CN109114982A - 一种高温熔样炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高温熔样炉，其包括：炉体，其内部具有环形的腔体，炉体的侧壁上开设有与腔体连通的炉口，炉口处设有炉门；加热装置，包括设于腔体内的炉丝；用于放置样品的转盘，转盘呈环形，转盘能旋转地设于腔体内；驱动装置，设于炉体外，并与转盘连接，驱动装置能驱动转盘旋转。本发明的高温熔样炉，在打开炉门过程中不会出现炉内温度急剧降低的问题，便于随时取出熔样，使操作人员免受高温伤害。

Description

一种高温熔样炉
技术领域
本发明涉及一种熔样炉，尤其是一种保温效果好的高温熔样炉。
背景技术
目前，样品(例如LiBO2)的熔融实验是在箱式高温马弗炉中进行，马弗炉的炉内腔体呈方形，腔体的一面敞口，由炉门封闭。样品的熔融实验需要的温度较高，比如加热熔融LiBO2需要1000℃的高温，当炉内处于高温状态时，打开炉门会使腔体的一面完全敞开，腔体全部暴露在外部环境中，加之腔体内的温度和环境温度差距非常大，腔体内热量快速散发出去，温度急剧降低，不能有效地维持炉温，造成样品在熔融过程中不能均匀受热，炉内样品的受热时间和受热状态也无法保证，影响样品质量。
另外，受制于箱式高温马弗炉的结构，也无法做到随时取出熔样，因为样品摆放原因，最早放进去的样品是最后拿出来的。
此外，由于马弗炉的炉门较大，炉内温度较高，尤其在夏天使用时，实验人员备受高温烘烤的煎熬。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温熔样炉，其在打开炉门过程中不会出现炉内温度急剧降低的问题，便于随时取出熔样，使操作人员免受高温伤害。
为达到上述目的，本发明提出一种高温熔样炉，其包括：炉体，其内部具有环形的腔体，所述炉体的侧壁上开设有与所述腔体连通的炉口，所述炉口处设有炉门；加热装置，包括设于所述腔体内的炉丝；用于放置样品的转盘，所述转盘呈环形，所述转盘能旋转地设于所述腔体内；驱动装置，设于所述炉体外，并与所述转盘连接，所述驱动装置能驱动所述转盘旋转。
如上所述的高温熔样炉，其中，所述转盘的顶部设有用于放置样品的样品槽，所述转盘的底部固定有保温盘，所述驱动装置与所述保温盘连接。
如上所述的高温熔样炉，其中，所述样品槽为多个，多个所述样品槽呈圆环形等间隔排列。
如上所述的高温熔样炉，其中，所述驱动装置包括电机和与所述电机连接的减速器，所述减速器与所述转盘之间通过一连接轴连接。
如上所述的高温熔样炉，其中，所述电机为步进电机，所述高温熔样炉还包括用于控制所述转盘的转速和位置的控制装置，所述控制装置包括：步进驱动器，与所述步进电机电连接；PLC控制器，与所述步进驱动器电连接；触摸屏，与所述PLC控制器电连接。
如上所述的高温熔样炉，其中，所述加热装置还包括与电源电连接的空气开关、与所述空气开关电连接的电流表、与所述电流表电连接的保险丝、与所述保险丝电连接的固态继电器、以及与所述固态继电器电连接的交流接触器，所述固态继电器和所述交流接触器与所述炉丝连接，所述空气开关、所述电流表、所述保险丝、所述固态继电器和所述交流接触器设于所述炉体外。
如上所述的高温熔样炉，其中，所述高温熔样炉还包括温控装置，所述温控装置包括：PID温度控制器，设于所述炉体外，所述PID温度控制器与所述固态继电器和所述交流接触器电连接；第一热电偶，设于所述腔体内，并能采集所述腔体内的温度，所述第一热电偶与所述PID温度控制器电连接，并能将温度信号输送给所述PID温度控制器，所述PID温度控制器根据所述温度信号控制所述固态继电器和所述交流接触器；第二热电偶，设于所述腔体内，所述第二热电偶与设于所述炉体外的温度巡检仪电连接。
