專利名稱：回流爐氣體控制系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及回流焊接爐領域，并更具體涉及用于從這種爐的爐子氣體中除去焊劑蒸汽和其它揮發(fā)性污染物的一種方法和一種裝置。
背景技術：
印刷線路板通常是利用回流焊接技術制成的。一種包含混合有焊劑、粘合劑、結(jié)合劑和其它成分的焊料微粒的軟膏被施加到一印刷線路板上選定的區(qū)域。電子元件被壓入所施加的焊料膏中。焊料膏中的粘合劑將此元件保持在印刷線路板上。在回流爐通路中一個傳送裝置攜帶印刷線路板和所述電子元件通過回流爐中具有不同溫度的區(qū)域，每一個區(qū)域執(zhí)行回流處理中的一個特定步驟。通常一個初始(預熱)區(qū)域?qū)⑹咕€路板和元件達到一個預定的用于使焊劑反應的溫度。一第二(均溫)區(qū)域?qū)⒋朔磻獪囟缺３忠欢晤A定的時間。焊膏中的焊劑與觸點反應以去除氧化物并增強潤濕度。一第三(回流)區(qū)域?qū)⑺鼍€路板和元件加熱至一個足以使軟膏中的焊料微粒熔化的溫度。熔融的焊料使元件和印刷線路板上的觸點潤濕。傳送裝置將加熱的印刷線路板移動至回流爐的第四(冷卻)區(qū)域，在這里熔融的焊料凝固成一個成品電子線路。
焊劑和觸點的反應釋放出蒸汽。此外，回流爐中的熱使焊劑還有焊料膏、元件及線路板的粘合劑、結(jié)合劑和其它成分蒸發(fā)。來自所述材料的蒸汽在回流爐中累積會導致一些問題。如果蒸汽到達冷卻區(qū)域，它們將凝結(jié)在線路板上，污染線路板并使得必須進行后續(xù)的清洗步驟。蒸汽也會在回流爐冷卻器的表面上凝結(jié)，阻塞氣孔，破壞運動部件，并引起火災。凝結(jié)物也可能滴在后續(xù)的線路板上，破壞它們或使得必須進行后續(xù)清洗步驟。另外，凝結(jié)的蒸汽可能含有可能破壞設備并危害人員的腐蝕性的和毒性的化學物質(zhì)。
由回流操作產(chǎn)生的焊劑蒸汽和其它揮發(fā)性混合物在本申請中總體上稱為“揮發(fā)性污染物”?？梢岳斫?，這個術語是指包含印刷線路板被加熱時釋放的所有反應產(chǎn)物，包括焊劑蒸汽、來自焊料膏中所有其它成分的蒸汽，以及由印刷線路板和電子元件釋放出的所有蒸汽。
通過連續(xù)地供應清潔的氣體可將揮發(fā)性污染物從回流爐中沖走。這通常是這樣來完成的，即在利用空氣作為處理氣體的機器操作中從爐子兩端引入新鮮空氣并將所述空氣和揮發(fā)性污染物一起從如Chanasyk等的US專利No.5345061中所述的回流爐的內(nèi)部區(qū)域中排出。對于必須由基本上惰性的氣體例如氮氣填充的回流爐來說這并不是一個理想的解決方案。產(chǎn)生體積上足以沖洗所述回流爐(2000cfh或更多)的額外的惰性氣體是昂貴的。
不用到冷凝的揮發(fā)性污染物的去除方法往往由于成本、科學復雜性、物理上無法實施或所有這些因素的組合而傾向于缺乏可行性。例如焚化需要無法實施的高溫度。UV分解要使用非常貴的設備。在氣態(tài)時的過濾需要一個過度精細的過濾器以至于不能按要求顧及流量。核分解明顯地有與放射性材料相關的問題。
通常，現(xiàn)有技術包括排出、過濾和重新向爐子內(nèi)引入惰性氣體，然而，這些方法都無法形成復合氣體流動模式，對于保持一清潔的基本上惰性氣氛并同時還保持回流處理所需的精確的溫度分布來說，這種氣體流動模式是必需的。
在通路內(nèi)的這種復合流動模式既是自然的也是人為的。這種流動模式可能有助于或者會妨礙優(yōu)化各種處理參數(shù)的嘗試。在設計一個對于處理過程整體是最佳折衷的流動方案以前，必須分別考慮不同參數(shù)中的每一個。
基本上惰性的氣體流的優(yōu)化需要凈化整個通路中的空氣且使中部加壓，這樣兩端的流動都是向外的以阻止外部環(huán)境中任何向內(nèi)的流動。基本上惰性的氣體污染物的優(yōu)化流動是不能與對揮發(fā)性污染物的凝結(jié)的控制兼容的，因為所有揮發(fā)性污染物在它們到達排氣裝置前都經(jīng)過爐子中會發(fā)生凝結(jié)的最冷的區(qū)域，并且也無法對流進行優(yōu)化以實現(xiàn)區(qū)域溫度限定。
因此本發(fā)明的一個目的是，提供用于在回流焊接爐中控制復合氣體流動模式的一種裝置和一種方法，以保持一個清潔的惰性氣氛，同時保持精確的溫度分布。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種裝置和一種方法，以通過節(jié)約基本上惰性的氣體來降低運行成本。
