一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉的制作方法

本实用新型涉及二氧化硅检测领域，尤其涉及一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉。

背景技术：

目前，尘肺病已经成为严重威胁接触粉尘劳动者身体健康的主要职业病之一。造成尘肺病发生的重要因素是粉尘中游离二氧化硅质量分数大于10％的矽尘，矽尘进入肺部后，使海绵性的肺组织纤维化，形成胶原纤维结节，使肺组织弹性丧失，硬度增大，造成通气障碍，影响肺的呼吸活动，日久变硬，以致不能呼吸。因此，粉尘中游离二氧化硅含量的检测至关重要，其是评价粉尘危害程度的重要指标。

目前，我国工作场所粉尘中游离二氧化硅的检测方法主要依据GBZ/T192.4-2007《工作场所空气中粉尘测定第4部分：游离二氧化硅含量》。该标准主要包括3种方法，焦磷酸法、红外分光光度法和X射线衍射法，其中红外分光光度法、X射线衍射法为仪器分析法，焦磷酸法为化学分析法。红外分光光度法由于仪器本身的检出限等问题，其结果的误差一般较大、精确度较低；而X射线衍射法由于仪器太过昂贵、检测费用与技术难度普遍较高。

经过行业的比对实验，国家标准局及专家普遍推荐焦磷酸法为粉尘中游离二氧化硅测定的首选使用方法。焦磷酸具有方法可靠，分析操作过程科学、严谨、误差小、便于误差分析与质量控制的特点，但也普遍存在方法繁琐、时间长等技术缺点，其中尤以对焦磷酸制备和粉尘溶解的温控要求最为严格，具体如下：(1)焦磷酸制备。焦磷酸是将85％的磷酸加热到沸腾，至250℃不冒泡为止。制备过程中，需严格控制温度不超过250℃，如果不注意温度控制，温度过高往往形成偏焦磷酸，严重影响检测结果；(2)粉尘溶解。使用焦磷酸溶解粉尘样本时，加热前以及加热过程中必须均匀搅拌，否则粉尘样本易黏附在容器底部，引起检测误差。再者，加热过程中必须严格控制温度在245℃～250℃，不断搅拌，保持15min，温度超过250℃，粉尘会形成胶状物，导致粉尘无法过滤，严重影响检测结果。温度低于245℃，粉尘中的其他物质无法溶解，导致检测结果偏大。

目前，实验室普遍使用的是国家标准温控电阻加热炉，使用该类仪器进行粉尘加热时普遍存在以下问题：

(1)温度范围难以控制

由于国家标准的电阻加热炉的温度范围一般为从室温到上千度，导致其温控精度普遍较低，如温度值设为250℃时，其实际温度普遍会超过250℃；另外，由于样品溶解时的热源主要来自于瓶底的电热板，而电热炉的温控是对瓶底的电热板进行检测，易产生温控值与实际温度不一致，以及溶液上下层温度不一致的现象。

(2)温度检测困难

实际实验中，粉尘溶解使用的容器为50ml标准锥形瓶，温度检测使用玻璃水银温度计，而15ml的焦磷酸也仅刚刚没过温度计的水银球，实际操作时，很难准确测定样品的温度。另外，实际操作时，水银球不能接触容器底部，接触底部测得的温度主要放映通过容器底部传来的电炉温度，而不是液体本身的温度，而实际工作中，水银球不接触容器底部和侧壁较难。

(3)搅拌困难

本实验为防止粉尘在锥形瓶瓶底凝结，实验过程中要求不断搅拌。但由于实验用锥形瓶为50ml标准锥形瓶，瓶身较小，且瓶中15ml液体较少，搅拌时常常会导致瓶身晃动。

(4)操作过程繁琐

实际实验过程中，需要实验人员一边搅拌粉尘溶液、一边观察溶液温度，同时根据温度情况调节电热炉的温度，使得整个过程操作繁琐，工作量大，一个环节的失误可能导致整个检测过程的失败。

因此，研发一种新型高精度自动温控并实现对粉尘中游离二氧化硅的准确检测的加热炉是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例公开了一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉，该加热炉保证了对溶液温度范围以及温度预设值的精确控制，温度检测较为准确，能够实现自动搅拌进而保证了溶液温度的均匀，防止局部过热，且操作方便实用性高。

本实用新型实施例提供了一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉，包括：

测温仪、自动搅拌装置、加热装置和温控系统；

所述测温仪与所述温控系统连接；

所述温控系统与所述加热装置连接；

所述加热装置设置有所述自动搅拌系统；

所述测温仪与所述自动搅拌系统相对，使得所述测温仪位于所述自动搅拌系统中的待加热样品的正上方，实现所述温控系统对样品加热过程中温度的监控。

优选的，所述自动搅拌系统包括：锥形瓶、磁力系统和搅拌子；

所述锥形瓶设置于所述加热装置的加热面上，所述搅拌子设置于所述锥形瓶中；

所述磁力系统设置于所述加热装置的底部。

优选的，所述锥形瓶与所述测温仪相对，使得所述测温仪位于所述锥形瓶中的待加热样品的正上方，实现所述温控系统对样品加热过程中温度的监控。

优选的，本实用新型实施例提供的一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉还包括：直流电机；

所述直流电机与所述磁力系统连接；

所述直流电机与所述温控系统连接。

优选的，所述测温仪为非接触式红外测温仪。

优选的，所述温控系统为数显温控系统。

优选的，所述磁力系统为磁钢片。

优选的，所述加热装置包括：U型槽石墨加热器和陶瓷面板；

所述陶瓷面板设置在所述U型槽石墨加热器的槽表面。

优选的，所述搅拌子为聚四氟乙烯和磁钢制成。

优选的，所述数显温控系统包括温度测试系统、加热控制系统、搅拌速度设定系统和时间控制系统。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

