CN104359748A - 一种小型试样加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型试样加热装置，由加热台、调压器、温度显示仪、热电偶、电源、陶瓷套和导线组装而成。加热台通过导线与调压器的输出端接线柱相连接，在加热台的导线连接处用陶瓷套进行绝缘，调压器的输入端接线柱通过导线与电源相连接，热电偶的感温端贴在加热台上试样的表面或放置在加热台的测温孔内，热电偶的接线与温度显示仪的输出端相连接，温度显示仪的输入端通过导线与电源相连接。该加热装置结构简单、制作简便、加热均匀迅速、加热温度范围及升温速率可根据需要通过改变碘钨灯数量或调压器输出电压在宽范围内进行调节，加热台体积小巧、移动和使用方便、使用寿命长且成本低廉，可广泛用于实验室材料制备、处理或测试过程中试样的控温。
Description
技术领域
本发明提供一种小型试样加热装置，属于加热设备技术与热控技术领域。
背景技术
在材料研究过程中，某些材料的制备、处理以及测试分析需要在高于室温的某一特定温度下或特定升温/降温速率下进行，因此加热装置是进行这些材料研究不可或缺的重要热控装置之一。由于实验室中有些试样制备设备、测试仪器原本并未配备加热装置，或者原有的加热装置不能满足需求，使用过程中，为了达到制样、处理或测试时试样对温度或温变速率的特定要求，有时必须另外配备加热装置。但因为实验室中不同的材料制备设备或测试仪器的工作空间和工作环境条件要求差异性大，受其工作空间和工作环境条件的限制，以及材料试样化学性质、形态与尺寸多变性的影响，常见的商用加热装置往往难以应用于这些仪器设备上对试样进行控温。此外，有些高精度的商用加热装置虽然有较好的控温能力和适应性，但价格较昂贵，当试样在制备、处理或测试过程中对控温精度要求不高时，选用这种装置将会大幅增加科研成本。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的是针对常见商用加热装置因实验室中不同试样制备设备或测试仪器工作空间和工作环境条件要求的差异与限制，材料样品化学性质、形态与尺寸的多样性，以及高精度商用加热装置因价格昂贵，难以应用以满足试样在制备、处理或测试分析过程中的温控要求的问题，提供了一种小型试样加热装置，该装置结构简单、制作简便、加热台体积小巧、加热均匀迅速、移动方便、适用性强、成本低廉。
本发明的目的是通过以下的技术方案施行：
一种小型试样加热装置，其特征有加热台1、调压器2、电源3、温度显示仪4、热电偶5、陶瓷套6和导线7所构成，其中加热台1通过导线7与调压器2的输出端接线柱相连接，在加热台1的导线7连接处用陶瓷套6进行绝缘，调压器2的输入端接线柱通过导线7与电源3相连接，热电偶5的感温端贴在加热台1上试样的表面或放置在加热台1的测温孔内，热电偶5的接线与温度显示仪4的输出端相连接，温度显示仪4的输入端通过导线7与电源3相连接；所述的加热台1由导热性好的加热台台体8、直管式碘钨灯9、可拆卸支架10所构成，其中直管式碘钨灯9距其灯管封口结疤处较长的一端插入加热台台体8的灯孔中，加热台台体8被插入端无螺纹孔，直管式碘钨灯9通过其两端的金属夹头由导线7并联后与调压器2的输出端接线柱相连接。
所述的一种小型试样加热装置，其特征在于：
（1）所述的加热台台体8为长方体，上表面和下表面之间加工有两排平行通孔，用作放置直管式碘钨灯9，通孔直径大于直管式碘钨灯9灯管外径但小于直管式碘钨灯9灯管在其封口结疤处沿管径方向的最大尺寸；加热台台体8的正表面放置试样，用螺钉通过螺纹孔固定；在加热台台体8下表面开有一个螺纹孔，两侧面各开有一个热电偶测温孔，所述的加热台台体8既可水平放置也可竖直放置，水平放置时无需安装在可拆卸支架10上，垂直放置时必须安装在可拆卸支架10上。
（2）所述的可拆卸支架10由支杆11、圆形支架座12、螺母13和底脚14构成，在圆形支架座12十字线两端焊接有四个底脚14，在圆形支架座12中心处开有圆孔。
（3）所述的支杆11为两头加工有螺纹的圆柱杆，支杆11上部与加热台台体8下表面的螺纹孔相连接，支杆11下部穿过圆形支架座12中心圆孔后使用螺母13固定，加热台台体8的使用位置高度可通过带螺纹的支杆11调节。
（4）所述的调压器2当改变电压范围时，可控制加热台台体8的表面温度范围。
有益效果：
一种小型试样加热装置的特点为：
1. 加热装置结构简单、制作简便。加热台台体、支杆、支架座、底脚可通过简单的机械加工方法制得，支架座与底脚之间可通过焊接固定，直管式碘钨灯可手动插入加热台台体的灯孔中。
2.
