夠大的氣流速度。一個因素是在該工藝中使用的氣源的尺寸。氣源越大，則提供的氣流速度越大。因此對於大的氣源來講，較大的狹縫能夠將氣流速度充分提高到超過氣體擴散速度。另一個因素是由製造氣體隔板的材料可獲得的間隙。例如磚材料不能提供象金屬材料一樣緊密的間隙。因此，如果需要緊密間隙的小狹縫，可選擇能夠實現該間隙的適當的材料。另一個因素是上遊加熱室中可承受的擴散氣體的量，如果有的話。
如現有技術中已知的，推進板和氣體隔板可由任何能夠承受爐內環境的適當材料，如金屬或陶瓷或其它耐火材料製造。氣體隔板可以以任何適當的方式安裝到推進板上，如通過螺絲、膠粘劑、或任何其它緊固裝置或方式、或通過保持在一固定槽中。如果需要，氣體隔板可從推進板上取下。氣體隔板不必固定安裝到推進板上。它可以重力加載到推進板上。氣體隔板和推進板還可以製成單一的一體件。另外，隔板例如可以是例如插在每個推進板之間的與推進板分開的元件。
在上述情況下，從上遊室中流出的氣體能夠進入下遊室。在許多應用中，氣體在下遊室中的這種混合是可以接受的。但在某些應用中是不期望上遊氣體進入下遊室中的。因此，在一可替換實施例中，可在通廊或燃燒室中設置一個或多個排氣出口60。圖1中，在每個通廊22和24中示出一單個排氣出口。一些或全部上遊氣體通過該出口排出。因此，當排氣出口與本發明的運行氣體隔板結合使用時，既可以防止上遊氣體進入下遊室中，也可以防止下遊氣體進入上遊室中。該排氣出口可以是任何適當的排氣出口，如現有技術中已知的，通向大氣或設置一風扇或真空源。對通廊的長度進行選擇，使足夠的排氣出口與通廊中給定數量的氣體隔板一起將氣體排除。
本發明可結合例子，如陶瓷電容器的製造而進一步理解。圖6示出陶瓷電容器的一典型燃燒圖。使用了三個加熱室。產品在一第一加熱室，如室14中被保持在氮氣和微量氫氣的還原氣氛中，在800℃下持續一預定的時間。在該室中可以只有可忽略量的氧氣(例如氧氣的局部壓力可以是接近10-20大氣壓)。產品被推進到一第二或中央加熱室，室16，在一氮氣和氧氣的氣氛中在1350℃下加熱。該室中氧氣的局部壓力是約1011至10-12大氣壓。接著是在一第三或最後的加熱室，室18中，在氮氣和較大量氧氣的氣氛下在1000℃下進行再氧化。氧氣的局部壓力為約10-4大氣壓。
在該工藝中，氣體會從中央室16向第一加熱室14和最後加熱室18流動。氫氣會從第一室14向中央室16擴散。本發明的運行的氣體隔板46防止了氫氣向中央室16的擴散。儘管帶有來自中央室16的氣體的第一和最後室14、18中的氣體的一定稀釋在該工藝中是可容許的，但在第一室和中央室及中央室和最後室之間的通廊中的排氣出口60還是將這種稀釋降到了最小。
本發明的運行氣體隔板還可用於防止室內空氣通過入口通廊26進入第一加熱室14，或者防止室內空氣通過出口通廊28進入最後加熱室18。
除權利要求書外，本發明並不局限於已經特別表示和描述的內容。
權利要求書按照條約第19條的修改1．一種連續式爐，包括至少一個加熱室和至少一個連接該加熱室的通廊，和一限定一穿過該加熱室並穿過該通廊的產品路徑的爐床表面；以及一產品承載組件，它包括一設置用來在其上放置產品的板和一橫跨產品路徑橫向延伸並具有一周邊的氣體隔板，該氣體隔板的尺寸和結構製成為可裝配在該通廊中，使得在該周邊與該通廊之間有一間隙狹縫，其中，對該間隙狹縫和長度進行選擇，從而使通過該通廊的氣流速度充分提高到超過沿與氣流相反的方向在氣體隔板周邊的局部通過該通廊的氣體擴散速度。
2．(刪除)3．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，還包括多個產品承載組件。
4．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，通廊的截面積小於或等於加熱室的截面積。
5．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，產品路徑沿從該爐的入口到該爐的出口的一直線設置。
6．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，還包括至少一個第二加熱室，通廊將該至少一個加熱室與該第二加熱室相互連接起來。
7．如權利要求6所述的爐，其特徵在於，產品路徑沿從該一個加熱室到該第二加熱室的一直線設置。
8．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，通廊包括一位置靠近加熱室中的一產品入口的入口通廊。
9．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，通廊包括一位置靠近加熱室中的一產品出口的出口通廊。
10．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，在通廊或爐室中還包括至少一個排氣出口。
11．如權利要求10所述的爐，其特徵在於，通廊足夠長，以允許全部氣體通過該至少一個排氣出口排出。
12．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，產品承載組件由一能夠承受爐內加熱環境的材料製成。
13．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，產品承載組件由一耐火材料製成。
14．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，氣體隔板從該板向上延伸。
15．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，該氣體隔板固定安裝到該板上。
16．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，氣體隔板重力加載到該板上。
17．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，氣體隔板與該板為一整體。
