一种具有不导电不导热加热层的真空碳管炉的制作方法

1.本实用新型涉及加热碳管炉领域，具体来说，涉及一种具有不导电不导热加热层的真空碳管炉。


背景技术：

2.真空碳管炉是用碳管作发热元件的立式实验用真空电阻炉，炉体与控制柜一体化结构，炉底装料丝杆升降，供金属化合物、陶瓷、无机化合物、纳米材料等在真空或保护气氛中烧结制品。
3.现有的碳管炉具备多层结构，由最内侧的发热碳管作为加热层产生热量，对炉内的物料进行加热，但由于热量会向外扩散，导致加热及保温效果不够理想且热利用率较低。即使在加热层以外设置有隔热层，依然会存在一定的热量损失。同时加热层为通电电阻，在内部有电流通过，在不慎将炉内坩埚倾倒时可能会导致其倾斜触碰到外侧的保温层或其他元器件，因此存在一定的危险性。此外，碳管炉在加热完毕后，需要进行长时间的冷却，才能完成物料的整个加热流程，而现有的碳管炉无法快速的对炉内的物料进行快速的冷却，需要等待较长的时间，导致加工效率低。
4.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本实用新型提供了具有不导电不导热加热层的真空碳管炉，具备隔热效果好，加热效果强以及冷却时间快的优点，进而解决现有碳管炉隔热效果差、冷却时间长的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述隔热效果好，加热效果强以及冷却时间快的优点，本实用新型采用的具体技术方案如下：
9.一种具有不导电不导热加热层的真空碳管炉，包括底座，该底座底部设置有炉体，该炉体顶部设置有炉盖，底座内部开设有传动腔及通风道，底座一侧设置有充气阀，底座顶部中间位置设置有凸台，凸台顶部设置有加热层，凸台圆周外侧设置有保温层；炉体圆周内侧设置有冷却水管，炉体底部一侧设置有出水口，炉体顶部一侧设置有进水口，炉体顶部另一侧设置有真空抽取管道，炉体正面设置有控制面板，炉体正面及背面顶部均开设有排气阀。
10.进一步的，为了使得通风道与传动腔相隔离，传动腔位于底座内部圆心位置，通风道位于传动腔圆周外侧，充气阀与通风道保持连接。
11.进一步的，为了使得通风道内部的气流能够加速流入炉内进行风冷散热，通风道顶部设置有若干等距排列且贯穿底座顶部的进风扇。
12.进一步的，为了使得保温层具有双层的保温结构，并且通过升降套筒的移动实现
内通风孔与外通风孔的契合与封闭，实现不同模式的切换，保温层包括设置在底座顶部的固定套筒，固定套筒底部设置有固定法兰，固定套筒顶部设置有限位法兰，固定套筒圆周外侧设置有四个等距排列的限位条，固定套筒圆周外侧且位于相邻两个限位条之间设置有若干内通风孔，固定套筒圆周外侧套设有升降套筒，升降套筒圆周外侧开设有四个与限位条相配合的限位孔，升降套筒圆周外侧开设有若干与内通风孔一一对应的外通风孔，升降套筒底部设置有四个齿杆，齿杆穿插底座至传动腔内部。
13.进一步的，为了使得升降套筒受到驱动电机的驱动与限位，实现自身的升降与保持稳定，传动腔内底部设置有驱动电机，驱动电机顶部连接有齿盘，齿杆内侧为螺纹结构，齿盘位于四个齿杆内侧且保持螺纹连接。
14.进一步的，为了使得加热层具有良好的隔热绝缘性能，提高内部热量的利用率，减少热量的损失，加热层包括若干设置在凸台顶部圆周外缘的电阻棒，电阻棒外侧依次设置有隔热层及绝缘层。
15.进一步的，为了使得电阻棒具有较大的发热面积，同时便于拆装与更换，电阻棒为u形结构。
16.(三)有益效果
17.与现有技术相比，本实用新型提供了具有不导电不导热加热层的真空碳管炉，具备以下有益效果：
18.(1)、通过在加热层外侧增加隔热层与绝缘层，使得加热层具有良好的隔热绝缘性能，从而减少发热过程中热量向外的发散，最大程度的向内传播提高热利用率；通过设置双层的保温层，能够进一步地减少内部热量的损失，同时配合驱动电机与齿杆，能够实现升降套筒的升降，使得内通风孔及外通风孔相契合实现内外部的通风，再利用进风扇实现内部的快速通风散热，从而加快炉内的冷却速率，提高加工效率。