加热装置加热均匀迅速、加热台体积小巧、使用及移动便捷、适用范围广。该装置采用的是面加热方式，加热均匀，加热温度范围及升温速率可根据需要通过改变直管式碘钨灯的数量或调压器输出电压在宽范围内进行调节，加热台体积小巧，热容低，升温迅速，且加热台的大小可根据实验室使用场合的不同、样品尺寸的变化等做相应改变，移动以及使用方便，适应于多种实验室试样制备、处理与测试环境。
3.
加热装置使用寿命长、成本低。碘钨灯耐高温、使用寿命长，损坏后可直接进行更换，与同类常见商用加热装置相比，该加热装置的成本较前者降低约60%以上。
附图说明
图1一种小型试样加热装置的结构原理示意图；
图2一种小型试样加热装置的加热台竖直放置时的结构正视图；
图3一种小型试样加热装置的加热台台体示意图，其中（a）为加热台台体正视图，（b）为加热台台体俯视图；
图4一种小型试样加热装置的可拆卸支架示意图，其中（a）为可拆卸支架正视图，（b）为可拆卸支架俯视图。
附图标记：
1-加热台，2-调压器，3-电源，4-温度显示仪，5-热电偶，6-陶瓷套，7-导线，8-加热台台体，9-直管式碘钨灯，10-可拆卸支架，11-支杆，12-支架座，13-螺母，14-底脚。
具体实施方式
实施例1：
一种小型试样加热装置，其特征有加热台1、调压器2、电源3、温度显示仪4、热电偶5、陶瓷套6和导线7所构成，其中加热台1通过导线7与调压器2的输出端接线柱相连接，在加热台1的导线7连接处用陶瓷套6进行绝缘，调压器2的输入端接线柱通过导线7与电源3相连接，热电偶5的感温端贴在加热台1上试样的表面或放置在加热台1的测温孔内，热电偶5的接线与温度显示仪4的输出端相连接，温度显示仪4的输入端通过导线7与电源3相连接；所述的加热台1由导热性好的加热台台体8、直管式碘钨灯9、可拆卸支架10所构成，其中直管式碘钨灯9距其灯管封口结疤处较长的一端插入加热台台体8的灯孔中，加热台台体8被插入端无螺纹孔，直管式碘钨灯9通过其两端的金属夹头由导线7并联后与调压器2的输出端接线柱相连接。
所述的一种小型试样加热装置，其特征在于所述的加热台台体8为长方体，上表面和下表面之间加工有两排平行通孔，用作放置直管式碘钨灯9，通孔直径大于直管式碘钨灯9灯管外径但小于直管式碘钨灯9灯管在其封口结疤处沿管径方向的最大尺寸；加热台台体8的正表面放置试样，用螺钉通过螺纹孔固定；在加热台台体8下表面开有一个螺纹孔，两侧面各开有一个热电偶测温孔，所述的加热台台体8既可水平放置也可竖直放置，水平放置时无需安装在可拆卸支架10上，垂直放置时必须安装在可拆卸支架10上。所述的可拆卸支架10由支杆11、圆形支架座12、螺母13和底脚14构成，在圆形支架座12十字线两端焊接有四个底脚14，在圆形支架座12中心处开有圆孔。所述的支杆11为两头加工有螺纹的圆柱杆，支杆11上部与加热台台体8下表面的螺纹孔相连接，支杆11下部穿过圆形支架座12中心圆孔后使用螺母13固定，加热台台体8的使用位置高度可通过带螺纹的支杆11调节。所述的调压器2当改变电压范围时，可控制加热台台体8的表面温度范围。
其中：