18．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，氣體隔板與該板是分開的。
19．一種與一連續推進爐一起使用的產品承載組件，該爐包括至少一個加熱室，至少一個連接該加熱室的通廊，和一限定一穿過該加熱室並穿過該通廊的產品路徑的爐床表面，該產品承載組件包括一推進板，該推進板具有一構造成在其上放置產品的表面；以及一氣體隔板，該氣體隔板從該推進板向上延伸，並具有直立的側邊緣和一頂部邊緣，該氣體隔板的尺寸和結構製成為可裝配在該通廊中，使得在該通廊與該側邊緣和該頂部邊緣之間有一間隙狹縫，對該間隙狹縫進行選擇，使通過該通廊的氣流速度充分提高到超過沿與氣流相反的方向通過該通廊的氣體擴散速度；其中，推進板和氣體隔板還由能夠承受爐內加熱環境的材料製成。
20．如權利要求16所述的爐，其特徵在於，氣體隔板固定安裝或重力加載到推進板上。
21．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，該爐包括一連續推進爐。
權利要求
1．一種連續推進爐，包括至少一個加熱室和至少一個連接該加熱室的通廊，和一限定一穿過該加熱室和穿過該通廊的產品路徑的爐床表面；以及一產品承載組件，它包括一設置用來在其上放置產品的推進板，和一橫跨產品路徑橫向延伸並具有一周邊的氣體隔板，該氣體隔板的尺寸和結構製成為可裝配在該通廊中，使得在該周邊與該通廊之間有一間隙狹縫。
2．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，對該間隙狹縫和長度進行選擇，使通過通廊的氣流速度提高到足以超過沿與氣流相反的方向在氣體隔板周邊的局部通過通廊的氣體擴散速度。
3．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，還包括多個產品承載組件。
4．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，通廊的截面積小於或等於加熱室的截面積。
5．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，產品路徑沿從該爐的入口到該爐的出口的一直線設置。
6．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，還包括至少一個第二加熱室，通廊將該至少一個加熱室與該第二加熱室相互連接起來。
7．如權利要求6所述的爐，其特徵在於，產品路徑沿從該一個加熱室到該第二加熱室的一直線設置。
8．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，通廊包括一位置靠近加熱室中的一產品入口的入口通廊。
9．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，通廊包括一位置靠近加熱室中的一產品出口的出口通廊。
10．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，在通廊或爐室中還包括至少一個排氣出口。
11．如權利要求10所述的爐，其特徵在於，通廊足夠長，以允許全部氣體通過該至少一個排氣出口排出。
12．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，產品承載組件由一能夠承受爐內加熱環境的材料製成。
13．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，產品承載組件由一耐火材料製成。
14．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，氣體隔板從推進板向上延伸。
15．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，氣體隔板固定安裝到推進板上。
16．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，氣體隔板重力加載到推進板上。
17．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，氣體隔板與推進板為一整體。
18．如權利要求1所述的爐，其特徵在於，氣體隔板與推進板是分開的。
19．一種與一連續推進爐一起使用的產品承載組件，該爐包括至少一個加熱室，至少一個連接該加熱室的通廊，和一個限定一穿過該加熱室和穿過該通廊的產品路徑的爐床表面，該產品承載組件包括一推進板，該推進板具有一構造成在其上放置產品的表面；及一氣體隔板，該氣體隔板從該推進板向上延伸，並具有直立的側邊緣和一頂部邊緣，該氣體隔板的尺寸和結構製成為可裝配在該通廊中，對該側邊緣與該頂部邊緣之間的間隙狹縫進行選擇，使通過該通廊的氣流速度提高到足以超過沿與氣流相反的方向通過該通廊的氣體擴散速度；其中，該推進板和該氣體隔板還由能夠承受爐內加熱環境的材料製成。
20．如權利要求16所述的爐，其特徵在於，氣體隔板固定安裝或重力加載到推進板上。
全文摘要
一種連續推進爐(10)包括一形成有運行氣體隔板的產品承載組件(36)。該產品承載組件(36)包括一設置用來在其上放置產品的推進板(38)和一從該推進板向上的氣體隔板(46)。該氣體隔板的周邊的尺寸和結構製成為可裝配在位於爐內加熱室之間的通廊(22)中,對該通廊的間隙狹縫(54)進行選擇,使通過該通廊(22)的氣流速度充分提高到超過沿與氣流相反的方向通過該通廊的氣體擴散速度。通過這種方式,氣體不能擴散到上遊加熱室中。在一可替換實施例中,還可在通廊或室中設置一排氣出口(60),將上遊和下遊加熱室中的氣體從爐內排出。
文檔編號F27D99/00GK1313946SQ00801133
公開日2001年9月19日 申請日期2000年6月9日 優先權日1999年6月17日
發明者加裡·奧爾貝克, 約翰·塞耶 申請人:Btu國際公司