CN213749699U - 量热装置绝热屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于绝热量热领域，具体地说是一种量热装置绝热屏，包括上盖、屏体及下盖，其中屏体的上下两端分别与所述上盖及下盖相连，所述上盖的上表面设有锥形体，下表面设有锥形帽，所述锥形体及锥形帽上开设有通孔，该通孔与所述屏体内部相连通，所述上盖的上盖面上开设有用于穿过吊线的悬挂孔；所述屏体的外周面设有螺旋形凹槽，该螺旋形凹槽下端的所述屏体上开设有引线孔，所述螺旋形凹槽的上端延至屏体的上端面；所述上盖的下表面、屏体的内周面及下盖的上表面分别设有通管。本实用新型具有结构紧凑、拆装便捷，精准匹配样品容器，可实时跟踪控制与样品容器在各个维度上的温差，并能实现两者的快速降温等优点。

Description

量热装置绝热屏

技术领域

本实用新型属于绝热量热领域，具体地说是一种量热装置绝热屏。

背景技术

热容是物质吸收或释放热量能力的度量，是基础热力学参数。通过热容数据，不仅可计算出材料焓、熵和吉布斯自由能等热力学函数，还可获得材料结构、分子或原子间相互作用力以及物相变化等方面信息。因此，热容研究可在新材料实用新型和材料的合成、性能、安全使用间搭建桥梁，并且其对物理学、化学和生物学等学科的研究发展也至关重要。

凝聚态物质热容测定方法主要有差式扫描量热、弛豫量热、等温量热和绝热量热等，其中绝热量热通过消除样品容器和环境间热交换来实现精确测定，是最准确可靠的手段。消除热交换的核心是通过绝热屏实时跟踪样品容器的温度，以减小两者在各个维度上的温差，从而从动力上消除热交换。为了达到此目标，需要根据样品容器结构和尺寸，设计配置特定的绝热屏，并需要尽可能地减小两者间的热连接。

另外，绝热量热实验一般需先降温至4K或80K，再开始测试，因此绝热屏设计时还应考虑如何快速实现样品容器和绝热屏与低温冷媒的换热，以使两者在量热装置装完待测样品后能从室温迅速降至目标温度。

针对此需求，迫切需要开发一种新型量热装置绝热屏，以期实现绝热屏高效准确跟踪样品容器温度，消除两者在各个维度上的温差，同时满足样品容器和绝热屏快速降温的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种量热装置绝热屏。该量热装置绝热屏精准匹配圆筒型样品容器，并能实时跟踪样品容器温度，从而消除两者在各个空间维度上的温差；同时本实用新型的量热装置绝热屏可实现样品容器和绝热屏与低温冷媒的高效换热，进而使两者温度快速降至目标温度。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括上盖、屏体及下盖，其中屏体的上下两端分别与所述上盖及下盖相连，所述上盖的上表面设有锥形体，下表面设有锥形帽，所述锥形体及锥形帽上开设有通孔，该通孔与所述屏体内部相连通，所述上盖的上盖面上开设有用于穿过吊线的悬挂孔；所述屏体的外周面设有螺旋形凹槽，该螺旋形凹槽下端的所述屏体上开设有引线孔，所述螺旋形凹槽的上端延至屏体的上端面；所述上盖的下表面、屏体的内周面及下盖的上表面分别设有通管。

其中：所述上盖的侧面圆环上沿圆周方向均匀开设有多个用于与所述屏体连接的上盖螺孔，所述锥形帽的下端位于侧面圆环下端的下方。

所述上盖的侧面圆环外径小于或等于所述屏体的内径。

所述绝热屏通过穿过悬挂孔的吊线悬挂固定至量热装置内。

所述锥形体轴向中心线与锥形帽的轴向中心线共线，并在中心处开设所述通孔。

所述屏体的上端沿圆周方向均匀开设有多个用于与上盖连接的屏体上螺孔，该屏体的下端沿圆周方向均匀开设有多个用于与所述下盖连接的屏体下螺孔。

所述屏体上开设的引线孔为条形孔，该引线孔的长度方向与所述屏体的轴向相同，所述引线孔的上下两端为弧形；所述螺旋形凹槽始于引线孔，再螺旋式上升并终止于所述屏体的上端面。

所述螺旋形凹槽用作引线通道，该螺旋形凹槽的深度为屏体壁厚的1/5～4/5，

所述下盖的侧面圆环上沿圆周方向均匀开设有多个用于与所述屏体连接的下盖螺孔，该下盖的侧面圆环外径小于或等于所述屏体的内径。

所述上盖的上表面、屏体的外周面及下盖的下表面均设有用于对绝热屏进行加热控温的加热丝或加热器。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型通过上盖、屏体和下盖的设计，既可实现绝热屏的拆装便捷，又可满足绝热屏各部分紧密热接触和温度均一性好的要求。

