[发明专利]一种用于测量材料高温光热性质时使用的隔热旋转一体式载物装置

说明书

技术领域

本发明涉及隔热旋转一体式载物装置。

背景技术

高温条件下的样品载物台的主要功能是能够耐受高温并保持样品的水平度，在高温条件下支撑样品材料，并且能够实现高效隔热载物一体化，在有限短的距离内实现高温环境到常温的隔绝；同时，要求能够实现密封功能。传统的高温试验台采用氧化铝或氧化锆作为隔热材料，而受氧化铝等隔热材料熔点及机械强度的限制，高温测量室的测量温度一般要低于1800℃，因此也就限制了所能够测量的材料光热性质的温度范围。且隔热层的总体厚度一般大于300mm，隔热层厚度过大，限制了光热特性测量的精度。同时，传统的高温样品载物台通常在隔热材料上端，即隔热材料上表面即为载物台，导致载物台不能移动或旋转，并且由于氧化铝等隔热材料平整性较差，难以保证光热性质测量中所要求的水平度。

发明内容

本发明的目的是要解决现有测量材料高温光热性质时的载物装置不能旋转，载物装置的隔热层厚度过大，限制了测量材料光热特性的精度的问题，而提供一种用于测量材料高温光热性质时使用的隔热旋转一体式载物装置。

一种用于测量材料高温光热性质时使用的隔热旋转一体式载物装置包括金属板、辐射反射屏、调节环、支撑柱、隔热板、支撑座、弹簧、转轴、磁密封装置和伺服电机；

所述的金属板、辐射反射屏、调节环、支撑柱、隔热板、支撑座、弹簧和磁密封装置均设置在高温炉内部；

所述的支撑座的上方设有隔热板，隔热板的上方设有调节环和辐射反射屏，且调节环和辐射反射屏交替设置；辐射反射屏的上方设有两块金属板；

所述的两块金属板、辐射反射屏和隔热板的两端均开有两个通孔；支撑座的两端分别开有圆形槽，且支撑座的圆形槽与相同一侧的两块金属板、辐射反射屏和隔热板的通孔的轴心线相互重合；支撑柱依次贯穿两块金属板的通孔、辐射反射屏的通孔、调节环、隔热板的通孔和支撑座的圆形槽，将两块金属板、辐射反射屏、调节环、隔热板和支撑座固定连接；

所述的支撑座的下端设有转轴，转轴的前端装有弹簧，转轴的中部装有磁密封装置，转轴的底端穿出高温炉，且与伺服电机相连接。

本发明的优点：

本发明一种用于测量材料高温光热性质时使用的隔热旋转一体式载物装置是一种高温条件下的样品载物台，应用于高温条件下的材料光热性质参数测量；本装置在金属板下采用调节环和辐射反射屏交替设置的结构，隔热效果显著；可以对测量室2000℃以下的高温环境实现有效隔热；仅通过辐射反射屏和隔热板，辐射反射屏和隔热板的总厚度为65mm至90mm就可实现高温炉内2000℃到外界环境50℃的隔热；采用磁密封装置进行有效密封，且允许转轴的旋转；通过伺服电机带动转轴转动，从而实现金属板在水平方向360°旋转；金属板的材质为金属钨、金属钽或金属钼，金属板作为样品承载板，能够保证光热测试中所要求的较高水平度。

本发明的工作原理：

热量的传递方式有导热，对流和辐射换热这三种，一般的材料光热测量都是在常温的条件进行的，环境温度较低，辐射换热强度小，一般可以忽略；而在高温条件下，环境温度非常高，由斯忒藩-玻尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律可知辐射换热强度与温度的四次方成正比，故高温条件下以辐射换热为主；为了对高温测量室与外界进行有效的隔热，采用有效的热设计结构对辐射换热进行抑制成为一种行之有效的方法；

本发明采用多层辐射反射屏和调节环交替的结构，大幅增加传热热阻，实现隔热功能；辐射反射屏采用金属钼、金属钽或金属钨加工而成；金属钼、钽及金属钨的熔点较高，可以耐受苛刻的高温条件；由于金属的导热能力强，为减少金属的导热量，增大导热热阻，要求辐射反射屏越薄越好，而由于材料机械强度的限制，要求辐射反射屏的厚度不能小于一定的值，最终本发明要求辐射反射屏的厚度为0.5mm～1mm厚；相邻两层辐射反射屏由调节环进行隔绝，采用不同厚度的调节环可以调节相邻两层辐射反射屏之间距离，若为还原性气氛环境，控制调节环的厚度以抑制气体的流动，达到抑制对流换热的目的；同时，还原性气氛或惰性气体的导热系数较低，导热热阻大，抑制导热；可以起到很好的隔热效果；经过多层辐射反射屏和调节环交替的结构之后的低温区采用传统的氧化铝或氧化锆等陶瓷隔热材料加工而成的隔热板进行有效隔热；