專利名稱：一種密封可視管式爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于管式爐實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種快速升降溫、密封氣壓可控可調(diào)及可原位觀察恒溫區(qū)內(nèi)反應(yīng)狀態(tài)的電阻加熱管式爐。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的管式爐一般采用細(xì)長螺線加熱絲，保溫采用厚厚的高鋁纖維保溫棉來保溫。這種保溫方式雖然保溫效果好，但缺點(diǎn)是保溫體積過大，散熱速度慢，加熱溫區(qū)溫度差異大，加熱過程完全不可見。人們常用半開式管式爐來解決散熱慢的問題；用多段溫區(qū)來解決恒溫區(qū)較短問題。但這些方法仍不能滿足大體積保溫和大恒溫區(qū)小溫差的要求。高溫管式爐的密封及氣壓控制一直是ー個(gè)較難解決的問題。如果采用國外進(jìn)ロ的 壓強(qiáng)自動(dòng)控制系統(tǒng)及密封系統(tǒng)，價(jià)格高的驚人，一般實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)單位的采購經(jīng)費(fèi)都會(huì)有問題，難以推廣滿足大部分實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)需求?，F(xiàn)有的管式爐采用的密封方式都不能解決可靠密封、長期使用、方便打開關(guān)閉、在正負(fù)壓強(qiáng)下均可工作而且加工制作簡單和價(jià)格低廉等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是制造一種帶有反射紅外輻射功能，升降溫度快，恒溫區(qū)長，溫場(chǎng)均勻性好，壓カ可控可調(diào)，裝取樣品方便，密封持久可靠，并且可以觀察到加熱樣品整個(gè)變化過程的管式爐。本發(fā)明的原理是當(dāng)物體的加熱溫度大于500度以上時(shí)，在相對(duì)密閉的空間里其熱傳遞的方式主要依靠紅外輻射。由于鍍金膜能對(duì)紅外輻射產(chǎn)生很好的反射效果。所以我們?cè)诩訜峤z外圍加ー個(gè)鍍金石英管，這樣就可有效的把熱量集中在管中心。由于鍍金石英管本身的熱容量很小，所以一旦加熱絲停止加熱，溫度也會(huì)迅速下降。在氣壓控制方面主要是利用調(diào)節(jié)抽氣速度來調(diào)節(jié)壓カ變化。本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)包括鍍金石英管、加熱絲、反應(yīng)管、水冷密封套和尾氣調(diào)節(jié)控制裝置。在內(nèi)壁鍍有金膜的石英管通過兩個(gè)絕緣隔熱的支架支撐在設(shè)備機(jī)架上。鍍金石英管內(nèi)部安裝有螺旋狀的加熱絲。在鍍金石英管的內(nèi)側(cè)同軸設(shè)有反應(yīng)管，反應(yīng)管是由機(jī)架上左右各安裝ー個(gè)可以調(diào)節(jié)高度的法蘭支桿通過雙層水冷密封套支撐，反應(yīng)管的前端和末端分別安裝有進(jìn)氣接ロ快卸法蘭和尾氣調(diào)節(jié)控制裝置。進(jìn)氣法蘭和尾氣調(diào)節(jié)控制裝置都是通過水冷密封套內(nèi)的O形圈與反應(yīng)管實(shí)現(xiàn)密封。在反應(yīng)管末端連接的尾氣調(diào)節(jié)控制裝置為ー個(gè)六通結(jié)構(gòu)件，六通結(jié)構(gòu)件有六個(gè)接ロ，一個(gè)與反應(yīng)管上的水冷密封套的KF對(duì)接的接ロ ；一個(gè)與真空測(cè)量規(guī)管的對(duì)接的接ロ ；一個(gè)接軸向觀察窗接ロ ；一個(gè)接系統(tǒng)放氣閥接ロ ；ー個(gè)接真空微調(diào)閥接ロ ；ー個(gè)接粗抽真空角閥接ロ。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用鍍金石英管作為保溫層，結(jié)構(gòu)簡單升降溫度快。在鍍金管上開有觀察窗還能方便的原位觀察。采用兩端密中間疏的粗螺旋管加熱絲結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)恒溫區(qū)長，溫場(chǎng)均勻，900度高溫時(shí)70%的加熱區(qū)的溫差僅為+/_2度；可在正負(fù)壓カ環(huán)境下做實(shí)驗(yàn)，壓カ可控可調(diào)。采用水冷密封快卸法蘭結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的密封與快速打開，提高了工作效率。尾氣抽氣速度調(diào)節(jié)功能能十分經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)在不同壓カ條件下工作。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖 圖2是左端水冷密封法蘭圖
