CN214841119U - 一种具有多层隔热结构的真空碳管炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有多层隔热结构的真空碳管炉，包括底座，该底座顶部圆周外缘设置有炉体，该炉体顶部设置有炉盖，底座顶部圆心位置有圆柱凸台，圆柱凸台顶部圆周外缘设置有发热体，发热体圆周外侧设置有保温层，底座顶部且位于保温层圆周外侧设置有安装环，安装环顶部设置有若干隔热层；炉体内侧壁设置有冷却水管，炉体顶部一侧设置有进水口，炉体底部一侧设置有出水口，炉体顶部另一侧设置有抽真空管。本实用新型通过在炉体与保温层之间设置有若干层隔热层，能够形成多组真空‑固体‑真空的层结构，从而利用不同介质间热量传播速率慢的性质，形成内部保温效果更好，热量传递更低的优点。

Description

一种具有多层隔热结构的真空碳管炉

技术领域

本实用新型涉及真空碳管炉领域，具体来说，涉及一种具有多层隔热结构的真空碳管炉。

背景技术

真空碳管炉是用碳管作发热元件的立式实验用真空电阻炉，炉体与控制柜一体化结构，炉底装料丝杆升降，供金属化合物、陶瓷、无机化合物、纳米材料等在真空或保护气氛中烧结制品。

目前，传统的碳管炉在炉体结构、冷却方式和真空系统方面存在缺陷，主要在隔热空间中填充石墨隔热，使热量不扩散到外面，但此种方式效果并不完善，热量会在单一介质内逐渐传递，导致石墨层的冷却效果降低，内部器件及炉体结构温度过高，容易加速相应元件的老化。

专利号CN210560616U公开了一种分级提升隔热机构及热处理炉，该专利通过分段打开的方式，形成高温阶段顶部高温区优先降温，低温阶段工件上下形成热对流，增加冷却速度，既能有效的降低工件的热应力，又提高了降温速率。但该专利仅通过保温层来实现隔热，虽然有利于快速降温，但是在加热过程中，难以保证内部的热量不向外传递，会导致加热效率降低。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了具有多层隔热结构的真空碳管炉，具备多层散热，降低热量传播速率的优点，进而解决现有碳管炉隔热效果差的问题。

(二)技术方案

为实现上述多层散热，降低热量传播速率的优点，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种具有多层隔热结构的真空碳管炉，包括底座，该底座顶部圆周外缘设置有炉体，该炉体顶部设置有炉盖，底座顶部圆心位置有圆柱凸台，圆柱凸台顶部圆周外缘设置有发热体，发热体圆周外侧设置有保温层，底座顶部且位于保温层圆周外侧设置有安装环，安装环顶部设置有若干隔热层；炉体内侧壁设置有冷却水管，炉体顶部一侧设置有进水口，炉体底部一侧设置有出水口，炉体顶部另一侧设置有抽真空管。

进一步的，为了能够保证炉体与底座之间的密封性，防止气体泄漏导致气压不稳定，炉体底部设置有密封法兰，底座顶部开设有与密封法兰相配合的密封槽，底座与密封法兰通过螺栓连接。

进一步的，为了能够安装若干层隔热层，形成稳定的结构，安装环顶部开设有若干同圆心设置的安装槽，安装环顶部开设有四个等距排布的限位槽，四个限位槽呈十字形结构。

进一步的，为了能够卡接在安装环顶部，并通过隔热石墨板的作用，实现热量的阻隔，同时多层结构形成真空-石墨-真空的结构，进一步降低热量传导的速率，隔热层包括设置在安装槽内部的安装底环，安装底环顶部设置有四个等距排布的支撑柱，支撑柱顶部之间设置有顶环，安装底环、顶环及相邻两个支撑柱之间设置有隔热石墨板，隔热石墨板外侧与内侧均设置有若干凸块，安装底环圆周外侧设置有四个与限位槽相配合的限位块。

进一步的，为了使得相邻两层隔热层之间，使得隔热石墨板相互叠加，能够提高热量阻隔的效果，相邻两层的隔热石墨板相互交错设置。

进一步的，为了能够控制真空的抽取时间，与保证炉体与炉盖的密封，抽真空管远离炉体的一端设置有手动气阀，炉体与炉盖之间设置有开合阀。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了具有多层隔热结构的真空碳管炉，具备以下有益效果：