①采用石墨加工加热台台体，加热台台体外形尺寸为70mm×62mm×55mm，加热台台体中用于放置直管式碘钨灯的通孔直径为Ø10mm，每排四个通孔，两排通孔中心线距加热台台体试样放置面的间距分别为11mm和25mm，每排通孔中相邻通孔的中心线间距为14mm，每排两端的通孔中心线距其相邻的加热台台体侧面的间距均为10mm；用于可拆卸支架连接用螺纹孔的大小为M10mm、深30mm，螺纹孔中心线与加热台台体试样放置面间距为39mm，与加热台台体两侧面间距均为31mm；加热台台体上热电偶测温孔的大小为Ø5×10mm，热电偶测温孔中心线与加热台台体试样放置面间距为39mm，距与通孔方向相垂直的加热台台体两端面均为35mm；加热台台体试样放置面加工有30个用于固定试样用的M3×5mm的螺纹孔，该螺纹孔沿加热台台体宽度方向分为6列，相邻两列螺纹孔中心线间距为10mm，最外列的螺纹孔中心线距其相邻的加热台台体侧面间距为6mm，该螺纹孔沿加热台台体长边方向分为5行，相邻两行螺纹孔中心线间距为15mm，最外行的螺纹孔中心线距其相邻的加热台台体端面间距为5mm。
②采用普通碳钢加工可拆卸支架。支杆总长为90mm，其两头分别加工有M10×30mm的螺纹，支杆中间部分为Ø10mm的圆柱。支架座呈薄圆环形，其外径、内孔直径和厚度分别为Ø80mm、Ø12mm和5mm。底脚为平行六面体板条，厚5mm、短边边长19mm、锐角夹角为60°，底脚与支架座焊接的端面为其呈19mm×5mm的长方形端面，该端面短边沿支架座径向离支架座中心线间距分别为20mm和39mm，底脚与支架座焊接于一起后，支架座上表面距地面高度为35mm。
③选用8个直管式碘钨灯，碘钨灯的额定电压为110V，功率为500W，全长118mm，灯管外径为Ø9.5mm。热电偶感温端放置在加热台台体的测温孔内。
在室温为25℃时，通过调节调压器的输出电压（0~100V），该加热装置的加热温度可在25℃~1050℃之间连续可调，加热台表面温度均匀，且升温速率可由输入电压进行调控。与同类常见商用加热装置相比，该加热装置结构简单、加热台体积小巧、移动和使用方便、性价比高，使用寿命长，可广泛用于实验室材料制备、处理或测试过程中试样的温控。
实施例2：
一种小型试样加热装置，其特征有加热台1、调压器2、电源3、温度显示仪4、热电偶5、陶瓷套6和导线7所构成，其中加热台1通过导线7与调压器2的输出端接线柱相连接，在加热台1的导线7连接处用陶瓷套6进行绝缘，调压器2的输入端接线柱通过导线7与电源3相连接，热电偶5的感温端贴在加热台1上试样的表面或放置在加热台1的测温孔内，热电偶5的接线与温度显示仪4的输出端相连接，温度显示仪4的输入端通过导线7与电源3相连接；所述的加热台1由导热性好的加热台台体8、直管式碘钨灯9、可拆卸支架10所构成，其中直管式碘钨灯9距其灯管封口结疤处较长的一端插入加热台台体8的灯孔中，加热台台体8被插入端无螺纹孔，直管式碘钨灯9通过其两端的金属夹头由导线7并联后与调压器2的输出端接线柱相连接。
