专利名称：一种快速评价发热体元件耐热性装置和方法
技术领域：
本发明涉及发热体元件耐热性的评价，具体地，涉及一种快速评价发热体元件耐热性装置和方法。
背景技术：
随着科技和社会的发展，以及对自然资源的节约利用，对于此3“和SiC —类的发热体元件，耐高温和长寿命一直是二者的发展和研究趋势。在正常的使用过程中，耐高温的发热体元件的使用寿命较长，反之则较短。目前，评价发热体耐热性的方法一般是凭经验的，即发热体的耐热温度=发热体起泡时的炉内温度+100 150°C，此方法的缺点在于发热体必须以相同的规格尺寸，并且在同一台电炉内进行测试，否则测试结果不准确也不科学，原因在于发热体起泡时的炉内温度受炉衬材料和发热体本身规格的影响很大，同样的发热体在不同炉衬的电炉内试验，其结果将大不相同，保温性能好的炉衬，发热体起泡时炉温较高；反之，保温性能差的炉衬，发热体起泡时的炉温较低，这样评价出的发热体耐热性肯定不同。同样，在相同的电炉内，用相同材料生产的不同规格尺寸的发热体起泡时的炉温也是不同的。现在国内相关企业号称能够生产元件耐热温度达到1800°C甚至更高的发热体，但由于各自所采用的评价方法不一致或欠科学，致使发热体元件在实际使用的情况下耐热性表现大不相同，用户在选择发热体的时候无相关可靠的依据，盲目性较大，这样势必影响发热体用户企业后续生产的稳定性和产品的可靠性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种快速评价发热体元件耐热性装置和方法，能够准确地了解和掌握MoSi2及SiC发热体的耐热性，用此装置测试评价发热体的耐热性，不受炉衬材料及发热体规格等其他外部因素的影响，操作方便，结果准确可靠。根据本发明的一个方面，提供一种快速评价发热体元件耐热性装置，包括:一电流控制装置，连接所述发热体元件；—保温炉，所述发热体元件置于所述保温炉内；以及一测温计，用于实时监测所述发热体元件的温度；所述电流控制装置对发热体元件进行通电加热，直至发热体元件表面产生气泡，所述测温计记录此时的电流参数。优选地，所述电流控制装置设置导线连接发热体元件。优选地，所述保温炉内设置用于固定发热体元件的夹具。优选地，所述保温炉的炉门上设置用于观察被测发热体元件表面状况的观察孔。更优选地，所述观察孔设置有遮光镜片。优选地，所述测温计通过所述观察孔与发热体元件连接。根据本发明 的另一个方面，提供一种快速评价发热体元件耐热性的方法，该方法是通过电流控制装置对发热体元件进行通电加热，直至发热体元件表面产生气泡，记录此时的电流参数，并根据发热体元件负荷计算公式计算得到发热体元件的最大表面负荷，基于该最大表面负荷来表征发热体兀件的耐热性。优选地，所述方法具体步骤为:I)将发热体元件置于保温炉内，并将其连接电流控制装置；2)利用所述电流控制装置逐渐增加通过所述发热体元件的电流，直至所述发热体元件的温度达到一设定温度；3)待所述发热体元件的温度达到设定温度后，持续一段设定时间；4)然后继续增加通过所述发热体元件的电流，直至所述发热体元件的表面产生气泡，记录下此时的电流值与电压值；5)将所述电流值、电压值以及所述发热体元件的物理参数代入发热体元件负荷计算公式计算得到所述发热体元件的最大表面负荷，并基于该最大表面负荷来表征所述发热体元件的耐热性。本发明的设计思想是:无论何种规格发热体，其耐热温度是固定不变的，即最大发热功率(表面负荷)是一定的，如果超出发热体所能承受的最大发热功率，发热体表面将出现起泡现象。达到相同的炉温，在炉衬材料保温性能较好的炉内，发热体的表面负荷小；反之，在炉衬材料保温性能较差的炉内，发热体的表面负荷则较大。因此采用测试发热体的最大表面负荷的方法评价发热体的耐热性，有利于避免因炉衬材料不同所带来的实际炉温的不同，继而所评价的发 热体的耐热温度也不同。因此，用测试发热体表面负荷的方法评价发热体的耐热温度具有通用性和科学性。不论在何种情况下，测试出发热体表面起泡时的表面负荷，即可表征发热体最高耐热温度，发热体所能承受的表面负荷越大表明发热体的耐热性越高。与现有技术相比，本发明提供了一种能够快速、科学地评价发热体耐热性装置和方法，不受炉衬材料及发热体规格等其他外部因素的影响，能够准确地了解和掌握MoSi2及SiC发热体的耐热性，操作方便，结果准确可靠。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。如图1所示，本实施例提供一种快速评价发热体元件40耐热性装置，包括电流控制装置10、保温炉20、测温计30，其中:所述测温计30与所述发热体元件40连接，用以监测所述发热体元件40温度；所述保温炉20内放置所述发热体元件40，起保温作用；所述电流控制装置10设置导线连接所述发热体元件40，用以调整、控制和记录通过所述发热体元件40的电流I和电压V。本实施例所述保温炉20内设置有固定所述发热体元件40的夹具。本实施例所述保温炉20炉门上设置观察孔，用于观察所述发热体元件40表面状况。本实施例所述观察孔设置有遮光镜片。 本实施例所述测温计30通过所述观察孔与所述发热体元件40连接。本实施例所述电流控制装置10的电流表和电压表为数显式仪表。本实施例提供一种快速评价发热体元件40耐热性装置的方法，该方法通过电流控制装置对发热体元件进行通电加热，直至发热体元件表面产生气泡，记录此时的电流参数，并根据发热体元件负荷计算公式计算得到发热体元件的最大表面负荷，基于该最大表面负荷来表征发热体元件的耐热性。