本發(fā)明的又一個目的是，提供一種裝置和一種方法，以使爐外壓力和/或爐內(nèi)環(huán)境的溫度變化的靈敏度最小。

發(fā)明內(nèi)容
以上提出的目的以及本發(fā)明進一步的和其它的目的以及優(yōu)點可通過以下描述的本發(fā)明的實施例得出。
本發(fā)明在預定的點向一回流爐通路中引入一種基本上惰性的氣體例如氮氣，以影響爐子通路氣體流并稀釋和從系統(tǒng)中去除過量的氧氣。通路氣體在選定的點處被從通路引導到一個焊劑分離系統(tǒng)以進行凈化—例如去除焊劑蒸汽，并使其返回通路以進行再循環(huán)，由此節(jié)約了基本上惰性的氣體并維持一低氧的環(huán)境。另外，被引入的基本上惰性的氣體的量比所需的量大以產(chǎn)生和維持通路氣流。系統(tǒng)維持足夠的壓力以向端部阻隔箱供應清潔的氣體，從而形成一個氣體阻隔部以有效地封閉通路兩端防止空氣滲透或進入通路內(nèi)，從而使系統(tǒng)對外部壓力和/或溫度變化不敏感。
基本上惰性的氣體例如氮氣在引入點處相對于通路氣體溫度低。此冷氣與較熱氣體混合從而吸收多余的熱以進行較好的區(qū)域溫度控制。與較熱氣體混合的冷源氣體引起通路氣體的膨脹。通過再循環(huán)系統(tǒng)的通路氣體出口在兩個方向上抽吸通路氣體。
優(yōu)選地，基本上惰性的氣體被引入通路的預熱和/或均溫區(qū)域與通路氣體混合。該混合氣體主要流向回流區(qū)域以防止凝結(jié)并實現(xiàn)區(qū)域溫度限定。一部分混合氣體分流并流向預熱和吸收區(qū)域中選中的出口以被輸送到焊料分離系統(tǒng)而在再循環(huán)之前凈化。另外的惰性氣體被引入通路的冷卻區(qū)域與通路氣體混合并流回回流區(qū)域。這兩個相反的流動氣體在高溫區(qū)域和一冷卻區(qū)域的邊界處匯聚從而混合并朝焊料分離系統(tǒng)離開通路以進行凈化和再循環(huán)?；旧隙栊缘臍怏w的量在每一個引入進口處可以是不同的以形成氣體膨脹差別和流動方向。
凈化后，一些清潔氣體被導回到再循環(huán)口以被引回到通路，而剩余的清潔氣體被輸送到位于爐通路的一端或兩端的端部阻隔箱以產(chǎn)生一個防止外界空氣進入通路的氣體阻隔部。再循環(huán)氣體可以在一些點被重新引入通路從而形成總體上從較冷區(qū)域進入較熱區(qū)域的流，所述流具有最大的流出冷區(qū)域流和流出焊料聚集最嚴重的區(qū)域的流。再循環(huán)流被引入阻隔箱以進行壓力控制、阻隔和排氣。此系統(tǒng)通過阻隔箱排出比輸入的氣體多的氣體，這是因為基本上惰性的氣體由于熱而發(fā)生膨脹。
由阻隔箱、再循環(huán)氣體和排氣罩限定的排氣系統(tǒng)通常不用來從系統(tǒng)中去除污染物，而只排出已凈化的、再循環(huán)的、用于給阻隔箱加壓并允許被從阻隔空間引出至排氣罩的多余膨脹氣體，從而抑制被包含在外部空氣中的氧的流入。排氣罩置于阻隔箱的外面通路端部的上方。所述排氣罩可以與用戶裝備的排氣裝置相連。從再循環(huán)系統(tǒng)到阻隔箱的流量優(yōu)選地被設置為等于基本上惰性的氣體輸入加上膨脹量以使通路內(nèi)的壓力恒定，而沒有通過阻隔區(qū)域并進入爐子通路的流。
阻隔箱優(yōu)選地結(jié)合在爐子的兩端，以在工廠的不斷變化的壓力和通風與爐內(nèi)膨脹和壓縮氣流之間形成一個隔離區(qū)域。因為阻隔箱優(yōu)選地通過清潔的再循環(huán)氣體以略高于基本上惰性的氣體例如氮氣的輸入速率加上膨脹因素后的速率的速率被加壓，故再循環(huán)氣體通過一系列小孔被定量送至一平坦的傾斜的表面上以形成一系列低水平的層流。所述流來自回流爐的頂部和底部。優(yōu)選地允許最外側(cè)的流從爐中流出以通過位于通路兩端的低層排氣罩抽吸，從而形成整個排氣量。最內(nèi)側(cè)的流會產(chǎn)生一個加壓空間以防止來自通路的膨脹氣體流過阻隔空間。向阻隔箱供應再循環(huán)氣體的事實在幾個方面上是具有重要意義的。優(yōu)選沒有惰性氣體基本上未用地和未膨脹地被排放到工廠；因此降低惰性氣體的消耗量。也沒有通路氣體通過阻隔區(qū)域而干擾所需的流。這種作用也使阻隔箱的流與爐內(nèi)的流中相分離，以減小通路端部處的浮力驅(qū)動的混合(作用)。也因為所述再循環(huán)氣體被加熱并輸送至通路兩個端部的頂部和底部，所以浮力效應被大大地降低。