如上所述的高温熔样炉，其中，所述高温熔样炉还包括控制柜，所述炉体固定在所述控制柜上方，所述驱动装置、所述空气开关、所述保险丝、所述固态继电器和所述交流接触器设于所述控制柜内部，所述电流表、所述PID温度控制器、所述温度巡检仪挂在所述控制柜的外壁上。
如上所述的高温熔样炉，其中，所述炉体包括柱体和间隔套设在所述柱体外的筒体，所述柱体与所述筒体之间形成所述腔体，所述炉丝盘绕在所述柱体的外侧壁和所述筒体的内侧壁上，所述炉口开设在所述筒体上。
如上所述的高温熔样炉，其中，所述炉口的宽度小于所述筒体的半径，所述炉口的高度小于所述筒体的高度。
本发明的高温熔样炉的特点和优点是：
本发明的高温熔样炉，在炉体内设置环形的腔体，在炉体侧壁上开设炉口，与现有箱式马弗炉相比，炉口开设的较小，在打开炉门过程中腔体暴露比较少，不会出现炉内温度急剧降低的问题，有助于维持炉温，保温效果好；与箱式马弗炉的方形腔体相比，环形腔体的空间较小，腔体内升温快，能缩短升温时间；同时由于炉口可以开设的比较小，实验人员可以免受高温烘烤的煎熬；另外，由于腔体呈环形，转盘呈环形并能旋转地设于腔体内，当待取样品移动到炉口处时取出即可，取样方便，放置样品也方便；此外，由于转盘可旋转，转盘上的样品在腔体内处于相同的受热状态，样品受热均匀。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明的高温熔样炉的立体示意图；
图2是本发明的高温熔样炉的主视图；
图3是图2中高温熔样炉的俯视图；
图4是转盘的示意图。
主要元件标号说明：
1 炉体
11 筒体
2 转盘
3 驱动装置
4 炉门
5 触摸屏
6 控制柜
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，本发明提出一种高温熔样炉，其包括炉体1、加热装置、用于放置样品的转盘2和驱动装置3，炉体1内部具有环形的腔体，炉体1的侧壁上开设有与腔体连通的炉口，炉口处设有炉门4，例如炉门4通过平行摇杆机构与炉体1连接；加热装置包括设于腔体内的炉丝，用于对腔体加热，例如炉丝的材料为镍铬电阻丝或硅钼棒；转盘2呈环形，转盘2能旋转地设于腔体内，例如转盘2位于腔体的底部，炉丝通过对腔体加热，使转盘2上的样品熔融；驱动装置3设于炉体1外，并与转盘2连接，驱动装置3能驱动转盘2旋转。
本发明在炉体1内设置环形的腔体，在炉体1侧壁上开设炉口，与现有箱式马弗炉相比，炉口可以开设的较小，在打开炉门4过程中腔体暴露比较少，不会出现炉内温度急剧降低的问题，有助于维持炉温，保温效果好；与箱式马弗炉的方形腔体相比，环形腔体的空间较小，腔体内升温快，能缩短升温时间；同时由于炉口可以开设的比较小，实验人员可以免受高温烘烤的煎熬；
另外，由于腔体呈环形，转盘2呈环形并能旋转地设于腔体内，当待取样品移动到炉口处时取出即可，取样方便，放置样品也方便。
此外，由于转盘2可旋转，转盘2上的样品在腔体内处于相同的受热状态，样品受热均匀。
如图2、图3所示，在一个具体实施例中，炉体1包括柱体和间隔套设在柱体外的筒体11，柱体与筒体11之间形成腔体，炉丝呈螺旋状盘绕在柱体的外侧壁和筒体11的内侧壁上，炉口开设在筒体11上。
