一種碳化硼復(fù)合陶瓷板式加熱裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種碳化硼復(fù)合陶瓷板式加熱裝置，該加熱裝置包括加熱體、連接端、過(guò)渡段和緊固件，其中，加熱體上開設(shè)三條豁槽，使加熱體形成連續(xù)彎曲的加熱板，連接端和過(guò)渡段一體成型，用于連接加熱體與導(dǎo)線或加熱體與其它加熱體，本實(shí)用新型提供的陶瓷板式加熱體具有阻值適中、加熱效率高、可堆垛使用、加工方便等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種碳化硼復(fù)合陶瓷板式加熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及陶瓷加熱領(lǐng)域，尤其涉及一種碳化硼復(fù)合陶瓷板式加熱裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]超高溫電阻爐、真空爐、氣氛爐及燒結(jié)爐被廣泛應(yīng)用于粉末冶金的材料制備中，其中加熱體元件是上述爐體中的關(guān)鍵部件，這些加熱體元件要求在氧化氣氛、真空環(huán)境、各種惰性氣氛環(huán)境及還原氣氛下使用，如何設(shè)計(jì)板式加熱裝置或部件形狀，將直接影響該加熱體元件的阻值及加熱效率，從而確保超高溫電阻爐、真空爐、氣氛爐及燒結(jié)爐的最高工作溫度。
[0003]制備碳化硼復(fù)合陶瓷板式加熱體元件或裝置在技術(shù)上的重要性主要體現(xiàn)在良好的加熱效率和可更換性。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中存在以陶瓷作為加熱體的板式元件，如中國(guó)專利CN10150735A，公開了一種加熱兀件，該加熱兀件包括陶瓷體、第一電極和第二電極，該第一電極和第二電極均為條形，與陶瓷體等長(zhǎng)，其沿長(zhǎng)度方向布置在陶瓷體的上下兩端，該加熱元件為平板整體，耗電量大，加熱效率不高，且需要條狀電板對(duì)其通電，增加了使用的不安全因素。
[0005]又如中國(guó)專利CN102625496A，公開了一種片狀陶瓷發(fā)熱體，該發(fā)熱體為片狀陶瓷，在其長(zhǎng)度方向兩端分別設(shè)置上導(dǎo)電引線和下導(dǎo)電引線，該發(fā)熱體為條形板狀結(jié)構(gòu)，加熱效率不高，難以達(dá)到超高溫爐、真空爐等高溫設(shè)備的最高工作溫度，而且存在發(fā)熱效率低的缺陷。
[0006]由于現(xiàn)有技術(shù)存在上述諸多問(wèn)題，所以本發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有的陶瓷加熱裝置進(jìn)行研究和改進(jìn)，以期研制出阻值大、發(fā)熱效率高、適用于超高溫電阻爐、真空爐、氣氛爐及燒結(jié)爐的加熱裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種陶瓷板式加熱裝置，該加熱裝置包括加熱體、連接端、過(guò)渡段和緊固件，其中，加熱體為平板結(jié)構(gòu)，在該加熱體上開設(shè)三條豁槽，使加熱體形成連續(xù)彎曲的加熱板，在加熱裝置總長(zhǎng)度不變的情況下，增加了加熱體的長(zhǎng)度，從而增加了加熱裝置的阻值，進(jìn)而增加了加熱裝置的加熱效率，在此基礎(chǔ)上完成了本實(shí)用新型。
[0008]具體而言，本實(shí)用新型的目的在于提供一種陶瓷加熱裝置，該加熱裝置包括連接端1、過(guò)渡段2、加熱體3和緊固件4，其中，
[0009]加熱體3為平板狀，在該加熱體3上自下而上依次開設(shè)第一豁槽31和第二豁槽32，并在第一豁槽31與第二豁槽32之間沿相反方向，即自上而下開設(shè)第三豁槽33，其中，
[0010]第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的深度等于加熱體3的厚度，第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的長(zhǎng)度小于加熱體3的長(zhǎng)度，即，上述豁槽將加熱體3穿透，使加熱體3形成連續(xù)彎曲的加熱板，從而在保持加熱體3的外形尺寸不變，即不增加加熱裝置總長(zhǎng)度的條件下，增加了加熱體3的總長(zhǎng)度，同時(shí)減小了加熱體3導(dǎo)電的橫截面積，從而增加加熱體3的電阻值，進(jìn)而增加加熱體的加熱效率。
[0011]同時(shí)，在第一豁槽31與加熱體3左側(cè)邊之間的下端、第二豁槽32與加熱體3右側(cè)邊之間的下端分別設(shè)置通孔，該通孔用于連接加熱體3和過(guò)渡段2，其中，過(guò)渡段2與連接端I 一體成型，連接端I可與導(dǎo)線相連或通過(guò)如銷軸等連接件與其它加熱體堆垛相連。
