專利名稱：保溫結(jié)構(gòu)及高溫爐的制作方法
保溫結(jié)構(gòu)及局溫爐技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及高溫爐設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種保溫結(jié)構(gòu)及高溫爐。
背景技術(shù)：
目前由于耐高溫材料有限，同時由于技術(shù)和成本的限制，導致許多高溫設(shè)備的耗電量大、成本高，同時熱場還不穩(wěn)定。而這些都取決于一個非常重要的因素，即保溫材料的保溫效果。高溫材料不僅要滿足高溫環(huán)境的應(yīng)用，同時還要滿足在高溫下不會對所制備的材料造成污染的要求。例如當前的藍寶石晶體生長爐是在高于2000°C以上的高溫環(huán)境下實現(xiàn)晶體的生長，其保溫材料主要是高溫區(qū)域的鎢鑰及低溫區(qū)域的氧化鋁空心球或者氧化鋯磚，其中距離加熱室較近的區(qū)域為高溫區(qū)域，距離加熱室較遠的區(qū)域為低溫區(qū)域，保溫機理主要是在高溫區(qū)域通過熱量在鎢鑰材料的反射達到降低熱量的散失，在低溫區(qū)域通過氧化鋁等填充物來降低熱傳遞減少熱量的散失，但氧化鋁的導熱率較高，同時在高溫區(qū)域單層的鎢鑰結(jié)構(gòu)在高溫狀態(tài)下易發(fā)生變形，這樣的保溫結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)應(yīng)用中受到很大的限制，保溫效果也達不到要求。而石墨材料相對于氧化鋁空心球等氧化物材料而言，其導熱率低且能夠耐高溫，但在高溫狀態(tài)下會有碳原子揮發(fā)，污染所生產(chǎn)的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種保溫結(jié)構(gòu)，其用于高溫爐時具有較佳的保溫效果。一種保溫結(jié)構(gòu)，其包括外層；及內(nèi)層，密封在所述外層內(nèi)部，由絕熱材料制成。在其中一個實施例中，所述外層可以是鎢、鑰、鉭、鈮、釩、鉻、鈦、鋯、鎢合金、鑰合金、鉭合金、鈮合金、釩合金、鉻合金、鈦合金、鋯合金，或可以是稀土金屬的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物或硫化物。在其中一個實施例中，所述內(nèi)層可以是氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、石英陶瓷、氧化鋁陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、氧化鋯陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、石英陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、碳纖維狀材料或碳碳復合材料。在其中一個實施例中，所述保溫結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于800 2500°C的高溫爐。在其中一個實施例中，所述內(nèi)層系填充或鑲嵌于所述外層內(nèi)部。此外，還提出一種高溫爐，其包括爐體，內(nèi)部設(shè)有加熱室；及側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述加熱室和所述爐體之間；其中，所述側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)包括外層；及內(nèi)層，密封在所述外層內(nèi)部，由絕熱材料制成。在其中一個實施例中，所述側(cè)部保溫層的外層可以是鎢、鑰、鉭、鈮、釩、鉻、鈦、鋯、鶴合金、鑰合金、鉭合金、銀合金、f凡合金、鉻合金、鈦合金、錯合金，或可以是稀土金屬的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物或硫化物。在其中一個實施例中，所述側(cè)部保溫層的內(nèi)層可以是氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、石英陶瓷、氧化鋁陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、氧化鋯陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、石英陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、碳纖維狀材料或碳碳復合材料。在其中一個實施例中，所述高溫爐的環(huán)境溫度為800 2500°C。在其中一個實施例中，所述側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)的外層為鎢筒或鑰筒，所述內(nèi)層為填 充在所述鎢筒或鑰筒內(nèi)部的一層或多層碳氈。在其中一個實施例中，所述高溫爐包括至少一個所述側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)，所述側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)沿遠離所述加熱室的方向依次排列。上述保溫結(jié)構(gòu)和高溫爐中，保溫結(jié)構(gòu)系內(nèi)外層的夾心結(jié)構(gòu)，內(nèi)層密封在外層內(nèi)部，通過外層反射熱量與內(nèi)層隔絕熱量的特性相結(jié)合，從而能很好地實現(xiàn)保溫的目的，與單純的使用外層反射熱量的材料相比，可以顯著提高其保溫效果。進一步地，由于外層為鎢、鑰等材料，而內(nèi)層系被密封在外層內(nèi)部，還可以滿足高溫爐需要的無碳環(huán)境的保溫要求，不會對生產(chǎn)的產(chǎn)品造成污染。


圖I為藍寶石晶體生長爐的示意圖；圖2為圖I中圓圈部分的放大圖；圖3為圖I中圓圈部分的另一種實施例的放大圖。
