CN209295671U - 内部温场温度更均匀的管式炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内部温场温度更均匀的管式炉，包括圆筒形炉膛和嵌装在炉膛内壁上的电热丝，其特征在于炉膛内壁上设有若干沿轴向间隔分布的周向槽孔，电热丝嵌装在这些周向槽孔内，且轴向相邻的电热丝之间通过连接导线串联或并联连接。本实用新型采用周向槽孔替代原先的轴向槽孔，从而改变了炉膛内的电热丝排布形式，其取得的改进优势在于电热丝在周向槽孔内发生高温蠕变时，电热丝两端由于横向弯曲埋设在炉膛的壁内，炉膛内部受到的膨胀应力是沿着炉膛的径向向两侧展开，并不直接施加于炉膛的顶部和底部，故能够有效防止炉膛壁开裂，确保炉膛壁的完整性和连续性，从而提高炉膛内部温场温度的均匀性。

Description

内部温场温度更均匀的管式炉

技术领域

本实用新型属于管式炉的结构技术领域，具体涉及一种内部温场温度更均匀的管式炉。

背景技术

管式炉主要是冶金、玻璃、热处理、锂电正负极材料、新能源、磨具等行业内用于测定材料在一定气氛和高温条件下的特性的专业电加热设备。管式炉加热时炉膛内部温场的温度均匀性对于最终测定结果的准确性有很大的影响，而温度均匀性的一个主要影响因素为炉膛内部电热丝的分布方式和结构。

目前市面上常见的管式炉的炉膛1都采用耐高温的陶瓷纤维材料制成，其内壁上设置轴向槽孔4，并将电热丝2置于轴向槽孔4内，因此电热丝是2沿炉膛1的轴向分布的，具体结合图1和图2所示，同样的结构也可以参见专利：CN201420127261-一种电热丝管式炉，CN201420127339-一种多段式组装的长管式炉。上述电热丝2沿炉膛1轴向长度方向有较好的热传导，并且如果轴向槽孔4及其内部电热丝2沿炉膛内壁圆周面间隔排布的更均匀更密一些，那么理论上炉膛1内部温场的温度能够保持有较高的均匀性。但实际情况是在使用一段时间后这类管式炉的炉膛1内部温场的温度均匀性下降，究其原因如下：

管式炉工作时电热丝2发生高温蠕变，尤其是电热丝2端部向着如图2中箭头所示的方向往四周膨胀，当陶瓷纤维材料制成的炉膛1壁上下部内应力超过极限就会开裂。尤其是当电热丝2端部太贴近炉膛1的顶部和底部时，这种开裂情况越发明显，而炉膛1开裂显然会破坏炉膛1内壁表面的连续性和完整性，影响温度传导，大大降低炉膛内温场的温度均匀性。

发明内容

本实用新型目的是：针对已有的管式炉存在的问题而提供一种内部温场温度更均匀的管式炉。

本实用新型的技术方案是：一种内部温场温度更均匀的管式炉，包括圆筒形炉膛和嵌装在炉膛内壁上的电热丝，其特征在于炉膛内壁上设有若干沿轴向均匀间隔分布的周向槽孔，电热丝嵌装在这些周向槽孔内，且轴向相邻的电热丝之间通过连接导线串联或并联连接。

进一步的，本实用新型中所述周向槽孔为环形闭合周向槽孔。

更进一步的，本实用新型中圆筒形炉膛由两个半圆筒形炉膛块拼接而成，每个半圆筒形炉膛块内壁上均设有两端敞口的半圆形周向分段槽孔，两个半圆筒形炉膛块上对应的半圆形周向分段槽孔相互拼合形成所述环形闭合周向槽孔。

进一步的，本实用新型中所述周向槽孔是由两个以上等弧度且两端封闭的圆弧形周向分段槽孔拼合而成的环形周向拼合槽孔，所述电热丝则由分别嵌装在各圆弧形周向分段槽孔内的分段电热丝组成，各分段电热丝之间通过连接导线串联。

更进一步的，本实用新型中圆筒形炉膛由两个半圆筒形炉膛块拼接而成，每个半圆筒形炉膛块内壁上均设有两端封闭的半圆形周向分段槽孔，两个半圆筒形炉膛块上对应的半圆形周向分段槽孔相互拼合形成所述环形周向拼合槽孔；所述电热丝则由分别嵌装在两个半圆形周向分段槽孔内的分段电热丝组成，两个半圆形周向分段槽孔内的分段电热丝之间通过连接导线串联。

