[发明专利]超重力环境下材料定向凝固熔铸的高温加热系统

权利要求书

1.一种超重力环境下材料定向凝固熔铸的高温加热系统，其特征在于：

所述的高温加热系统固定于超重力试验舱中，所述的高温加热系统包括从上到下依次布置连接的上炉体、中炉体、下炉体以及莫来石保温层(16)、上加热腔外体(17)、下加热腔外体(18)、上加热炉管(19)、下加热炉管(20)、坩埚支撑座(21)和发热体(22)；上炉体主要由上隔热盖(1)、上腔体外壳(2)、上腔体中壳(3)、上腔体隔热层(4)、上腔体下固定盖(5)组成，上腔体外壳(2)、上腔体中壳(3)、上腔体隔热层(4)分别从外到内安装形成上炉三层结构，上隔热盖(1)和上腔体下固定盖(5)分别安装于上炉三层结构的上端和下端使得上炉三层结构固定连接，上腔体外壳(2)和上腔体中壳(3)之间以及上腔体中壳(3)和上腔体隔热层(4)之间均有间隙作为空气隔热层；中炉体主要由中隔热盖(6)、中腔体外壳(7)、中腔体中壳(8)、中腔体隔热层(9)、中腔体下固定盖(10)组成，中腔体外壳(7)、中腔体中壳(8)、中腔体隔热层(9)分别从外到内安装形成中炉三层结构，中隔热盖(6)和中腔体下固定盖(10)分别安装于中炉三层结构的上端和下端使得中炉三层结构固定连接，中腔体外壳(7)和中腔体中壳(8)之间以及中腔体中壳(8)和中腔体隔热层(9)之间均有间隙作为空气隔热层；上炉体的上腔体下固定盖(5)和中炉体的中隔热盖(6)之间固定连接；下炉体主要由下隔热盖(11)、下腔体外壳(12)、下腔体中壳(13)、下腔体隔热层(14)、下腔体下固定盖(15)组成，下腔体外壳(12)、下腔体中壳(13)、下腔体隔热层(14)分别从外到内安装形成下炉三层结构，下隔热盖(11)和下腔体下固定盖(15)分别安装于下炉三层结构的上端和下端使得下炉三层结构固定连接，下腔体外壳(12)和下腔体中壳(13)之间以及下腔体中壳(13)和下腔体隔热层(14)之间均有间隙作为空气隔热层；中炉体的中腔体下固定盖(10)和下炉体的下隔热盖(11)之间固定连接；

坩埚支撑座(21)置于下炉体的下腔体隔热层(14)底部，加热腔体置于坩埚支撑座(21)上，加热腔体包括上加热腔外体(17)、下加热腔外体(18)、上加热炉管(19)和下加热炉管(20)，上加热腔外体(17)和下加热腔外体(18)均为套筒结构，上加热腔外体(17)和下加热腔外体(18)分别位于上下同轴固定对接，上加热炉管(19)、下加热炉管(20)分别套装于上加热腔外体(17)、下加热腔外体(18)中，上加热腔外体(17)、下加热腔外体(18)在上炉体的上腔体隔热层(4)、中炉体的中腔体隔热层(9)、下炉体的下腔体隔热层(14)之间填充有莫来石保温层(16)；上加热炉管(19)和下加热炉管(20)的外壁均加工有螺旋状凹槽(22-1)，螺旋状凹槽(22-1)装有螺旋状的发热体(22)，发热体(22)产生的热量均匀辐射到上加热炉管(19)和下加热炉管(20)组成的加热炉管，在加热炉管中央形成高温区；坩埚支撑座(21)内部有一个通气管道(21-1)，通气管道(21-1)用于定向凝固的冷却气体通入，通气管道(21-1)上端贯穿出坩埚支撑座(21)顶面作为出口并连通到下加热炉管(20)内部，通气管道(21-1)下端贯穿出坩埚支撑座(21)最底部后作为入口。

2.根据权利要求1所述的一种超重力环境下材料定向凝固熔铸的的高温加热系统，其特征在于：所述的上加热炉管(19)和下加热炉管(20)内部的坩埚支撑座(21)之上安装有坩埚和冷却系统，定向凝固试验的冷却气体通过通气管道(21-1)通入坩埚底部，通过对坩埚底部冷却，形成一个沿超重力方向的温度梯度而进行定向凝固，并且通过调控冷却气体的通入流量和发热体(22)产生的温度，调控沿超重力方向的温度梯度分布。

3.根据权利要求1所述的一种超重力环境下材料定向凝固熔铸的的高温加热系统，其特征在于：工作过程中发热体(22)产生热量，通过辐射加热上加热炉管(19)和下加热炉管(20)，在加热炉管中央形成高温区，通过改变不同高度位置的螺旋状凹槽(22-1)螺距进而改变不同高度位置的发热体(22)在加热炉管间距，配合坩埚支撑座(21)通气管道(21-1)通入的冷却气体温度和流量，从坩埚底部开始冷却，形成一个沿超重力方向的温度梯度。