所述的一种小型试样加热装置，其特征在于所述的加热台台体8为长方体，上表面和下表面之间加工有两排平行通孔，用作放置直管式碘钨灯9，通孔直径大于直管式碘钨灯9灯管外径但小于直管式碘钨灯9灯管在其封口结疤处沿管径方向的最大尺寸；加热台台体8的正表面放置试样，用螺钉通过螺纹孔固定；在加热台台体8下表面开有一个螺纹孔，两侧面各开有一个热电偶测温孔，所述的加热台台体8既可水平放置也可竖直放置，水平放置时无需安装在可拆卸支架10上，垂直放置时必须安装在可拆卸支架10上。所述的可拆卸支架10由支杆11、圆形支架座12、螺母13和底脚14构成，在圆形支架座12十字线两端焊接有四个底脚14，在圆形支架座12中心处开有圆孔。所述的支杆11为两头加工有螺纹的圆柱杆，支杆11上部与加热台台体8下表面的螺纹孔相连接，支杆11下部穿过圆形支架座12中心圆孔后使用螺母13固定，加热台台体8的使用位置高度可通过带螺纹的支杆11调节。所述的调压器2当改变电压范围时，可控制加热台台体8的表面温度范围。
其中：
①采用Al加工加热台台体，加热台台体外形尺寸为70mm×62mm×55mm，加热台台体中用于放置直管式碘钨灯的通孔直径为Ø10mm，每排四个通孔，两排通孔中心线距加热台台体试样放置面的间距分别为11mm和25mm，每排通孔中相邻通孔的中心线间距为14mm，每排两端的通孔中心线距其相邻的加热台台体侧面的间距均为10mm；用于可拆卸支架连接用螺纹孔的大小为M10mm、深30mm，螺纹孔中心线与加热台台体试样放置面间距为39mm，与加热台台体两侧面间距均为31mm；加热台台体上热电偶测温孔的大小为Ø5×10mm，热电偶测温孔中心线与加热台台体试样放置面间距为39mm，距与通孔方向相垂直的加热台台体两端面均为35mm；加热台台体试样放置面加工有30个用于固定试样用的M3×5mm的螺纹孔，该螺纹孔沿加热台台体宽度方向分为6列，相邻两列螺纹孔中心线间距为10mm，最外列的螺纹孔中心线距其相邻的加热台台体侧面间距为6mm，该螺纹孔沿加热台台体长边方向分为5行，相邻两行螺纹孔中心线间距为15mm，最外行的螺纹孔中心线距其相邻的加热台台体端面间距为5mm。
②采用普通碳钢加工可拆卸支架。支杆总长为90mm，其两头分别加工有M10×30mm的螺纹，支杆中间部分为Ø10mm的圆柱。支架座呈薄圆环形，其外径、内孔直径和厚度分别为Ø80mm、Ø12mm和5mm。底脚为平行六面体板条，厚5mm、短边边长19mm、锐角夹角为60°，底脚与支架座焊接的端面为其呈19mm×5mm的长方形端面，该端面短边沿支架座径向离支架座中心线间距分别为20mm和39mm，底脚与支架座焊接于一起后，支架座上表面距地面高度为35mm。
③选用4个直管式碘钨灯，碘钨灯的额定电压为110V，功率为500W，全长118mm，灯管外径为Ø9.5mm。热电偶感温端放置在加热台台体的测温孔内。
在室温为25℃时，通过调节调压器的输出电压（0~100V），该加热装置的加热温度可在25℃~480℃之间连续可调，加热台表面温度均匀，且升温速率可由输入电压进行调控。与同类常见商用加热装置相比，该加热装置结构简单、加热台体积小巧、移动和使用方便、性价比高，使用寿命长，可广泛用于实验室材料制备、处理或测试过程中试样的温控。
实施例3：