2.本实用新型通过设置分别与量热装置冷媒的锥形降温接触面和样品容器的锥形吊坠匹配的锥形体和锥形帽，保证样品容器和绝热屏始终处于同轴，并通过使用吊绳实现样品容器和绝热屏与冷媒的接触换热，进而实现两者的快速降温。

3.本实用新型通过在绝热屏多个位置设有通管，并将测量样品容器和绝热屏间温差的热点堆的接点固定于通管内，实现各个空间维度两者间温差的实时精确监控；并且通过绝热屏外表面的加热丝或加热器实现温差的控制。

4.本实用新型通过将所有的引线紧密缠绕在螺旋形凹槽内，使其温度保持与绝热屏(亦即样品容器)温度近乎一致，从而减小了由于引线在样品容器端和绝热屏端温度梯度引起的热传导，进而进一步消除样品容器的热泄露。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型上盖的立体结构示意图；

图3为本实用新型上盖的结构剖视图；

图4为本实用新型屏体的立体结构示意图；

图5为本实用新型屏体的结构剖视图；

图6为本实用新型下盖的立体结构示意图；

其中：1为锥形体，2为上盖，3为悬挂孔，4为屏体上螺孔，5为螺旋形凹槽，6为屏体，7为屏体下螺孔，8为下盖，9为上盖螺孔，10为通管，11为锥形帽，12为通孔，13为引线孔，14为下盖螺孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～6所示，本实用新型包括上盖2、屏体6及下盖8，其中屏体6的上下两端分别与上盖2及下盖8相连，上盖2的上表面设有锥形体1，下表面设有锥形帽11，锥形体1及锥形帽11上开设有通孔12，该通孔12与屏体6内部相连通，上盖2的上盖面上开设有用于穿过吊线的悬挂孔3；屏体6的外周面设有螺旋形凹槽5，该螺旋形凹槽5下端的屏体6上开设有引线孔13，螺旋形凹槽5的上端延至屏体6的上端面；上盖2的下表面、屏体6的内周面及下盖8的上表面分别设有通管10，本实施例的通管10为两端开口的中空圆柱。

本实施例上盖2的侧面圆环上沿圆周方向均匀开设有多个用于与屏体6连接的上盖螺孔9，锥形帽11的下端位于侧面圆环下端的下方。上盖2的侧面圆环外径小于或等于屏体6的内径，本实施例上盖2的侧面圆环外径比屏体6的内径小0～0.1mm，优选为0.02mm。本实施例的锥形体1轴向中心线与锥形帽11的轴向中心线共线，并在中心处开设通孔12，孔径为1.5mm。

本实施例中，绝热屏由具备高导热能力的无氧铜制成，表面镀上2um的金，以防止腐蚀和氧化；配套使用的样品容器可为于2018年4月6日公开、公开号为CN107884437A的“一种换样便捷且密封性好的量热计样品池”，并且绝热屏内壁与样品容器外壁在水平和竖直方向上的间距保持一致，为5～25mm，优选为15mm。

本实施例中，上盖2上的悬挂孔3沿圆周方向均布有三个，绝热屏通过穿过三个悬挂孔的φ1.5mm尼龙吊线进行悬挂固定至量热装置内。

本实施例下盖8的侧面圆环上沿圆周方向均匀开设有多个用于与屏体6连接的下盖螺孔14，该下盖8的侧面圆环外径小于或等于屏体6的内径，本实施例下盖8的侧面圆环外径比屏体6的内径小0～0.1mm，优选为0.02mm。

本实施例的屏体6为两端开口的中空圆柱，屏体6的上端沿圆周方向均匀开设有多个用于与上盖2连接的屏体上螺孔4，该屏体6的下端沿圆周方向均匀开设有多个用于与下盖8连接的屏体下螺孔7。本实施例的上盖螺孔9与屏体上螺孔4均为三个，相互配对，上盖螺孔9和屏体上螺孔4的孔径一致，为φ2mm。本实施例的下盖螺孔14与屏体下螺孔7均为三个，相互配对，下盖螺孔14和屏体下螺孔7的孔径一致，为φ2mm。上盖2与屏体6之间以及下盖8与屏体6之间通过螺孔进行定位匹配，并用φ2mm的螺钉进行固定实现紧密热接触。

本实施例屏体6上开设的引线孔13为条形孔，该引线孔13的长度方向与屏体6的轴向相同，引线孔13的上下两端为弧形；螺旋形凹槽5始于引线孔13，再螺旋式上升并终止于屏体6的上端面。本实施例引线孔13位于屏体6高度的1/4～3/4处，优选为1/3处，该螺旋形凹槽5的深度为屏体6壁厚的1/5～4/5，优选为2/5，螺旋形凹槽5的宽度为1～10mm，优选为4mm。

