專利名稱：一種等離子滲硫的硫源供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及等離子表面處理領(lǐng)域，特別涉及等離子滲硫工藝及裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的生產(chǎn)及生活中，很多機(jī)械零件都是依靠摩擦副來(lái)實(shí)現(xiàn)能量傳 遞和運(yùn)動(dòng)的，然而隨著零件使用時(shí)間的增加，摩擦副的磨損會(huì)導(dǎo)致零部件 逐漸損耗，這不僅降低了工作效率，還使零件的穩(wěn)定性和可靠性變差。自 從美國(guó)通用電器公司采用離子滲氮技術(shù)以來(lái),這種對(duì)工件表面進(jìn)行等離子
表面處理的技術(shù)即成為人們研究的熱點(diǎn)。已知FeS是一種優(yōu)良的固體潤(rùn)滑 劑，因此為了在工件的表面獲得一定厚度的FeS層，人們采用低溫真空等離 子滲硫技術(shù)作為 一種有效的減磨技術(shù),該技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用于冶金機(jī)械、 車輛、紡織機(jī)械以及軸承、齒輪、機(jī)械加工刀具等領(lǐng)域。
目前，在現(xiàn)有的低溫真空等離子體滲硫裝置中，硫源主要由以下這種 方式提供采用頂部帶有小孔的金屬罐封裝固態(tài)的硫磺，置于真空爐中， 使用時(shí)靠爐溫使硫升華，通過(guò)小孔溢散在整個(gè)真空爐中實(shí)現(xiàn)硫化，不使用 時(shí)隨爐降溫，直至其凝固。該方法的缺點(diǎn)是，在爐內(nèi)工藝溫度的影響下， 不能實(shí)現(xiàn)對(duì)硫罐溫度的單獨(dú)控制，特別是在進(jìn)行復(fù)合擴(kuò)滲處理時(shí)，為了防 止高溫時(shí)硫溢出，往往需要在高溫工藝結(jié)束后等待爐溫降下來(lái)再打開(kāi)爐體 安裝硫罐，給實(shí)際操作帶來(lái)不便，即使是低溫工藝，在滲硫結(jié)束后冷卻階 段，仍有硫蒸發(fā)到爐內(nèi)，污染工件及爐腔表面。

實(shí)用新型內(nèi)容
因此，本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供 一種可控制硫源溫度的硫源供給裝置以優(yōu)化及拓展等離子滲硫技術(shù)。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種硫源供給裝置，包括硫罐，其中， 還包4舌冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)和」拴制系統(tǒng)；其中，所述冷卻系統(tǒng)圍繞所述硫罐，并與所述控制系統(tǒng)相連接； 所述加熱系統(tǒng)與所述辟u(mài)罐熱連通，并與所述控制系統(tǒng)相連接； 所述測(cè)溫系統(tǒng)的一端位于所述碌u罐內(nèi)部，另 一端與所述控制系統(tǒng)相連接。
在上述技術(shù)方案中，所述硫罐設(shè)置有測(cè)溫腔和加熱腔，優(yōu)選地所述加 熱腔均勻分布在所述辟u(mài)罐的底部。
在上述4支術(shù)方案中，所述加熱系統(tǒng)包括加熱元件和固態(tài)繼電器，所述 加熱元件的一端位于所述加熱腔內(nèi)，其另一端通過(guò)所述固態(tài)繼電器與所述 控制系統(tǒng)相連接。
在上述技術(shù)方案中，所述測(cè)溫系統(tǒng)包括測(cè)溫元件和專用補(bǔ)償導(dǎo)線，該 測(cè)溫元件的一端位于所述測(cè)溫腔內(nèi)，另一端通過(guò)專用補(bǔ)償導(dǎo)線與所述控制 系統(tǒng)相連接。
在上述4支術(shù)方案中，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻液層、冷卻液進(jìn)入管、冷 卻液流出管以及電；茲水閥，其中所述冷卻液層圍繞所述石克罐，所述冷卻液 進(jìn)入管和流出管與所述冷卻液層相連接，并且所述冷卻液進(jìn)入管通過(guò)所述 電》茲水閥與所述控制系統(tǒng)相連接。
在上述技術(shù)方案中，所述控制系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器。 根據(jù)本發(fā)明的另 一 個(gè)方面，上述硫源供給裝置與等離子滲硫裝置配套 使用，其中控制系統(tǒng)設(shè)置到電源中，硫罐主體與等離子滲硫的爐體密封連 接。
在上述技術(shù)方案中，所述硫源供給裝置與所述爐體之間為絕緣連接， 優(yōu)選地通過(guò)絕緣法蘭連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于
1. 消除了爐內(nèi)工藝溫度與硫蒸發(fā)溫度的相互制約和影響，使硫源溫度 獨(dú)立可控；
2. 使硫溢出量得到一定的控制，避免了多余的硫?qū)ぜ?、隔熱屏、爐 壁、真空系統(tǒng)的污染。


以下，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例，其中
圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例的硫源供給裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2為采用本實(shí)用新型的硫源供給裝置的等離子滲硫裝置示意圖。附圖標(biāo)記一覽表
l —脈沖電源；2—爐體；3—真空系統(tǒng)；4—硫罐；5—陰極；6—工件；7 一硫源供給裝置；8—絕緣法蘭；9一硫溢出孔；IO—測(cè)溫腔；ll一加熱腔； 12—電加熱管；13—固態(tài)繼電器；14—鎧裝熱電偶；15 —水冷層；16—電 磁水閥；17—進(jìn)水管；18—出水管；19一可編程邏輯控制器(PLC )。
具體實(shí)施方式
硫源供給裝置7可以包括冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)； 其中，冷卻系統(tǒng)位于硫罐4外部，并與控制系統(tǒng)相連接，用于冷卻硫罐4; 加熱系統(tǒng)位于石克罐4外部，并與控制系統(tǒng)相連4妄，用于加熱石克罐4;測(cè)溫 系統(tǒng)的一端位于硫罐4內(nèi)部，另一端與控制系統(tǒng)相連接，用于測(cè)量硫罐4 溫度，并將該溫度信號(hào)傳送給控制系統(tǒng)。
優(yōu)選地，硫源供給裝置7的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該硫源供給裝置7 包括水冷層15、冷卻水進(jìn)出管17, 18、加熱管12、熱電偶14、電磁水閥 16、固態(tài)繼電器13、可編程邏輯控制器19 (簡(jiǎn)稱為PLC)。硫罐4的罐體 為內(nèi)部多腔的柱狀焊接體，其剖面可見(jiàn)于圖l的上部，點(diǎn)狀剖面線部分為 環(huán)型硫罐4，環(huán)型水冷層15圍繞硫罐4。石克罐4中心設(shè)有測(cè)溫腔10,安裝 有熱電偶，例如鎧裝熱電偶14,該鎧裝熱電偶14與PLC19相連4妄，用于 測(cè)量環(huán)型硫罐4的溫度并向PLC 19提供該溫度信號(hào)。環(huán)型辟u(mài)罐4的頂部 設(shè)有硫溢出孔，優(yōu)選地為在同 一 圓周上呈90°C均勻分布的四個(gè)硫溢出孔9, 在該剖視圖中只能看到其中兩個(gè)。類似地，在硫罐4底部有凸入其中的加 熱腔ll,優(yōu)選地它們?yōu)樵谕粓A周上呈90。C均勻分布的四個(gè)，以使硫罐4 均勻受熱，應(yīng)該理解，其他個(gè)數(shù)的加熱腔及其排布方式也可以在此使用。 加熱腔ll內(nèi)設(shè)置有電加熱管12，電加熱管12通過(guò)固態(tài)繼電器13與PLC19 相連接，由PLC 19通過(guò)固態(tài)繼電器13控制其通斷。進(jìn)水管17通過(guò)電磁 水閥16與水冷層15相連接，該電f茲水閥16與PLC19連接，用于控制冷 卻水的流量。PLC 19的程序?yàn)榭稍O(shè)定的，例如可以是某一溫度曲線，其首 先根據(jù)接收到的溫度信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后通過(guò)固態(tài)繼電器13控 制加熱管12和/或通過(guò)電；茲水閥16控制冷卻水流量。
工作時(shí)，PLC 19按照預(yù)先設(shè)定的程序與接收到的溫度信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)需要升溫時(shí)，PLC 19'通過(guò)固態(tài)繼電器13使加熱管12工作，開(kāi)始可控速 率的加熱；當(dāng)需要降溫時(shí)，關(guān)斷加熱電源，打開(kāi)電,茲水閥16,水冷能使硫 快速冷卻至IO(TC以下，并凝為固態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)碌L罐4的溫度控制。此 外，通過(guò)對(duì)工件6表面FeS層厚度的測(cè)量，以及硫蒸發(fā)時(shí)間的測(cè)定，可以 大體測(cè)算出硫單位時(shí)間內(nèi)的有效蒸發(fā)量，從而可以進(jìn)一 步控制硫的揮發(fā) 量。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在本實(shí)用新型中硫罐4也可以不設(shè) 置有測(cè)溫腔10和加熱腔11,例如將測(cè)溫元件設(shè)置在靠近硫罐的位置，在 硫罐底部或環(huán)繞辟u(mài)罐進(jìn)行加熱等，只要所設(shè)計(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)硫罐 溫度基本準(zhǔn)確的測(cè)量，所設(shè)計(jì)的加熱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)硫罐4加熱的目的， 則均可以應(yīng)用在本實(shí)用新型中；并且，本實(shí)用新型中的冷卻水、電加熱管 12、鎧裝熱電偶14也可以采用其他常用的冷卻液、加熱元件以及測(cè)溫元 件所替代。