一种小型试样加热装置，其特征有加热台1、调压器2、电源3、温度显示仪4、热电偶5、陶瓷套6和导线7所构成，其中加热台1通过导线7与调压器2的输出端接线柱相连接，在加热台1的导线7连接处用陶瓷套6进行绝缘，调压器2的输入端接线柱通过导线7与电源3相连接，热电偶5的感温端贴在加热台1上试样的表面或放置在加热台1的测温孔内，热电偶5的接线与温度显示仪4的输出端相连接，温度显示仪4的输入端通过导线7与电源3相连接；所述的加热台1由导热性好的加热台台体8、直管式碘钨灯9、可拆卸支架10所构成，其中直管式碘钨灯9距其灯管封口结疤处较长的一端插入加热台台体8的灯孔中，加热台台体8被插入端无螺纹孔，直管式碘钨灯9通过其两端的金属夹头由导线7并联后与调压器2的输出端接线柱相连接；所述的可拆卸支架10由两头带螺纹的支杆11、圆形支架座12、螺母13和底脚14所构成，支杆11穿过支架座12的中心孔，用螺母13固定。
所述的一种小型试样加热装置，其特征在于所述的加热台台体8为长方体，上表面和下表面之间加工有两排平行通孔，用作放置直管式碘钨灯9，通孔直径大于直管式碘钨灯9灯管外径但小于直管式碘钨灯9灯管在其封口结疤处沿管径方向的最大尺寸；加热台台体8的正表面放置试样，用螺钉通过螺纹孔固定；在加热台台体8下表面开有一个螺纹孔，两侧面各开有一个热电偶测温孔，所述的加热台台体8既可水平放置也可竖直放置，水平放置时无需安装在可拆卸支架10上，垂直放置时必须安装在可拆卸支架10上。所述的可拆卸支架10由支杆11、圆形支架座12、螺母13和底脚14构成，在圆形支架座12十字线两端焊接有四个底脚14，在圆形支架座12中心处开有圆孔。所述的支杆11为两头加工有螺纹的圆柱杆，支杆11上部与加热台台体8下表面的螺纹孔相连接，支杆11下部穿过圆形支架座12中心圆孔后使用螺母13固定，加热台台体8的使用位置高度可通过带螺纹的支杆11调节。所述的调压器2当改变电压范围时，可控制加热台台体8的表面温度范围。
其中：
①采用普通碳钢加工加热台台体，加热台台体外形尺寸为70mm×57mm×52mm，加热台台体中用于放置直管式碘钨灯的通孔直径为Ø10mm，每排四个通孔，两排通孔中心线距加热台台体试样放置面的间距分别为11mm和24mm，每排通孔中相邻通孔的中心线间距为13mm，每排两端的通孔中心线距其相邻的加热台台体侧面的间距均为9mm；用于可拆卸支架连接用螺纹孔的大小为M10mm、深30mm，螺纹孔中心线与加热台台体试样放置面间距为37mm，与加热台台体两侧面间距均为28.5mm；加热台台体上热电偶测温孔的大小为Ø5×10mm，热电偶测温孔中心线与加热台台体试样放置面间距为37mm，距与通孔方向相垂直的加热台台体两端面均为35mm；加热台台体试样放置面加工有30个用于固定试样用的M3×5mm的螺纹孔，该螺纹孔沿加热台台体宽度方向分为6列，相邻两列螺纹孔中心线间距为9mm，最外列的螺纹孔中心线距其相邻的加热台台体侧面间距为6mm，该螺纹孔沿加热台台体长边方向分为5行，相邻两行螺纹孔中心线间距为15mm，最外行的螺纹孔中心线距其相邻的加热台台体端面间距为5mm。
②采用普通碳钢加工可拆卸支架。支杆总长为90mm，其两头分别加工有M10×30mm的螺纹，支杆中间部分为Ø10mm的圆柱。支架座呈薄圆环形，其外径、内孔直径和厚度分别为Ø80mm、Ø12mm和5mm。底脚为平行六面体板条，厚5mm、短边边长19mm、锐角夹角为60°，底脚与支架座焊接的端面为其呈19mm×5mm的长方形端面，该端面短边沿支架座径向离支架座中心线间距分别为20mm和39mm，底脚与支架座焊接于一起后，支架座上表面距地面高度为35mm。