上盖2的上表面、屏体6的外周面及下盖8的下表面均设有用于对绝热屏进行加热控温的加热丝或加热器。本实施例在绝热屏的上盖2的上表面、屏体6的外周面和下盖8的下表面分别双股缠绕有80Ω、150Ω和60Ω的φ0.25mm猛铜加热丝，并用导热绝缘的GE7031清漆进行粘贴固定，用以对绝热屏进行精准加热控温。

本实用新型的工作原理为：

上盖2上的锥形体1用来对接至量热装置冷媒的锥形降温接触面，上盖2上的锥形帽11用来匹配样品容器上对应的锥形吊坠。通过先后穿过冷媒锥形降温接触面、锥形体1、锥形帽11和样品容器锥形吊坠的中心处的φ1mm棉吊绳将样品池悬挂至绝热屏内，且可保证样品容器与绝热屏始终处于同轴，并可通过吊绳的提升拉紧实现样品容器与绝热屏以及绝热屏与冷媒的接触换热，进而实现两者的降温。

上盖2、屏体6及下盖8上的通管10用于安放固定测量样品容器和绝热屏间温差的K型热点堆的测温接点，在绝热屏六处设有通管10，分别是上盖2、下盖8各设一个通管10，屏体6的内周面设置四个通管10，从而实现各个空间维度两者间温差的实时精准监控。

螺旋形凹槽5用作引线通道，样品容器的八根测试引线以及热电堆的两根引线都先从绝热屏内部穿过引线孔13，再紧密缠绕在螺旋形凹槽5内，并从屏体6的上端面引出至相应测量仪表，进而减小引线热传导引起的热泄露。K型热点堆的引线和绝热屏的加热引线都外接至Lake Shore Model 350温控仪上，以进行温差的实时精密监控和控制，保证绝热屏和样品容器在各个空间维度上的温差≤0.2mK。

Claims (10)

1.一种量热装置绝热屏，其特征在于：包括上盖(2)、屏体(6)及下盖(8)，其中屏体(6)的上下两端分别与所述上盖(2)及下盖(8)相连，所述上盖(2)的上表面设有锥形体(1)，下表面设有锥形帽(11)，所述锥形体(1)及锥形帽(11)上开设有通孔(12)，该通孔(12)与所述屏体(6)内部相连通，所述上盖(2)的上盖面上开设有用于穿过吊线的悬挂孔(3)；所述屏体(6)的外周面设有螺旋形凹槽(5)，该螺旋形凹槽(5)下端的所述屏体(6)上开设有引线孔(13)，所述螺旋形凹槽(5)的上端延至屏体(6)的上端面；所述上盖(2)的下表面、屏体(6)的内周面及下盖(8)的上表面分别设有通管(10)。

2.根据权利要求1所述的量热装置绝热屏，其特征在于：所述上盖(2)的侧面圆环上沿圆周方向均匀开设有多个用于与所述屏体(6)连接的上盖螺孔(9)，所述锥形帽(11)的下端位于侧面圆环下端的下方。

3.根据权利要求2所述的量热装置绝热屏，其特征在于：所述上盖(2)的侧面圆环外径小于或等于所述屏体(6)的内径。

4.根据权利要求1所述的量热装置绝热屏，其特征在于：所述绝热屏通过穿过悬挂孔(3)的吊线悬挂固定至量热装置内。

5.根据权利要求1所述的量热装置绝热屏，其特征在于：所述锥形体(1)轴向中心线与锥形帽(11)的轴向中心线共线，并在中心处开设所述通孔(12)。

6.根据权利要求1所述的量热装置绝热屏，其特征在于：所述屏体(6)的上端沿圆周方向均匀开设有多个用于与上盖(2)连接的屏体上螺孔(4)，该屏体(6)的下端沿圆周方向均匀开设有多个用于与所述下盖(8)连接的屏体下螺孔(7)。

7.根据权利要求1所述的量热装置绝热屏，其特征在于：所述屏体(6)上开设的引线孔(13)为条形孔，该引线孔(13)的长度方向与所述屏体(6)的轴向相同，所述引线孔(13)的上下两端为弧形；所述螺旋形凹槽(5)始于引线孔(13)，再螺旋式上升并终止于所述屏体(6)的上端面。

8.根据权利要求1所述的量热装置绝热屏，其特征在于：所述螺旋形凹槽(5)用作引线通道，该螺旋形凹槽(5)的深度为屏体(6)壁厚的1/5～4/5。

9.根据权利要求1所述的量热装置绝热屏，其特征在于：所述下盖(8)的侧面圆环上沿圆周方向均匀开设有多个用于与所述屏体(6)连接的下盖螺孔(14)，该下盖(8)的侧面圆环外径小于或等于所述屏体(6)的内径。

10.根据权利要求1所述的量热装置绝热屏，其特征在于：所述上盖(2)的上表面、屏体(6)的外周面及下盖(8)的下表面均设有用于对绝热屏进行加热控温的加热丝或加热器。

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