(1)、通过在炉体与保温层之间设置有若干层隔热层，能够形成多组真空-固体-真空的层结构，从而利用不同介质间热量传播速率慢的性质，形成内部保温效果更好，热量传递更低的优点；同时配合炉体内侧壁的冷却水管，能够降低热量的传导，避免炉体及主要元器件温度过高，同时在反应完毕后快速冷却，从而提高碳管炉的稳定性与使用寿命，提高反应效率。

(2)、通过设置多层结构及其底部的卡接等连接关系，能够简单清晰的对碳管炉内部结构进行安装拆卸，在保证整体强度的情况下，减少各层之间的结构联系，从而降低设备维护的难度与成本，提高碳管炉的实用性。

(3)、通过在隔热石墨板内外侧设置的凸块，能够进一步增加隔热石墨板的表面积及体积，从而进一步减少热量的传递，保证内部温度的恒定与减少损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的具有多层隔热结构的真空碳管炉结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的具有多层隔热结构的真空碳管炉结构剖视图；

图3是根据本实用新型实施例的具有多层隔热结构的真空碳管炉中底座及保温层结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的具有多层隔热结构的真空碳管炉中底座及安装环结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的具有多层隔热结构的真空碳管炉中隔热层结构示意图。

图中：

1、底座；2、炉体；3、炉盖；4、圆柱凸台；5、发热体；6、保温层；7、安装环；8、隔热层；801、安装底环；802、支撑柱；803、顶环；804、隔热石墨板；805、凸块；806、限位块；9、冷却水管；10、进水口；11、出水口；12、抽真空管；13、密封法兰；14、密封槽；15、安装槽；16、限位槽；17、手动气阀；18、开合阀。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本实用新型的实施例，提供了一种具有多层隔热结构的真空碳管炉。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1-5所示，根据本实用新型实施例的具有多层隔热结构的真空碳管炉，包括底座1，该底座1顶部圆周外缘设置有炉体2，该炉体2顶部设置有炉盖3，底座1顶部圆心位置有圆柱凸台4，圆柱凸台4顶部圆周外缘设置有发热体5，发热体5圆周外侧设置有保温层6，底座1顶部且位于保温层6圆周外侧设置有安装环7，安装环7顶部设置有若干隔热层8；炉体2内侧壁设置有冷却水管9，炉体2顶部一侧设置有进水口10，炉体2底部一侧设置有出水口11，炉体2顶部另一侧设置有抽真空管12。

借助于上述技术方案，通过在炉体2与保温层6之间设置有若干层隔热层8，能够形成多组真空-固体-真空的层结构，从而利用不同介质间热量传播速率慢的性质，形成内部保温效果更好，热量传递更低的优点；同时配合炉体2内侧壁的冷却水管9，避免炉体2及主要元器件温度过高，同时在反应完毕后快速冷却，从而提高碳管炉的稳定性与使用寿命，提高反应效率。通过设置多层结构及其底部的卡接等连接关系，能够简单清晰的对碳管炉内部结构进行安装拆卸，在保证整体强度的情况下，减少各层之间的结构联系，从而降低设备维护的难度与成本，提高碳管炉的实用性。

在一个实施例中，对于上述炉体2来说，炉体2底部设置有密封法兰13，底座1顶部开设有与密封法兰13相配合的密封槽14，底座1与密封法兰13通过螺栓连接，从而能够保证炉体2与底座1之间的密封性，防止气体泄漏导致气压不稳定。

在一个实施例中，对于上述安装环7来说，安装环7顶部开设有若干同圆心设置的安装槽15，安装环7顶部开设有四个等距排布的限位槽16，四个限位槽16呈十字形结构，从而能够安装若干层隔热层8，形成稳定的结构。

在一个实施例中，对于上述隔热层8来说，隔热层8包括设置在安装槽15内部的安装底环801，安装底环801顶部设置有四个等距排布的支撑柱802，支撑柱802顶部之间设置有顶环803，安装底环801、顶环803及相邻两个支撑柱802之间设置有隔热石墨板804，隔热石墨板804外侧与内侧均设置有若干凸块805，安装底环801圆周外侧设置有四个与限位槽16相配合的限位块806，从而能够卡接在安装环7顶部，并通过隔热石墨板804的作用，实现热量的阻隔，同时多层结构形成真空-石墨-真空的结构，进一步降低热量传导的速率。

在一个实施例中，对于上述隔热石墨板804来说，相邻两层的隔热石墨板804相互交错设置，从而使得相邻两层隔热层8之间，使得隔热石墨板804相互叠加，能够提高热量阻隔的效果。

