一种多层拼装式电炉炉膛的制作方法

本发明涉及电炉制造技术领域，具体涉及一种多层拼装式电炉炉膛，用于实验电炉。

背景技术：

实验电炉多应用于大专院校、工矿企业中的实验和小批量生产中。实验电炉的炉体包括外壳、炉膛以及位于外壳和炉膛间的保温层，炉膛内安装电热元件，通过电热元件将电能转化为热能，对炉膛内的物品进行加热，炉膛内的温度越高则需要炉膛壁的厚度越厚。

实验电炉炉膛通常采用重质高温耐火材料整体挤出或灌浆成型后再经高温烧制获得，其缺点是导热系数大、热容大和成品率低。同时，这种整体式炉膛使用初期往往会因为热膨胀，特别当升温或冷却速度较快时，炉膛整体温度不均匀或热应力过大会导致炉膛变形甚至开裂，降低炉膛使用寿命；而传统炉膛整体性结构使物品加热时的废气难以排除，对电热元件有腐蚀作用，因此，增加了电炉的使用和维修成本。

为此，需要解决现有电炉径向热辐射及热传导较高，不利于节能的问题，有必要通过合理设计实验电炉炉膛结构，从而提供一种确保热应力有效释放，并能够将炉膛内废气顺利排出，节能效果较好的实验电炉炉膛。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种多层拼装式电炉炉膛，其包括，环形的炉壁，以及分别位于所述炉壁上下两侧的炉顶及炉底，所述炉壁上设有至少一条热膨胀缝及至少一个排气孔，所述热膨胀缝及所述排气孔沿所述炉壁的高度方向上贯通所述炉壁，且所述热膨胀缝由所述炉壁的内壁向外壁方向延伸至所述排气孔上。

本发明根据钟罩式、升降式以及井式实验电炉的实际情况需要，炉顶与炉底的位置可以互换，只要保证在所述炉壁上下两侧即可。

对于上述多层拼装式电炉炉膛来说，所述热膨胀缝与所述炉壁的直径方向的夹角为0°＜а≤70°。优选的，所述热膨胀缝与所述炉壁的直径方向的夹角为30°≤а≤70°。

上述多层拼装式电炉炉膛中，所述热膨胀缝沿所述炉壁内壁延伸至所述炉壁厚度的1/5-4/5处并与所述排气孔连通。优选的，所述热膨胀缝沿所述炉壁内壁延伸至所述炉壁厚度的2/3处。

上述多层拼装式电炉炉膛中，所述炉壁上均匀开设有若干条所述热膨胀缝及所述排气孔。

上述多层拼装式电炉炉膛中，所述炉壁由若干层环形壁体沿高度方向堆叠而成。相邻层的所述壁体的接触面为台阶面。

上述多层拼装式电炉炉膛中，所述炉壁的每层所述环形壁体由若干个砌块拼接而成，相邻砌块的接触面为台阶面。

上述多层拼装式电炉炉膛中，所述炉顶设有发热元件及热电偶安装孔；所述炉底设有炉口及与所述炉口配合的炉门。

上述多层拼装式电炉炉膛中，所述炉顶、所述炉壁及所述炉底采用耐高温陶瓷纤维板制成。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

1、在本发明的多层拼装式电炉炉膛中，在中层的炉壁上开设高度方向上贯通的热膨胀缝，且热膨胀缝隙均与排气孔连通，相比于现有完全贯穿炉壁的伸缩缝相比，一方面满足炉膛在升温过程中位于高温区的中层炉壁内圆热膨胀的需要，确保热应力有效释放；另一方面，通过热膨胀缝和与热膨胀缝连通的排气孔可将炉膛内的废气顺利排出；并且，还可以阻止炉膛径向的热辐射和热传导，提高了炉膛的节能效果。

2.为了避免现有沿内圆直径方向开设的多条与各层面垂直的热膨胀缝带来辐射损失，本发明中，在开设热膨胀缝时使其走向与直径呈一定角度，优选为30°～70°之间。这种结构可以减小部分热损失，在炉膛外壁温度相同的情况下，可以适当减小炉膛厚度，使电炉较轻。

3.本发明的热膨胀缝沿所述炉壁内壁延伸至所述炉壁厚度的1/5-4/5处并与所述排气孔连通，优选为炉壁厚度的2/3之间。这种设计方式可以更大限度地释放热应力，同时降低热辐射及热传导，进一步提高炉膛的节能效果。

4.本发明的中层炉壁采用多层壁体堆叠而成，而无需采用无机高温粘结剂，因此降低了炉膛生产的难度，改善了生产环境，可显著缩短生产周期，降低成本和提高生产效率，产品合格率也可大幅提高。且各层间采用台阶式拼装，每层环形壁体采用多个相同的等分砌块台阶式拼接，进一步避免了热辐射，并且多层拼装式电炉炉膛因采用模块化设计、标准化生产、拼装式结构和无粘结剂拼装，使用中各别砌块损坏后仅需更换损坏部位的砌块，降低维护成本、节约维护时间。多层拼装式炉膛壁厚小，热容量小，可以解决整体式厚壁炉膛蓄热大、升降温速度低和能耗过大的问题，特别适合于实验型电炉需要，满足节能减排要求。