1)温度范围控制精确

本实用实例加热系统的测温仪位于待加热溶液的正上方，通过直接测量溶液的温度来进行加热功率的调整，从而保证了温度范围以及温度预设值的精确控制，从而解决了现阶段粉尘加热温度控制范围控制不够精确，误差较大的缺点。

(2)温度检测准确

本实用实例的测温仪采用非接触式红外测温仪，其位于待加热粉尘样品的正上方，直接测量粉尘溶液的温度，温度检测较为准确，克服了现阶段粉尘游离二氧化硅检测中温度检测不够准确的问题。

(3)自动搅拌

本实验为防止粉尘在锥形瓶瓶底凝结，实验过程中要求不断搅拌。本实用新型采用磁力自动搅拌系统，无需人工操作，保证了溶液温度的均匀，防止局部过热。

(4)操作过程简单

现阶段粉尘游离二氧化硅样品加热实际实验过程中，需要实验人员一边搅拌粉尘溶液、一边观察溶液温度，同时根据温度情况调节电热炉的温度，使得整个过程操作繁琐，工作量大，一个环节的失误可能导致整个检测过程的失败。

本实用新型只需设定待加热温度、加热时间、搅拌时间，其他工作会自动完成，大大减少了试验人员的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例中提供的一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉。

其中，图中标记如下所述：

1.温控仪 2.锥形瓶 3.搅拌子 4.直流电机 5.磁力系统 6.加热装置 7.温控系统

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉，该加热炉保证了对溶液温度范围以及温度预设值的精确控制，温度检测较为准确，能够实现自动搅拌进而保证了溶液温度的均匀，防止局部过热，且操作方便实用性高。

请参阅图1，本实用新型实施例中提供的一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉的一个实施例包括：

测温仪1、自动搅拌装置、加热装置6和温控系统7；

测温仪1与温控系统7连接；

温控系统7与加热装置6连接；

加热装置6设置有自动搅拌系统；

测温仪1与自动搅拌系统相对，使得测温仪1位于自动搅拌系统中的待加热样品的正上方，实现温控系统7对样品加热过程中温度的监控。

自动搅拌系统包括：锥形瓶2、磁力系统5和搅拌子3；

锥形瓶3设置于加热装置6的加热面上，搅拌子3设置于锥形瓶2中；

磁力系统5设置于加热装置6的底部。

在本实施例中，搅拌子采用聚四氟乙烯和优质磁钢精制成，减少工作人员工作量，同时可防止机械搅拌对瓶壁、瓶底造成的损坏，磁力系统位于加热装置下方，通过直流电进行控制，磁力系统5为磁钢片。

锥形瓶2与测温仪1相对，使得测温仪1位于锥形瓶2中的待加热样品的正上方，实现温控系统7对样品加热过程中温度的监控。

本实用新型实施例提供的一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉，还包括：直流电机4；

直流电机4与磁力系统5连接；

直流电机4与温控系统7连接。

测温仪1为非接触式红外测温仪，采用红外线测温原理，位于槽式加热板正上方20cm处，主要用于对槽式加热板上锥形瓶中的待加热溶液进行测温，并根据测温结果对加热装置的加热功率进行控制。

温控系统7为数显温控系统，数显温控系统主要包括温度测试系统、加热控制系统、搅拌速度设定系统以及时间控制系统。温度测试系统主要实时显示测温仪的温度，加热控制系统主要用于设定需要温控的实际温度，搅拌速率设定系统用于设定实际的搅拌速率，时间控制系统主要用于控制实际的时间。

加热装置6包括：U型槽石墨加热器和陶瓷面板，U型槽石墨加热器用于对放置其上的锥形瓶进行加热，U型槽的直径为5.2cm，高度2cm，专门适用于50ml标准锥形瓶，加热原件为率很精范围为室温至300℃，加热速率为20℃/min；加热板面板采用陶瓷，保证加热均匀，同时具有防腐、防酸、防碱功能。

本实用新型的具体实施方式如下：

(1)将待加热的锥形瓶放置于加热U型槽内，开启仪器，观察温控系统是否正常。

(2)在数显温控系统设定待加热温度为249℃，加热时间为15min，搅拌速率为100r/min。

(3)启动开始按钮，系统开始自动加热，并自动搅拌，当加热温度达到140℃时，开始计算时间，当试验时间达到15min时，系统发出完成警告，并切断加热电源，搅拌系统继续运行。

以上对本实用新型所提供的一种二氧化硅检测用高精度温控加热炉进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。