具体的:首先测量好所述发热体元件40的热端直径d、热端长度Le和所述发热体元件40中心间距a ;然后将所述发热体元件40用专用夹具固定在所述保温炉20内，通过导线连接所述电流控制装置10 ;开启电源总开关，通过所述电流控制装置10的电流增加按钮慢慢增加通过所述发热体元件40的电流，同时电压随之增大；利用所述测温计30将所述发热体元件40发热体表面温度控制在1550°C，持续30min左右，以便使所述发热体元件40温度达到均衡状态；然后继续通过所述电流控制装置10的电流增加按钮慢慢增大电流，同时利用遮光镜片通过观察孔观察所述发热体元件40表面的变化，直到所述发热体元件40表面有微小气泡生成，记录下电流表和电压表数值，即为所述发热体元件40最高耐热温度时的电流和电压；然后把以·上数据带入发热体表面负荷计算公式里面，即可得到所述发热体元件40最大表面负荷。所述发热体元件表面负荷按以下公式计算:
「 31.85/FP:-；-
2 /Ζ,( — i/ + 0.5(Jci式中:P—表面负荷(W/cm2)；I一作用于发热体元件上的电流(A)；V—作用于发热体元件上的电压(V);d一发热体元件热端直径(mm)；Le一发热体元件热端长度(mm);a一U型发热体元件中心间距(mm)。通过比较不同发热体元件所能承受的最大表面负荷，就可以掌握各种类型发热体的耐热性。用此装置测试评价发热体的耐热性，不受炉衬材料及发热体规格等其他外部因素的影响，操作方便，结果准确可靠。以下采用国外KANTHAL和国内SS，ZC，YH和SICCAS等厂家生产的Φ6/12πιπι的发热体作为实验对象，经过实际测试，结果如下表所示,通过评价可知,KANTHAL发热体的最大表面负荷最大，即耐热性最高，而SS发热体的最大表面负荷最小，即耐热性最差。
权利要求
1.一种快速评价发热体元件耐热性装置，其特征在于包括: 一电流控制装置，连接所述发热体元件； 一保温炉，所述发热体元件置于所述保温炉内； 以及一测温计，用于实时监测所述发热体元件的温度； 所述电流控制装置对发热体元件进行通电加热，直至发热体元件表面产生气泡，所述测温计记录此时的电流参数。
2.根据权利要求1所述的一种快速评价发热体元件耐热性装置，其特征在于，电流控制装置用于调整、控制和记录通过发热体元件的电流和电压，其电流表和电压表为数显式仪表，能够准确地记录和显示通过发热体的电流I和电压V。
3.根据权利要求1所述的一种快速评价发热体元件耐热性装置，其特征在于，所述保温炉内设置有固定发热体元件的夹具。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种快速评价发热体元件耐热性装置，其特征在于，所述保温炉炉门上设置用于观察发热体元件表面状况的观察孔。
5.根据权利要求4所述的一种快速评价发热体元件耐热性装置，其特征在于，所述观察孔设置有遮光镜片。
6.一种快速评价发热体元件耐热性的方法，其特征在于，该方法是通过电流控制装置对发热体元件进行通电加热，直至发热体元件表面产生气泡，记录此时的电流参数，并根据发热体元件负荷计算公式计算得到发热体元件的最大表面负荷，基于该最大表面负荷来表征发热体元件的耐热性。
7.根据权利要求6所述的一种快速评价发热体元件耐热性的方法，其特征在于，该方法具体步骤为: 1)将发热体元件置于保温炉内，并将其连接电流控制装置； 2)利用所述电流控制装置逐渐增加通过所述发热体元件的电流，直至所述发热体元件的温度达到一设定温度，持续一段时间； 3)然后继续增加通过所述发热体元件的电流，直至所述发热体元件的表面产生气泡，记录下此时的电流值与电压值； 4)将所述电流值、电压值以及所述发热体元件的物理参数代入发热体元件负荷计算公式计算得到所述发热体元件的最大表面负荷，并基于该最大表面负荷来表征所述发热体元件的耐热性。
8.根据权利要求7所述的一种快速评价发热体元件耐热性的方法，其特征在于，所述发热体元件在置于保温炉之前，先测量好发热体元件的热端直径d，热端长度Le和发热体元件中心间距a，然后将发热体元件用专用夹具固定在保温炉内，通过导线连接电流控制装置。
9.根据权利要求7或8所述的一种快速评价发热体元件耐热性的方法，其特征在于，所述炉门设有观察孔，通过观察孔观察发热体元件表面的变化，直到发热体元件表面有微小气泡生成，记 录下电流表和电压表数值。
全文摘要
本发明提供了一种快速评价发热体元件耐热性装置和方法，所述装置包括电流控制装置、保温炉和测温计，其中所述测温计与发热体元件连接；所述保温炉内放置发热体元件；所述电流控制装置连接发热体元件；所述方法是通过对发热体元件进行通电加热，直至其表面产生气泡，记录电流参数，并根据发热体元件负荷计算公式计算发热体元件的耐热型。本发明提供了一种能够快速、科学地评价发热体耐热性装置和方法，不受炉衬材料及发热体规格等其他外部因素的影响，能够准确地了解和掌握发热体的耐热性，操作方便，结果准确可靠。
文档编号G01N25/12GK103245689SQ20131011810
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者何树先, 王俊 申请人:上海交通大学