專利名稱：加熱元件及采用該加熱元件的試驗熔爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及加熱元件及采用該加熱元件的試驗熔爐。
背景技術(shù)：
電阻爐是實驗室用于材料熔煉、燒結(jié)和熱處理的裝置。常見的種類有井式、升降式、箱式和管式，其加熱元件通常選用電阻絲、硅碳棒或硅鑰棒。通常退火爐、馬弗爐等都采用電阻絲加熱，這樣爐子的使用溫度較低，一般在1000°C以下；小型的井式熔煉爐和升降式電阻爐通常是使用非金屬硅碳、硅鑰材質(zhì)作為加熱體，按功能將其制成直棒、多發(fā)熱段直棒、U形棒、W形棒、單雙螺紋棒、槽形棒、槍形棒、門形棒等類型，雖然可以將溫度上升至1350°C以上，但是由于每一個加熱元件個體設(shè)計的差異，造成老化程度不一，使?fàn)t內(nèi)溫度不均勻，另外這樣造成爐膛空間較大，熱能損耗高，設(shè)備的占地面積相對較大。例如 CN95221534. 9中公開了一種鐘罩式臺車電阻爐和CN200910042272. 7公開了一種組合式多功能電阻爐就是如此。尤其在CN200910042272. 7公開的組合式多功能電阻爐中，采用了將多個U形硅鑰棒加熱元件沿爐膛內(nèi)壁呈環(huán)狀均勻分布的結(jié)構(gòu)，當(dāng)多個硅鑰棒性能、形狀等存在差異時，容易導(dǎo)致在爐膛內(nèi)周各個方向溫度不均的問題，而且每個硅鑰棒的安裝也很不方便，所占用空間也較大，導(dǎo)致設(shè)備的占地面積較大。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠滿足高溫使用，但是空間設(shè)計更合理、使產(chǎn)生的溫度場更均勻的加熱元件。同時提供一種可有效減小試驗熔爐的體積，使?fàn)t腔結(jié)構(gòu)更合理并使?fàn)t腔內(nèi)溫度分布更均勻的試驗熔爐。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為一種加熱元件，該加熱元件包括熱端與冷端兩部分，且冷端與熱端連為一體；熱端為圓筒形加熱體，冷端位于熱端的下部，在該圓筒形加熱體上，以冷端上部為起點向上形成有兩個以上不連通的螺旋槽，該螺旋槽沿圓筒形加熱體的徑向貫通圓筒形加熱體的周壁， 該兩個以上螺旋槽上端部和圓筒形加熱體上端部相隔一定距離。通過在熱端圓筒體上形成螺旋槽，從而將加熱元件形成為空心的螺帶結(jié)構(gòu)，即將該加熱元件形成為多螺旋切割結(jié)構(gòu)。兩個以上的螺旋槽末端和圓筒末端相隔一定距離，便于加熱元件的連接接線以及形成電流通路，當(dāng)將這種螺旋狀結(jié)構(gòu)的加熱元件應(yīng)用于加熱容器內(nèi)，例如加熱爐內(nèi)時，相較于電阻絲、直棒等結(jié)構(gòu)而言，使用較小的功率就能達到相同的爐內(nèi)溫度。而且,通過這種360°緊密環(huán)繞地、以各個角度地對放置于空心內(nèi)部的待加熱物體進行加熱，相較于將多個U形加熱元件沿爐內(nèi)壁設(shè)置的情況而言，由于單位面積內(nèi)的加熱體更多，因而加熱效率更高、空間設(shè)計更合理、使產(chǎn)生的溫度場更均勻。此外，通過采用這樣圓環(huán)形的結(jié)構(gòu)環(huán)繞被加熱物體，可以增大單位面積的電流量，增強抵抗電流沖擊對加熱元件破壞的能力。