圖3是尾氣端六通件主視圖 圖4是圖3六通件的側(cè)視圖 圖5是尾氣調(diào)節(jié)氣路圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的裝置由機(jī)架、鍍金石英管式爐、左右水冷密封組件、真空測(cè)量及獲得系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、電源系統(tǒng)組成。下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)內(nèi)容。在機(jī)架I上 左右各安裝ー個(gè)可以調(diào)節(jié)高度的法蘭支桿9，見圖I。法蘭支桿9上固定的是雙層水冷密封套3，具體結(jié)構(gòu)見圖2。雙層水冷密封套內(nèi)部設(shè)有循環(huán)冷卻水空間12，用來冷卻套內(nèi)的エ件和O形圈15。O型圈側(cè)面設(shè)有壓環(huán)13是用來擠壓O形圈15使其變形與反應(yīng)管14形成密封。反應(yīng)管14前端水冷密封套3通過快卸接ロ 11 (KF接ロ)與進(jìn)氣法蘭2 (KF接ロ)相連。KF的結(jié)構(gòu)能保證真空的密封和快速打開和封閉，水冷的密封O型圈可以保證系統(tǒng)在高溫下的密封和耐用。末端水冷密封套結(jié)構(gòu)和前端的一祥，只是其快卸接ロ接的是尾氣調(diào)節(jié)控制裝置為六通結(jié)構(gòu)件8，見圖3。在機(jī)架上還有兩個(gè)高鋁纖維做成的鍍金石英管支架4，該支架的作用是托起鍍金石英管5，同時(shí)固定加熱絲6。鍍金石英管5的特點(diǎn)是在石英管的內(nèi)壁或者外壁鍍上高反紅外線的金膜，來達(dá)到對(duì)其內(nèi)側(cè)同軸的反應(yīng)管14的保溫目的。熱的傳遞方式有三種，一種是熱傳遞，一種是對(duì)流，ー種是熱輻射。由于加熱絲和鍍金石英管相對(duì)隔離和密封，所以在高溫時(shí)熱損耗主要來自紅外輻射，處于外層的鍍金石英管就可以有效的把紅外輻射反射到反應(yīng)管中間，實(shí)現(xiàn)保溫的目的。由于反射膜的多次反射，相比傳統(tǒng)的保溫棉的保溫效果，能實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)更均勻的目的。金膜的特點(diǎn)是可以鍍上反射率更高的不透視膜，并開有未鍍層的可視窗ロ ；金膜亦可以是鍍上反射率相對(duì)較低的可透視膜層，兩種膜層方式都可以實(shí)現(xiàn)管式爐的實(shí)時(shí)徑向觀察。加熱元件由一根直徑之間的螺線管形狀加熱絲6實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是加熱絲直徑相對(duì)較粗，兩端匝數(shù)的密度高于中間段。由于兩端的熱損耗要大于中間段，所以通過以上的形式可以有效的増加恒溫區(qū)的長度；加熱絲相對(duì)較粗可以實(shí)現(xiàn)低電壓大電流，實(shí)現(xiàn)安全電壓加熱。六通結(jié)構(gòu)件8有六個(gè)接ロ，上方為與真空測(cè)量規(guī)管7的對(duì)接接ロ 18 ;左端為與反應(yīng)管上的水冷密封套的KF對(duì)接的接ロ 17 ;右端為軸向觀察窗接ロ 19 ;前端為系統(tǒng)放氣閥接ロ 20 ;后端為真空微調(diào)閥接ロ 21 ;下方為粗抽真空角閥接ロ 16。機(jī)架I是支撐整個(gè)系統(tǒng)的框架，機(jī)架為ー種板金焊接結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是將整個(gè)系統(tǒng)集成在ー個(gè)工作臺(tái)內(nèi)。機(jī)架的臺(tái)面上端是真空爐和真空管密封操作閥。臺(tái)面下端左半部放置是電源及控制面板，右半部一端是放置真空泵10。整個(gè)機(jī)架有地腳和腳輪。真空控制結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是通過ー個(gè)微調(diào)閥24，和ー個(gè)粗抽閥22來實(shí)現(xiàn)壓カ的控制，微調(diào)閥24和粗抽閥22通過ー個(gè)三通25與抽氣波紋管相連。