一種碳化硼復合陶瓷板式加熱裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種碳化硼復合陶瓷板式加熱裝置，該加熱裝置包括加熱體、連接端、過渡段和緊固件，其中，加熱體上開設三條豁槽，使加熱體形成連續彎曲的加熱板，連接端和過渡段一體成型，用于連接加熱體與導線或加熱體與其它加熱體，本實用新型提供的陶瓷板式加熱體具有阻值適中、加熱效率高、可堆垛使用、加工方便等特點。
【專利說明】一種碳化硼復合陶瓷板式加熱裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及陶瓷加熱領域，尤其涉及一種碳化硼復合陶瓷板式加熱裝置。
【背景技術】
[0002]超高溫電阻爐、真空爐、氣氛爐及燒結爐被廣泛應用于粉末冶金的材料制備中，其中加熱體元件是上述爐體中的關鍵部件，這些加熱體元件要求在氧化氣氛、真空環境、各種惰性氣氛環境及還原氣氛下使用，如何設計板式加熱裝置或部件形狀，將直接影響該加熱體元件的阻值及加熱效率，從而確保超高溫電阻爐、真空爐、氣氛爐及燒結爐的最高工作溫度。
[0003]制備碳化硼復合陶瓷板式加熱體元件或裝置在技術上的重要性主要體現在良好的加熱效率和可更換性。
[0004]現有技術中存在以陶瓷作為加熱體的板式元件，如中國專利CN10150735A，公開了一種加熱兀件，該加熱兀件包括陶瓷體、第一電極和第二電極，該第一電極和第二電極均為條形，與陶瓷體等長，其沿長度方向布置在陶瓷體的上下兩端，該加熱元件為平板整體，耗電量大，加熱效率不高，且需要條狀電板對其通電，增加了使用的不安全因素。
[0005]又如中國專利CN102625496A，公開了一種片狀陶瓷發熱體，該發熱體為片狀陶瓷，在其長度方向兩端分別設置上導電引線和下導電引線，該發熱體為條形板狀結構，加熱效率不高，難以達到超高溫爐、真空爐等高溫設備的最高工作溫度，而且存在發熱效率低的缺陷。
[0006]由于現有技術存在上述諸多問題，所以本發明人對現有的陶瓷加熱裝置進行研究和改進，以期研制出阻值大、發熱效率高、適用于超高溫電阻爐、真空爐、氣氛爐及燒結爐的加熱裝置。
實用新型內容
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種陶瓷板式加熱裝置，該加熱裝置包括加熱體、連接端、過渡段和緊固件，其中，加熱體為平板結構，在該加熱體上開設三條豁槽，使加熱體形成連續彎曲的加熱板，在加熱裝置總長度不變的情況下，增加了加熱體的長度，從而增加了加熱裝置的阻值，進而增加了加熱裝置的加熱效率，在此基礎上完成了本實用新型。
[0008]具體而言，本實用新型的目的在于提供一種陶瓷加熱裝置，該加熱裝置包括連接端1、過渡段2、加熱體3和緊固件4，其中，
[0009]加熱體3為平板狀，在該加熱體3上自下而上依次開設第一豁槽31和第二豁槽32，并在第一豁槽31與第二豁槽32之間沿相反方向，即自上而下開設第三豁槽33，其中，
[0010]第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的深度等于加熱體3的厚度，第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的長度小于加熱體3的長度，即，上述豁槽將加熱體3穿透，使加熱體3形成連續彎曲的加熱板，從而在保持加熱體3的外形尺寸不變，即不增加加熱裝置總長度的條件下，增加了加熱體3的總長度，同時減小了加熱體3導電的橫截面積，從而增加加熱體3的電阻值，進而增加加熱體的加熱效率。
[0011]同時，在第一豁槽31與加熱體3左側邊之間的下端、第二豁槽32與加熱體3右側邊之間的下端分別設置通孔，該通孔用于連接加熱體3和過渡段2，其中，過渡段2與連接端I 一體成型，連接端I可與導線相連或通過如銷軸等連接件與其它加熱體堆垛相連。
[0012]本實用新型所述的加熱體3選用包括碳化硼和二硼化鋯的原料制成，該原料具有較大的電阻和機械強度，適于作為加熱體材料。
[0013]本實用新型所述的連接端1、過渡段2和緊固件4選用包括石墨、陶瓷或合金的原料制成。
[0014]根據本實用新型提供的陶瓷板式加熱裝置，具有如下有益效果:
[0015](I)所述陶瓷板式加熱裝置外形尺寸小，但有效加熱長度大，電阻值大，加熱效率聞;
[0016](2)所述陶瓷板式加熱裝置可單層使用，也可以堆垛連接后形成多層使用，因而能夠達到超高溫電阻爐、真空爐、氣氛爐及燒結爐等的最高工作溫度；
[0017](3)制造工藝簡單，通過電火花加工，包括精密電火花線切割、精密電加工等方法即可制得所述陶瓷板式加熱裝置，具有工業實用性；
[0018](4)所述陶瓷板式加熱裝置能夠充分發揮碳化硼復合陶瓷板式加熱體材料密度小，熔點高，加熱效率高的優點，在較短時間(如120分鐘內)即可以從室溫升到最高工作溫度，例如1900°C ；
