CN202350534U - 加热元件及采用该加热元件的试验熔炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种加热元件及采用该加热元件的试验熔炉。该加热元件(1)包括热端与冷端两部分；热端为圆筒形加热体(2)，冷端位于热端的下部并与热端连为一体，在该圆筒形加热体(2)上，以冷端(6)上部为起点向上形成有两个以上不连通的螺旋槽，该螺旋槽沿圆筒形加热体(2)的径向贯通圆筒形加热体(2)的周壁，该两个以上螺旋槽末端和圆筒末端部(5)相隔一定距离。该试验熔炉炉体(A)内设有上述加热元件(1)，所述炉体(A)还包括内衬层(11)，该内衬层(11)设于所述加热元件(1)内。本实用新型的加热元件及采用了该加热元件的试验熔炉能够满足高温使用，且炉腔空间设计合理、产生的温度场更均匀。

Description

加热元件及采用该加热元件的试验熔炉

技术领域

本实用新型涉及加热元件及采用该加热元件的试验熔炉。

背景技术

电阻炉是实验室用于材料熔炼、烧结和热处理的装置。常见的种类有井式、升降式、箱式和管式，其加热元件通常选用电阻丝、硅碳棒或硅钼棒。通常退火炉、马弗炉等都采用电阻丝加热，这样炉子的使用温度较低，一般在1000℃以下；小型的井式熔炼炉和升降式电阻炉通常是使用非金属硅碳、硅钼材质作为加热体，按功能将其制成直棒、多发热段直棒、U形棒、W形棒、单双螺纹棒、槽形棒、枪形棒、门形棒等类型，虽然可以将温度上升至1350℃以上，但是由于每一个加热元件个体设计的差异，造成老化程度不一，使炉内温度不均匀，另外这样造成炉膛空间较大，热能损耗高，设备的占地面积相对较大。例如CN95221534.9中公开了一种钟罩式台车电阻炉和CN200910042272.7公开了一种组合式多功能电阻炉就是如此。

尤其在CN200910042272.7公开的组合式多功能电阻炉中，采用了将多个U形硅钼棒加热元件沿炉膛内壁呈环状均匀分布的结构，当多个硅钼棒性能、形状等存在差异时，容易导致在炉膛内周各个方向温度不均的问题，而且每个硅钼棒的安装也很不方便，所占用空间也较大，导致设备的占地面积较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种能够满足高温使用，但是空间设计更合理、使产生的温度场更均匀的加热元件。同时提供一种可有效减小试验熔炉的体积，使炉腔结构更合理并使炉腔内温度分布更均匀的试验熔炉。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种加热元件，该加热元件包括热端与冷端两部分，且冷端与热端连为一体；热端为圆筒形加热体，冷端位于热端的下部，在该圆筒形加热体上，以冷端上部为起点向上形成有两个以上不连通的螺旋槽，该螺旋槽沿圆筒形加热体的径向贯通圆筒形加热体的周壁，该两个以上螺旋槽上端部和圆筒形加热体上端部相隔一定距离。

通过在热端圆筒体上形成螺旋槽，从而将加热元件形成为空心的螺带结构，即将该加热元件形成为多螺旋切割结构。两个以上的螺旋槽末端和圆筒末端相隔一定距离，便于加热元件的连接接线以及形成电流通路，当将这种螺旋状结构的加热元件应用于加热容器内，例如加热炉内时，相较于电阻丝、直棒等结构而言，使用较小的功率就能达到相同的炉内温度。而且，通过这种360°紧密环绕地、以各个角度地对放置于空心内部的待加热物体进行加热，相较于将多个U形加热元件沿炉内壁设置的情况而言，由于单位面积内的加热体更多，因而加热效率更高、空间设计更合理、使产生的温度场更均匀。此外，通过采用这样圆环形的结构环绕被加热物体，可以增大单位面积的电流量，增强抵抗电流冲击对加热元件破坏的能力。

对上述技术方案改进后，所述螺旋槽的数量为偶数，在上述冷端的螺旋槽起点之间沿周向位置处向下各形成有一个头部，所述头部中的至少一个连接电源的正极，其余头部连接电源的负极。此处头部的设置，便于加热元件的安装和接线。