19.(2)、通过设置可调节的保温层，能够根据加热及冷却时间，单独调节升降套筒的位置，实现不同模式的切换，从而分别实现保温与加速冷却的功能，提高碳管炉的实用性。
20.(3)、通过设置充气阀、通风道、进风扇及排气阀，能够形成内下至上的冷气通风的通道，从而能够对炉内冲加惰性气体，加速炉内的空气流动与热量传递，进而加速炉内元件及物料的冷却时间，提高加工效率。
附图说明
21.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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是根据本实用新型实施例的具有不导电不导热加热层的真空碳管炉的结构示意图；
23.图2是根据本实用新型实施例的具有不导电不导热加热层的真空碳管炉的结构剖视图；
24.图3是根据本实用新型实施例的具有不导电不导热加热层的真空碳管炉中底座及保温层结构示意图；
25.图4是根据本实用新型实施例的具有不导电不导热加热层的真空碳管炉中加热层结构示意图；
26.图5是根据本实用新型实施例的具有不导电不导热加热层的真空碳管炉中保温层结构示意图之一；
27.图6是根据本实用新型实施例的具有不导电不导热加热层的真空碳管炉中保温层结构示意图之二；
28.图7是根据本实用新型实施例的具有不导电不导热加热层的真空碳管炉中底座结构剖视图。
29.图中：
30.1、底座；2、炉体；3、炉盖；4、传动腔；5、通风道；6、充气阀；7、凸台；8、加热层；801、电阻棒；802、隔热层；803、绝缘层；9、保温层；901、固定套筒；902、固定法兰；903、限位法兰；904、限位条；905、内通风孔；906、升降套筒；907、限位孔；908、外通风孔；909、齿杆；10、冷却水管；11、出水口；12、进水口；13、真空抽取管道；14、控制面板；15、排气阀；16、进风扇；17、驱动电机；18、齿盘。
具体实施方式
31.为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
32.根据本实用新型的实施例，提供了一种具有不导电不导热加热层的真空碳管炉。
33.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1
‑
7所示，根据本实用新型实施例的具有不导电不导热加热层的真空碳管炉，包括底座1，该底座1底部设置有炉体2，该炉体2顶部设置有炉盖3，底座1内部开设有传动腔4及通风道5，底座1一侧设置有充气阀6，底座1顶部中间位置设置有凸台7，凸台7顶部设置有加热层8，凸台7圆周外侧设置有保温层9；炉体2圆周内侧设置有冷却水管10，炉体2底部一侧设置有出水口11，炉体2顶部一侧设置有进水口12，炉体2顶部另一侧设置有真空抽取管道13，炉体2正面设置有控制面板14，炉体2正面及背面顶部均开设有排气阀15。
34.借助于上述技术方案，通过在加热层8外侧增加隔热层802与绝缘层803，使得加热层8具有良好的隔热绝缘性能，从而减少发热过程中热量向外的发散，最大程度的向内传播提高热利用率；通过设置双层的保温层9，能够进一步地减少内部热量的损失。
35.在一个实施例中，对于上述传动腔4来说，传动腔4位于底座1内部圆心位置，通风道5位于传动腔4圆周外侧，充气阀6与通风道5保持连接，从而使得通风道5与传动腔相隔离。
36.在一个实施例中，对于上述通风道5来说，通风道5顶部设置有若干等距排列且贯穿底座1顶部的进风扇16，从而使得通风道5内部的气流能够加速流入炉内进行风冷散热。
37.在一个实施例中，对于上述保温层9来说，保温层9包括设置在底座1顶部的固定套筒901，固定套筒901底部设置有固定法兰902，固定套筒901顶部设置有限位法兰903，固定套筒901圆周外侧设置有四个等距排列的限位条904，固定套筒901圆周外侧且位于相邻两