进一步，炉口的宽度小于筒体11的半径，炉口的高度小于筒体11的高度。例如，筒体11的直径为50cm，筒体11的高度(即炉体1的高度)为20cm，炉口的宽度尺寸为8cm，炉口的高度尺寸为8cm。
如图4所示，在另一个具体实施例中，转盘2的顶部设有用于放置样品的样品槽，转盘2的底部固定有保温盘，驱动装置3与保温盘连接。例如，转盘2由陶瓷材料制成，保温盘由纤维材料制成。通过设置保温盘，可以防止腔体的温度传导至驱动装置3，避免热量损失。其中，样品槽为多个，多个样品槽呈圆环形等间隔排列。
进一步，驱动装置3包括电机和与电机连接的减速器，减速器与转盘2之间通过一连接轴连接，由电机驱动减速器带动转盘2旋转。例如，减速器为齿轮减速器，连接轴为钢轴。
如图1、图2所示，进一步，电机为步进电机，高温熔样炉还包括用于控制转盘2的转速和位置的控制装置，控制装置包括步进驱动器、PLC控制器和触摸屏5，步进驱动器与步进电机电连接；PLC控制器与步进驱动器电连接；触摸屏5(或称为触控面板)与PLC控制器电连接，通过触摸屏5调节转盘2的转速和位置，具体是触摸屏5通过界面控制，来调节转盘2转速和位置。
在控制转盘2转速方面，本实施例采用PLC控制器控制步进电机进而控制转盘2转动，步进电机轴的转速与输入脉冲频率成正比，通过控制输入脉冲频率就控制了步进电机轴的转速，这样就达到了调节转盘2转速的目的。在设计转盘2时，可以将PLC控制器预定两种输入频率，分别对应高、低二档的转速。
在控制转盘2位置方面，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。同时，还可以在起始位置，即转盘2编号为1的位置上设置限位，即便在电机转动过程中出现了丢步的现象造成了转盘2位置的偏移，也可通过触摸屏5上的归零键，根据转盘2编号为1的位置进行校准，同时还可针对转盘2的每个位置做单独手动校准，如果发现每个位置出现少量偏移，可以通过手动依靠目测对其进行单独校准。
在一个优选的实施例中，加热装置还包括与电源电连接的空气开关、与空气开关电连接的电流表、与电流表电连接的保险丝、与保险丝电连接的固态继电器、以及与固态继电器电连接的交流接触器，固态继电器和交流接触器与炉丝连接，空气开关、电流表、保险丝、固态继电器和交流接触器设于炉体1外。
进一步，高温熔样炉还包括温控装置，温控装置包括PID温度控制器、第一热电偶和第二热电偶，PID温度控制器设于炉体1外，PID温度控制器与固态继电器和交流接触器电连接；第一热电偶设于腔体内，并能采集腔体内的温度，第一热电偶与PID温度控制器电连接，并能将温度信号输送给PID温度控制器，PID温度控制器根据温度信号控制固态继电器和交流接触器，例如第一热电偶的数量为一个；第二热电偶设于腔体内，第二热电偶与设于炉体1外的温度巡检仪电连接，例如第二热电偶的数量为三个。
具体加热过程为：三相电分别接三个空气开关，然后通过保险丝接到固态继电器，PID温度控制器控制固态继电器通断和交流接触器，继而控制加热温度。炉体1内部的第一热电偶用来做PID温度控制器的信号采集用，根据它的温度来控制加热量；三个第二热电偶用于监控炉体1内温度，做温度巡检用，用来检测炉体1内部温度是否真实有效。
如图1、图2所示，进一步，高温熔样炉还包括控制柜6，炉体1固定在控制柜6上方，驱动装置3和PLC控制器设于控制柜6内部，空气开关、保险丝、固态继电器和交流接触器设于控制柜6内部，电流表、PID温度控制器、温度巡检仪挂在控制柜6的外壁上。
本实施例采用电流同步信号控制技术，实现对加热电流大小的控制。根据PID算法计算出相应电流大小，不间断小电流加热，使性能稳定可靠，控温精度优越。并采用大尺寸图文液晶显示屏，显示设备的各种状态和数据，使操作更加便捷。