在一个实施例中，对于上述抽真空管12来说，抽真空管12远离炉体2的一端设置有手动气阀17，炉体2与炉盖3之间设置有开合阀18，从而能够控制真空的抽取时间，与保证炉体2与炉盖3的密封。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，安装生产过程为按照由内至外的顺序依次安装发热体5直至炉体2，隔热层8处于冷却水管9与保温层6之间，且位于安装环7顶部的安装槽15内部。发热体5有穿过底座1与其连接的供电或供气设备，保证发热体5能够正常发热并可控制发热量。在使用过程中，将盛有金属化合物、陶瓷、无机化合物、纳米材料等材料的坩埚放置在圆柱凸台4顶部，关闭炉盖3并锁紧，打开手动气阀17抽取炉内的空气使其达到真空环境，之后经发热体5的加热进行反应。热量会在保温层6的作用下保留下大部分热量，而其余的热量会向外扩散，经过隔热层8的隔断减少传递，由于隔热层8之间存在真空，所以形成真空-固体-真空的多层结构，大大减少热量的传播。最后冷却水通过进水口10进入冷却水管9，带走炉体2附近的热量并经过出水口11流出，实现最后的散热，避免炉体2温度过高。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过在炉体2与保温层6之间设置有若干层隔热层8，能够形成多组真空-固体-真空的层结构，从而利用不同介质间热量传播速率慢的性质，形成内部保温效果更好，热量传递更低的优点；同时配合炉体2内侧壁的冷却水管9，避免炉体2及主要元器件温度过高，同时在反应完毕后快速冷却，从而提高碳管炉的稳定性与使用寿命，提高反应效率。通过设置多层结构及其底部的卡接等连接关系，能够简单清晰的对碳管炉内部结构进行安装拆卸，在保证整体强度的情况下，减少各层之间的结构联系，从而降低设备维护的难度与成本，提高碳管炉的实用性。通过在隔热石墨板804内外侧设置的凸块805，能够进一步增加隔热石墨板804的表面积及体积，从而进一步减少热量的传递，保证内部温度的恒定与减少损耗。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有多层隔热结构的真空碳管炉，包括底座(1)，该底座(1)顶部圆周外缘设置有炉体(2)，该炉体(2)顶部设置有炉盖(3)，其特征在于：

所述底座(1)顶部圆心位置有圆柱凸台(4)，所述圆柱凸台(4)顶部圆周外缘设置有发热体(5)，所述发热体(5)圆周外侧设置有保温层(6)，所述底座(1)顶部且位于所述保温层(6)圆周外侧设置有安装环(7)，所述安装环(7)顶部设置有若干隔热层(8)；

所述炉体(2)内侧壁设置有冷却水管(9)，所述炉体(2)顶部一侧设置有进水口(10)，所述炉体(2)底部一侧设置有出水口(11)，所述炉体(2)顶部另一侧设置有抽真空管(12)。

2.根据权利要求1所述的一种具有多层隔热结构的真空碳管炉，其特征在于，所述炉体(2)底部设置有密封法兰(13)，所述底座(1)顶部开设有与所述密封法兰(13)相配合的密封槽(14)，所述底座(1)与所述密封法兰(13)通过螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有多层隔热结构的真空碳管炉，其特征在于，所述安装环(7)顶部开设有若干同圆心设置的安装槽(15)，所述安装环(7)顶部开设有四个等距排布的限位槽(16)，四个所述限位槽(16)呈十字形结构。

4.根据权利要求3所述的一种具有多层隔热结构的真空碳管炉，其特征在于，所述隔热层(8)包括设置在所述安装槽(15)内部的安装底环(801)，所述安装底环(801)顶部设置有四个等距排布的支撑柱(802)，所述支撑柱(802)顶部之间设置有顶环(803)，所述安装底环(801)、所述顶环(803)及相邻两个所述支撑柱(802)之间设置有隔热石墨板(804)，所述隔热石墨板(804)外侧与内侧均设置有若干凸块(805)，所述安装底环(801)圆周外侧设置有四个与所述限位槽(16)相配合的限位块(806)。

5.根据权利要求4所述的一种具有多层隔热结构的真空碳管炉，其特征在于，相邻两层的所述隔热石墨板(804)相互交错设置。

6.根据权利要求1所述的一种具有多层隔热结构的真空碳管炉，其特征在于，所述抽真空管(12)远离所述炉体(2)的一端设置有手动气阀(17)，所述炉体(2)与炉盖(3)之间设置有开合阀(18)。

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