[0012]本實(shí)用新型所述的加熱體3選用包括碳化硼和二硼化鋯的原料制成，該原料具有較大的電阻和機(jī)械強(qiáng)度，適于作為加熱體材料。
[0013]本實(shí)用新型所述的連接端1、過(guò)渡段2和緊固件4選用包括石墨、陶瓷或合金的原料制成。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型提供的陶瓷板式加熱裝置，具有如下有益效果:
[0015](I)所述陶瓷板式加熱裝置外形尺寸小，但有效加熱長(zhǎng)度大，電阻值大，加熱效率聞;
[0016](2)所述陶瓷板式加熱裝置可單層使用，也可以堆垛連接后形成多層使用，因而能夠達(dá)到超高溫電阻爐、真空爐、氣氛爐及燒結(jié)爐等的最高工作溫度；
[0017](3)制造工藝簡(jiǎn)單，通過(guò)電火花加工，包括精密電火花線切割、精密電加工等方法即可制得所述陶瓷板式加熱裝置，具有工業(yè)實(shí)用性；
[0018](4)所述陶瓷板式加熱裝置能夠充分發(fā)揮碳化硼復(fù)合陶瓷板式加熱體材料密度小，熔點(diǎn)高，加熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，在較短時(shí)間(如120分鐘內(nèi))即可以從室溫升到最高工作溫度，例如1900°C ；
[0019](5)所述陶瓷板式加熱裝置能夠充分發(fā)揮碳化硼復(fù)合陶瓷板式加熱體材料其他優(yōu)異性能，例如良好的抗氧化性、抗熱震性、抗腐蝕性，以及在氧化氣氛、真空環(huán)境、各種惰性氣氛下使用均能保持較好的熱穩(wěn)定性，例如在氧化氣氛下，表面最高溫度可達(dá)2000°C。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施方式的陶瓷板式加熱裝置結(jié)構(gòu)的主視圖，其中該加熱裝置位于XY 二維坐標(biāo)系的第一象限；
[0021]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施方式的陶瓷板式加熱裝置結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0022]圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施方式的陶瓷板式加熱裝置結(jié)構(gòu)的右視圖；
[0023]圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施方式的陶瓷板式加熱裝置結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0024]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0025]1-連接端
[0026]2-過(guò)渡段
[0027]3-加熱體
[0028]31-第一豁槽
[0029]32-第二豁槽
[0030]33-第三豁槽
[0031]4-緊固件

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面通過(guò)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說(shuō)明而變得更為清楚、明確。
[0033]在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說(shuō)明性”。這里作為“示例性”所說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0034]本實(shí)用新型公開的是一種電阻值大、加熱效率高的陶瓷板式加熱裝置。
[0035]在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖1?4所示(本實(shí)用新型中所述的X軸方向和Y軸方向如圖1中所示)，提供一種陶瓷板式加熱裝置，該加熱裝置包括連接端1、過(guò)渡段2、加熱體3和緊固件4，其中，
[0036]加熱體3為平板狀，本實(shí)用新型對(duì)加熱體3的外形不做特別限定，其可以為長(zhǎng)方形、正方形、圓形、橢圓形、不規(guī)則形或其它任意形狀，其具體形狀可依據(jù)所需安裝的加熱爐的加熱部位的形狀要求而定，在本實(shí)用新型的一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，如圖1?4所示，其為長(zhǎng)方形。