當(dāng)系統(tǒng)處于常壓或正壓下工作吋，則可以關(guān)閉粗抽閥和微調(diào)閥，而開通放氣閥23來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種密封可視管式爐，包括鍍金石英管、加熱絲、反應(yīng)管、水冷密封套和尾氣調(diào)節(jié)控制裝置，其特征是在內(nèi)壁鍍有金膜的鍍金石英管通過兩個(gè)絕緣隔熱的支架支撐在設(shè)備機(jī)架上，鍍金石英管內(nèi)部安裝有螺旋狀的加熱絲；在鍍金石英管的內(nèi)側(cè)同軸設(shè)有反應(yīng)管，反應(yīng)管是由機(jī)架上左右各安裝一個(gè)可以調(diào)節(jié)高度的法蘭支桿通過雙層水冷密封套支撐，反應(yīng)管的前端和末端分別安裝有進(jìn)氣接口快卸法蘭和尾氣控制調(diào)節(jié)裝置，進(jìn)氣法蘭和尾氣調(diào)節(jié)控制裝置都是通過水冷密封套內(nèi)的O形圈與反應(yīng)管實(shí)現(xiàn)密封；在反應(yīng)管末端連接的尾氣調(diào)節(jié)控制裝置為一個(gè)六通結(jié)構(gòu)件，六通結(jié)構(gòu)件有六個(gè)接口，一個(gè)與反應(yīng)管上的水冷密封套的KF對(duì)接的接口，一個(gè)與真空測(cè)量規(guī)管的對(duì)接的接口，一個(gè)接軸向觀察窗接口，一個(gè)接系統(tǒng)放氣閥接口，一個(gè)接真空微調(diào)閥接口，一個(gè)接粗抽真空角閥接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封可視管式爐，其特征是所述的鍍金石英管內(nèi)部的加熱絲的直徑為的螺線管形狀，兩端匝數(shù)的密度高于中間段。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封可視管式爐，其特征是所述的水冷密封套為雙層水冷 密封套(3)，雙層水冷密封套的內(nèi)部設(shè)有循環(huán)冷卻水的空間(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的密封可視管式爐，其特征是所述的水冷密封套內(nèi)的O形圈(15)側(cè)面設(shè)有壓環(huán)(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封可視管式爐，其特征是所述的兩個(gè)鍍金石英管支架(4)是由高鋁纖維做成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封可視管式爐，其特征是所述的鍍金石英管(5)所鍍的金膜是在石英管的外壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的密封可視管式爐，其特征是所述的鍍金石英管(5)所鍍的金膜是鍍上反射率高的不透視膜，并開有未鍍層的可視窗口，或者所鍍的金膜是鍍上反射率相對(duì)較低的可透視膜層。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封可視管式爐，其特征是所述的微調(diào)閥(24)和粗抽閥(22 )通過一個(gè)三通(25 )與抽氣波紋管相連，組成真空控制結(jié)構(gòu)；當(dāng)系統(tǒng)處于常壓或正壓下 工作時(shí)，則關(guān)閉粗抽閥和微調(diào)閥，而開通放氣閥(23 )來實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
一種密封可視管式爐屬于管式爐實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。整個(gè)設(shè)備由機(jī)架、鍍金石英管式爐、左右水冷密封組件、真空測(cè)量及獲得系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、電源系統(tǒng)組成。相對(duì)于傳統(tǒng)管式爐，其特點(diǎn)是加熱區(qū)域透明可視，可以觀察到被加熱的物體整個(gè)的變化過程；升降溫度速度明顯優(yōu)于普通管式爐，提高工作效率；恒溫區(qū)域長，溫度均勻性好，900度高溫時(shí)70%的加熱區(qū)的溫差僅為+/-2度；可在正負(fù)壓力環(huán)境下做實(shí)驗(yàn)，壓力可控可調(diào)。
文檔編號(hào)F27D9/00GK102829631SQ201210361878
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者張盛, 梁峰, 夏元?dú)J 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)