本发明一方面可保证更为精确的样品熔融实验效果，在加热情况下开启炉门4取样能够保证腔体恒温，保证不被取走的样品仍然有很好的熔融效果，同时可以通过转盘2的旋转实现任何时间取走任意位置的样品，保证样品的熔融时间，另一方面也可减轻实验人员的劳动强度，减少开启炉门4的热量散失，节能环保。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种高温熔样炉，其特征在于，所述高温熔样炉包括：
炉体，其内部具有环形的腔体，所述炉体的侧壁上开设有与所述腔体连通的炉口，所述炉口处设有炉门；
加热装置，包括设于所述腔体内的炉丝；
用于放置样品的转盘，所述转盘呈环形，所述转盘能旋转地设于所述腔体内；
驱动装置，设于所述炉体外，并与所述转盘连接，所述驱动装置能驱动所述转盘旋转。
2.如权利要求1所述的高温熔样炉，其特征在于，所述转盘的顶部设有用于放置样品的样品槽，所述转盘的底部固定有保温盘，所述驱动装置与所述保温盘连接。
3.如权利要求2所述的高温熔样炉，其特征在于，所述样品槽为多个，多个所述样品槽呈圆环形等间隔排列。
4.如权利要求1所述的高温熔样炉，其特征在于，所述驱动装置包括电机和与所述电机连接的减速器，所述减速器与所述转盘之间通过一连接轴连接。
5.如权利要求4所述的高温熔样炉，其特征在于，所述电机为步进电机，所述高温熔样炉还包括用于控制所述转盘的转速和位置的控制装置，所述控制装置包括：
步进驱动器，与所述步进电机电连接；
PLC控制器，与所述步进驱动器电连接；
触摸屏，与所述PLC控制器电连接。
6.如权利要求1所述的高温熔样炉，其特征在于，所述加热装置还包括与电源电连接的空气开关、与所述空气开关电连接的电流表、与所述电流表电连接的保险丝、与所述保险丝电连接的固态继电器、以及与所述固态继电器电连接的交流接触器，所述固态继电器和所述交流接触器与所述炉丝连接，所述空气开关、所述电流表、所述保险丝、所述固态继电器和所述交流接触器设于所述炉体外。
7.如权利要求6所述的高温熔样炉，其特征在于，所述高温熔样炉还包括温控装置，所述温控装置包括：
PID温度控制器，设于所述炉体外，所述PID温度控制器与所述固态继电器和所述交流接触器电连接；
第一热电偶，设于所述腔体内，并能采集所述腔体内的温度，所述第一热电偶与所述PID温度控制器电连接，并能将温度信号输送给所述PID温度控制器，所述PID温度控制器根据所述温度信号控制所述固态继电器和所述交流接触器；
第二热电偶，设于所述腔体内，所述第二热电偶与设于所述炉体外的温度巡检仪电连接。
8.如权利要求7所述的高温熔样炉，其特征在于，所述高温熔样炉还包括控制柜，所述炉体固定在所述控制柜上方，所述驱动装置、所述空气开关、所述保险丝、所述固态继电器和所述交流接触器设于所述控制柜内部，所述电流表、所述PID温度控制器、所述温度巡检仪挂在所述控制柜的外壁上。
9.如权利要求1所述的高温熔样炉，其特征在于，所述炉体包括柱体和间隔套设在所述柱体外的筒体，所述柱体与所述筒体之间形成所述腔体，所述炉丝盘绕在所述柱体的外侧壁和所述筒体的内侧壁上，所述炉口开设在所述筒体上。
10.如权利要求9所述的高温熔样炉，其特征在于，所述炉口的宽度小于所述筒体的半径，所述炉口的高度小于所述筒体的高度。
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