[實(shí)用新型]一種低功耗高溫電阻爐

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520107865.8
• 申請(qǐng)日: 2015-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204478816U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫海琴;張明輝;潘秀紅;艾飛;劉巖;高國(guó)忠;蓋立君;鄧偉杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): F27B17/00
• 分類號(hào): F27B17/00;F27D11/02
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種高溫電阻爐，更具體地說(shuō)涉及一種航空航天用低功耗高溫電阻爐。

背景技術(shù)

空間材料科學(xué)是應(yīng)用現(xiàn)代航天技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一門在空間微重力環(huán)境下研究材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)學(xué)科，也是當(dāng)今材料科學(xué)研究與發(fā)展的前沿領(lǐng)域。對(duì)于認(rèn)知在材料制備中發(fā)生的物理與化學(xué)過(guò)程的本征規(guī)律，豐富和完善材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論，指導(dǎo)和推動(dòng)地基材料制備工藝和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。

開(kāi)展空間材料科學(xué)研究，高溫電阻爐十分重要，其功能和性能指標(biāo)決定了空間材料科學(xué)研究?jī)?nèi)容的深度和廣度。其中工作溫度是高溫電阻爐的重要性能指標(biāo)之一，也是材料科學(xué)家選擇材料種類、制訂實(shí)驗(yàn)工藝曲線所關(guān)注的首要因素。但由于空間資源的局限性，空間應(yīng)用的高溫電阻爐同時(shí)又要求體積小、重量輕、功耗低。我國(guó)前期在空間應(yīng)用的空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)高溫電阻爐最高工作溫度均在1300℃以下，無(wú)法滿足有更高溫度要求的、具有良好應(yīng)用前景的材料空間制備需求。

本實(shí)用新型的目的是提供一種低功耗條件下，爐膛最高溫度能達(dá)到1500℃以上的可在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的低功耗高溫電阻爐。要實(shí)現(xiàn)1500℃以上的爐溫，一般的合金發(fā)熱體，如鎳鉻絲、鐵鉻鋁絲等(使用溫度均<1400℃)，已經(jīng)不能滿足要求，而地面高溫電阻爐常用的硅碳棒、硅鉬棒、石墨等高溫發(fā)熱材料又存在抗震強(qiáng)度低，電阻小，加熱電流過(guò)大等問(wèn)題，難以滿足空間應(yīng)用要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種航空航天用低功耗高溫電阻爐，在較低的功耗條件下，本高溫電阻爐爐膛最高溫度能達(dá)到1500℃～1600℃，同時(shí)具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型提供一種航空航天用低功耗高溫電阻爐，所述高溫電阻爐包括保溫隔熱單元、位于所述保溫隔熱單元中的發(fā)熱體、連接到所述發(fā)熱體的端部接頭以使所述發(fā)熱體通電的高熔點(diǎn)金屬(例如，熔點(diǎn)大于1800℃的金屬)電極，其中，所述發(fā)熱體的本體為螺旋式中空?qǐng)A柱狀以形成爐膛，所述高溫電阻爐能夠保持密封并且其內(nèi)部能夠被抽真空，從而在其內(nèi)部形成真空腔體，所述高熔點(diǎn)金屬包括鉬、鎢或鉭。

本實(shí)用新型利用螺旋式中空?qǐng)A柱狀的發(fā)熱體本身形成爐膛，使發(fā)熱體不僅具備加熱功能，同時(shí)具備形成爐膛的功能，通過(guò)高溫輻射直接對(duì)樣品進(jìn)行加熱，大大提到發(fā)熱效率。

較佳地，所述高熔點(diǎn)金屬電極包括通過(guò)高熔點(diǎn)金屬螺釘固定的兩片高熔點(diǎn)金屬片，所述高熔點(diǎn)金屬片包括薄壁端和厚壁端，兩片高熔點(diǎn)金屬片通過(guò)高熔點(diǎn)金屬螺釘固定使厚壁端相互壓緊通電導(dǎo)線，薄壁端形成的空隙尺寸匹配發(fā)熱體端部接頭的尺寸。

較佳地，所述高熔點(diǎn)金屬螺釘包括穿過(guò)高熔點(diǎn)金屬電極的厚壁端用于使兩片高熔點(diǎn)金屬片的厚壁端壓緊通電導(dǎo)線的第一高熔點(diǎn)金屬螺釘、以及穿過(guò)高熔點(diǎn)金屬電極的薄壁端以使所述發(fā)熱體的端部接頭固定在薄壁端形成的空隙中的第二高熔點(diǎn)金屬螺釘。

較佳地，所述高熔點(diǎn)金屬電極通過(guò)鐵鉻鋁絲導(dǎo)線連接到電源。

較佳地，所述發(fā)熱體的本體的內(nèi)徑為10-50mm，外徑為12-60mm，螺距為2-4mm，長(zhǎng)度為50-150mm。

較佳地，所述發(fā)熱體的端部接頭為長(zhǎng)方體或圓柱型，長(zhǎng)度為10-50mm，截面為(2-10mm)×(2-10mm)的矩形或直徑3-10mm的圓。

較佳地，所述發(fā)熱體的材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料，優(yōu)選為由碳纖維和碳化硅顆粒復(fù)合而成的碳纖維復(fù)合材料。

碳纖維復(fù)合材料本身具有優(yōu)異的電學(xué)和耐高溫性能，且考慮到高溫電阻爐爐膛的尺寸需求以及發(fā)熱體熱效率利用，本實(shí)用新型的高溫發(fā)熱體采用螺旋式中空?qǐng)A柱狀，該結(jié)構(gòu)利用發(fā)熱體本身形狀形成爐膛，使發(fā)熱體不僅具備加熱功能，同時(shí)具備形成爐膛的功能，通過(guò)高溫輻射直接對(duì)樣品加熱，大大提高了發(fā)熱效率。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型中高溫電阻爐，在功耗低于350W、真空的條件下，最高溫度能達(dá)到1500℃～1600℃。本實(shí)用新型的高溫電阻爐具有體積小、重量輕、功耗低的的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式中螺旋式中空?qǐng)A柱狀發(fā)熱體；

圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式中鉬螺釘緊固式鉬電極；

圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式中發(fā)熱體端部接頭與螺釘緊固式鉬電極的連接方式；

圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式中高溫電阻爐在使用時(shí)高溫電阻爐爐膛的升降溫曲線；

圖5為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式中高溫電阻爐在加熱過(guò)程中爐膛溫度和功耗之間的關(guān)系曲線。

具體實(shí)施方式