专利名称：一种炭素材料电解钠膨胀率测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及膨胀率测量装置，特别是一种炭素材料电解钠膨胀率测量装置。
背景技术：
现有技术在电解条件下测量膨胀率的装置，其在测量膨胀系数中，采用的施压机构、止动机构是导电套筒内嵌石英柱方式，且炉子固定不动，无法观察施压机构和止动机构的接触，因此接触时容易倾斜，导致石英柱破损，无法完成电解钠膨胀率的测量；并且测量机构采用固定在机架上，环境温度对机架、施压机构、止动机构的影响及长时间机架、施压机构、止动机构在高温下的蠕变或产生的损耗都将影响到实际测量结果的准确性。
发明内容本实用新型的目的是提供一种用于炭素材料电解条件下钠膨胀率的测量装置，它能避免上述的缺陷，使测量准确。本实用新型是通过如下技术方案实现的本实用新型是炭素材料电解钠膨胀率测量装置，包括加热炉4，在加热炉4中装有石墨坩埚15，其特征在于包括以下结构A.在所述的石墨坩埚15内装有陶瓷料杯14，所述的陶瓷料杯14为顶端开口处装有坩埚盖13的杯形件，其底部外表面与石墨坩埚15的底部内表面接触，所述的石墨坩埚15 的底部外表面经绝缘件与施压机构接触；B.经绝缘物固定在在机架1上的上石墨棒3，其下端经延伸石墨棒11、试样12与所述的陶瓷料杯14的底部内表面接触；C.所述的陶瓷料杯14顶端与石英支杆10底端接触，所述的石英支杆10顶端与膨胀计座8连接，所述的膨胀计座8中装有膨胀计7 ；所述的上石墨棒3孔内的石英测杆9的上端与膨胀计7下端接触，所述的石英测杆9的下端与所述的延伸石墨棒11的顶端接触。所述的结构A中的“石墨坩埚15的底部外表面经绝缘件与施压机构接触”的推荐具体结构是将所述的石墨坩埚15的底部外表面与下石墨棒5的顶端接触，所述的下石墨棒5穿过所述的加热炉4后，其底端与下绝缘陶瓷6 (即所述的绝缘件)接触，所述的下绝缘陶瓷与施压机构接触；施压机构从下向上加压，将试样固定。结构B的推荐具体结构是将绝缘陶瓷2固定在机架1上，上石墨棒3上端固定在绝缘陶瓷2下端，所述的上石墨棒3的下端与穿过所述的坩埚盖13的延伸石墨棒11的顶端接触，所述的延伸石墨棒11的底端与试样12的顶端接触，所述的试样12的底端与所述的陶瓷料杯14的底部内表面接触。所述的石英支杆10为3件，成圆周均勻分布接触在所述的陶瓷料杯14的顶端。本实用新型的测量机构采用独立于机架及施压系统，以陶瓷料杯14为测量机构提供测量基准点，下绝缘陶瓷6为加压施力点；通过施压机构对下绝缘陶瓷施加恒定接触力，进而对样品12施加恒定的作用力；这种结构使测量过程中的系统膨胀处于稳定状态， 系统蠕变或损耗不会计入测量值中，使测量准确。陶瓷料杯14既在电解两极间起绝缘作用，又不阻止电解液的正常电解功能，同时为测量机构提供一个基准面。当试样12受电解后钠膨胀的影响发生膨胀位移时，由于试样12上方受上石墨棒3 (固定在机架1上)作用无法向上位移，只能克服施压机构的压力，向下发生位移。此时陶瓷料杯14随试样以相同的位移向下移动。而石英测杆9由于放置在试样12上方，故不会位移。石英支杆10下端由于放置在陶瓷料杯14上，故随陶瓷料杯14的下移，带动膨胀计座8也向下位移，石英测杆9和膨胀计座8的相对位置发生变化，膨胀计7检测到此变化即为试样12此时的膨胀量变化。而当机架1受热蠕变例如高度变化时，试样12、陶瓷料杯14、上石墨棒3与石英测杆 9、石英支杆10、膨胀计座8随着机架1的变化而同时移动了该变化量，即石英测杆9与膨胀计座8之间不发生相对移动，故机架膨胀的变化不会影响测量结果。