在替代實施例中，希望通路氣體中氧的含量低，以改善系統(tǒng)的性能，例如污染物的過濾性能。在這種情形下，在一個或更多預先選定的位置上使用低流量閥以使較低體積的空氣流入通路中，從而控制與通路氣體混合的氧氣的以百萬分之一計的份數(shù)。
在只有空氣的裝置中，存在將清潔氣體通過一排氣管排出而不是使其返回爐子的可能。這可以導致一個具有簡單的氣流的非常清潔的空氣裝置，并由此可能節(jié)約能量。
參考附圖和對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細說明可更好地理解本發(fā)明和本發(fā)明其它的和更進一步的目的。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的回流爐的示意圖；圖2是示出用在圖1的回流爐中的調(diào)溫單元的局部剖視圖；圖3是一個用于使少量空氣流入爐子的空氣閥的示意圖；圖4是一個可用于圖1的爐子和本發(fā)明的其它實施例的一個凝結(jié)及過濾系統(tǒng)的優(yōu)選實施形式的示意性剖視圖；圖5A是一個可用于圖1的爐子和本發(fā)明的其它實施例的一個通路端部阻隔裝置的示意圖；圖5B是一個可用于圖1的爐子和本發(fā)明的其它實施例的一個通路端部阻隔裝置的一個優(yōu)選實施形式的示意圖；圖6是一個安裝根據(jù)本發(fā)明的一個可選的優(yōu)選實施例的裝置的爐子的示意圖；和圖7是表示用在圖6的爐子中的一個調(diào)溫單元的圖。
具體實施形式在對本發(fā)明的裝置和方法的優(yōu)選實施例進行詳細說明之前，首先最好提供以下信息。
為了對揮發(fā)性污染物進行控制而進行優(yōu)化的流設計成使氣體從通路的較冷區(qū)域向較熱區(qū)域移動以消除凝結(jié)，并具有高排出量以排出污染物。在此設計中最重要的流是通過冷區(qū)域朝向較熱區(qū)域的流，以消除任何揮發(fā)性污染物的反向流。
對于區(qū)域溫度限定的優(yōu)化，也需要從較冷區(qū)域流向較熱區(qū)域的流。氣體輸入用來實現(xiàn)流動的方向和尤其在高熱區(qū)域附近增加冷卻作用。為了進行區(qū)域限定而優(yōu)化的流完全取決于所選擇的(溫度)分布。
一旦確定了流的模式，重要的是還要考慮到氣體在回流爐通路中是用于許多不同目的的。通路中各區(qū)域之間的氣流的分離使這些區(qū)域之間的溫度發(fā)生分離?？刂仆窔怏w從較冷區(qū)域向較熱區(qū)域的流動方向，不僅可以允許較高的區(qū)域差，而且還可抑制在較冷區(qū)域(發(fā)生)的凝結(jié)。氮氣或其它氣體通過稀釋和置換氧氣使通路惰性化。例如通路內(nèi)惰性氣體的輸入和膨脹使通路加壓并使通路與外部的壓力波動隔離。氮氣用于在阻隔區(qū)域產(chǎn)生流和壓力以抑制氧氣的重新進入。熱氣體是對流爐的傳熱介質(zhì)。一個區(qū)域內(nèi)的氣體再循環(huán)將那個區(qū)域的特有的熱能攜帶到印刷線路板。熱氣體是將揮發(fā)性污染物從通路傳輸至一排氣或過濾裝置的傳輸介質(zhì)。因此，惰性爐子在其內(nèi)通常具有幾個提供和維持惰性氣氛的部件。這些部件包括處理氣體輸入部和分配系統(tǒng)，爐氣體循環(huán)系統(tǒng)，氣體再循環(huán)系統(tǒng)，凝結(jié)和過濾系統(tǒng)，通路端部阻隔系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)。被引入以使爐子惰性化的氣體會流過(所述系統(tǒng))并影響所有所述系統(tǒng)的有效性。因此，為了獲得最大的有效性，所述系統(tǒng)必須組合成為一個綜合的氣體控制系統(tǒng)。
圖1中示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例。回流爐2包括兩排垂直的相對的形成處理通路42的調(diào)溫單元4，所述通路分成一高溫區(qū)域22和一冷卻區(qū)域24。一個用于運送待加熱的物體例如印刷線路板的傳送裝置44穿過所述處理通路42?？稍O置一個儲存一種基本上惰性的氣體例如氮氣的處理氣體貯存器46，以向處理通路42供應一種特殊的處理氣體。選定的入口6由管道與處理氣體貯存器46連接并通過流量計56?；旧隙栊缘臍怏w通過調(diào)溫單元4(下面將參考圖2詳細說明)進入處理通路42。