CN202185298U - 适合介质熔化的加热保温装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种适合高熔点介质熔化的加热保温装置，该装置包括：加热模块、保温模块和冷却模块；保温模块包括具有保温层的箱体，所述箱体还具有容纳熔化容器的内腔和开启所述内腔的烘箱门，所述箱体下部设有所述熔化容器中的介质流出的穿孔；所述加热模块至少包括加热棒，所述加热棒分布在所述箱体的内腔中；所述冷却模块与所述穿孔连接；所述冷却模块包括：传导冷却层和连接在所述传导冷却层之下的空气冷却层；所述传导冷却层由实心的保温材料制成，所述空气冷却层具有由空气形成的冷却腔；所述冷却模块还包括与所述冷却腔连接的风机。本实用新型能维持一定的环境温度，既能保证液态的介质在一定压力下流出，又能使流出的介质快速凝固。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油开发实验领域，具体而言，涉及一种适合介质熔化的加热保温装置。
背景技术
在油气田开发实验研究中，岩心孔隙结构历来受到研究者的重视，但是其不可控制的特点也制约了相关研究的精度与深度。为了制造具有相同孔隙结构的岩心，研究者提出了高熔点介质3D打印方法，该方法通常使用玻璃作为实验中的高熔点介质，其熔点为1300度，面临的主要问题之一是需要将高熔点介质熔化成可流动液态，并使流体在流出后快速凝固。
实用新型内容
本实用新型提供一种适合高熔点介质熔化的加热保温装置以解决在制造具有相同孔隙结构的岩心的过程中，现有技术难以将高熔点介质熔化成可流动液态，并使流体在流出后快速凝固的问题。
为此，本实用新型提出一种适合介质熔化的加热保温装置，该装置包括：加热模块、保温模块和冷却模块；所述保温模块包括具有保温层的箱体，所述箱体还具有容纳熔化容器的内腔和开启所述内腔的烘箱门，所述箱体下部设有所述熔化容器中的介质流出的穿孔；所述加热模块至少包括加热棒，所述加热棒分布在所述箱体的内腔中；所述冷却模块与所述穿孔连接；所述冷却模块包括：传导冷却层和连接在所述传导冷却层之下的空气冷却层；所述传导冷却层由实心的保温材料制成，所述空气冷却层具有由空气形成的冷却腔；所述冷却模块还包括与所述冷却腔连接的风机。
进一步地，所述烘箱门设置在所述箱体的顶部，所述烘箱门具有压紧所述熔化容器的弹性压紧面。
进一步地，所述箱体的底部设有固定所述熔化容器的固定面，所述箱体还设有管线孔，所述管线孔中设置有连接管线。
进一步地，所述加热棒为六支硅钼加热棒，所述加热棒供热温度大于等于1400度，均匀分布在箱体的内腔中。
进一步地，所述加热模块还包括与所述加热棒通过电路连接的控制板，所述控制板设置在所述箱体外。
进一步地，所述加热模块还包括设置在所述箱体内的测量加热温度的铂金温度传感器。
进一步地，所述加热模块还包括设置、显示及传送温度数据的西格玛温度仪表。
进一步地，所述加热棒采用220V交流电压，总功率3000w。
进一步地，所述传导冷却层和所述空气冷却层均为环形，所述传导冷却层包围在所述穿孔外，所述空气冷却层的中央具有与所述穿孔连接的降温通道，所述降温通道设置在所述穿孔之下。
进一步地，所述冷却腔具有螺旋式通道。
本实用新型采用加热棒对内腔在熔化容器的高熔点介质进行加热，使之达到液态，通过具有保温层的箱体对介质进行保温，在保温后经穿孔流过所述传导冷却层和所述空气冷却层，实现了阶梯式冷却，使高熔点介质从液态快速凝固，因而到达了预期的目的。
附图说明
图1为根据本实用新型实施例的适合高熔点介质熔化的加热保温装置的整体结构示意图；
图2为根据本实用新型实施例的加热模块的主视结构示意图；
图3为根据本实用新型实施例的加热模块的俯视结构示意图：
图4为根据本实用新型实施例的保温模块的主视结构示意图：
图5为根据本实用新型实施例的保温模块的俯视结构示意图：
图6为根据本实用新型实施例的冷却模块的主视结构示意图：
图7为根据本实用新型实施例的冷却模块的俯视结构示意图。
附图标号说明：
10、加热模块 101、加热棒 102、接线柱 103、电路 105、控制板
30、保温模块 301、箱体 302、内层 303、烘箱门 304、外层
305、固定面 307、内腔 308、管线孔 309、穿孔 3031、弹簧
3033、压板 3021、传导孔 50、冷却模块 501、传导冷却层
503、空气冷却层 504、降温通道 505、风机
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型提出一种适合高熔点介质熔化的加热保温装置，高熔点介质例如为玻璃微粒或硅酸钠粉末，其熔点在1300度或以上，该装置包括：加热模块10、保温模块30和冷却模块50。