进一步的，本实用新型中周向槽孔所在平面与炉膛的轴心线垂直，而连接导线与炉膛的轴心线平行。

进一步的，本实用新型中位于炉膛轴向两端的两个周向槽孔内嵌装的电热丝上分别接出有与外部电源相连的引线。

需要指出本实用新型的管式炉仅仅是针对其内部电热丝及嵌装电热丝的槽孔的布局实施了改进，而对于管式炉的其它部分均参见现有技术。例如同常规技术一样，本实用新型的管式炉的炉膛外壁同样复合粘结有由保温材料构成的保温壳体，保温壳体外由包裹有金属外壳，金属外壳两端安装有开闭炉膛的炉门。金属外壳上开安装有控制器，控制器内设有与外部电源相连的功率模块，用于调节加热温度。

本实用新型的优点是：

1．本实用新型提供的管式炉采用周向槽孔替代原先的轴向槽孔，从而改变了炉膛内的电热丝排布形式，其取得的改进优势在于电热丝在周向槽孔内发生高温蠕变时，电热丝（包括分段电热丝）两端由于横向弯曲埋设在炉膛的壁内，炉膛内部受到的膨胀应力是沿着炉膛的径向向两侧展开，并不直接施加于炉膛的顶部和底部，故能够有效防止炉膛壁开裂，确保炉膛内壁表面的完整性和连续性，从而提高炉膛内部温场温度的均匀性。

本案的周向槽孔嵌装电热丝的设计中，高温蠕变还使得周向槽孔内的电热丝在内部应力作用下产生向外紧贴炉膛内壁的趋势，进一步提高炉膛内壁的温度传导性，增强炉膛内部温场的温度均匀性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为现有的管式炉的炉膛内壁电热丝分布结构立体示意图；

图2为现有的管式炉的炉膛内壁电热丝分布结构平面示意图；

图3为本实用新型管式炉的炉膛主剖面图；

图4为图3的A-A向剖面图；

图5为本实用新型的炉膛（半圆筒形炉膛块）内壁电热丝分布结构立体示意图；

图6为本实用新型的炉膛（半圆筒形炉膛块）内壁电热丝分布结构平面示意图。

其中：1、炉膛；1a、半圆筒形炉膛块；2、电热丝；2a、分段电热丝；3、周向槽孔；3a、半圆形周向分段槽孔；4、轴向槽孔。

具体实施方式

实施例：结合图3~图6所示对本实用新型提供的这种内部温场温度更均匀的管式炉的结构进行详细说明：

同常规技术一样，这种管式炉的主体是圆筒形炉膛1和嵌装在炉膛1内壁上的电热丝2，电热丝2与外部电源相连。炉膛1外壁复合粘结有由保温材料构成的保温壳体（图中省略），保温壳体外由包裹有金属外壳（图中省略），金属外壳两端安装有开闭炉膛1的炉门（图中省略）。金属外壳上开安装有控制器（图中省略），控制器内设有与外部电源相连的功率模块（图中省略），用于调节加热温度。需要指出本实用新型的管式炉仅仅是针对其炉膛内部电热丝及嵌装电热丝的槽孔的布局形式实施了改进，而对于管式炉的其它部分均参见现有技术。

结合图3和图4所示，本实用新型的改进重点在于炉膛1内壁上设有若干沿轴向均匀间隔分布的周向槽孔3，电热丝2嵌装在这些周向槽孔3内，且轴向相邻的电热丝2之间通过连接导线（嵌埋在炉膛壁内，故图中不可见）串联或并联连接。

再结合图4~图6所示，本实施例的圆筒形炉膛1由两个半圆筒形炉膛块1a拼接而成，图5和图6实际揭示的就是其中一块半圆筒形炉膛块1a内部的周向槽孔设置形式。从图5和图6中我们可以看到每块半圆筒形炉膛块1a内壁上均设有两端封闭的半圆形周向分段槽孔3a，两个半圆筒形炉膛块1a上对应的半圆形周向分段槽孔3a相互拼合形成的周向槽孔3是一种环形周向拼合槽孔，其并非完全闭合的形式，如图4所示。并且所述周向槽孔3所在平面与炉膛1的轴心线垂直，用于轴向相邻的电热丝2之间串联或并联的连接导线则与炉膛1的轴心线平行。

所述电热丝2则由分别嵌装在两个半圆形周向分段槽孔3a内的分段电热丝2a组成，如图4所示，两个半圆形周向分段槽孔3a内的分段电热丝2a之间通过连接导线（嵌埋在炉膛壁内，故图中不可见）串联。