3[0008]對上述技術(shù)方案改進后,所述螺旋槽的數(shù)量為偶數(shù),在上述冷端的螺旋槽起點之間沿周向位置處向下各形成有一個頭部，所述頭部中的至少一個連接電源的正極，其余頭部連接電源的負(fù)極。此處頭部的設(shè)置，便于加熱元件的安裝和接線。所述熱端的螺旋槽為兩個，并且該兩個螺旋槽的起點在所述圓筒形加熱體周向上相隔180°，上述兩個螺旋槽相互平行。對上述方案做進一步改進，所述螺旋槽具有相同的寬度、螺旋角度和長度。這樣， 能夠確保整個加熱元件在整體上加熱均勻。且該加熱元件為一體成形。這樣一體成形的結(jié)構(gòu)避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用多個單個的加熱元件，從而出現(xiàn)的老化程度不一、爐內(nèi)溫度不均的問題。該加熱元件材質(zhì)為碳化硅或二硅化鑰。所述頭部為分割的半圓筒形或部分環(huán)形結(jié)構(gòu)。一種試驗熔爐，包括爐體，該爐體內(nèi)設(shè)有上述的加熱元件。在現(xiàn)有技術(shù)中分別設(shè)置多個單個加熱元件，從而每個加熱元件需要配備相應(yīng)的安裝結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致安裝過程復(fù)雜，同時安裝結(jié)構(gòu)也要占用相當(dāng)?shù)目臻g，而采用了本申請的加熱元件，則僅需要一套安裝結(jié)構(gòu)，安裝方便，且占用空間小，從而能夠減小爐膛的設(shè)計尺寸， 使熔爐的結(jié)構(gòu)更為緊湊，空間利用率更高，熱效能的利用率更大。此外，由于該加熱元件為 360°緊密環(huán)繞地、以各個角度地對放置于空心內(nèi)部的待加熱物體進行加熱，從而使?fàn)t腔內(nèi)溫度分布更加均勻。對上述方案加以改進，則所述爐體還包括內(nèi)襯層，該內(nèi)襯層設(shè)于所述加熱元件內(nèi)。這樣的內(nèi)襯層的設(shè)計，可以避免熱量直接輻射置于試驗熔爐內(nèi)的待加熱物體坩堝，使產(chǎn)生的溫度場更加均勻，另外還能夠防止坩堝內(nèi)的玻璃原材料的揮發(fā)直接侵蝕到加熱元件，從而延長試驗熔爐的使用壽命。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點和有益效果由于加熱元件是通過在圓筒體上形成兩個以上不連通的螺旋槽，優(yōu)選加熱元件形成為圓環(huán)形雙頭螺旋切割結(jié)構(gòu)，即將圓筒形的加熱元件熱端沿著軸線方向按照設(shè)計間隔從一端起間隔180°的兩個位置沿螺旋軌跡切割(切透圓筒形的加熱元件壁)而形成，最后在末端形成連接。這樣能夠滿足高溫使用，空間利用率更高，熱效能的利用率更大，也使產(chǎn)生的溫度場更加均勻。此外，還將該加熱元件應(yīng)用于試驗熔爐，由于上述加熱元件安裝方便且占用空間小，從而能夠減小爐膛的設(shè)計尺寸，使熔爐的結(jié)構(gòu)更為緊湊，空間利用率更高，熱效能的利用率更大。此外，由于該加熱元件為360°緊密環(huán)繞地、以各個角度地對放置于空心內(nèi)部的待加熱物體進行加熱，從而使?fàn)t腔內(nèi)溫度分布更加均勻。

圖I是本實用新型的加熱元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用了本實用新型的加熱元件的試驗熔爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是爐體A的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。[0021]實施例一如圖I所示，為本實用新型的加熱元件1，其包括熱端與冷端兩部分，且熱端與冷端連為一體；熱端即為圓筒形加熱體2，冷端6位于熱端的下部，在該圓筒形加熱體2上，以冷端6的上部為起點向上形成有兩個不連通的相互平行的螺旋槽31和螺旋槽32，且上述螺旋槽沿圓筒形加熱體2的徑向貫通圓筒形加熱體2的周壁，該螺旋槽31上端部41以及圖中未示出螺旋槽32的上端部和圓筒形加熱體上端部5相隔一定距離，將加熱元件I形成有空心部分的螺帶結(jié)構(gòu)(該空心部分用于放置待加熱物體)，即形成為圓環(huán)形雙頭螺旋切割結(jié)構(gòu)。