通過各流量計56的基本上惰性的氣體的量被設定成在處理通路42的相應部分產(chǎn)生所需壓力和流動方向的速率。不僅通過引入所述處理氣體而且通過冷氣體在處理通路42中由于加熱的膨脹而產(chǎn)生壓力，如圖2所述。所述選定的入口6的位置是這樣的即在處理通路42中產(chǎn)生的流總體上是從冷卻區(qū)域24流向高溫區(qū)域22，并且在高溫區(qū)域內(nèi)是從較冷區(qū)域流向較熱區(qū)域，以阻止含揮發(fā)物的氣體移動到會發(fā)生凝結(jié)的較冷區(qū)域。這也使含揮發(fā)物的氣體集中在出口8和阻隔出氣口32與凝結(jié)及過濾室34(在圖3中詳細說明)連接處的區(qū)域，從而從處理通路42中排出含揮發(fā)物的氣體以進行凈化和再循環(huán)。阻隔出氣口32位于爐子2的高溫區(qū)域22和冷卻區(qū)域24之間。此阻隔出氣口32使得來自高溫區(qū)域22的否則會進入冷卻區(qū)域24的氣體被引出處理通路42而進入再循環(huán)管道30。選定的出口8通過再循環(huán)管道30與一個凝結(jié)及過濾室34(在圖3中詳細說明)相互連接。一個置于所述室34內(nèi)的再循環(huán)鼓風機36推動并控制再循環(huán)管道30中的氣流進入處理通路42。清潔氣體通過兩個單獨的都是由再循環(huán)鼓風機36提供動力的路線從凝結(jié)及過濾室34被引導至處理通路42。第一路線是進入幾個選定的入口6且(所進氣體的)體積(volume)偏向(bias)冷卻區(qū)域24，這樣形成一個從冷卻區(qū)域24向高溫區(qū)域22的流以抑制來自高溫區(qū)域22的揮發(fā)物進入冷卻區(qū)域24。這防止所述揮發(fā)物在冷卻區(qū)域24的較冷的表面上凝結(jié)。由特定的操作參數(shù)獲得入口6和出口8的定位。
圖2示出一個本發(fā)明的調(diào)溫單元4的一個優(yōu)選實施形式，所示為一對頂部和底部的調(diào)溫單元，如在作為參考結(jié)合在本說明書中的1994年9月6日公布的標題為“CONVECTION/INFRARED SOLDER REFLOWAPPARATUS UTILIZING CONTROLLED GAS FLOW”的U.S.專利No.5345061中所述的那樣。每個單元4設有一個入口6和一個出口8。入口6與一個返回通道16連接。此返回通道16與一個由電機10驅(qū)動的離心風扇12連接。所述離心風扇12容納在一個正壓室26內(nèi)。一個擴散裝置14形成所述正壓室26的底面。擴散裝置14內(nèi)置有一個加熱元件18。設有穿過擴散裝置14和加熱元件18的孔20，使得由風扇12驅(qū)動的氣體離開正壓室26進入處理通路42。返回通道16具有在處理通路42內(nèi)開口的輸入口28以允許離開正壓室26的氣體返回到風扇12并通過擴散裝置14和加熱元件18再出來。出口8與正壓室26連接。由風扇12沿著返回通道16抽吸的氣體的壓降導致通過入口6的抽吸作用。正壓室26內(nèi)的正壓力迫使氣體從出口8流出。被風扇12推動的氣體被加熱元件18加熱并在處理通路42內(nèi)利用對流加熱物體，例如印刷線路板。
在本發(fā)明的一個調(diào)溫單元的替代實施形式中，為了與所需的低含氧量的通路氣體一起使用以提高系統(tǒng)的性能，例如對污染物的過濾性，如圖3所示，一個低流量閥72可操作地與一個沒有用于輸送主要惰性氣體的入口6連接。少量的空氣在一個或多個的預先選定的位置處流入通路，從而控制與通路氣體混合的氧氣的以百萬分之一計的份數(shù)。此外，作為一個空氣泄放閥的替代方案可在本系統(tǒng)中結(jié)合與一個氧氣供應直接連接的連接部。
圖4示出一個與本發(fā)明一起使用的凝結(jié)及過濾室34。室34中的一個入口40通過再循環(huán)管道30與爐子2連接。一個再循環(huán)鼓風機36通過出口8將通路氣體抽吸出處理通路42并使包含揮發(fā)性物質(zhì)的氣體進入室34中。通路氣體被抽吸經(jīng)過幾個凝結(jié)板50以將揮發(fā)物凝結(jié)成液體，所述液體從板50上流下進入室34以通過排放口52從系統(tǒng)中被排出；或者將揮發(fā)物凝結(jié)成微粒，該微粒將被吸入過濾器38并被該過濾器捕獲。被凈化的通路氣體然后經(jīng)過再循環(huán)鼓風機36通過出口48離開所述室，并通過再循環(huán)管道30作為再循環(huán)氣體返回到處理通路42內(nèi)。術語清潔氣體和再循環(huán)氣體或凈化氣體在整個說明書中可互換使用，所述氣體包含混合有少量氧氣和其它氣體的基本上惰性的氣體。來自再循環(huán)鼓風機36的流(量)被設置為一個預定的值。一個文氏流量計60和一個壓力傳感器64檢測所述流。由一個計算機68計算所述值，從而當過濾器38飽和時通過使再循環(huán)鼓風機36加速使流保持恒定，直到一預定的速率觸發(fā)一個信號，從而提供一個更換過濾器38的指示。
