。螺釘?shù)牟馁|(zhì)也選用鉬。螺釘至少包括穿過鉬片的厚壁端的第一螺釘9，通過擰緊第一螺釘9，兩片鉬片的厚度端6壓緊連接多股鐵鉻鋁絲導(dǎo)線。此時(shí)薄壁端8由于厚度比后壁端薄，從而在兩鉬片的薄壁端8之間形成空隙，該空隙用于容納發(fā)熱體I的端部接頭3，擰緊穿過薄壁端的第二螺釘10，可以將發(fā)熱體I的端部接頭3固定在薄壁端8之間的空隙，從而連接發(fā)熱體I和鉬電極5 (參見圖
3)ο參見圖2，其中示出了 3個(gè)螺釘，但是應(yīng)理解螺釘?shù)臄?shù)目不限于此。
[0025]鉬電極5可通過兩片鉬片的厚度端6壓緊連接多股鐵鉻鋁絲導(dǎo)線從而連接至電源。
[0026]此外，本發(fā)明中高溫電阻爐還設(shè)置有真空腔體。真空腔體可以保持真空環(huán)境，有助于隔熱，降低功耗，且可以避免高溫加熱體被氧化，從而進(jìn)一步提高高溫電阻爐的加熱性能，延長高溫電阻爐的使用壽命。
[0027]將真空腔體內(nèi)抽真空至壓強(qiáng)彡IXlO-1Pao由于在真空環(huán)境，一方面可以抑制熱量的耗散，另一方面也可以抑制高溫發(fā)熱體的氧化，因而本發(fā)明中高溫電阻爐具有這一結(jié)構(gòu)設(shè)置。另外，經(jīng)發(fā)明人多次實(shí)驗(yàn)測試后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將真空腔體內(nèi)的壓強(qiáng)降低至壓強(qiáng)Six KT1Pa這一真空度之后，上述發(fā)明目的才能夠?qū)崿F(xiàn)。
[0028]綜上所述，本發(fā)明高溫電阻爐，相對于現(xiàn)有技術(shù)的高溫電阻爐具有以下優(yōu)勢:
1)采用本發(fā)明的高溫發(fā)熱體形成的高溫電阻爐具有體積小、重量輕、功耗低的特性；
2)在功耗低于350W的條件下，采用本發(fā)熱體的高溫電阻爐爐膛最高溫度能達(dá)到1500°C?1600°C。這一點(diǎn)為本發(fā)明最重要的發(fā)明目的。本發(fā)明提供一種低功耗條件下，爐膛最高溫度能達(dá)到1500°C以上的高效發(fā)熱體。要實(shí)現(xiàn)1500°C以上的爐溫，一般的合金發(fā)熱體，如鎳鉻絲、鐵鉻鋁絲等(使用溫度均<1400°C )，已經(jīng)不能滿足要求，而地面高溫電阻爐常用的硅碳棒、硅鉬棒、石墨等高溫發(fā)熱材料又存在抗震強(qiáng)度低，電阻小，加熱電流過大等問題，難以滿足航空航天應(yīng)用要求。為此，本發(fā)明的高溫發(fā)熱體采用一種碳纖維復(fù)合材料，這種材料與硅鉬棒、硅碳棒、石墨等材料相比，具有更高的強(qiáng)度和韌性、更小的質(zhì)量、更好的耐熱沖擊性，電阻大小更適合空間應(yīng)用。而與難熔金屬(如鎢、鉬、鉭等)相比較，碳纖維復(fù)合材料質(zhì)量更輕，且具有更穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)，有利于溫度的精確控制。
[0029]下面進(jìn)一步例舉實(shí)施例以詳細(xì)說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本文的說明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。
[0030]實(shí)施例1
實(shí)施例1中高溫電阻爐的結(jié)構(gòu)、以及性能參數(shù)通過圖1-5進(jìn)行反應(yīng)。具體來說:圖1示出了本實(shí)施例中螺旋式中空圓柱狀發(fā)熱體；圖2示出了本實(shí)施例中鉬螺釘緊固式鉬電極；圖3示出了本實(shí)施例中發(fā)熱體端部與螺絲緊固式鉬電極的連接方式；圖4示出了本實(shí)施例中高溫電阻爐在使用時(shí)高溫電阻爐爐膛的升降溫曲線；圖5示出了本實(shí)施例中高溫電阻爐在加熱過程中爐膛溫度和功耗之間的關(guān)系曲線。
[0031]圖1中螺旋式中空圓柱狀發(fā)熱體為通過將碳纖維復(fù)合材料加工成的螺旋式中空圓柱狀發(fā)熱體，加熱體的相關(guān)尺寸參數(shù)依次為:內(nèi)徑30mm，外徑40mm，螺距3mm，發(fā)熱體長80mm，端部接頭長35mm，接頭截面為5 X 5mm的矩開多。
[0032]本發(fā)明中高溫加熱體與外部電路連接時(shí)，其左右端部需要各自連接一對鉬電極。加工鉬螺釘緊固式鉬電極2對，每對鉬電極包括上下兩片鉬片和3個(gè)M3的鉬螺釘，圖2示出了一對鉬螺釘緊固式鉬電極。
[0033]發(fā)熱體端部與鉬電極之間的連接方式見圖3。將發(fā)熱體置入保溫隔熱結(jié)構(gòu)中，鉬電極一端連接發(fā)熱體端部接頭，一端連接多股鐵鉻鋁絲導(dǎo)線，其中，將高溫發(fā)熱體端部夾持在兩片鉬片之間，然后通過鉬螺釘貫穿鉬片的螺孔并擰緊后，實(shí)現(xiàn)鉬電極與高溫發(fā)熱體的連接。
