CN203837485U - 一种实验用高温真空钽丝加热炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种实验用高温真空钽丝加热炉，包括外壳体、底座和设置在外壳体内部的加热装置，外壳体和底座之间密封连接；所述加热装置由高温发热元件、热电偶、保温包套和顶部挡板组成，热电偶设于加热装置中心位置并竖直插入底座中；高温发热元件由钽丝、刚玉管、刚玉环垫片和两根钽材接线柱组成，其中刚玉管均匀分布在热电偶周围，钽丝螺旋形环绕在所有刚玉管上，且其两端分别固定在两根钽材接线柱上，相邻钽丝线圈间用刚玉环垫片隔开，两根钽材接线柱分别穿过底座，在使用时可与外部电源相连；刚玉管外侧设有保温包套。该加热炉结构简单，体积小巧，升温速度快，成本低廉，维修容易，循环使用寿命长，可以满足多数加热和保温实验要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种加热设备，特别提供一种实验用高温真空钽丝加热炉。
背景技术
目前实验中采用的普通加热炉（FeCrAl炉丝），加热温度范围和升温速率受到限制，最高温度仅能达到1000℃左右，室温至1000℃温度范围内可以维持的最大线性升温速率仅为0.23℃/s。对于更高的加热温度和更快的加热速度，这种加热炉已无法满足要求。钽的熔点高达2996℃，热膨胀系数很小，富有延展性，可以拉成细丝状，适合用来制作高温加热炉的发热元件。
实用新型内容
为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种实验用高温真空钽丝加热炉，该加热炉能够提高加热温度上限和线性升温速率。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种实验用高温真空钽丝加热炉，包括外壳体、底座和设置在外壳体内部的加热装置，外壳体和底座之间密封连接；其特征在于：
所述加热装置由高温发热元件、热电偶、保温包套和顶部挡板组成，其中热电偶设于加热装置中心位置并竖直插入底座中；高温发热元件由钽丝、三根或三根以上刚玉管、刚玉环垫片和两根钽材接线柱组成，其中刚玉管均匀分布在热电偶周围，且与热电偶平行，钽丝螺旋形环绕在所有刚玉管上，且其两端分别固定在两根钽材接线柱上，相邻钽丝线圈间用刚玉环垫片隔开，两根钽材接线柱设于刚玉管外侧，且分别穿过底座，在使用时可与外部电源相连；保温包套设置在刚玉管外侧，用于保持炉内温度；
所述外壳体和底座均为双层不锈钢中空结构，其中间能注入循环水进行冷却操作，外壳体设有通气口，与真空系统连接可对外壳体内部进行抽真空操作。
本实用新型所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：相邻两根环绕有钽丝的刚玉管中间设有一根样品杆（可采用细的刚玉管做样品杆），热电偶端部靠近样品杆。
本实用新型所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：所述底座上设有固定装置，用于固定加热装置。钽材接线柱与固定装置之间采用陶瓷绝缘垫片隔开，外壳体和底座优选采用密封胶圈连接，所述热电偶采用铂铑合金，保温包套优选为五层铌材圆筒。
作为优选方案，所述高温发热元件中设有四根刚玉管，且刚玉管呈方形排列，相邻两根间距为10mm，环绕其上的钽丝直径为1mm，且环绕圈数为8圈。
本实用新型的有益效果是：加热炉发热元件电阻约0.5Ω，功率1kW，最高加热温度为1500℃，加热速度为0～5℃/s可控，可以快速升温且加热均匀；结构简单，体积小巧，成本低廉，维修容易，循环使用寿命长，可以满足多数加热和保温实验要求。
附图说明
图1本实用新型所述实验用高温真空钽丝加热炉的结构示意图。
图中：1-外壳体，2-刚玉管，3-顶部挡板，4-刚玉环垫片，5-样品杆，6-保温包套，7-外壳体出水口，8-钽材接线柱，9-外壳体入水口，10-底座出水口，11-底座入水口，12-底座，13-密封胶圈，14-热电偶，15-钽丝，16-外壳体通气口，17-固定装置，18-陶瓷绝缘垫片。
图2加热炉高温发热元件的俯视图。
具体实施方式
实施例1
