專(zhuān)利名稱：一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)熱體元件耐熱性的評(píng)價(jià)，具體地，涉及一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置和方法。
背景技術(shù)：
隨著科技和社會(huì)的發(fā)展，以及對(duì)自然資源的節(jié)約利用，對(duì)于此3“和SiC —類(lèi)的發(fā)熱體元件，耐高溫和長(zhǎng)壽命一直是二者的發(fā)展和研究趨勢(shì)。在正常的使用過(guò)程中，耐高溫的發(fā)熱體元件的使用壽命較長(zhǎng)，反之則較短。目前，評(píng)價(jià)發(fā)熱體耐熱性的方法一般是憑經(jīng)驗(yàn)的，即發(fā)熱體的耐熱溫度=發(fā)熱體起泡時(shí)的爐內(nèi)溫度+100 150°C，此方法的缺點(diǎn)在于發(fā)熱體必須以相同的規(guī)格尺寸，并且在同一臺(tái)電爐內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，否則測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確也不科學(xué)，原因在于發(fā)熱體起泡時(shí)的爐內(nèi)溫度受爐襯材料和發(fā)熱體本身規(guī)格的影響很大，同樣的發(fā)熱體在不同爐襯的電爐內(nèi)試驗(yàn)，其結(jié)果將大不相同，保溫性能好的爐襯，發(fā)熱體起泡時(shí)爐溫較高；反之，保溫性能差的爐襯，發(fā)熱體起泡時(shí)的爐溫較低，這樣評(píng)價(jià)出的發(fā)熱體耐熱性肯定不同。同樣，在相同的電爐內(nèi)，用相同材料生產(chǎn)的不同規(guī)格尺寸的發(fā)熱體起泡時(shí)的爐溫也是不同的?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)號(hào)稱能夠生產(chǎn)元件耐熱溫度達(dá)到1800°C甚至更高的發(fā)熱體，但由于各自所采用的評(píng)價(jià)方法不一致或欠科學(xué)，致使發(fā)熱體元件在實(shí)際使用的情況下耐熱性表現(xiàn)大不相同，用戶在選擇發(fā)熱體的時(shí)候無(wú)相關(guān)可靠的依據(jù)，盲目性較大，這樣勢(shì)必影響發(fā)熱體用戶企業(yè)后續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置和方法，能夠準(zhǔn)確地了解和掌握MoSi2及SiC發(fā)熱體的耐熱性，用此裝置測(cè)試評(píng)價(jià)發(fā)熱體的耐熱性，不受爐襯材料及發(fā)熱體規(guī)格等其他外部因素的影響，操作方便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置，包括:一電流控制裝置，連接所述發(fā)熱體元件；—保溫爐，所述發(fā)熱體元件置于所述保溫爐內(nèi)；以及一測(cè)溫計(jì)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述發(fā)熱體元件的溫度；所述電流控制裝置對(duì)發(fā)熱體元件進(jìn)行通電加熱，直至發(fā)熱體元件表面產(chǎn)生氣泡，所述測(cè)溫計(jì)記錄此時(shí)的電流參數(shù)。優(yōu)選地，所述電流控制裝置設(shè)置導(dǎo)線連接發(fā)熱體元件。優(yōu)選地，所述保溫爐內(nèi)設(shè)置用于固定發(fā)熱體元件的夾具。優(yōu)選地，所述保溫爐的爐門(mén)上設(shè)置用于觀察被測(cè)發(fā)熱體元件表面狀況的觀察孔。更優(yōu)選地，所述觀察孔設(shè)置有遮光鏡片。優(yōu)選地，所述測(cè)溫計(jì)通過(guò)所述觀察孔與發(fā)熱體元件連接。根據(jù)本發(fā)明 的另一個(gè)方面，提供一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性的方法，該方法是通過(guò)電流控制裝置對(duì)發(fā)熱體元件進(jìn)行通電加熱，直至發(fā)熱體元件表面產(chǎn)生氣泡，記錄此時(shí)的電流參數(shù)，并根據(jù)發(fā)熱體元件負(fù)荷計(jì)算公式計(jì)算得到發(fā)熱體元件的最大表面負(fù)荷，基于該最大表面負(fù)荷來(lái)表征發(fā)熱體兀件的耐熱性。