上述空心部分用于放置被加熱物體。此處，所謂圓環(huán)形雙頭螺旋切割結(jié)構(gòu)是將圓筒形的加熱元件熱端沿著軸線方向按照設(shè)計間隔L從與熱端相連處冷端6起間隔180°的兩個位置向上沿螺旋軌跡切割(切透圓筒形的加熱元件壁)而形成，最后在末端5形成連接，即將熱端形成為螺帶結(jié)構(gòu)，同時，在熱端的兩個螺旋槽起點在所述圓筒周向上相隔180°，此外， 本實用新型中，加熱元件的冷端部分與每個螺旋槽起點對應(yīng)的位置處(即在上述冷端6上與熱端螺旋槽起點相對應(yīng)的位置處)向下各形成有一個頭部7，該頭部可以是為分割的半圓筒形或部分環(huán)形結(jié)構(gòu)，也可以是其它結(jié)構(gòu)，多個頭部7中的至少一個頭部連接電源的正極，其余頭部連接電源的負(fù)極，本實施例中表示了有兩個頭部7的結(jié)構(gòu)，則分別連接電源的正負(fù)極。本實施例中，采用這樣的結(jié)構(gòu)由于單位面積內(nèi)的加熱體更多，因而加熱效率更高、 空間設(shè)計更合理、使產(chǎn)生的溫度場更均勻。此外，本實用新型的加熱元件的材質(zhì)優(yōu)選為碳化硅或二硅化鑰。另外，在本實施例中，所述螺旋槽為具有相同的寬度、螺旋角度和長度。實施例二 本實施例將實施例一所述的加熱元件I應(yīng)用于試驗熔爐中，而與實施例一相同的關(guān)于加熱元件I的內(nèi)容這里不再重復(fù)，如圖2所示，為本實用新型的試驗熔爐，包括爐體A、 用于使?fàn)t體A升降的升降機構(gòu)B、用于對爐體A內(nèi)的反應(yīng)物質(zhì)進行攪拌的攪拌機構(gòu)C、用于支承作為反應(yīng)容器的坩堝的坩堝支撐架D。如圖3所示，是爐體A的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，爐體A包括爐殼8、保溫纖維層9、氧化鋁空心球內(nèi)層10、雙頭螺旋切割結(jié)構(gòu)碳化硅或二硅化鑰加熱元件I、碳化硅內(nèi)襯層11、測溫?zé)犭娕?2。爐殼8由鋼筋和不銹鋼板構(gòu)成，爐體A的圓筒部由外至內(nèi)依次由爐殼8、保溫纖維層9、氧化鋁空心球內(nèi)層10、雙頭螺旋切割結(jié)構(gòu)碳化硅或二硅化鑰加熱元件I及碳化硅內(nèi)襯層11組成。測溫?zé)犭娕?2從爐體A的底部伸入爐腔中部位置，從而實現(xiàn)對熔爐溫度的測量和控制；加熱元件I處在氧化鋁空心球?qū)?0和碳化硅內(nèi)襯層11之間，可以避免熱量直接輻射坩堝，使?fàn)t腔內(nèi)形成的溫度場更加均勻，另外還能夠防止玻璃原材料的揮發(fā)直接侵蝕到加熱元件1，延長熔爐的使用壽命。從圖中可以看出，加熱元件I僅占用整個爐腔的一個較小的環(huán)形區(qū)域，結(jié)構(gòu)較為緊湊，空間利用率較高。此外，此時，將待加熱的物體坩堝(圖中未示出)，設(shè)置于內(nèi)襯層11 內(nèi)，從而由加熱元件I散發(fā)出的熱量經(jīng)過內(nèi)襯層11后，繞坩堝周向360°均勻散發(fā)，從而使?fàn)t腔內(nèi)溫度分布更加均勻。同時通過采用這樣圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的加熱元件I環(huán)繞坩堝，可以增大單位面積的電流量，增強抵抗電流沖擊對加熱元件破壞的能力。當(dāng)然，本實用新型也可以為如下結(jié)構(gòu)例如，兩個螺旋槽也可以不平行；兩個螺旋槽的起點在所述圓筒周向上也可以相隔其它角度設(shè)計；此外，加熱元件可以為分體形成，然后再通過連接結(jié)構(gòu)連接為一體，其材質(zhì)也可以為其它。