具體實施例方式本實施方式提供了一種保溫結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于溫度為800 2500°C的高溫爐的保溫要求，其包括外層及密封在外層內(nèi)部的內(nèi)層，其中外層由耐高溫材料制成，內(nèi)層由耐高溫絕熱材料制成，內(nèi)層系通過一定的工藝方法填充或鑲嵌于外層內(nèi)部。在具體的應(yīng)用中，外層可以是鎢、鑰、鉭、鈮、釩、鉻、鈦、鋯、鎢合金、鑰合金、鉭合金、鈮合金、釩合金、鉻合金、鈦合金、鋯合金，或可以是稀土金屬的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物或硫化物。內(nèi)層的耐高溫絕熱材料可以是氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、石英陶瓷、氧化鋁陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、氧化鋯陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、石英陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、碳纖維狀材料或碳碳復合材料。使用前述保溫結(jié)構(gòu)的高溫爐，通常包括爐體，爐體內(nèi)部設(shè)有加熱室，前述保溫結(jié)構(gòu)系被制成側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)并放置在加熱室和爐體之間。如此，可通過外層(如鎢鑰材料)反射熱量與內(nèi)層(如碳氈)的絕熱特性相結(jié)合很好地實現(xiàn)保溫的目的，從而能夠滿足高溫爐的保溫要求。同時，由于內(nèi)層系被密封在外層內(nèi)部，故還能滿足高溫爐需要的無碳環(huán)境的保溫要求。請參考附圖I至2，下面將結(jié)合具體的應(yīng)用實例，說明本實施方式的保溫結(jié)構(gòu)的具體構(gòu)造及采用該保溫結(jié)構(gòu)的高溫爐的結(jié)構(gòu)。本實施方式的高溫爐100為藍寶石晶體生長爐，設(shè)有爐體110，爐體內(nèi)設(shè)有加熱室120，加熱室120包括鎢棒加熱器122及放置于鎢棒加熱器122內(nèi)部的鎢坩堝124，其中鎢坩堝124中裝有液體藍寶石130，用以生長成藍寶石晶體140。加熱室120與爐體110設(shè)有保溫部分，該保溫部分包括位于高溫區(qū)域的側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150及位于低溫區(qū)域的低溫區(qū)保溫層結(jié)構(gòu)170，其中距離生長爐加熱室120較近的區(qū)域為高溫區(qū)域，距離加熱室120較遠的區(qū)域為低溫區(qū)域，其中，側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150即采用前述的保溫結(jié)構(gòu)制成，低溫區(qū)保溫層結(jié)構(gòu)170可以用多層順序排列的鑰片或鎢片構(gòu)成，側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150位于加熱室120和低溫區(qū)保溫層結(jié)構(gòu)170之間。請參考附圖3，進一步地，側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150可以設(shè)置一個或多個，沿遠離加熱室120的方向依次排列。在具體的應(yīng)用中，低溫區(qū)域的低溫區(qū)保溫層結(jié)構(gòu)170也可以用側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150代替，S卩加熱室120的外保溫部分全部使用側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150，也即全部使用前述的保溫結(jié)構(gòu)。如此，由于高溫區(qū)域的側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150采用前述的保溫結(jié)構(gòu)制成，故本實施方式的高溫爐100中，可通過外層(如鎢鑰材料)反射熱量的特性與內(nèi)層(如碳氈)的絕熱特性相結(jié)合，很好地實現(xiàn)保溫的目的，從而能夠滿足高溫爐的保溫要求。同時，由于外層為鎢、鑰等材料，而內(nèi)層系被密封在外層內(nèi)部，故還能滿足高溫爐100需要的無碳環(huán)境的保溫要求，不會對生產(chǎn)的產(chǎn)品造成污染。另外，氧化鋁等填充物作為內(nèi)層，也可以被用在高溫區(qū)域。下面為本實施方式的保溫結(jié)構(gòu)制成側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150的兩個具體實施例。實施例I在厚度為IOmm鎢筒152內(nèi)部利用一定的工藝制作方法在其內(nèi)部填充3層2mm厚度的碳氈材料154，即保溫結(jié)構(gòu)的外層為鎢筒152，內(nèi)層為3層2mm厚度的碳氈材料154。然后將其安裝在藍寶石晶體生長爐內(nèi)部作為其側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150，利用裝好的藍寶石晶體生長爐生長藍寶石晶體140。由于其良好的保溫效果降低了晶體在各個階段的功率，從而降低了藍寶石爐子的能耗。同時由于藍寶石爐功率的降低，電壓基本恒定不變，從而降低了電流值，根據(jù)安培力公式，所以鎢棒加熱器122內(nèi)存在的安培力降低很多，這樣鎢棒加熱器122變形就會減小，保證了其熱場的對稱性，提高了藍寶石晶體140的生長質(zhì)量，同時延長了鎢棒加熱器122的壽命。實施例2在厚度為IOmm鑰筒156內(nèi)部利用一定的工藝制作方法在其內(nèi)部填充2層3mm厚度的碳氈材料158，即保溫結(jié)構(gòu)的外層為鎢筒156，內(nèi)層為2層3mm厚度的碳氈材料158。然后將其安裝在藍寶石晶體生長爐內(nèi)部作為其側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)150，將裝好的藍寶石晶體生長爐生長藍寶石晶體140。由于其良好的保溫效果降低了晶體在各個階段的功率，從而降低了藍寶石爐子的能耗。同時由于藍寶石爐功率的降低，電壓基本恒定不變，從而降低了電流值，同樣地根據(jù)安培力公式所以鎢棒加熱器122內(nèi)存在的安培力降低很多，這樣鎢棒加熱器122變形就會減小，這樣保證其熱場的對稱性 ，提高了藍寶石晶體140生長質(zhì)量，同時延長了鎢棒加熱器122的壽命。