優(yōu)選地，所述方法具體步驟為:I)將發(fā)熱體元件置于保溫爐內(nèi)，并將其連接電流控制裝置；2)利用所述電流控制裝置逐漸增加通過(guò)所述發(fā)熱體元件的電流，直至所述發(fā)熱體元件的溫度達(dá)到一設(shè)定溫度；3)待所述發(fā)熱體元件的溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，持續(xù)一段設(shè)定時(shí)間；4)然后繼續(xù)增加通過(guò)所述發(fā)熱體元件的電流，直至所述發(fā)熱體元件的表面產(chǎn)生氣泡，記錄下此時(shí)的電流值與電壓值；5)將所述電流值、電壓值以及所述發(fā)熱體元件的物理參數(shù)代入發(fā)熱體元件負(fù)荷計(jì)算公式計(jì)算得到所述發(fā)熱體元件的最大表面負(fù)荷，并基于該最大表面負(fù)荷來(lái)表征所述發(fā)熱體元件的耐熱性。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是:無(wú)論何種規(guī)格發(fā)熱體，其耐熱溫度是固定不變的，即最大發(fā)熱功率(表面負(fù)荷)是一定的，如果超出發(fā)熱體所能承受的最大發(fā)熱功率，發(fā)熱體表面將出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。達(dá)到相同的爐溫，在爐襯材料保溫性能較好的爐內(nèi)，發(fā)熱體的表面負(fù)荷??；反之，在爐襯材料保溫性能較差的爐內(nèi)，發(fā)熱體的表面負(fù)荷則較大。因此采用測(cè)試發(fā)熱體的最大表面負(fù)荷的方法評(píng)價(jià)發(fā)熱體的耐熱性，有利于避免因爐襯材料不同所帶來(lái)的實(shí)際爐溫的不同，繼而所評(píng)價(jià)的發(fā) 熱體的耐熱溫度也不同。因此，用測(cè)試發(fā)熱體表面負(fù)荷的方法評(píng)價(jià)發(fā)熱體的耐熱溫度具有通用性和科學(xué)性。不論在何種情況下，測(cè)試出發(fā)熱體表面起泡時(shí)的表面負(fù)荷，即可表征發(fā)熱體最高耐熱溫度，發(fā)熱體所能承受的表面負(fù)荷越大表明發(fā)熱體的耐熱性越高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種能夠快速、科學(xué)地評(píng)價(jià)發(fā)熱體耐熱性裝置和方法，不受爐襯材料及發(fā)熱體規(guī)格等其他外部因素的影響，能夠準(zhǔn)確地了解和掌握MoSi2及SiC發(fā)熱體的耐熱性，操作方便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。


通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本實(shí)施例提供一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件40耐熱性裝置，包括電流控制裝置10、保溫爐20、測(cè)溫計(jì)30，其中:所述測(cè)溫計(jì)30與所述發(fā)熱體元件40連接，用以監(jiān)測(cè)所述發(fā)熱體元件40溫度；所述保溫爐20內(nèi)放置所述發(fā)熱體元件40，起保溫作用；所述電流控制裝置10設(shè)置導(dǎo)線連接所述發(fā)熱體元件40，用以調(diào)整、控制和記錄通過(guò)所述發(fā)熱體元件40的電流I和電壓V。本實(shí)施例所述保溫爐20內(nèi)設(shè)置有固定所述發(fā)熱體元件40的夾具。本實(shí)施例所述保溫爐20爐門(mén)上設(shè)置觀察孔，用于觀察所述發(fā)熱體元件40表面狀況。本實(shí)施例所述觀察孔設(shè)置有遮光鏡片。 本實(shí)施例所述測(cè)溫計(jì)30通過(guò)所述觀察孔與所述發(fā)熱體元件40連接。本實(shí)施例所述電流控制裝置10的電流表和電壓表為數(shù)顯式儀表。