這樣的變換均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。另外，本實用新型不限于上述兩個實施例，只要是熱端的螺旋槽的數(shù)量為2以上即可，優(yōu)選偶數(shù)。在位于螺旋槽之間的筒體的與冷端相連處向下，分別設(shè)置半圓形或環(huán)形頭部7，并且，使各個頭部錯開與電源的正負(fù)極相連。此外，頭部7也可以位于冷端6的各螺旋槽起點之間沿周向位置處。另外，優(yōu)選各條螺旋槽的長度、寬度和螺旋角是相同，這樣，可以使加熱元件的加熱更加均勻。
權(quán)利要求1.一種加熱元件，其特征在于，該加熱元件(I)包括熱端與冷端兩部分；熱端為圓筒形加熱體(2)，冷端位于熱端的下部并與熱端連為一體，在該圓筒形加熱體(2)上，以冷端(6) 上部為起點向上形成有兩個以上不連通的螺旋槽，該螺旋槽沿圓筒形加熱體(2)的徑向貫通圓筒形加熱體(2)的周壁，該兩個以上的螺旋槽的上端部和圓筒形加熱體(2)上端部(5)相隔一定距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱元件，其特征在于所述螺旋槽的數(shù)量為偶數(shù)，在上述冷端(6)的螺旋槽起點之間沿周向位置處向下各形成有一個頭部(7)，所述頭部(7)中的至少一個連接電源的正極，其余頭部(7)連接電源的負(fù)極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱元件，其特征在于所述熱端的螺旋槽為兩個，并且該兩個螺旋槽的起點在所述圓筒形加熱體(2)周向上相隔180°，上述兩個螺旋槽相互平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3任一項所述的加熱元件，其特征在于所述螺旋槽具有相同的覽度、螺旋角度和長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 3任一項所述的加熱元件，其特征在于該加熱元件(I)材質(zhì)為碳化硅或二硅化鑰。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的加熱元件，其特征在于所述頭部為分割的半圓筒形或部分環(huán)形結(jié)構(gòu)。
7.—種試驗熔爐，包括爐體(A)，其特征在于該爐體⑷內(nèi)設(shè)有如權(quán)利要求I 3所述的加熱元件(I)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的試驗熔爐，其特征在于所述爐體㈧還包括內(nèi)襯層(11)，該內(nèi)襯層(11)設(shè)于所述加熱元件(I)內(nèi)。
專利摘要本實用新型涉及一種加熱元件及采用該加熱元件的試驗熔爐。該加熱元件(1)包括熱端與冷端兩部分；熱端為圓筒形加熱體(2)，冷端位于熱端的下部并與熱端連為一體，在該圓筒形加熱體(2)上，以冷端(6)上部為起點向上形成有兩個以上不連通的螺旋槽，該螺旋槽沿圓筒形加熱體(2)的徑向貫通圓筒形加熱體(2)的周壁，該兩個以上螺旋槽末端和圓筒末端部(5)相隔一定距離。該試驗熔爐爐體(A)內(nèi)設(shè)有上述加熱元件(1)，所述爐體(A)還包括內(nèi)襯層(11)，該內(nèi)襯層(11)設(shè)于所述加熱元件(1)內(nèi)。本實用新型的加熱元件及采用了該加熱元件的試驗熔爐能夠滿足高溫使用，且爐腔空間設(shè)計合理、產(chǎn)生的溫度場更均勻。
文檔編號F27D11/02GK202350534SQ20112043136
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者張小東, 梁立新, 胡向平 申請人:湖北新華光信息材料有限公司