如图1、2所示，本实用新型所述实验用高温真空钽丝加热炉由外壳体1、底座12和设置在外壳体1内部的加热装置组成，其中加热装置由高温发热元件、热电偶14、铌材保温包套6和顶部挡板3组成，热电偶14设于加热装置中心位置并竖直插入底座12中；高温发热元件由钽丝15、四根刚玉管2、刚玉环垫片4和两根钽材接线柱8组成，其中四根刚玉管2呈方形均匀分布在热电偶14周围，且与热电偶14平行，相邻两根间距为10mm，直径为1mm的钽丝15螺旋形环绕在所有刚玉管2上，且其两端分别固定在两根钽材接线柱8上，相邻钽丝15线圈间用刚玉环垫片4隔开，两根钽材接线柱8设于刚玉管2外侧，且分别穿过底座12，在使用时可与外部电源相连；保温包套6为五层铌材圆筒，设置在所有刚玉管2外侧，用于保持炉内温度；顶部挡板3设于高温发热元件上面，且只能与一根钽材接线柱8接触；钽材接线柱8与设于底座12上的固定装置17之间采用陶瓷绝缘垫片18隔开（其中固定装置17由一圆盘形固定台及设于固定台下与底座12相连的支架组成，圆盘形固定台上设有三个圆孔，两根钽材接线柱8分别穿过其中两个圆孔，并采用陶瓷绝缘垫片18将钽材接线柱8与圆孔边缘隔开）。相邻两根环绕有钽丝15的刚玉管2中间插有一根细刚玉管作为样品杆5，热电偶14穿过圆盘形固定台中心的一个圆孔，其上端部靠近样品杆5。
外壳体1和底座12均为双层不锈钢中空结构，且其上分别设有外壳体入水口9、外壳体出水口7、底座入水口11和底座出水口10，循环水注入外壳体1和底座12中可以起到充分冷却炉体作用。外壳体1还设有通气口16，与真空系统连接可对外壳体1的内部进行抽真空操作。外壳体1和底座12间采用密封胶圈连接。
该加热炉在工作时，首先将样品放在样品杆5上，合上顶部挡板3，外壳体1和底座12密封连接，然后通过外壳体通气口16与机械泵及分子泵真空系统连接对外壳体1的内部进行抽真空操作。真空达到要求后，通入循环水，采用外部控温装置接入加热电流，开始加热。
最后需要说明的是：以上实施方式仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，参照上述实施方式对本实用新型做了详尽说明，本领域的普通技术人员应当理解，也依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神范围的任何修改及局部替换，但其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种实验用高温真空钽丝加热炉，包括外壳体、底座和设置在外壳体内部的加热装置，外壳体和底座之间密封连接；其特征在于：
所述加热装置由高温发热元件、热电偶、保温包套和顶部挡板组成，其中热电偶设于加热装置中心位置并竖直插入底座中；高温发热元件由钽丝、三根或三根以上刚玉管、刚玉环垫片和两根钽材接线柱组成，其中刚玉管均匀分布在热电偶周围，且与热电偶平行，钽丝螺旋形环绕在所有刚玉管上，且其两端分别固定在两根钽材接线柱上，相邻钽丝线圈间用刚玉环垫片隔开，两根钽材接线柱设于刚玉管外侧，且分别穿过底座，在使用时可与外部电源相连；保温包套设置在刚玉管外侧，用于保持炉内温度；
所述外壳体和底座均为双层不锈钢中空结构，其中间能注入循环水进行冷却操作，外壳体设有通气口，与真空系统连接可对外壳体内部进行抽真空操作。
2.按照权利要求1所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：相邻两根环绕有钽丝的刚玉管中间设有一根样品杆，热电偶端部靠近样品杆。
3.按照权利要求2所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：采用刚玉管做样品杆。
4.按照权利要求1所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：所述底座上设有固定装置，用于固定加热装置。
5.按照权利要求4所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：钽材接线柱与所述固定装置之间采用陶瓷绝缘垫片隔开。
6.按照权利要求1所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：外壳体和底座采用密封胶圈连接。
7.按照权利要求1所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：所述高温发热元件中设有四根刚玉管，且刚玉管呈方形排列，相邻两根间距为10mm，环绕其上的钽丝直径为1mm，且环绕圈数为8圈。
8.按照权利要求1所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：所述热电偶采用铂铑合金。
9.按照权利要求1所述实验用高温真空钽丝加热炉，其特征在于：所述保温包套为五层铌材圆筒。
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