本实施例中位于炉膛1轴向最上端和最下端的两个周向槽孔3内嵌装的电热丝2上分别接出有与外部电源相连的引线（图中省略）。

结合图5和图6，并对比图1和图2所示，本实用新型提供的管式炉采用周向槽孔3替代原先的轴向槽孔4，从而改变了炉膛1内的电热丝2排布形式，其取得的改进优势在于电热丝2在周向槽孔3内发生高温蠕变时，电热丝2，或者分段电热丝2a的两端由于横向弯曲埋设在炉膛1的壁内，炉膛1内部受到的膨胀应力是沿着炉膛1的径向向两侧展开，如图6中箭头所指方向，并不直接施加于炉膛1的顶部和底部，故能够有效防止炉膛1壁开裂，确保炉膛1内壁表面的完整性和连续性，从而提高炉膛1内部温场温度的均匀性。

并且本案的周向槽孔3嵌装电热丝2的设计中，高温蠕变还使得周向槽孔3内的电热丝2在内部应力作用下产生向外紧贴炉膛1内壁的趋势，进一步提高炉膛1内壁的温度传导性，增强炉膛1内部温场的温度均匀性。

我们同时对图1和图2所示的常规管式炉炉膛和本实用新型管式炉的炉膛进行温度均匀性实验测试，测定结果如下：

常规的炉膛：

800℃，±10℃；

1200℃，±15℃；

本实用新型的炉膛：

800℃，±7℃；

1200℃，±10℃。

可见本实用新型的炉膛内部温场在800℃和1200℃下的温度偏差均小于常规炉膛内部温场，故本实用新型管式炉的温度均匀性优于常规管式炉。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内部温场温度更均匀的管式炉，包括圆筒形炉膛（1）和嵌装在炉膛（1）内壁上的电热丝（2），其特征在于炉膛（1）内壁上设有若干沿轴向均匀间隔分布的周向槽孔（3），电热丝（2）嵌装在这些周向槽孔（3）内，且轴向相邻的电热丝（2）之间通过连接导线串联或并联连接。

2.根据权利要求1所述的内部温场温度更均匀的管式炉，其特征在于所述周向槽孔（3）为环形闭合周向槽孔。

3.根据权利要求1所述的内部温场温度更均匀的管式炉，其特征在于所述周向槽孔（3）是由两个以上等弧度且两端封闭的圆弧形周向分段槽孔拼合而成的环形周向拼合槽孔，所述电热丝（2）则由分别嵌装在各圆弧形周向分段槽孔内的分段电热丝组成，各分段电热丝之间通过连接导线串联。

4.根据权利要求2所述的内部温场温度更均匀的管式炉，其特征在于圆筒形炉膛（1）由两个半圆筒形炉膛块（1a）拼接而成，每个半圆筒形炉膛块（1a）内壁上均设有两端敞口的半圆形周向分段槽孔（3a），两个半圆筒形炉膛块（1a）上对应的半圆形周向分段槽孔（3a）相互拼合形成所述环形闭合周向槽孔。

5.根据权利要求3所述的内部温场温度更均匀的管式炉，其特征在于圆筒形炉膛（1）由两个半圆筒形炉膛块（1a）拼接而成，每个半圆筒形炉膛块（1a）内壁上均设有两端封闭的半圆形周向分段槽孔（3a），两个半圆筒形炉膛块（1a）上对应的半圆形周向分段槽孔（3a）相互拼合形成所述环形周向拼合槽孔；所述电热丝（2）则由分别嵌装在两个半圆形周向分段槽孔（3a）内的分段电热丝（2a）组成，两个半圆形周向分段槽孔（3a）内的分段电热丝（2a）之间通过连接导线串联。

6.根据权利要求1所述的内部温场温度更均匀的管式炉，其特征在于周向槽孔（3）所在平面与炉膛（1）的轴心线垂直，而连接导线与炉膛（1）的轴心线平行。

7.根据权利要求1所述的内部温场温度更均匀的管式炉，其特征在于位于炉膛（1）轴向两端的两个周向槽孔（3）内嵌装的电热丝（2）上分别接出有与外部电源相连的引线。

8.根据权利要求1所述的内部温场温度更均匀的管式炉，其特征在于所述炉膛（1）外壁复合粘结有由保温材料构成的保温壳体，保温壳体外由包裹有金属外壳，金属外壳两端安装有开闭炉膛（1）的炉门。