[0037]在該加熱體3上自下而上依次開設(shè)第一豁槽31和第二豁槽32，并在第一豁槽31與第二豁槽32之間沿相反方向，即自上而下開設(shè)第三豁槽33，第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的深度等于加熱體3的厚度，第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的長(zhǎng)度小于加熱體3的長(zhǎng)度，即，上述豁槽將加熱體3穿透，使加熱體3形成連續(xù)彎曲的加熱板，從而在保持加熱體3的外形尺寸不變，即不增加加熱裝置總長(zhǎng)度的條件下，增加了加熱體3的總長(zhǎng)度，同時(shí)減小了加熱體3導(dǎo)電的橫截面積，由于加熱體3的電阻值與加熱體3的總長(zhǎng)度成正比，與加熱體3導(dǎo)電的橫截面積成反比，因此，通過(guò)本實(shí)用新型設(shè)置的結(jié)構(gòu)，可以有效增加加熱體3的電阻值，從而增加加熱體3的加熱效率。
[0038]同時(shí)，在第一豁槽31與加熱體3左側(cè)邊之間的下端、第二豁槽32與加熱體3右側(cè)邊之間的下端分別設(shè)置通孔，該通孔用于連接加熱體3和過(guò)渡段2，其中，過(guò)渡段2與連接端I 一體成型，連接端I可與導(dǎo)線相連或通過(guò)如銷軸等連接件與其它加熱體堆垛相連。
[0039]如圖1中所示，在XY坐標(biāo)系中，本實(shí)用新型中所述加熱體3的寬為加熱體3沿X軸方向上的邊長(zhǎng)，加熱體3的長(zhǎng)度為加熱體3沿Y軸方向上的邊長(zhǎng)；加熱體3的左側(cè)為X軸的負(fù)向，加熱體3的右側(cè)為X軸的正向，加熱體3的上端為Y軸正向，加熱體3的下端為Y軸負(fù)向。
[0040]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖1所示，所述第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的長(zhǎng)度相等。
[0041]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖1所示，所述第一豁槽31、第二豁槽31和第三豁槽33與加熱體3的一條邊相互平行；使加熱體3開設(shè)豁槽后所形成的連續(xù)彎曲結(jié)構(gòu)規(guī)則，加熱體3發(fā)熱更均勻。
[0042]在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖1所示，加熱體3與第一豁槽31、第二豁槽32或第三豁槽33的長(zhǎng)度差，相鄰豁槽之間形成的板的寬度，加熱體3的邊與相鄰豁槽形成的板的寬度相同，則加熱體3開設(shè)豁槽后所形成的連續(xù)彎曲結(jié)構(gòu)更為規(guī)則、均勻，加熱體3在通電后發(fā)熱更均勻。
[0043]豁槽的寬度為相鄰豁槽之間形成的板的寬度的1/5?1/3，若豁槽寬度大于相鄰豁槽之間形成的板的寬度的1/3，則加熱體3有效加熱體積過(guò)小，加熱效率低，且造成材料浪費(fèi)，成本增加；若豁槽寬度小于相鄰豁槽之間形成的板的寬度的1/5，則加工難度大，增加時(shí)間成本，同時(shí)，加熱體3導(dǎo)電的橫截面積大，加熱效率低。
[0044]通孔與加熱體3下端之間的距離為加熱體3長(zhǎng)度的1/10?1/6，若通孔與加熱體3下端距離小于加熱體3長(zhǎng)度的1/10，則通孔處機(jī)械強(qiáng)度差，易損壞，給運(yùn)輸和使用造成不便；若通孔與加熱體3下端之間的距離大于加熱體3長(zhǎng)度的1/6，則加熱體有效加熱長(zhǎng)度變小，加熱效率降低。
[0045]所述加熱體3由包括以下重量份的原料制成，
[0046]碳化硼 60?75份，
[0047]二硼化鋯 25?40份，
[0048]其中，碳化硼與二硼化鋯的純度不小于98%。
[0049]由上述原料制得的陶瓷材料，密度為3.2?3.9g/cm3,室溫抗拉強(qiáng)度為10MPa?200MPa，電阻率為(1.3?3.0) X 10_5 Ω /m,適于作為加熱體材料。
[0050]本實(shí)用新型對(duì)所述加熱體的制造方式不做特別限定，如可將上述材料通過(guò)熱壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)及反應(yīng)燒結(jié)等方法制得。
[0051]本實(shí)用新型對(duì)豁槽的加工方式不做特別限定，如采用電火花加工，包括精密電火花線切割、精密電加工等方法。
[0052]本實(shí)用新型中所述連接端1、過(guò)渡段2和緊固件4由包括石墨、陶瓷、合金及其組合的原料制得。
[0053]當(dāng)該加熱體單層使用時(shí)，優(yōu)選選擇石墨、合金或其組合制連接端、過(guò)渡段和緊固件，當(dāng)該加熱體堆垛使用時(shí)，優(yōu)選選擇陶瓷制連接端、過(guò)渡段和緊固件。