如圖5A和5B所示，通路端部阻隔箱54位于處理通路42兩端的頂部和底部。此通路端部阻隔箱54是清潔氣體從凝結(jié)及過濾室34通過再循環(huán)管道30返回阻隔部入口55的第二路線。清潔氣體經(jīng)過此通路端部阻隔箱54然后從爐子2中出來進入排氣罩70，如圖1所示。因為阻隔箱54優(yōu)選地通過清潔的再循環(huán)氣體以一略高于基本上惰性的氣體例如氮氣的輸入速率加上膨脹因素的速率的速率被加壓，因此如圖5B所示，再循環(huán)氣體通過一個具有一系列小孔61的孔板57被定量供給到一個平坦的傾斜表面59上，以產(chǎn)生一系列低水平的層流。被吹入所述通路端部阻隔箱54的清潔的再循環(huán)氣體導致形成一個阻止來自外部環(huán)境的空氣流進入處理通路42的高壓區(qū)域，外部空氣進入會導致通路內(nèi)惰性氣氛的惡化和所需處理氣體的量較大。此流動還阻止外部環(huán)境的侵蝕進入所述惰性氣氛。所述流將同時來自回流爐的頂部和底部。允許最外側(cè)的流從爐中流出以由位于通路兩端的低水平流排氣罩抽吸，從而形成整個排氣量。最內(nèi)側(cè)的流會形成一個加壓空間以防止來自通路的膨脹氣體流過阻隔空間。此外，利用通過通路端部阻隔箱54離開處理通路的所有排出氣體，處理通路42內(nèi)的流與外部影響隔離，從而加強對回流處理的溫度控制。
本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例51在圖6中示出，其中類似的部分使用與圖1中的相同的參考標號。這里采用圖1的爐子2的基本部件。兩個實施例的區(qū)別在于將基本上惰性的氣體和再循環(huán)氣體引入處理通路42和排出通路氣體的方法。爐子51繞過調(diào)溫單元4直接將氣體引入處理通路42，且繞過調(diào)溫單元4直接從處理通路42中排出氣體。所述選定的入口106的位置是這樣的在處理通路42中形成的流總體上從冷卻區(qū)域24流向高溫區(qū)域22，并且在高溫區(qū)域22內(nèi)從較冷區(qū)域流向較熱區(qū)域，以阻止含揮發(fā)物的氣體進入其會發(fā)生凝結(jié)的較冷區(qū)域。利用一個管或等效物的方法提供了靈活性，以使基本上所有現(xiàn)存回流焊接爐都可配設一個如替代實施例2中所公開的氣體控制系統(tǒng)，并且可用于將來的回流焊接爐設計中。
由圖7示出的如所示的一對頂部和底部的第二實施例的調(diào)溫單元104與第一實施方案的調(diào)溫單元4是基本相同的，除了一個入口106外。入口106可設置在返回通道16附近，這樣在入口106處引入的氣體會進入正壓室26并與處理通路42中的氣體混合。
在爐子51中，在優(yōu)選實施例2中所述出口8被阻隔出氣口132替代，如圖6中所示。阻隔出氣口132位于高溫區(qū)域22中以控制來自處理氣體貯存器46的膨脹氣體的流動方向，并與再循環(huán)管道30連接以通過凝結(jié)及過濾室34進行凈化。氣體以與第一實施例2相同的方式被凝結(jié)、過濾和再循環(huán)至處理通路42。與入口106類似，利用一個如阻隔出氣口132的返回通道的方法提供了一種靈活性，以給現(xiàn)存的回流焊接爐適配一個氣體控制系統(tǒng)，并用于將來的回流焊接爐的設計中。
在另一個的替代實施例中，希望通路氣體中的氧含量低，以改善系統(tǒng)的性能，例如對污染物的過濾。一個與圖3中的低流量閥72相同或類似的低流量閥可操作地與一個與入口106類似的用于傳輸主要惰性氣體的入口連接。少量空氣在一個或多個預先選定的位置流入通路，從而控制與通路氣體混合的氧氣的以百萬分之一計的份數(shù)。一個空氣泄放閥的替代方案是與氧氣供應的直接連接。
盡管以上描述的所有詳細說明都涉及一種在處理通路頂部和底部具有調(diào)溫單元的爐子，但可以理解，本發(fā)明也可應用于只有頂部或只有底部設有調(diào)溫單元的爐子。還可以理解，入口和出口的位置，(即位于)頂部或底部對于本發(fā)明的功能基本上是不重要的，因為調(diào)溫單元和處理通路內(nèi)的湍流使所述流立刻均勻化。
