專利名稱：一種等離子滲硫的硫源供給裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及等離子表面處理領域，特別涉及等離子滲硫工藝及裝置。
背景技術：
在現代的生產及生活中，很多機械零件都是依靠摩擦副來實現能量傳 遞和運動的，然而隨著零件使用時間的增加，摩擦副的磨損會導致零部件 逐漸損耗，這不僅降低了工作效率，還使零件的穩定性和可靠性變差。自 從美國通用電器公司采用離子滲氮技術以來,這種對工件表面進行等離子
表面處理的技術即成為人們研究的熱點。已知FeS是一種優良的固體潤滑 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 子滲硫技術作為 一種有效的減磨技術,該技術可以廣泛地應用于冶金機械、 車輛、紡織機械以及軸承、齒輪、機械加工刀具等領域。
目前，在現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的硫磺，置于真空爐中， 使用時靠爐溫使硫升華，通過小孔溢散在整個真空爐中實現硫化，不使用 時隨爐降溫，直至其凝固。該方法的缺點是，在爐內工藝溫度的影響下， 不能實現對硫罐溫度的單獨控制，特別是在進行復合擴滲處理時，為了防 止高溫時硫溢出，往往需要在高溫工藝結束后等待爐溫降下來再打開爐體 安裝硫罐，給實際操作帶來不便，即使是低溫工藝，在滲硫結束后冷卻階 段，仍有硫蒸發到爐內，污染工件及爐腔表面。

實用新型內容
因此，本實用新型的目的在于克服上述現有技術中存在的缺陷，提供 一種可控制硫源溫度的硫源供給裝置以優化及拓展等離子滲硫技術。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的
根據本發明的一個方面，提供一種硫源供給裝置，包括硫罐，其中， 還包4舌冷卻系統、加熱系統、測溫系統和」拴制系統；其中，所述冷卻系統圍繞所述硫罐，并與所述控制系統相連接； 所述加熱系統與所述辟u罐熱連通，并與所述控制系統相連接； 所述測溫系統的一端位于所述碌u罐內部，另 一端與所述控制系統相連接。
在上述技術方案中，所述硫罐設置有測溫腔和加熱腔，優選地所述加 熱腔均勻分布在所述辟u罐的底部。
在上述4支術方案中，所述加熱系統包括加熱元件和固態繼電器，所述 加熱元件的一端位于所述加熱腔內，其另一端通過所述固態繼電器與所述 控制系統相連接。
在上述技術方案中，所述測溫系統包括測溫元件和專用補償導線，該 測溫元件的一端位于所述測溫腔內，另一端通過專用補償導線與所述控制 系統相連接。
在上述4支術方案中，所述冷卻系統包括冷卻液層、冷卻液進入管、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 進入管和流出管與所述冷卻液層相連接，并且所述冷卻液進入管通過所述 電》茲水閥與所述控制系統相連接。
在上述技術方案中，所述控制系統包括可編程邏輯控制器。 根據本發明的另 一 個方面，上述硫源供給裝置與等離子滲硫裝置配套 使用，其中控制系統設置到電源中，硫罐主體與等離子滲硫的爐體密封連 接。
在上述技術方案中，所述硫源供給裝置與所述爐體之間為絕緣連接， 優選地通過絕緣法蘭連接。
與現有技術相比，本實用新型的優點在于
1. 消除了爐內工藝溫度與硫蒸發溫度的相互制約和影響，使硫源溫度 獨立可控；
2. 使硫溢出量得到一定的控制，避免了多余的硫對工件、隔熱屏、爐 壁、真空系統的污染。


以下，結合附圖來詳細說明本實用新型的實施例，其中
圖1為本實用新型的實施例的硫源供給裝置的結構示意圖2為采用本實用新型的硫源供給裝置的等離子滲硫裝置示意圖。附圖標記一覽表
l —脈沖電源；2—爐體；3—真空系統；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—測溫腔；ll一加熱腔； 12—電加熱管；13—固態繼電器；14—鎧裝熱電偶；15 —水冷層；16—電 磁水閥；17—進水管；18—出水管；19一可編程邏輯控制器(PLC )。
具體實施方式
硫源供給裝置7可以包括冷卻系統、加熱系統、測溫系統和控制系統； 其中，冷卻系統位于硫罐4外部，并與控制系統相連接，用于冷卻硫罐4; 加熱系統位于石克罐4外部，并與控制系統相連4妄，用于加熱石克罐4;測溫 系統的一端位于硫罐4內部，另一端與控制系統相連接，用于測量硫罐4 溫度，并將該溫度信號傳送給控制系統。
優選地，硫源供給裝置7的具體結構如圖1所示，該硫源供給裝置7 包括水冷層15、冷卻水進出管17, 18、加熱管12、熱電偶14、電磁水閥 16、固態繼電器13、可編程邏輯控制器19 (簡稱為PLC)。硫罐4的罐體 為內部多腔的柱狀焊接體，其剖面可見于圖l的上部，點狀剖面線部分為 環型硫罐4，環型水冷層15圍繞硫罐4。石克罐4中心設有測溫腔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 測量環型硫罐4的溫度并向PLC 19提供該溫度信號。環型辟u罐4的頂部 設有硫溢出孔，優選地為在同 一 圓周上呈90°C均勻分布的四個硫溢出孔9, 在該剖視圖中只能看到其中兩個。類似地，在硫罐4底部有凸入其中的加 熱腔ll,優選地它們為在同一圓周上呈90。C均勻分布的四個，以使硫罐4 均勻受熱，應該理解，其他個數的加熱腔及其排布方式也可以在此使用。 加熱腔ll內設置有電加熱管12，電加熱管12通過固態繼電器13與PLC19 相連接，由PLC 19通過固態繼電器13控制其通斷。進水管17通過電磁 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的程序為可設定的，例如可以是某一溫度曲線，其首 先根據接收到的溫度信號與設定值進行比較，然后通過固態繼電器13控 制加熱管12和/或通過電；茲水閥16控制冷卻水流量。