所述热端的螺旋槽为两个，并且该两个螺旋槽的起点在所述圆筒形加热体周向上相隔180°，上述两个螺旋槽相互平行。

对上述方案做进一步改进，所述螺旋槽具有相同的宽度、螺旋角度和长度。这样，能够确保整个加热元件在整体上加热均匀。且该加热元件为一体成形。这样一体成形的结构避免了现有技术中采用多个单个的加热元件，从而出现的老化程度不一、炉内温度不均的问题。

该加热元件材质为碳化硅或二硅化钼。所述头部为分割的半圆筒形或部分环形结构。

一种试验熔炉，包括炉体，该炉体内设有上述的加热元件。

在现有技术中分别设置多个单个加热元件，从而每个加热元件需要配备相应的安装结构，从而导致安装过程复杂，同时安装结构也要占用相当的空间，而采用了本申请的加热元件，则仅需要一套安装结构，安装方便，且占用空间小，从而能够减小炉膛的设计尺寸，使熔炉的结构更为紧凑，空间利用率更高，热效能的利用率更大。此外，由于该加热元件为360°紧密环绕地、以各个角度地对放置于空心内部的待加热物体进行加热，从而使炉腔内温度分布更加均匀。

对上述方案加以改进，则所述炉体还包括内衬层，该内衬层设于所述加热元件内。

这样的内衬层的设计，可以避免热量直接辐射置于试验熔炉内的待加热物体：坩埚，使产生的温度场更加均匀，另外还能够防止坩埚内的玻璃原材料的挥发直接侵蚀到加热元件，从而延长试验熔炉的使用寿命。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点和有益效果：由于加热元件是通过在圆筒体上形成两个以上不连通的螺旋槽，优选加热元件形成为圆环形双头螺旋切割结构，即将圆筒形的加热元件热端沿着轴线方向按照设计间隔从一端起间隔180°的两个位置沿螺旋轨迹切割(切透圆筒形的加热元件壁)而形成，最后在末端形成连接。这样能够满足高温使用，空间利用率更高，热效能的利用率更大，也使产生的温度场更加均匀。此外，还将该加热元件应用于试验熔炉，由于上述加热元件安装方便且占用空间小，从而能够减小炉膛的设计尺寸，使熔炉的结构更为紧凑，空间利用率更高，热效能的利用率更大。此外，由于该加热元件为360°紧密环绕地、以各个角度地对放置于空心内部的待加热物体进行加热，从而使炉腔内温度分布更加均匀。

附图说明

图1是本实用新型的加热元件的结构示意图；

图2是采用了本实用新型的加热元件的试验熔炉的结构示意图；

图3是炉体A的剖面结构示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

实施例一：

如图1所示，为本实用新型的加热元件1，其包括热端与冷端两部分，且热端与冷端连为一体；热端即为圆筒形加热体2，冷端6位于热端的下部，在该圆筒形加热体2上，以冷端6的上部为起点向上形成有两个不连通的相互平行的螺旋槽31和螺旋槽32，且上述螺旋槽沿圆筒形加热体2的径向贯通圆筒形加热体2的周壁，该螺旋槽31上端部41以及图中未示出螺旋槽32的上端部和圆筒形加热体上端部5相隔一定距离，将加热元件1形成有空心部分的螺带结构(该空心部分用于放置待加热物体)，即形成为圆环形双头螺旋切割结构。上述空心部分用于放置被加热物体。此处，所谓圆环形双头螺旋切割结构是将圆筒形的加热元件热端沿着轴线方向按照设计间隔L从与热端相连处冷端6起间隔180°的两个位置向上沿螺旋轨迹切割(切透圆筒形的加热元件壁)而形成，最后在末端5形成连接，即将热端形成为螺带结构，同时，在热端的两个螺旋槽起点在所述圆筒周向上相隔180°，此外，本实用新型中，加热元件的冷端部分与每个螺旋槽起点对应的位置处(即在上述冷端6上与热端螺旋槽起点相对应的位置处)向下各形成有一个头部7，该头部可以是为分割的半圆筒形或部分环形结构，也可以是其它结构，多个头部7中的至少一个头部连接电源的正极，其余头部连接电源的负极，本实施例中表示了有两个头部7的结构，则分别连接电源的正负极。本实施例中，采用这样的结构由于单位面积内的加热体更多，因而加热效率更高、空间设计更合理、使产生的温度场更均匀。此外，本实用新型的加热元件的材质优选为碳化硅或二硅化钼。另外，在本实施例中，所述螺旋槽为具有相同的宽度、螺旋角度和长度。