③选用8个直管式碘钨灯，碘钨灯的额定电压为220V，功率为500W，全长118mm，灯管外径为Ø10mm。热电偶感温端放置在加热台台体的测温孔内。
在室温为25℃时，通过调节调压器的输出电压（0~200V），该加热装置的加热温度可在25℃~950℃之间连续可调，加热台表面温度均匀，且升温速率可由输入电压进行调控。与同类常见商用加热装置相比，该加热装置结构简单、加热台体积小巧、移动和使用方便、性价比高，使用寿命长，可广泛用于实验室材料制备、处理或测试过程中试样的温控。
Claims (5)
1.一种小型试样加热装置，其特征该加热装置由加热台（1）、调压器（2）、电源（3）、温度显示仪（4）、热电偶（5）、陶瓷套（6）和导线（7）所构成，其中加热台（1）通过导线（7）与调压器（2）的输出端接线柱相连接，在加热台（1）的导线（7）连接处用陶瓷套（6）进行绝缘，调压器（2）的输入端接线柱通过导线（7）与电源（3）相连接，热电偶（5）的感温端贴在加热台（1）上试样的表面或放置在加热台（1）的测温孔内，热电偶（5）的接线与温度显示仪（4）的输出端相连接，温度显示仪（4）的输入端通过导线（7）与电源（3）相连接；所述的加热台（1）由导热性好的加热台台体（8）、直管式碘钨灯（9）、可拆卸支架（10）所构成，其中直管式碘钨灯（9）距其灯管封口结疤处较长的一端插入加热台台体（8）的灯孔中，加热台台体（8）被插入端无螺纹孔，直管式碘钨灯（9）通过其两端的金属夹头由导线（7）并联后与调压器（2）的输出端接线柱相连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型试样加热装置，其特征在于所述的加热台台体（8）为长方体，上表面和下表面之间加工有两排平行通孔，用作放置直管式碘钨灯（9），通孔直径大于直管式碘钨灯（9）灯管外径但小于直管式碘钨灯（9）灯管在其封口结疤处沿管径方向的最大尺寸；加热台台体（8）的正表面放置试样，用螺钉通过螺纹孔固定；在加热台台体（8）下表面开有一个螺纹孔，两侧面各开有一个热电偶测温孔，所述的加热台台体（8）既可水平放置也可竖直放置，水平放置时无需安装在可拆卸支架（10）上，垂直放置时必须安装在可拆卸支架（10）上。
3.根据权利要求1所述的一种小型试样加热装置，其特征在于所述的可拆卸支架（10）由支杆（11）、圆形支架座（12）、螺母（13）和底脚（14）构成，在圆形支架座（12）十字线两端焊接有四个底脚（14），在圆形支架座（12）中心处开有圆孔。
4.根据权利要求1所述的一种小型试样加热装置，其特征在于所述的支杆（11）为两头加工有螺纹的圆柱杆，支杆（11）上部与加热台台体（8）下表面的螺纹孔相连接，支杆（11）下部穿过圆形支架座（12）中心圆孔后使用螺母（13）固定，加热台台体（8）的使用位置高度可通过带螺纹的支杆（11）调节。
5.根据权利要求1所述的一种小型试样加热装置，其特征在于所述的调压器（2）当改变电压范围时，可控制加热台台体（8）的表面温度范围。
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