[0054]本實(shí)用新型提供的碳化硼復(fù)合陶瓷板式加熱裝置為單層或由多個(gè)單層堆垛而成。
[0055]該加熱裝置為單層時(shí)，通過(guò)如銷軸等連接件將加熱體3與過(guò)渡段2連接，為加強(qiáng)緊固，防止連接端I脫落，可在加熱體3底部設(shè)置緊固件4，導(dǎo)線與連接端I相連接，電流從加熱體3 —端的過(guò)渡段2輸入，沿加熱體3傳導(dǎo)，從加熱體3的另一端的過(guò)渡段2輸出，并在加熱體3上將電能轉(zhuǎn)化為熱能。
[0056]當(dāng)該加熱裝置為多層堆垛而成時(shí)，S卩，通過(guò)如銷軸等連接件將單層加熱裝置同向依次連接，導(dǎo)線分別與頂層一端的過(guò)渡段2和底層另一端的過(guò)渡段2連接，電流從頂層加熱體一端的過(guò)渡段2輸入，沿堆垛加熱體傳導(dǎo)，從加熱體3的底層另一端的過(guò)渡段2輸出，并在加熱體3上將電能轉(zhuǎn)化為熱能。
[0057]以上結(jié)合【具體實(shí)施方式】和范例性實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，不過(guò)這些說(shuō)明并不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本實(shí)用新型精神和范圍的情況下，可以對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案及其實(shí)施方式進(jìn)行多種等價(jià)替換、修飾或改進(jìn)，這些均落入本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種碳化硼復(fù)合陶瓷板式加熱裝置，其特征在于，該加熱裝置包括:連接端(I)、過(guò)渡段(2)、加熱體(3)和緊固件(4)，其中， 加熱體(3)為平板狀，在該加熱體(3)上自下而上依次開設(shè)第一豁槽(31)和第二豁槽(32)，并在第一豁槽(31)與第二豁槽(32)之間沿相反方向，即自上而下開設(shè)第三豁槽(33)，其中， 所述第一豁槽(31)、第二豁槽(32)和第三豁槽(33)的深度等于加熱體(3)的厚度，即，其將加熱體(3)穿透； 第一豁槽(31)、第二豁槽(32)和第三豁槽(33)的長(zhǎng)度小于加熱體(3)的長(zhǎng)度； 在第一豁槽(31)與加熱體(3)左側(cè)邊之間的下端、第二豁槽(32)與加熱體(3)右側(cè)邊之間的下端分別設(shè)置通孔， 連接端(I)與過(guò)渡段(2) —體成型，其中，過(guò)渡段(2)與加熱體(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，過(guò)渡段(2)通過(guò)銷軸與加熱體(3)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，連接端(I)與導(dǎo)線或與其它加熱體相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，第一豁槽(31)、第二豁槽(32)和第三豁槽(33)的長(zhǎng)度相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，第一豁槽(31)、第二豁槽(32)和第三豁槽(33)相互平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，加熱體(3)的外形為長(zhǎng)方形、正方形、圓形、橢圓形或不規(guī)則形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6之一所述的加熱裝置，其特征在于，加熱體(3)與第一豁槽(31)、第二豁槽(32)或第三豁槽(33)的長(zhǎng)度差，相鄰豁槽之間形成的板的寬度，加熱體(3)的邊與相鄰豁槽形成的板的寬度相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?6之一所述的加熱裝置，其特征在于，豁槽的寬度為相鄰豁槽之間形成的板的寬度的1/5?1/3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?6之一所述的加熱裝置，其特征在于，通孔與加熱體(3)下端的距離為加熱體⑶長(zhǎng)度的1/10?1/6。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?6之一所述的加熱裝置，其特征在于，所述加熱裝置為單層或由多個(gè)單層堆垛而成。
【文檔編號(hào)】H05B3/22GK203968405SQ201420357751
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張繼紅, 韓文波 申請(qǐng)人:牡丹江金鋼鉆碳化硼有限公司