工作時，PLC 19按照預先設定的程序與接收到的溫度信號進行比較，當需要升溫時，PLC 19'通過固態繼電器13使加熱管12工作，開始可控速 率的加熱；當需要降溫時，關斷加熱電源，打開電,茲水閥16,水冷能使硫 快速冷卻至IO(TC以下，并凝為固態，從而實現對碌L罐4的溫度控制。此 外，通過對工件6表面FeS層厚度的測量，以及硫蒸發時間的測定，可以 大體測算出硫單位時間內的有效蒸發量，從而可以進一 步控制硫的揮發 量。
對于本領域的技術人員應該理解，在本實用新型中硫罐4也可以不設 置有測溫腔10和加熱腔11,例如將測溫元件設置在靠近硫罐的位置，在 硫罐底部或環繞辟u罐進行加熱等，只要所設計的測溫系統能夠實現對硫罐 溫度基本準確的測量，所設計的加熱系統能夠實現對硫罐4加熱的目的， 則均可以應用在本實用新型中；并且，本實用新型中的冷卻水、電加熱管 12、鎧裝熱電偶14也可以采用其他常用的冷卻液、加熱元件以及測溫元 件所替代。
圖2為采用本實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通過絕 緣法蘭8與爐體2密封連接，用于測量并控制硫罐4的溫度。
在上述技術方案中，絕緣法蘭使硫源供給裝置和硫罐在爐內輝光放電 的電場中處于懸浮電位狀態(與陰極和陽極均絕緣)，從而避免輝光放電 對硫罐溫度的影響；絕緣法蘭由聚四氟乙烯等絕緣材料制成。
優選地，硫源供給裝置7與爐體2之間為絕緣連接；并且，本實用新 型中采用的絕緣法蘭8僅為一個優選的例子，對于本領域的技術人員應該 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。
盡管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，但對于本領域的普通技 術人員應當理解，對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫 離本實用新型技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求
范圍當中。
權利要求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、加熱系統、測溫系統和控制系統；其中，所述冷卻系統圍繞所述硫罐(4)，并與所述控制系統相連接；所述加熱系統與所述硫罐(4)熱連通，并與所述控制系統相連接；所述測溫系統的一端位于所述硫罐(4)內部，另一端與所述控制系統相連接。
2. 根據權利要求1所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述硫罐(4)設置有測溫腔(10)和加熱腔(11 )，辟"原腔。
3. 根據權利要求2所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述加熱系統包括加熱元件和固態繼電器(13),所述加熱元件的一端位于所述加熱腔(11)內，其另一端通過所述固態繼電器(13)與所述控制系統相連接。
4. 根據權利要求2所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述測溫系統包括測溫元件，該測溫元件的一端位于所述測溫腔(10)內，另一端與所述控制系統相連接。
5. 根據權利要求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. 根據權利要求l所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述冷卻系統包括冷卻液層、冷卻液進入管、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罐(4),所述冷卻液進入管和流出管與所述冷卻液層相連接，并且所述冷卻液進入管通過所述電》茲水閥(16)與所述控制系統相連4妾。
7. 根據權利要求1所述的硫源供給裝置，其特征在于，所述控制系統包括可編程邏輯控制器(19)。
8. —種采用權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求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)通過絕緣法蘭(8)連接。
專利摘要本實用新型公開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、加熱系統、測溫系統和控制系統；所述冷卻系統圍繞所述硫罐(4)，并與所述控制系統相連接；所述加熱系統與所述硫罐(4)熱連通，并與所述控制系統相連接；所述測溫系統的一端位于所述硫罐(4)內部，另一端與所述控制系統相連接。采用該硫源供給裝置可以消除爐內工藝溫度與硫蒸發溫度間的相互制約和影響，使硫源溫度可控。
文檔編號C23C8/36GK201321487SQ200820233909
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者于水波, 軍 余, 彭明霞, 楊興寬 申請人:中國鐵道科學研究院金屬及化學研究所