本實(shí)施例提供一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件40耐熱性裝置的方法，該方法通過(guò)電流控制裝置對(duì)發(fā)熱體元件進(jìn)行通電加熱，直至發(fā)熱體元件表面產(chǎn)生氣泡，記錄此時(shí)的電流參數(shù)，并根據(jù)發(fā)熱體元件負(fù)荷計(jì)算公式計(jì)算得到發(fā)熱體元件的最大表面負(fù)荷，基于該最大表面負(fù)荷來(lái)表征發(fā)熱體元件的耐熱性。具體的:首先測(cè)量好所述發(fā)熱體元件40的熱端直徑d、熱端長(zhǎng)度Le和所述發(fā)熱體元件40中心間距a ;然后將所述發(fā)熱體元件40用專(zhuān)用夾具固定在所述保溫爐20內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線連接所述電流控制裝置10 ;開(kāi)啟電源總開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述電流控制裝置10的電流增加按鈕慢慢增加通過(guò)所述發(fā)熱體元件40的電流，同時(shí)電壓隨之增大；利用所述測(cè)溫計(jì)30將所述發(fā)熱體元件40發(fā)熱體表面溫度控制在1550°C，持續(xù)30min左右，以便使所述發(fā)熱體元件40溫度達(dá)到均衡狀態(tài)；然后繼續(xù)通過(guò)所述電流控制裝置10的電流增加按鈕慢慢增大電流，同時(shí)利用遮光鏡片通過(guò)觀察孔觀察所述發(fā)熱體元件40表面的變化，直到所述發(fā)熱體元件40表面有微小氣泡生成，記錄下電流表和電壓表數(shù)值，即為所述發(fā)熱體元件40最高耐熱溫度時(shí)的電流和電壓；然后把以·上數(shù)據(jù)帶入發(fā)熱體表面負(fù)荷計(jì)算公式里面，即可得到所述發(fā)熱體元件40最大表面負(fù)荷。所述發(fā)熱體元件表面負(fù)荷按以下公式計(jì)算:
「 31.85/FP:-；-
2 /Ζ,( — i/ + 0.5(Jci式中:P—表面負(fù)荷(W/cm2)；I一作用于發(fā)熱體元件上的電流(A)；V—作用于發(fā)熱體元件上的電壓(V);d一發(fā)熱體元件熱端直徑(mm)；Le一發(fā)熱體元件熱端長(zhǎng)度(mm);a一U型發(fā)熱體元件中心間距(mm)。通過(guò)比較不同發(fā)熱體元件所能承受的最大表面負(fù)荷，就可以掌握各種類(lèi)型發(fā)熱體的耐熱性。用此裝置測(cè)試評(píng)價(jià)發(fā)熱體的耐熱性，不受爐襯材料及發(fā)熱體規(guī)格等其他外部因素的影響，操作方便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。以下采用國(guó)外KANTHAL和國(guó)內(nèi)SS，ZC，YH和SICCAS等廠家生產(chǎn)的Φ6/12πιπι的發(fā)熱體作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，結(jié)果如下表所示,通過(guò)評(píng)價(jià)可知,KANTHAL發(fā)熱體的最大表面負(fù)荷最大，即耐熱性最高，而SS發(fā)熱體的最大表面負(fù)荷最小，即耐熱性最差。
權(quán)利要求
1.一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置，其特征在于包括: 一電流控制裝置，連接所述發(fā)熱體元件； 一保溫爐，所述發(fā)熱體元件置于所述保溫爐內(nèi)； 以及一測(cè)溫計(jì)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述發(fā)熱體元件的溫度； 所述電流控制裝置對(duì)發(fā)熱體元件進(jìn)行通電加熱，直至發(fā)熱體元件表面產(chǎn)生氣泡，所述測(cè)溫計(jì)記錄此時(shí)的電流參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置，其特征在于，電流控制裝置用于調(diào)整、控制和記錄通過(guò)發(fā)熱體元件的電流和電壓，其電流表和電壓表為數(shù)顯式儀表，能夠準(zhǔn)確地記錄和顯示通過(guò)發(fā)熱體的電流I和電壓V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置，其特征在于，所述保溫爐內(nèi)設(shè)置有固定發(fā)熱體元件的夾具。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置，其特征在于，所述保溫爐爐門(mén)上設(shè)置用于觀察發(fā)熱體元件表面狀況的觀察孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置，其特征在于，所述觀察孔設(shè)置有遮光鏡片。