現(xiàn)在對于本領域的技術人員很明顯的是，依照專利法包括等效原則，遵照前述說明的文字和精神并在只由后面的權利要求限定的本專利的范圍內(nèi)可實現(xiàn)其它實施形式、改進、細節(jié)和用途。
權利要求
1.一個焊接回流爐系統(tǒng)，包括一個有兩個端部的爐子，所述爐可分成多個區(qū)域，其中所述多個區(qū)域的每一個包括至少一個加熱器，其中所述至少一個加熱器包括一個熱氣體入口和一個熱氣體出口；一個位于所述多個區(qū)域的至少兩個區(qū)域之間的爐出口；一個用于將待加熱的物體通過所述爐子從所述端部的一第一端部向所述端部的一第二端部輸送的傳送裝置；一個可向所述預先選定的所述至少一個加熱器的所述熱氣體入口供應基本上惰性的氣體的處理氣體貯存器；用于在每一個所述端部形成一個基本上密封的氣體壁的阻隔裝置，以基本上防止空氣滲透入所述爐子；和用于從爐子氣體中基本上凝結(jié)和過濾污染物的氣體過濾裝置，所述氣體過濾裝置與預先選定的所述至少一個加熱器的所述熱氣體出口和所述爐子出口流體連通以將爐子氣體抽吸出所述爐子，所述氣體過濾裝置是與預先選定的所述至少一個加熱器的所述熱氣體入口流體連通以將經(jīng)過濾的氣體重新引回所述爐子，其中所述氣體過濾裝置與所述阻隔裝置流體連通以供應經(jīng)過濾的氣體從而形成基本上密封的氣體壁。
2.根據(jù)權利要求1的爐子，其特征在于，還包括用于從所述爐子中將氣體排出至一個外部位置的排氣裝置，所述排氣裝置在所述端部的附近。
3.根據(jù)權利要求1的爐子，其特征在于，還包括一個設置在所述處理氣體貯存器和所述氣體入口之間的流量計，所述流量計能控制進入所述爐子中的基本上惰性的氣體的量，以在所述多個區(qū)域的每一個中產(chǎn)生所需的壓力和流動方向。
4.根據(jù)權利要求1的爐子，其特征在于，還包括一個與預先選定的所述至少一個加熱器的所述熱氣體入口可操作地連接的低流量閥，所述低流量閥能以一足以在所述爐子中形成一預定的氧氣含量的速率使外部空氣流入所述爐子中。
5.根據(jù)權利要求1的爐子，其特征在于，所述的氣體過濾裝置還包括一個室，該室包括；一個與預先選定的所述至少一個加熱器的所述熱氣體出口流體連通的室入口；和一個與預先選定的所述至少一個加熱器的所述熱氣體入口和所述阻隔裝置流體連通的室出口；一個與所述室入口和所述室出口可操作地連接的再循環(huán)鼓風機，所述再循環(huán)鼓風機能將爐子氣體從預先選定的所述至少一個加熱器的所述熱氣體出口抽吸出來并使所述氣體進入所述用于過濾的室中，所述再循環(huán)鼓風機還能將經(jīng)過濾的氣體吹送至預先選定的所述至少一個加熱器的所述熱氣體入口和所述阻隔裝置以供應氣體來形成所述基本上密封的氣體壁；多個容納在所述室中的凝結(jié)板，以將包含從所述爐中抽吸出爐子氣體中的揮發(fā)物凝結(jié)成液體；一個與所述室連接形成一個通向一外部位置的流體通道的排出口，以將從所述凝結(jié)板上流下的液體排出所述室外；和一個設置在所述室中并設置在所述凝結(jié)板和所述室出口之間的過濾器，以從由爐子抽吸出來的爐子氣體中基本上完全地過濾雜質(zhì)。
6.根據(jù)權利要求5的爐子，其特征在于，其中所述氣體過濾裝置還包括一個與所述室出口可操作地連接的文氏流量計，以測量所述室中的排出流；一個與所述文氏流量計可操作地連接的能將所述排出流的所述測量值轉(zhuǎn)換成一個電子信號的壓力傳感器；和一個與所述壓力傳感器和所述再循環(huán)鼓風機可操作地連接的計算機，所述計算機能計算氣體流并控制所述再循環(huán)鼓風機的速度以在所述再循環(huán)系統(tǒng)中保持一個基本上恒定的氣體流，由此通過增加的鼓風機速度補償由于所述過濾器的飽和而降低的經(jīng)過濾的氣體流。
7.根據(jù)權利要求6的爐子，其特征在于，所述計算機還可在達到一預定的鼓風機速度時關閉所述再循環(huán)鼓風機，從而提供一個更換所述過濾器的指示。