需要指出，本實施方式的保溫結(jié)構(gòu)，采用夾心層結(jié)構(gòu)，所謂耐高溫僅是一個相對的概念，不會對本領(lǐng)域技術(shù)人員實施構(gòu)成障礙，例如其不僅能夠適用于環(huán)境溫度為800 2500°C的高溫爐的保溫要求，當然也可以用在800°C以下及2500°C以上的保溫環(huán)境中。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，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，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.ー種保溫結(jié)構(gòu)，其特征在于，其包括 外層；及 內(nèi)層，密封在所述外層內(nèi)部，由絕熱材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的保溫結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層可以是鎢、鑰、鉭、鈮、釩、鉻、鈦、錯、鶴合金、鑰合金、鉭合金、銀合金、f凡合金、鉻合金、鈦合金、錯合金，或可以是稀土金屬的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物或硫化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的保溫結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)層可以是氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、石英陶瓷、氧化鋁陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、氧化鋯陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、石英陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、碳纖維狀材料或碳碳復合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的保溫結(jié)構(gòu)，其特征在干，所述保溫結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于800 2500°C的高溫爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的保溫結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)層系填充或鑲嵌于所述外層內(nèi)部。
6.ー種高溫爐，其特征在于，其包括 爐體，內(nèi)部設(shè)有加熱室；及 側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述加熱室和所述爐體之間； 其中，所述側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)包括 外層；及 內(nèi)層，密封在所述外層內(nèi)部，由絕熱材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫爐，其特征在于，所述側(cè)部保溫層的外層可以是鎢、鑰、鉭、銀、鑰;、鉻、鈦、錯、鶴合金、鑰合金、鉭合金、銀合金、鑰;合金、鉻合金、鈦合金、錯合金，或可以是稀土金屬的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物或硫化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高溫爐，其特征在于，所述側(cè)部保溫層的內(nèi)層可以是氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、石英陶瓷、氧化鋁陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、氧化鋯陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、石英陶瓷空心球結(jié)構(gòu)或帶空隙的夾層結(jié)構(gòu)、碳纖維狀材料或碳碳復合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高溫爐，其特征在于，所述高溫爐的環(huán)境溫度為800 2500 °C。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫爐，其特征在于，所述側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)的外層為鎢筒或鑰筒，所述內(nèi)層為填充在所述鎢筒或鑰筒內(nèi)部的ー層或多層碳氈。
11.根據(jù)權(quán)利要求6、7或10所述的高溫爐，其特征在于，所述高溫爐包括至少ー個所述側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)，所述側(cè)部保溫層結(jié)構(gòu)沿遠離所述加熱室的方向依次排列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保溫結(jié)構(gòu)，其包括外層；及內(nèi)層，密封在所述外層內(nèi)部，由絕熱材料制成。上述保溫結(jié)構(gòu)系內(nèi)外層的夾心結(jié)構(gòu)，內(nèi)層密封在外層內(nèi)部，通過外層反射熱量與內(nèi)層隔絕熱量的特性相結(jié)合，從而能很好地實現(xiàn)保溫的目的，與單純的使用外層反射熱量的材料相比，可以顯著提高其保溫效果。另外，還提供了一種使用上述保溫結(jié)構(gòu)的高溫爐。
文檔編號C30B35/00GK102628183SQ20121011635
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者徐養(yǎng)毅, 田義良, 薛抗美, 趙玉兵 申請人:江蘇協(xié)鑫軟控設(shè)備科技發(fā)展有限公司