圖2為采用本實(shí)用新型的硫源供給裝置的等離子滲硫裝置的示意圖。 從圖中可以看出，該等離子滲硫裝置包括脈沖電源1、爐體2、真空系統(tǒng)3、 硫罐4、硫源供給裝置7、陰極5以及工件6，其中硫源供給裝置7通過(guò)絕 緣法蘭8與爐體2密封連接，用于測(cè)量并控制硫罐4的溫度。
在上述技術(shù)方案中，絕緣法蘭使硫源供給裝置和硫罐在爐內(nèi)輝光放電 的電場(chǎng)中處于懸浮電位狀態(tài)(與陰極和陽(yáng)極均絕緣)，從而避免輝光放電 對(duì)硫罐溫度的影響；絕緣法蘭由聚四氟乙烯等絕緣材料制成。
優(yōu)選地，硫源供給裝置7與爐體2之間為絕緣連接；并且，本實(shí)用新 型中采用的絕緣法蘭8僅為一個(gè)優(yōu)選的例子，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該 理解，可以采用其他方式或部件使硫源供給裝置7與爐體2相互絕緣。
盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫 離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求
范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種硫源供給裝置，包括硫罐(4)，其特征在于，還包括冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中，所述冷卻系統(tǒng)圍繞所述硫罐(4)，并與所述控制系統(tǒng)相連接；所述加熱系統(tǒng)與所述硫罐(4)熱連通，并與所述控制系統(tǒng)相連接；所述測(cè)溫系統(tǒng)的一端位于所述硫罐(4)內(nèi)部，另一端與所述控制系統(tǒng)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述硫罐(4)設(shè)置有測(cè)溫腔(10)和加熱腔(11 )，辟"原腔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述加熱系統(tǒng)包括加熱元件和固態(tài)繼電器(13),所述加熱元件的一端位于所述加熱腔(11)內(nèi)，其另一端通過(guò)所述固態(tài)繼電器(13)與所述控制系統(tǒng)相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述測(cè)溫系統(tǒng)包括測(cè)溫元件，該測(cè)溫元件的一端位于所述測(cè)溫腔(10)內(nèi)，另一端與所述控制系統(tǒng)相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述加熱腔(11)均勻分布在所述硫罐(4)的底部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻液層、冷卻液進(jìn)入管、冷卻液流出管以及電；茲水閥(16),其中所述冷卻液層圍繞所述辟u(mài)罐(4),所述冷卻液進(jìn)入管和流出管與所述冷卻液層相連接，并且所述冷卻液進(jìn)入管通過(guò)所述電》茲水閥(16)與所述控制系統(tǒng)相連4妾。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器(19)。
8. —種采用權(quán)利要求1至7之一 所述的硫源供給裝置的等離子滲硫裝置，包括爐體(2)，其特征在于，所述硫源供給裝置與所述爐體(2)之間為密封連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子滲硫裝置，其特征在于，所述硫源供給裝置與所述爐體(2)之間為絕緣連接
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子滲硫裝置，其特征在于，所述硫源供給裝置與所述爐體(2)通過(guò)絕緣法蘭(8)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種等離子滲硫的硫源供給裝置。該硫源供給裝置包括硫罐(4)，其中還包括冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述冷卻系統(tǒng)圍繞所述硫罐(4)，并與所述控制系統(tǒng)相連接；所述加熱系統(tǒng)與所述硫罐(4)熱連通，并與所述控制系統(tǒng)相連接；所述測(cè)溫系統(tǒng)的一端位于所述硫罐(4)內(nèi)部，另一端與所述控制系統(tǒng)相連接。采用該硫源供給裝置可以消除爐內(nèi)工藝溫度與硫蒸發(fā)溫度間的相互制約和影響，使硫源溫度可控。
文檔編號(hào)C23C8/36GK201321487SQ200820233909
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者于水波, 軍 余, 彭明霞, 楊興寬 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所