8.根據(jù)權利要求1的爐子，其特征在于，所述阻隔裝置包括一個具有一個用于接納再循環(huán)氣體的氣體進入開口，一個氣體排出開口和側(cè)壁的室；多個阻隔裝置，所述多個阻隔裝置的每一個在所述室內(nèi)基本上互相平行地布置，所述多個阻隔裝置部分地穿過所述室延伸，所述多個阻隔裝置相對于所述側(cè)壁成角度地定向以遲滯通過所述室的再循環(huán)氣體的運動；所述多個阻隔裝置的每一個有一個與一個孔板相鄰的邊緣和一個設置在所述氣體排出開口的附近的相對的邊緣；所述孔板有多個孔以定量供應通過所述多個阻隔裝置的再循環(huán)氣體流；和所述用于從其中排放再循環(huán)氣體的氣體排出開口與所述傳送裝置相鄰地定位；由此所述阻隔裝置形成一系列低水平層流，所述層流離開所述阻阻隔的所述相對邊緣流入所述爐子的所述端部，以形成一個基本上密封的再循環(huán)氣體壁。
9.一種焊接回流爐系統(tǒng)，包括一個有兩個端部的爐子，即一個進入端和一個排出端；所述爐子可分成多個區(qū)域，其中所述多個區(qū)域的每一個包括至少一個加熱器；一個用于將待加熱的物體通過所述爐子從所述進入端向所述排出端輸送的傳送裝置；至少一個插入所述爐子內(nèi)的爐子氣體入口以將基本上惰性的或再循環(huán)氣體引入所述爐子中，從而影響所述爐子內(nèi)部和外部的氣體流動方向；至少一個插入所述爐子內(nèi)的爐子氣體出口以從所述爐子中排出爐子氣體，以進行氣體的過濾和再循環(huán)；一個能夠向預先選定的所述至少一個加熱器的所述至少一個爐子氣體入口供應基本上惰性的氣體的處理氣體貯存器；用于在所述爐子的每一個所述端部形成基本上密封的氣體壁的阻隔裝置以基本上防止空氣滲透入所述爐子；和用于從所述爐子氣體中凝結(jié)和過濾污染物的氣體過濾裝置，所述氣體過濾裝置與預先選定的所述至少一個加熱器的所述至少一個爐子氣體出口流體連通，以將污染的爐子氣體抽吸出所述爐子；所述氣體過濾裝置與預先選定的所述至少一個加熱器的至少一個選定的爐子氣體入口流體連通以將被過濾氣體重新引回至所述爐中，且所述氣體過濾裝置與所述阻隔裝置流體連通以供應經(jīng)過濾的氣體來形成所述基本上密封的氣體壁。
10.一種用于從一個焊接回流爐中除去污染物的系統(tǒng)，包括至少一個與焊接回流爐可操作地連接的焊接回流爐排氣裝置；用于形成一個基本上密封的氣體壁的且與焊接回流爐的至少一個端部可操作地連接的阻隔裝置；至少一個與焊接回流爐可操作地連接的焊接回流爐入口；和用于從焊接回流爐氣體中凝結(jié)和過濾污染物的氣體過濾裝置，所述氣體過濾裝置與預先選定的所述至少一個焊接回流爐排氣裝置、所述阻隔裝置和預先選定的所述至少一個焊接回流爐入口可操作地連接，其中所述氣體過濾裝置能將焊接回流爐氣體抽吸出焊接回流爐，并且基本上完全凈化被污染的氣體，所述經(jīng)凈化的氣體用于重新引入焊接回流爐以便于控制焊接回流爐內(nèi)的氣體流，并用于引入所述阻隔裝置以供應一加壓氣體來形成所述基本上密封的氣體壁。
11.根據(jù)權利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個與另外的預先選定的所述至少一個焊接回流爐入口可操作地連接的處理氣體貯存器，其中所述處理氣體貯存器能供應基本上惰性的氣體以使焊接回流爐內(nèi)的氣體流動控制更容易。
12.一種用于從分成多個溫度區(qū)域的焊接回流爐中除去污染物的方法，所述方法包括以下步驟將待加熱的物體通過焊接回流爐從一進入端傳送至一排出端；從一個外部源選擇性地引入基本上惰性的氣體送至焊接回流爐內(nèi)多個溫度區(qū)域中的至少一個；選擇性地將焊接回流爐氣體從多個溫度區(qū)域中的至少一個中排出；從焊接回流爐氣體中基本上除去污染物；選擇性地將一部分基本上凈化的焊接回流爐氣體轉(zhuǎn)移至焊接回流爐的各端部，以形成一個基本上密封的氣體壁并基本上防止空氣滲透入焊接回流爐中；和選擇性地將基本上凈化的焊接回流爐氣體的剩余部分重新引入多個溫度區(qū)域中的至少一個區(qū)域。
13.根據(jù)權利要求12的方法，其特征在于，還包括一個為所選擇的基本上惰性的氣體的引入點、焊接回流爐氣體的排出點和基本上凈化的焊接回流爐氣體重新引入點定位的步驟，以影響焊接回流爐內(nèi)從冷區(qū)域至比冷區(qū)域溫度高的區(qū)域的氣體流和在高溫區(qū)域內(nèi)從較冷區(qū)域至較高區(qū)域的氣體流，從而阻止污染的氣體流進入污染的氣體會發(fā)生凝結(jié)的較冷區(qū)域。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其特征在于，還包括一個在各引入點調(diào)整惰性氣體流的步驟，以補償焊接回流爐氣體的膨脹速率。
15.根據(jù)權利要求12的方法，其特征在于，還包括在焊接回流爐的各端排出多余的基本上凈化的焊接回流爐氣體。