[0019](5)所述陶瓷板式加熱裝置能夠充分發揮碳化硼復合陶瓷板式加熱體材料其他優異性能，例如良好的抗氧化性、抗熱震性、抗腐蝕性，以及在氧化氣氛、真空環境、各種惰性氣氛下使用均能保持較好的熱穩定性，例如在氧化氣氛下，表面最高溫度可達2000°C。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1示出根據本實用新型一種優選實施方式的陶瓷板式加熱裝置結構的主視圖，其中該加熱裝置位于XY 二維坐標系的第一象限；
[0021]圖2示出根據本實用新型一種優選實施方式的陶瓷板式加熱裝置結構的俯視圖；
[0022]圖3示出根據本實用新型一種優選實施方式的陶瓷板式加熱裝置結構的右視圖；
[0023]圖4示出根據本實用新型一種優選實施方式的陶瓷板式加熱裝置結構的立體圖。
[0024]附圖標號說明:
[0025]1-連接端
[0026]2-過渡段
[0027]3-加熱體
[0028]31-第一豁槽
[0029]32-第二豁槽
[0030]33-第三豁槽
[0031]4-緊固件
【具體實施方式】
[0032]下面通過對本實用新型進行詳細說明，本實用新型的特點和優點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。
[0033]在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0034]本實用新型公開的是一種電阻值大、加熱效率高的陶瓷板式加熱裝置。
[0035]在根據本實用新型的一個優選實施方式中，如圖1?4所示(本實用新型中所述的X軸方向和Y軸方向如圖1中所示)，提供一種陶瓷板式加熱裝置，該加熱裝置包括連接端1、過渡段2、加熱體3和緊固件4，其中，
[0036]加熱體3為平板狀，本實用新型對加熱體3的外形不做特別限定，其可以為長方形、正方形、圓形、橢圓形、不規則形或其它任意形狀，其具體形狀可依據所需安裝的加熱爐的加熱部位的形狀要求而定，在本實用新型的一個【具體實施方式】中，如圖1?4所示，其為長方形。
[0037]在該加熱體3上自下而上依次開設第一豁槽31和第二豁槽32，并在第一豁槽31與第二豁槽32之間沿相反方向，即自上而下開設第三豁槽33，第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的深度等于加熱體3的厚度，第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的長度小于加熱體3的長度，即，上述豁槽將加熱體3穿透，使加熱體3形成連續彎曲的加熱板，從而在保持加熱體3的外形尺寸不變，即不增加加熱裝置總長度的條件下，增加了加熱體3的總長度，同時減小了加熱體3導電的橫截面積，由于加熱體3的電阻值與加熱體3的總長度成正比，與加熱體3導電的橫截面積成反比，因此，通過本實用新型設置的結構，可以有效增加加熱體3的電阻值，從而增加加熱體3的加熱效率。
[0038]同時，在第一豁槽31與加熱體3左側邊之間的下端、第二豁槽32與加熱體3右側邊之間的下端分別設置通孔，該通孔用于連接加熱體3和過渡段2，其中，過渡段2與連接端I 一體成型，連接端I可與導線相連或通過如銷軸等連接件與其它加熱體堆垛相連。
[0039]如圖1中所示，在XY坐標系中，本實用新型中所述加熱體3的寬為加熱體3沿X軸方向上的邊長，加熱體3的長度為加熱體3沿Y軸方向上的邊長；加熱體3的左側為X軸的負向，加熱體3的右側為X軸的正向，加熱體3的上端為Y軸正向，加熱體3的下端為Y軸負向。
[0040]在進一步優選的實施方式中，如圖1所示，所述第一豁槽31、第二豁槽32和第三豁槽33的長度相等。
[0041]在進一步優選的實施方式中，如圖1所示，所述第一豁槽31、第二豁槽31和第三豁槽33與加熱體3的一條邊相互平行；使加熱體3開設豁槽后所形成的連續彎曲結構規則，加熱體3發熱更均勻。
[0042]在進一步的優選實施方式中，如圖1所示，加熱體3與第一豁槽31、第二豁槽32或第三豁槽33的長度差，相鄰豁槽之間形成的板的寬度，加熱體3的邊與相鄰豁槽形成的板的寬度相同，則加熱體3開設豁槽后所形成的連續彎曲結構更為規則、均勻，加熱體3在通電后發熱更均勻。
[0043]豁槽的寬度為相鄰豁槽之間形成的板的寬度的1/5?1/3，若豁槽寬度大于相鄰豁槽之間形成的板的寬度的1/3，則加熱體3有效加熱體積過小，加熱效率低，且造成材料浪費，成本增加；若豁槽寬度小于相鄰豁槽之間形成的板的寬度的1/5，則加工難度大，增加時間成本，同時，加熱體3導電的橫截面積大，加熱效率低。
[0044]通孔與加熱體3下端之間的距離為加熱體3長度的1/10?1/6，若通孔與加熱體3下端距離小于加熱體3長度的1/10，則通孔處機械強度差，易損壞，給運輸和使用造成不便；若通孔與加熱體3下端之間的距離大于加熱體3長度的1/6，則加熱體有效加熱長度變小，加熱效率降低。
[0045]所述加熱體3由包括以下重量份的原料制成，