6.一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性的方法，其特征在于，該方法是通過(guò)電流控制裝置對(duì)發(fā)熱體元件進(jìn)行通電加熱，直至發(fā)熱體元件表面產(chǎn)生氣泡，記錄此時(shí)的電流參數(shù)，并根據(jù)發(fā)熱體元件負(fù)荷計(jì)算公式計(jì)算得到發(fā)熱體元件的最大表面負(fù)荷，基于該最大表面負(fù)荷來(lái)表征發(fā)熱體元件的耐熱性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性的方法，其特征在于，該方法具體步驟為: 1)將發(fā)熱體元件置于保溫爐內(nèi)，并將其連接電流控制裝置； 2)利用所述電流控制裝置逐漸增加通過(guò)所述發(fā)熱體元件的電流，直至所述發(fā)熱體元件的溫度達(dá)到一設(shè)定溫度，持續(xù)一段時(shí)間； 3)然后繼續(xù)增加通過(guò)所述發(fā)熱體元件的電流，直至所述發(fā)熱體元件的表面產(chǎn)生氣泡，記錄下此時(shí)的電流值與電壓值； 4)將所述電流值、電壓值以及所述發(fā)熱體元件的物理參數(shù)代入發(fā)熱體元件負(fù)荷計(jì)算公式計(jì)算得到所述發(fā)熱體元件的最大表面負(fù)荷，并基于該最大表面負(fù)荷來(lái)表征所述發(fā)熱體元件的耐熱性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性的方法，其特征在于，所述發(fā)熱體元件在置于保溫爐之前，先測(cè)量好發(fā)熱體元件的熱端直徑d，熱端長(zhǎng)度Le和發(fā)熱體元件中心間距a，然后將發(fā)熱體元件用專(zhuān)用夾具固定在保溫爐內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線連接電流控制裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性的方法，其特征在于，所述爐門(mén)設(shè)有觀察孔，通過(guò)觀察孔觀察發(fā)熱體元件表面的變化，直到發(fā)熱體元件表面有微小氣泡生成，記 錄下電流表和電壓表數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種快速評(píng)價(jià)發(fā)熱體元件耐熱性裝置和方法，所述裝置包括電流控制裝置、保溫爐和測(cè)溫計(jì)，其中所述測(cè)溫計(jì)與發(fā)熱體元件連接；所述保溫爐內(nèi)放置發(fā)熱體元件；所述電流控制裝置連接發(fā)熱體元件；所述方法是通過(guò)對(duì)發(fā)熱體元件進(jìn)行通電加熱，直至其表面產(chǎn)生氣泡，記錄電流參數(shù)，并根據(jù)發(fā)熱體元件負(fù)荷計(jì)算公式計(jì)算發(fā)熱體元件的耐熱型。本發(fā)明提供了一種能夠快速、科學(xué)地評(píng)價(jià)發(fā)熱體耐熱性裝置和方法，不受爐襯材料及發(fā)熱體規(guī)格等其他外部因素的影響，能夠準(zhǔn)確地了解和掌握發(fā)熱體的耐熱性，操作方便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
文檔編號(hào)G01N25/12GK103245689SQ20131011810
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者何樹(shù)先, 王俊 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)