5.本发明的炉膛采用耐高温陶瓷纤维板制成，耐高温陶瓷纤维板的热导率为：0.2w/m·k（1000℃），空气的热导率为：0.0760w/m·k（1000℃），前者约是后者的三倍。因此，采用本发明所述的多层拼装式耐高温陶瓷纤维炉膛生产的实验电炉与同规格现有电炉经计量比较节省电能达30%以上，并具有重量轻、结构简单、加工容易，安装和维护方便的优点。

附图说明

图1是本发明的多层拼装式电炉炉膛中炉壁的结构示意图；

图2是组成炉壁的砌块的结构示意图；

图3是本发明适于钟罩式或升降式多层拼装式电炉炉膛的结构示意图；

图4是本发明适于井式多层拼装式电炉炉膛的结构示意图；

图中附图标记表示为：1-炉顶，11-热电偶安装孔，2-炉壁，21-热膨胀缝，22-排气孔，23-壁体，24-砌块，25-台阶面，3-炉底。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图3，图4所示为本发明的多层拼装式电炉炉膛，其包括，环形的炉壁2，以及分别位于所述炉壁2上下两侧的炉顶1及炉底3，本发明根据钟罩式、升降式以及井式实验电炉的实际情况需要，炉顶1与炉底3的位置可以互换，图3为适于钟罩式或升降式实验电炉的炉膛，所述炉顶1位于上侧，炉底3位于下侧，图4为适于井式实验电炉的炉膛，所述炉顶1位于下侧，炉底3位于上侧。如图1所示，所述炉壁2上设有至少一条热膨胀缝21及至少一个排气孔22，所述热膨胀缝21及所述排气孔22沿所述炉壁2的高度方向上贯通所述炉壁2，且所述热膨胀缝21由所述炉壁2的内壁向外壁方向延伸至所述排气孔22上。

以上为本发明的核心技术方案，上述炉壁2中热膨胀缝21与排气孔22连通，一方面满足炉膛在升温过程中位于高温区的中层炉壁2内圆热膨胀的需要，确保热应力有效释放；另一方面，通过热膨胀缝21和与热膨胀缝21连通的排气孔22可将炉膛内的废气顺利排出；并且，还可以阻止炉膛径向的热辐射和热传导，提高了炉膛的节能效果。

作为本发明上述技术方案的具体结构，如图1所示，所述热膨胀缝21与所述炉壁2的直径方向具有一定夹角，这种结构可以避免现有沿内圆直径方向开设的多条与各层面垂直的热膨胀缝带来辐射损失，减小部分热传导，在炉膛外壁温度相同的情况下，可以适当减小炉膛厚度，使电炉重量减轻。上述角度选择为0°＜а≤70°，优选为30°≤а≤70°。

为了更大限度地释放热应力，同时降低热辐射及热传导，进一步提高炉膛的节能效果。所述膨胀缝21沿所述炉壁2内壁延伸至所述炉壁2厚度的1/5-4/5处并与所述排气孔22连通，最选为炉壁厚度的2/3处。其中，所述热膨胀缝21的宽度为0.1mm-10mm，最优宽度为2-5mm。排气孔的直径为3-30mm，最优直径为5-10mm。

为了确保上述炉壁2的热应力释放均匀，如图1所示，所述炉壁2上均匀开设两条所述热膨胀缝21及所述排气孔22。根据所述炉壁的内径大小，还可以根据情况均匀开设3条、4条及以上条。

为了避免一体式高温炉膛因为热膨胀或热应力过大导致炉膛开裂，本实施例中的所述炉壁2由若干层壁体23堆叠而成。且相邻层的所述壁体23的接触面为台阶面。这样可以进一步避免了热辐射。

同时，本实施例中，所述炉壁2的每层所述壁体23由若干个砌块24拼接而成，如图2所示，相邻砌块24的接触面为台阶面25。多层拼装式电炉炉膛因采用模块化设计、拼装式结构和无粘结剂拼装，使用中各别板块损坏后仅需更换损坏部位的板块，缩短维护成本、节约维护时间。多层拼装式炉膛壁厚小，热容量小，可以解决整体式厚壁炉膛蓄热大、升降温速度低和能耗过大的问题，特别适合于节能减排要求。

本发明的所述多层拼装式电炉炉膛中的所述炉顶1设有发热元件及热电偶安装孔11；所述炉底3设有炉口及与所述炉口配合的炉门。所述炉顶1、所述炉壁2及所述炉底3采用耐高温陶瓷纤维板制成。

本发明中热膨胀缝21的设计不仅限于实验电炉中，工业用炉也同样适用于本发明的技术方案。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。