[0034]將真空腔體抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到KT1Pa量級時(shí)，將高溫電阻爐與電源連接。設(shè)定穩(wěn)壓電源輸出電壓< 30V，開啟控溫系統(tǒng)電源開關(guān)，給高溫電阻爐加電，得到爐膛升降溫曲線(見圖4)，加熱過程爐膛溫度和功耗曲線(見圖5)。
[0035]從圖4能夠看出，本實(shí)施例中高溫電阻爐能夠逐步升溫至1510°C，并在1510°C下保溫300分鐘左右，體現(xiàn)了穩(wěn)定的工作性能。與此同時(shí)，從圖5中可以看出，當(dāng)爐膛最高溫度為1510°C，本實(shí)施例中高溫電阻爐的功耗< 350W。由此看出，本實(shí)施例中高溫電阻爐可以在低功耗的條件下，穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)1500-1600°C的高溫加熱。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種航空航天用低功耗高溫電阻爐，其特征在于，所述高溫電阻爐包括保溫隔熱單元、位于所述保溫隔熱單元中的發(fā)熱體、連接到所述發(fā)熱體的端部接頭以使所述發(fā)熱體通電的高熔點(diǎn)金屬電極，其中，所述發(fā)熱體的本體為螺旋式中空圓柱狀以形成爐膛，所述高溫電阻爐能夠保持密封并且其內(nèi)部能夠被抽真空，從而在其內(nèi)部形成真空腔體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫電阻爐，其特征在于，所述高熔點(diǎn)金屬電極包括通過高恪點(diǎn)金屬螺釘固定的兩片高恪點(diǎn)金屬片，所述高恪點(diǎn)金屬片包括薄壁端和厚壁端，兩片高熔點(diǎn)金屬片通過高熔點(diǎn)金屬螺釘固定使厚壁端壓緊通電導(dǎo)線，薄壁端形成的空隙尺寸匹配發(fā)熱體端部接頭的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高溫電阻爐，其特征在于，所述高熔點(diǎn)金屬螺釘包括穿過高熔點(diǎn)金屬電極的厚壁端用于使兩片高熔點(diǎn)金屬片的厚壁端壓緊通電導(dǎo)線的第一高熔點(diǎn)金屬螺釘、以及穿過高熔點(diǎn)金屬電極的薄壁端以使所述發(fā)熱體的端部接頭固定在薄壁端形成的空隙中的第二高熔點(diǎn)金屬螺釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的高溫電阻爐，其特征在于，所述高熔點(diǎn)金屬電極通過鐵鉻鋁絲導(dǎo)線連接到電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的高溫電阻爐，其特征在于，所述高熔點(diǎn)金屬包括鉬、鶴或鉭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的高溫電阻爐，其特征在于，所述發(fā)熱體的本體的內(nèi)徑為10_50mm，外徑為12_60mm，螺距為2_4mm，長度為50_150mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的高溫電阻爐，其特征在于，所述發(fā)熱體的端部接頭為長方體或圓柱型，長度為10_50mm，截面為(2_10mm)X (2_10mm)的矩形或直徑3_10mm的圓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一所述的高溫電阻爐，其特征在于，所述發(fā)熱體的材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一所述的高溫電阻爐，其特征在于，所述碳纖維復(fù)合材料由碳纖維和碳化硅顆粒復(fù)合而成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低功耗高溫電阻爐，所述高溫電阻爐包括保溫隔熱單元、位于所述保溫隔熱單元中的發(fā)熱體、連接到所述發(fā)熱體的端部接頭以使所述發(fā)熱體通電的高熔點(diǎn)金屬電極，其中，所述發(fā)熱體的本體為螺旋式中空圓柱狀以形成爐膛，所述高溫電阻爐能夠保持密封并且其內(nèi)部能夠被抽真空，從而在其內(nèi)部形成真空腔體。
【IPC分類】F27B17-00, F27D11-02
【公開號】CN104713358
【申請?zhí)枴緾N201510076448
【發(fā)明人】溫海琴, 張明輝, 潘秀紅, 艾飛, 劉巖, 高國忠, 蓋立君, 鄧偉杰
【申請人】中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月13日