个限位条904之间设置有若干内通风孔905，固定套筒901圆周外侧套设有升降套筒906，升降套筒906圆周外侧开设有四个与限位条904相配合的限位孔907，升降套筒906圆周外侧开设有若干与内通风孔905一一对应的外通风孔908，升降套筒906底部设置有四个齿杆909，齿杆909穿插底座1至传动腔4内部，从而使得保温层9具有双层的保温结构，并且通过升降套筒906的移动实现内通风孔905与外通风孔908的契合与封闭，实现不同模式的切换。
38.在一个实施例中，对于上述传动腔4来说，传动腔4内底部设置有驱动电机17，驱动电机17顶部连接有齿盘18，齿杆909内侧为螺纹结构，齿盘18位于四个齿杆909内侧且保持螺纹连接，从而使得升降套筒906受到驱动电机17的驱动与限位，实现自身的升降与保持稳定。
39.在一个实施例中，对于上述加热层8来说，加热层8包括若干设置在凸台7顶部圆周外缘的电阻棒801，电阻棒801外侧依次设置有隔热层802及绝缘层803，从而使得加热层具有良好的隔热绝缘性能，提高内部热量的利用率，减少热量的损失。
40.在一个实施例中，对于上述来说，电阻棒801为u形结构，从而使得电阻棒801具有较大的发热面积，同时便于拆装与更换。
41.为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
42.在实际应用时，将碳管炉按照由内至外的顺序依次安装固定，铺设电路及通风水冷等管道，将各个电路与控制阀门的控制系统集中到控制面板14中，方便进行统一管理与配置。实际运行中，将盛有物料的坩埚放置在凸台7上，打开加热层8使其发热，电阻棒801发热过程中，热量会受到隔热层802的反射回到炉内圆心位置，使得待加热物料受到持续的最大程度的加热，提高热利用率。同时保温层9处于闭合状态，即内通风孔905与外通风孔908相互错位，均保持密封状态，双层的保温层9将热量进一步阻挡，保证加热效率。直至物料加热反应完毕，停止电阻棒801的供电，需要进行冷却时，可运行驱动电机17转动，带动齿盘18转动，即驱动四周的齿杆909向下移动。此前升降套筒906顶部抵住限位法兰903使得内通风孔905与外通风孔908相互错位密封，而驱动下降后，内通风孔905与外通风孔908相互靠近并最终相互契合实现通风，此时升降套筒906底部抵住固定法兰902，驱动电机17停止。打开充气阀6冲入惰性气体，可防止物料直接与空气接触造成氧化，同时打开进风扇16，向上吹动冷气流实现散热，配合冷却水管10可进一步提高散热效率。直至炉内温度下降至合适温度，停止供气，打开炉盖3取出坩埚即可。
43.综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过在加热层8外侧增加隔热层802与绝缘层803，使得加热层8具有良好的隔热绝缘性能，从而减少发热过程中热量向外的发散，最大程度的向内传播提高热利用率；通过设置双层的保温层9，能够进一步地减少内部热量的损失，同时配合驱动电机17与齿盘18，能够实现升降套筒906的升降，使得内通风孔905及外通风孔908相契合实现内外部的通风，再利用进风扇16实现内部的快速通风散热，从而加快炉内的冷却速率，提高加工效率。通过设置可调节的保温层9，能够根据加热及冷却时间，单独调节升降套筒906的位置，实现不同模式的切换，从而分别实现保温与加速冷却的功能，提高碳管炉的实用性。通过设置充气阀6、通风道5、进风扇16及排气阀15，能够形成内下至上的冷气通风的通道，从而能够对炉内冲加惰性气体，加速炉内的空气流动与热量传递，进而加速炉内元件及物料的冷却时间，提高加工效率。
44.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。