如图3和图4所示，所述保温模块30包括具有保温层的箱体301，所述箱体301还具有容纳熔化容器的内腔307和开启所述内腔307的烘箱门303，熔化容器例如可以为坩埚。所述箱体301下部设有所述熔化容器中的介质流出的穿孔309。熔化容器的底部例如可以连接喷嘴，以进行喷射实验。喷嘴可以采用喷射实验中的现有的各种结构，也可以采用新设计的喷嘴。放置时，喷嘴从穿孔中穿过，穿孔内径要适合喷嘴从中穿过，根据使用的喷嘴，穿孔内径可以为15mm。如图5所示，箱体301为长方体形，箱体301的侧壁分为内层302和外层304，外层304包围在内层302之外。内层302采用陶瓷耐火材料为保温材料其厚度可以50mm。外层304采用栅格、连通结构，厚度50mm；在循环气体作用下，外壁温度不至于过热。
如图4所示，传导孔3021是内径5mm的通孔，设置在箱体的底部并与冷却模块30邻接，使箱体内的热量有效传递到冷却模块30。
如图2和图3所示，所述加热模块10至少包括加热棒101，所述加热棒101分布在所述箱体301的内腔中。进一步地，所述加热棒101为六支硅钼加热棒，所述加热棒采用220V交流电压，总功率3000w，所述加热棒101供热温度大于等于1400度，这样，便于连接电源，便于操作和使用。加热棒均匀分布在箱体的内腔中，以使箱体内的加热温度均匀。硅钼加热棒可拆卸，便于维修、更换。
进一步地，如图2和图3所示，所述加热模块10还包括与所述加热棒101通过电路103连接的控制板105，所述控制板105设置在所述箱体301外。所述加热棒101连接在电路103的接线柱102上。所述控制板105可以内设电路板或芯片以实现电路控制。
进一步地，所述加热模块还包括设置在所述箱体内的测量加热温度的铂金温度传感器(图中未示出)，以精确传感温度，使用的铂金温度传感器的精度为±1℃。
进一步地，所述加热模块还包括设置、显示及传送温度数据的西格玛温度仪表，西格玛温度仪表与铂金温度传感器连接。西格玛温度仪表还可以连接到所述控制板105上。控制过程可由控制板105操作，也可由控制板105之外的总系统控制，可设置目标温度、升温速度和降温速度等参数。
如图5和图6所示，所述冷却模块50与所述穿孔309连接；所述冷却模块50包括：传导冷却层501和连接在所述传导冷却层之下的空气冷却层504；所述传导冷却层501由实心的保温材料制成，通过箱体内的温度传导，使得穿孔底部的温度不低于1300℃。所述空气冷却层503具有由空气形成的冷却腔；所述冷却模块503还包括与所述冷却腔连接的风机505。风机505设置在箱体301底部的外侧。
进一步地，如图6和图7所示，所述传导冷却层501和所述空气冷却层503均为环形，所述传导冷却层501包围在所述穿孔309外，所述空气冷却层503的中央具有与所述穿孔309连接的降温通道504，所述降温通道504设置在所述穿孔309之下，介质从穿孔309流出后，经过降温通道504离开。风机505将室温条件的空气导入穿孔309下方，使空气冷却层环空内的中间区域达到900℃，这样，可以使液态的介质得以迅速冷却，介质的温度能够降到熔点(1300℃)以下，从而凝固。进一步地，所述冷却腔具有螺旋式通道。螺旋式的通道设计减缓了空气进入时较强的方向性流动；在有效距离内，微弱空气流在高温传导层的作用下变成较低温度(900℃)的热稳定层，能够稳定地保持这一温度。该装置能维持一定的环境温度，既能保证呈液态的介质在一定压力下流出，又能使得流出的介质在10mm距离内快速凝固。
进一步地，如图4所示，所述烘箱门303设置在所述箱体301的顶部，所述烘箱门303具有压紧所述熔化容器的弹性压紧面。所述箱体的底部设有固定所述熔化容器的固定面305。该弹性压紧面包括弹簧3031和压板3033，压板3033上覆盖有保温层。该弹性压紧面向熔化容器施加一定压力，配合下部的固定面305将熔化容器固定压紧，使得熔化容器固定稳定。
进一步地，如图4所示，所述箱体301的侧面还设有管线孔308，管线孔308中设置有连接管线。连接管线连接熔化容器与加热模块外的其他配套装置。
下面介绍以下本实用新型的一种使用用途，本实用新型可以但不局限用于高熔点介质3D打印中或喷射实验中，以玻璃微粒熔化过程及喷射叠置两行液滴为例，说明适合高熔点介质熔化的加热保温装置的工作过程。
①准备工作
准备100g玻璃微粒，装入熔化容器(坩埚)内，盖好端盖；
将坩埚整体放置在箱体301内，坩埚下端连接有喷嘴，喷嘴从箱体下方的穿孔309穿出，坩埚外径卡在箱体内内层的固定面305上；
缓慢关闭烘箱门303，保证弹性压紧面3033卡住坩埚，锁紧烘箱门303；
接通电源；
将喷射实验所需的载物台相对箱体301设置在合适位置，例如，设置在喷嘴下方，载物台顶面调节至与空气冷却面下端平齐；