机架系统对测量的影响被隔离出去，保证了测量的准确性。本实用新型的有益效果是(1)根据国际标准IS015379-1、国内有色金属行业标准YS/T 63. 5-2006的要求， 本测量装置测量能达到的重复性r = 0. 2X最大平均值+0. 02%，再现性R = 0. 24X最大平均值+0.03%。( 本测量装置的陶瓷料杯为测量机构提供测量基准点，通过施压机构对样品施加恒定的作用力；使测量过程中系统膨胀处于稳定状态，系统蠕变或损耗不会影响测量值；保证测量准确。( 本测量装置能够满足国际标准IS015379-1和国内有色金属行业标准YS/T 63. 5-2006要求的直径30mm试样的电解膨胀测量。综上所述，本测量装置的陶瓷料杯为测量机构提供测量基准点，通过施压机构对试样施加恒定接触力，检测到测量值是试样的是实际膨胀值，与施压系统、机架热蠕变或损耗无关系，保证测量准确。本实用新型适用于炭块电解膨胀条件下的测量。
图1为本测量装置的结构示意图。图2为图1中的测量机构的放大图。图3为图1中的样品安放机构的放大图。图4为图1中的加热炉盖机构的放大图。图中代号说明1-机架，2-上绝缘陶瓷，3-上石墨棒，4-加热炉，5-下石墨棒， 6-下绝缘陶瓷，7-膨胀计，8-膨胀计座，9-石英测杆，10-石英支杆，11-延伸石墨棒，12-试样，13-坩埚盖，14-陶瓷料杯，15-石墨坩埚，16-导套，17-导柱，18-弹簧，19-加热炉盖。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图。图中示出该测量装置机构，包括机架1、加热炉 4、加热炉4可上下移动调节，上石墨棒3经上绝缘陶瓷2固定在机架1上。下绝缘陶瓷6 与施压机构接触，从下部向上进行加压。加热炉4具有加热炉盖19。石墨坩埚15位于加热炉4内，石墨坩埚15的底部外表面与下石墨棒5的顶端接触，下石墨棒5穿过加热炉4，其底端与下绝缘陶瓷6接触，下绝缘陶瓷6与施压机构(未示出)接触。参照图3，在加热炉4中装有石墨坩埚15，在石墨坩埚15内装有陶瓷料杯14 ；陶瓷料杯14为顶部开口的杯形件，顶部具有法兰，在陶瓷料杯14顶端开口处装有坩埚盖13 ；陶瓷料杯14的底部外表面与石墨坩埚15的底部内表面接触；上石墨棒3经上绝缘陶瓷2 (图1)固定在机架1上，上石墨棒3的下端与穿过坩埚盖13的延伸石墨棒11的顶端接触，延伸石墨棒11的底端与试样12的顶端接触，试样12的底端与陶瓷料杯14的底部内表面接触。 参照图2，本实施例采用3个石英支杆10成圆周均勻分布，石英支杆10底端接触在陶瓷料杯14的顶端法兰的上表面，顶端穿过上石墨棒3的相应孔与膨胀计座8连接，膨胀计座8 中装有膨胀计7 ；位于上石墨棒3孔内的石英测杆9的上端与膨胀计7下端接触，石英测杆 9的下端与延伸石墨棒11的顶端接触。如图4，举升机构包括4组平行安装的直线导轨和加热炉架；所述加热炉4举升后，用加热炉盖19通过预紧机构压紧加热炉4，起到相对密封作用；所述预紧机构包括导柱17、导套16、弹簧18并安装在机架1上方，并通过弹簧18提供给加热炉盖19预紧力。上石墨棒3接到电流引入端子，下石墨棒5接到电流引出端子； 进气机构通过石英进气管通入加热炉4内部(未示出)。由加热炉4提供石墨坩埚15内的熔盐电解所需温度，加热炉4固定安装在所述机架1上的可自动升降的举升机构上，其动力来源于施压机构。 