16.一種與焊接回流爐一起使用的焊接回流爐系統(tǒng)，所述焊接回流爐系統(tǒng)包括基本上惰性的氣體的至少一個外部源，所述外部源與焊接回流爐的多個溫度區(qū)域的至少一個區(qū)域可操作地連接以選擇性地將基本上惰性的氣體引入焊接回流爐內(nèi)；至少一個選擇性地使焊接回流爐氣體從預先選定的多個溫度區(qū)域內(nèi)排出的出氣口；至少一個與焊接回流爐的至少一個端部相鄰的阻隔裝置，所述阻隔裝置形成一個基本上密封的氣體壁且基本上防止空氣在焊接回流爐的至少一個端部滲透入焊接回流爐；一個用于從焊接回流爐氣體中基本上除去污染物的焊接回流爐凈化裝置，所述焊接回流爐凈化裝置與所述至少一個出氣口、所述至少一個阻隔裝置和預定的多個溫度區(qū)域可操作地連接；所述焊接回流爐凈化裝置還包括用于形成一個真空以通過所述至少一個出氣口將焊接回流爐氣體從焊接回流爐中引出的裝置；和所述焊接回流爐凈化裝置還包括用于形成一個正壓以使基本上完全凈化的焊接回流爐氣體再循環(huán)至所述至少一個阻隔裝置和預定的多個溫度區(qū)域的裝置。
17.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其特征在于，還包括至少一個與多個溫度區(qū)域中的至少一個區(qū)域連接的惰性氣體調(diào)整裝置，所述至少一個惰性氣體調(diào)整裝置能控制焊接回流爐氣體流。
18.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個出氣口設置在焊接回流爐的至少一個冷區(qū)域和至少一個高溫區(qū)域之間。
19.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其中所述至少一個出氣口設置在多個溫度區(qū)域中的至少一個區(qū)域中。
20.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其特征在于，多個溫度區(qū)域包括至少一個預熱區(qū)域，所述至少一個出氣口設置在所述至少一個預熱區(qū)域的一個預先選定的區(qū)域中。
21.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其特征在于，多個溫度區(qū)域包括至少一個均溫區(qū)域，所述至少一個出氣口設置在所述至少一個均溫區(qū)域的一個預先選定的區(qū)域中。
22.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其特征在于，多個溫度區(qū)域包括至少一個回流區(qū)域，所述至少一個出氣口設置在至少一個回流區(qū)域的一個預先選定的區(qū)域中。
23.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其特征在于，多個溫度區(qū)域包括至少一個冷卻區(qū)域，所述至少一個出氣口設置在所述至少一個冷卻區(qū)域的一個預先選定的區(qū)域中。
24.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個設置在所述焊接回流爐的所述至少一個端部的排氣裝置，所述排氣裝置能排出多余的基本上凈化的焊接回流爐氣體。
全文摘要
本發(fā)明設計一種回流焊接爐氣體控制系統(tǒng)，它在預定的點(6、8)處將一種惰性氣體引入回流爐通路(42)并從回流爐通路(42)中排出污染的氣體以影響爐子通路氣體流并稀釋和排出多余的氧氣。被污染的氣體被輸送到一個焊料分離系統(tǒng)(34)以被凈化，例如除去焊料蒸汽，并使其中一部分返回通路(42)用于再循環(huán)而將剩余部分供應至端部阻隔箱(54)用于通路端部加壓并排出。此系統(tǒng)有足夠的壓力向端部阻隔箱(54)供應清潔氣體以形成一個氣體阻隔部從而有效地密封通路端部以防止空氣滲透或進入通路，從而使得系統(tǒng)對外部壓力和/或溫度變化不敏感。本發(fā)明也包括替代實施方案，即低流量氧氣泄放閥(72)維持爐子處理通路內(nèi)的低氧氣含量。
文檔編號B23K1/012GK1665632SQ03815591
公開日2005年9月7日 申請日期2003年5月23日 優(yōu)先權日2002年5月24日
發(fā)明者R·G·肖, R·J·帕爾霍夫 申請人:維特羅尼克斯索爾特克公司