实施例二：

本实施例将实施例一所述的加热元件1应用于试验熔炉中，而与实施例一相同的关于加热元件1的内容这里不再重复，如图2所示，为本实用新型的试验熔炉，包括炉体A、用于使炉体A升降的升降机构B、用于对炉体A内的反应物质进行搅拌的搅拌机构C、用于支承作为反应容器的坩埚的坩埚支撑架D。

如图3所示，是炉体A的剖面结构示意图，炉体A包括炉壳8、保温纤维层9、氧化铝空心球内层10、双头螺旋切割结构碳化硅或二硅化钼加热元件1、碳化硅内衬层11、测温热电偶12。炉壳8由钢筋和不锈钢板构成，炉体A的圆筒部由外至内依次由炉壳8、保温纤维层9、氧化铝空心球内层10、双头螺旋切割结构碳化硅或二硅化钼加热元件1及碳化硅内衬层11组成。测温热电偶12从炉体A的底部伸入炉腔中部位置，从而实现对熔炉温度的测量和控制；加热元件1处在氧化铝空心球层10和碳化硅内衬层11之间，可以避免热量直接辐射坩埚，使炉腔内形成的温度场更加均匀，另外还能够防止玻璃原材料的挥发直接侵蚀到加热元件1，延长熔炉的使用寿命。

从图中可以看出，加热元件1仅占用整个炉腔的一个较小的环形区域，结构较为紧凑，空间利用率较高。此外，此时，将待加热的物体坩埚(图中未示出)，设置于内衬层11内，从而由加热元件1散发出的热量经过内衬层11后，绕坩埚周向360°均匀散发，从而使炉腔内温度分布更加均匀。同时通过采用这样圆环形结构的加热元件1环绕坩埚，可以增大单位面积的电流量，增强抵抗电流冲击对加热元件破坏的能力。

当然，本实用新型也可以为如下结构：例如，两个螺旋槽也可以不平行；两个螺旋槽的起点在所述圆筒周向上也可以相隔其它角度设计；此外，加热元件可以为分体形成，然后再通过连接结构连接为一体，其材质也可以为其它。这样的变换均落在本实用新型的保护范围之内。

另外，本实用新型不限于上述两个实施例，只要是热端的螺旋槽的数量为2以上即可，优选偶数。在位于螺旋槽之间的筒体的与冷端相连处向下，分别设置半圆形或环形头部7，并且，使各个头部错开与电源的正负极相连。此外，头部7也可以位于冷端6的各螺旋槽起点之间沿周向位置处。

另外，优选各条螺旋槽的长度、宽度和螺旋角是相同，这样，可以使加热元件的加热更加均匀。

Claims (8)

1.一种加热元件，其特征在于，该加热元件(1)包括热端与冷端两部分；热端为圆筒形加热体(2)，冷端位于热端的下部并与热端连为一体，在该圆筒形加热体(2)上，以冷端(6)上部为起点向上形成有两个以上不连通的螺旋槽，该螺旋槽沿圆筒形加热体(2)的径向贯通圆筒形加热体(2)的周壁，该两个以上的螺旋槽的上端部和圆筒形加热体(2)上端部(5)相隔一定距离。

2.根据权利要求1所述的加热元件，其特征在于：所述螺旋槽的数量为偶数，在上述冷端(6)的螺旋槽起点之间沿周向位置处向下各形成有一个头部(7)，所述头部(7)中的至少一个连接电源的正极，其余头部(7)连接电源的负极。

3.根据权利要求2所述的加热元件，其特征在于：所述热端的螺旋槽为两个，并且该两个螺旋槽的起点在所述圆筒形加热体(2)周向上相隔180°，上述两个螺旋槽相互平行。

4.根据权利要求1～3任一项所述的加热元件，其特征在于：所述螺旋槽具有相同的宽度、螺旋角度和长度。

5.根据权利要求1～3任一项所述的加热元件，其特征在于：该加热元件(1)材质为碳化硅或二硅化钼。

6.根据权利要求2或3所述的加热元件，其特征在于：所述头部为分割的半圆筒形或部分环形结构。

7.一种试验熔炉，包括炉体(A)，其特征在于：该炉体(A)内设有如权利要求1～3所述的加热元件(1)。

8.根据权利要求7所述的试验熔炉，其特征在于：所述炉体(A)还包括内衬层(11)，该内衬层(11)设于所述加热元件(1)内。

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