专利名称：多功能高温实验炉的制作方法
技术领域：
一种多功能高温实验炉，属于材料、冶金、化工实验设备领域。
目前，广泛使用的高温实验炉主要包括有炉体构成的主反应室，气体控制柜及与之相配套的温度测量及控制装置。但由于以下几方面的原因，限制了其使用范围和使用效率。1、实验气氛单一，只能用作真空烧结或某一固定的气氛。2、实验温度控制困难，人工控制精度难以保证。3、对实验过程中的数据，难以进行及时的处理分析。4、无法对实验过程中物质的质量等特征参数进行监测。为了解决上述问题，通常有两种做法一种是在现有的设备上进行适当的改造。这种方法投入少，但是往往难以获得能够完全满足需要的实验设备；另一种是购买专用的分析仪器设备。这种方法一般投入较大，而且设备的专用性强，使用效率不高。
本实用新型旨在于克服上述问题，提供一种实现多种实验气氛，对实验温度可按预定程序自动控制，对反应过程中的实验数据实时接收，实时处理的多功能高温实验炉。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术，其总体结构见方框
图1和结构图2，它包括有主反应室1、质量测量器2、气体控制柜3，温度测量及控制装置4，真空装置5及计算机6，其中主反应室1主要包括炉管10、炉壳11、及它们之间的耐火材料27，温度测量及控制装置4主要包括有与温控仪12相连接的加热元件13、测温元件14，气体控制柜3设有至少两路不同气体的进气气路，整体连接为测温元件14置于炉管10内，加热元件13置于炉管10和炉壳11间，质量测量器2安装在炉管上方的支架7上，连一管子进入炉管，坩埚16通过金属丝悬挂在质量测量器2箱体9的底部，气体控制柜3给出的气体和真空装置所抽气体由进气管8进入主反应室，温控仪12和质量测量器2各有一个输出端口，分别连接实现实验数据的显示和处理的计算机6。
本实用新型中所述的真空装置5主要采用一台真空泵，可在实验前抽净反应室内的空气，从而保证实验气氛的纯净，或者用以获取反应所需的真空度，实现真空烧结。所述的质量测量器2主要部件是电子天平。所述的主反应室见结构图4，炉管两端密封分别采用橡胶塞28，橡胶塞28中内嵌一个金属接头25，金属接头25连接玻璃管24，玻璃管24连接装有电子天平的箱体9，金属接头上还设有进气管8，为保证橡胶塞28在实验过程中不致被烧坏，在炉管10外壁两端缠有冷却水套29，在橡胶塞与炉管内部之间垫有耐火砖26，测温元件采用热电偶14，热电偶置于耐火砖26的包裹之中。所述的气体控制柜见结构图3，气体控制柜中设有A、B两种不同的气体的进气气路，分别连接调压阀17，分别由各自的流量计18调整合适的流量和压力，压力值显示于压力表19，然后经过换向阀20，成为混合气体后，再经过干燥管21、脱氧管22后，进入主反应室，总气路中还连接有总路流量计23和压力表19。气柜由于含A、B两个相互独立的气路，两气路分别有各自的精密压力表和流量计，即可使用单一气氛，又可使用混合气体。并可根据实验要求，实现反应所需气体的配比。另外控制柜中还有气体的干燥管、脱氧管，保证供应气体的纯净。
采用以上技术方案后，本实用新型达到了预期目的，具有以下有益效果1、本实用新型克服了传统实验使用气氛单一的缺点，既可用作真空烧结，又可使用一种或两种气体。并可实现所需气体的配比、干燥、脱氧及流量控制。2、本实用新型实现了反应温度的测量、显示及自动控制，又由于采用了在线热重分析系统，可对反应过程中的数据进行实时采集，大大提高了实验精度。3、整套设备功能全面，实现简单，操作方便。
以下结合附图及实施例进一步详细说明。
图1本实用新型的系统示意图，1、主反应室，2、质量测量器，3、气体控制柜，4、温度测量及控制装置，5、真空装置，6、计算机；图2本实用新型的结构示意图，7、支架，8、进气管，9、箱体，10、炉管，11、炉壳，12、温控仪，13、加热元件，14、测温元件，15、排气管，16、坩埚；图3本实用新型的气体控制柜结构示意图，17、调压阀，18、流量计，19、压力表，20、换向阀，21、干燥管，22、脱氧管，23、总路流量计；图4本实用新型的主反应室部分结构示意图，15排气管，24、玻璃管，25、金属接头，26、耐火砖，27、耐火材料，28、橡胶塞，29、冷却水套；图5本实用新型的实施例中所使用的配套软件《高温实验炉热重分析系统》的界面示意图。
实施例整套设备按