②熔化介质阶段
启动保温模块，设置温度1300℃，升温梯度为4～6℃/分钟，每200℃稳定20min。达到设置温度后，保温60分钟。
③喷射阶段
启动简单喷射程序，参数设置为：喷射液滴直径为0.6mm；喷射速度为1点/s，载物台沿水平方向直线运动。
在测试区域等距离(0.5mm)喷射10个孤立的点；
载物台下移0.6mm，在上次定位原点基础上前移0.5mm，再等距离(0.5mm)喷射9个孤立的点；
④清理阶段
试验完成后，降低并撤出载物台；
在高温状态利用气体将坩埚内的液体清理干净；之后采用阶段降温的方式冷却。
工作过程中要穿戴防高温、防喷溅安全保护服，提高安全意识，防止高温伤害。
待喷射液体冷却至室温后，检查喷射效果。效果分析：孤立液滴成型接近圆形，末端稍带突起；叠置的液滴在接触部稍微扁平，3颗粒黏合成一体，具有较强的黏合力。该结果说明，适合高熔点介质熔化的加热保温装置实现了加热熔化、恒定保温和定温度环境冷却的功能，达到了设计预期。
本实用新型采用加热棒对内腔在熔化容器的高熔点介质进行加热，使之达到液态，通过具有保温层的箱体对介质进行保温，在保温后经穿孔流过所述传导冷却层和所述空气冷却层，实现了阶梯式冷却，使高熔点介质从液态快速凝固，因而到达了预期的目的。
本发明具有以下优点：
1.该装置体积小巧，外形尺寸为：300×300×400mm，炉膛尺寸为：150×150×200mm；
2.可拆卸的硅钼加热棒，便于维修、更换。该装置最高温度可达1400℃；
3.特殊设计的外形及内部结构满足了其它部件的安装、工作条件；
4.该装置底部具有阶段式冷却结构，满足将高温介质在短距离内大梯度降温的需求。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述适合介质熔化的加热保温装置包括：加热模块、保温模块和冷却模块；
所述保温模块包括具有保温层的箱体，所述箱体还具有容纳熔化容器的内腔和开启所述内腔的烘箱门，所述箱体下部设有所述熔化容器中的融化的所述介质流出的穿孔；
所述加热模块至少包括加热棒，所述加热棒分布在所述箱体的内腔中；
所述冷却模块与所述穿孔连接；所述冷却模块包括：传导冷却层和连接在所述传导冷却层之下的空气冷却层；所述传导冷却层由实心的保温材料制成，所述空气冷却层具有由空气形成的冷却腔；所述冷却模块还包括与所述冷却腔连接的风机。
2.如权利要求1所述的适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述烘箱门设置在所述箱体的顶部，所述烘箱门具有压紧所述熔化容器的弹性压紧面。
3.如权利要求1所述的适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述箱体的底部设有固定所述熔化容器的固定面，所述箱体还设有管线孔，所述管线孔中设置有连接管线。
4.如权利要求1所述的适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述介质的熔点为1300度以上，所述加热棒为六支硅钼加热棒，所述加热棒供热温度大于等于1400度，均匀分布在箱体的内腔中。
5.如权利要求1所述的适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述加热模块还包括与所述加热棒通过电路连接的控制板，所述控制板设置在所述箱体外。
6.如权利要求1所述的适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述加热模块还包括设置在所述箱体内的测量加热温度的铂金温度传感器。
7.如权利要求1所述的适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述加热模块还包括设置、显示及传送温度数据的西格玛温度仪表。
8.如权利要求1所述的适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述加热棒采用220V交流电压，总功率3000w。
9.如权利要求1所述的适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述传导冷却层和所述空气冷却层均为环形，所述传导冷却层包围在所述穿孔外，所述空气冷却层的中央具有与所述穿孔连接的降温通道，所述降温通道设置在所述穿孔之下。
10.如权利要求9所述的适合介质熔化的加热保温装置，其特征在于，所述冷却腔具有螺旋式通道。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20120411 Termination date: 20200805 |