[0046]碳化硼 60?75份，
[0047]二硼化鋯 25?40份，
[0048]其中，碳化硼與二硼化鋯的純度不小于98%。
[0049]由上述原料制得的陶瓷材料，密度為3.2?3.9g/cm3,室溫抗拉強度為10MPa?200MPa，電阻率為(1.3?3.0) X 10_5 Ω /m,適于作為加熱體材料。
[0050]本實用新型對所述加熱體的制造方式不做特別限定，如可將上述材料通過熱壓燒結、放電等離子燒結及反應燒結等方法制得。
[0051]本實用新型對豁槽的加工方式不做特別限定，如采用電火花加工，包括精密電火花線切割、精密電加工等方法。
[0052]本實用新型中所述連接端1、過渡段2和緊固件4由包括石墨、陶瓷、合金及其組合的原料制得。
[0053]當該加熱體單層使用時，優選選擇石墨、合金或其組合制連接端、過渡段和緊固件，當該加熱體堆垛使用時，優選選擇陶瓷制連接端、過渡段和緊固件。
[0054]本實用新型提供的碳化硼復合陶瓷板式加熱裝置為單層或由多個單層堆垛而成。
[0055]該加熱裝置為單層時，通過如銷軸等連接件將加熱體3與過渡段2連接，為加強緊固，防止連接端I脫落，可在加熱體3底部設置緊固件4，導線與連接端I相連接，電流從加熱體3 —端的過渡段2輸入，沿加熱體3傳導，從加熱體3的另一端的過渡段2輸出，并在加熱體3上將電能轉化為熱能。
[0056]當該加熱裝置為多層堆垛而成時，S卩，通過如銷軸等連接件將單層加熱裝置同向依次連接，導線分別與頂層一端的過渡段2和底層另一端的過渡段2連接，電流從頂層加熱體一端的過渡段2輸入，沿堆垛加熱體傳導，從加熱體3的底層另一端的過渡段2輸出，并在加熱體3上將電能轉化為熱能。
[0057]以上結合【具體實施方式】和范例性實例對本實用新型進行了詳細說明，不過這些說明并不能理解為對本實用新型的限制。本領域技術人員理解，在不偏離本實用新型精神和范圍的情況下，可以對本實用新型技術方案及其實施方式進行多種等價替換、修飾或改進，這些均落入本實用新型的范圍內。本實用新型的保護范圍以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種碳化硼復合陶瓷板式加熱裝置，其特征在于，該加熱裝置包括:連接端(I)、過渡段(2)、加熱體(3)和緊固件(4)，其中， 加熱體(3)為平板狀，在該加熱體(3)上自下而上依次開設第一豁槽(31)和第二豁槽(32)，并在第一豁槽(31)與第二豁槽(32)之間沿相反方向，即自上而下開設第三豁槽(33)，其中， 所述第一豁槽(31)、第二豁槽(32)和第三豁槽(33)的深度等于加熱體(3)的厚度，即，其將加熱體(3)穿透； 第一豁槽(31)、第二豁槽(32)和第三豁槽(33)的長度小于加熱體(3)的長度； 在第一豁槽(31)與加熱體(3)左側邊之間的下端、第二豁槽(32)與加熱體(3)右側邊之間的下端分別設置通孔， 連接端(I)與過渡段(2) —體成型，其中，過渡段(2)與加熱體(3)連接。
2.根據權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，過渡段(2)通過銷軸與加熱體(3)連接。
3.根據權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，連接端(I)與導線或與其它加熱體相連。
4.根據權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，第一豁槽(31)、第二豁槽(32)和第三豁槽(33)的長度相等。
5.根據權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，第一豁槽(31)、第二豁槽(32)和第三豁槽(33)相互平行。
6.根據權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，加熱體(3)的外形為長方形、正方形、圓形、橢圓形或不規則形。
7.根據權利要求1?6之一所述的加熱裝置，其特征在于，加熱體(3)與第一豁槽(31)、第二豁槽(32)或第三豁槽(33)的長度差，相鄰豁槽之間形成的板的寬度，加熱體(3)的邊與相鄰豁槽形成的板的寬度相同。
8.根據權利要求1?6之一所述的加熱裝置，其特征在于，豁槽的寬度為相鄰豁槽之間形成的板的寬度的1/5?1/3。
9.根據權利要求1?6之一所述的加熱裝置，其特征在于，通孔與加熱體(3)下端的距離為加熱體⑶長度的1/10?1/6。
10.根據權利要求1?6之一所述的加熱裝置，其特征在于，所述加熱裝置為單層或由多個單層堆垛而成。
【文檔編號】H05B3/22GK203968405SQ201420357751
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】張繼紅, 韓文波 申請人:牡丹江金鋼鉆碳化硼有限公司