图1装配，包括主反应室、温度测量及控制装置、气体控制柜、真空装置、质量测量器与计算机等五部分组成。主反应室是完成高温实验的主要场所，炉管采用刚玉材料，能够承受1800℃的温度。炉管两端分别采用橡胶塞密封。为了保证炉子在使用时，橡胶塞不至被烧坏，炉管外壁接近端口的地方缠有冷却水套。炉管与炉壳之间以耐火材料和保温材料填充。质量测量装置的主要部件采用一台ES-60J型电子天平，天平安装在炉管正上方的支架上，用于实时测量反应过程中反应物质量或质量的变化量。为了解决质量测量过程中，反应环境的密闭问题。将电子天平置于一个密闭的有机玻璃箱内。箱的底部跟一只玻璃管连接。玻璃管的另一端通过橡胶塞进入炉管。气体控制装置是一台自行研制的多功能气体控制柜。气柜含A、B两个相互独立的气路，两气路分别有各自的精密压力表和流量计。真空装置主要是一台机械式真空泵。温度测量及控制装置主要是由加热元件，测温元件和温控仪等部分组成。其中加热元件是由U型二硅化钼棒串联而成，环绕在主反应室的炉管周围。最高温度可达1700℃，能够满足大多数实验要求。铂铑热电偶作为测温元件，从炉管下端插入炉管内部。加热元件和测温元件分别与作为温控仪的SR53高性能PID过程调节器连接。实验温度的测量主要由热电偶完成，并将测量结果送到温控仪，由温控仪按预定程序调整二硅化钼加热棒中的电流，温控仪可按照设定的升温曲线程序，实现反应室内温度的测量、显示及实现自动控制。电子天平安装在支架上。坩埚通过一根金属丝悬挂在天平底部。温控仪和电子天平各有一个输出端口，分别用一根电缆与一台普通PC电脑连接，电子天平和温控仪测得的数据可送到计算机进行处理和显示。实验所需的气体由多功能气体控制柜进行配比、干燥、脱氧及流量控制后，由进气管进入主反应室。打开排气管15即可实现流动气氛。实验之前还可用真空泵抽净主反应室内的空气。
为本实用新型的实施例中所使用的配套软件《高温实验炉热重分析系统》的界面见示意图5。该软件采用计算机接口技术，可对反应温度、质量等数据进行实时采集，并动态生成质量变化率随时间变化关系曲线、温度随时间变化关系曲线、质量变化率随温度变化关系曲线等直观的图形，使反应过程一目了然。数据和图形可打印，可保存，可进行后续处理。大大提高了实验数据的测量精度，减轻了实验人员的工作强度。
权利要求1.多功能高温实验炉主要包括有炉体构成的主反应室，气体控制柜及与之相配套的温度测量及控制装置，本实用新型的特征在于它包括有主反应室(1)、质量测量器(2)、气体控制柜(3)，温度测量及控制装置(4)，真空装置(5)及计算机(6)，其中主反应室(1)主要包括炉管(10)、炉壳(11)、及它们之间的耐火材料(27)，温度测量及控制装置(4)主要包括有与温控仪(12)相连接的加热元件(13)、测温元件(14)，气体控制柜(3)设有至少两路不同气体的进气气路，整体连接为测温元件(14)置于炉管(10)内，加热元件(13)置于炉管(10)和炉壳(11)间，质量测量器(2)安装在炉管上方的支架(7)上，连一管子进入炉管，坩埚(16)通过金属丝悬挂在质量测量器(2)箱体(9)的底部，气体控制柜(3)给出的气体和真空装置(5)所抽气体由进气管(8)进入主反应室，温控仪(12)和质量测量器(2)各有一个输出端口，分别连接实现实验数据的显示和处理的计算机(6)。
2.根据权利要求1所述的多功能高温实验炉，其特征在于所述的真空装置(5)可采用真空泵，所述的质量测量器(2)主要部件是电子天平。
3.根据权利要求1或2所述的多功能高温实验炉，其特征在于所述的主反应室(1)炉管两端密封分别采用橡胶塞(28)，橡胶塞(28)中内嵌一个金属接头(25)，金属接头(25)连接玻璃管(24)，玻璃管(24)连接装有电子天平的箱体(9)，金属接头上还设有进气管(8)，在炉管(10)外壁两端缠有冷却水套(29)，在橡胶塞与炉管内部之间垫有耐火砖(26)，测温元件采用热电偶，热电偶置于耐火砖(26)的包裹之中。
4.根据权利要求1所述的多功能高温实验炉，其特征在于所述的气体控制柜中设有A、B两种不同的气体进气的气路，分别连接调压阀(17)，连接各自调整合适流量和压力的流量计(18)及压力表(19)，再连接换向阀(20)，之后连接进入混合气体的干燥管(21)、脱氧管(22)，气路中还连接有总路流量计(23)和压力表(19)。
专利摘要材料等实验设备领域的多功能高温实验炉,主要有计算机、炉管、炉壳及耐火砖构成的主反应室;有至少两路气路,调压阀,流量计,压力表,换向阀,干燥管和脱氧管构成的气体控制柜;真空泵构成的真空装置;电子天平构成的质量测量器;温控仪、加热元件及测温元件构成的温度测量及控制装置。真空泵抽净炉内空气,混合气由气体控制柜送入主反应室,计算机对电子天平和温控仪测得的数据分析并处理。该炉具有精度高、功能全、实用等特点。
文档编号F27B17/02GK2474975SQ0121885
公开日2002年1月30日 申请日期2001年4月6日 优先权日2001年4月6日
发明者王群, 杨东升, 林志浪, 毛倩瑾, 周美玲 申请人:北京工业大学