使用时，将加热炉4降至下方并露出所述下石墨棒5顶端，将施压机构下降至下方，将陶瓷料杯14放置于石墨坩埚15内，将试样12放置于陶瓷料杯14内的中心位置，将所述延伸石墨棒11放置于试样12上中心位置，将坩埚盖13放置于陶瓷料杯14上，将石墨坩埚15放置于下石墨棒5上方，启动施压机构使延伸石墨棒11上方接触上石墨棒3并保持恒定压力，此时延伸石墨棒11与上石墨棒3要保证同轴度。将加热炉4举升至加热炉盖 19可以接触加热炉4并预紧密封。连接好电流引入、引出端子和导线，启动加热系统，约2 小时后加热炉4温达到要求的温度，稳定30分钟后待电解质全部融化后启动电解电源，测量通电两小时内的膨胀量。实验结束，停止加热，待加热炉4内温度冷却至室温后，取出石墨坩埚15。本实施例的石英测杆9和石英支杆10采用石英含量在99. 99%以上的石英材料，膨胀系数很小，在环境温度变化时对测量结果的影响微小，保证测量结果的准确性。
权利要求1.一种炭素材料电解钠膨胀率测量装置，包括加热炉G)，在加热炉(4)中装有石墨坩埚(15)，其特征是包括以下结构A.在所述的石墨坩埚(1 内装有陶瓷料杯(14)，所述的陶瓷料杯(14)为顶端开口处装有坩埚盖(13)的杯形件，其底部外表面与石墨坩埚(15)的底部内表面接触，所述的石墨坩埚(15)的底部外表面经绝缘件与施压机构接触；B.经绝缘物固定在在机架(1)上的上石墨棒(3)，其下端经延伸石墨棒(11)、试样 (12)与所述的陶瓷料杯(14)的底部内表面接触；C.所述的陶瓷料杯(14)顶端与石英支杆(10)底端接触，所述的石英支杆(10)顶端与膨胀计座(8)连接，所述的膨胀计座(8)中装有膨胀计(7)；所述的上石墨棒C3)孔内的石英测杆(9)的上端与膨胀计(7)下端接触，所述的石英测杆(9)的下端与所述的延伸石墨棒(U)的顶端接触。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征是所述的结构A中的“石墨坩埚(15)的底部外表面经绝缘件与施压机构接触”是所述的石墨坩埚(15)的底部外表面与下石墨棒(5)的顶端接触，所述的下石墨棒(5)穿过所述的加热炉⑷后，其底端与下绝缘陶瓷(6)接触，所述的下绝缘陶瓷(6)与施压机构接触；所述的结构B是绝缘陶瓷(2)固定在机架(1)上，上石墨棒(3)上端固定在绝缘陶瓷 (2)下端，所述的上石墨棒(3)的下端与穿过所述的坩埚盖(13)的延伸石墨棒(11)的顶端接触，所述的延伸石墨棒(11)的底端与试样(1 的顶端接触，所述的试样(1 的底端与所述的陶瓷料杯(14)的底部内表面接触。
3 根据权利要求1所述的测量装置，其特征是所述的石英支杆(10)为3件，成圆周均勻分布接触在所述的陶瓷料杯(14)的顶端。
专利摘要一种炭素材料电解钠膨胀率测量装置，在石墨坩埚(15)内装有陶瓷料杯(14)；其底部外表面与石墨坩埚(15)的底部内表面接触；上石墨棒(3)经延伸石墨棒(11)、试样(12)与陶瓷料杯(14)的底部内表面接触；陶瓷料杯(14)顶端与石英支杆(10)接触，石英支杆(10)顶端与膨胀计座(8)连接；石英测杆(9)的上端与膨胀计(7)下端接触，石英测杆(9)的下端与延伸石墨棒(11)的顶端接触。本测量装置的陶瓷料杯为测量机构提供测量基准点，通过施压机构对样品施加恒定的作用力；使测量过程中系统膨胀处于稳定状态，系统蠕变或损耗不会计入测量值中，使测量准确。本实用新型适用于炭块电解膨胀条件下的测量。
文档编号G01N25/16GK201993328SQ20112008688
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者冯绍杰, 孙璞, 陈洪 申请人:北京英斯派克科技有限公司