恒温热重分析装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种恒温热重分析装置，包括电炉、气体预热器、托盘、行走装置、称重装置和温度控制器，所述气体预热器内设置盘管，盘管前端安装气体流量计，盘管末端通入电炉内侧，所述称重装置固定在行走装置上，称重装置的支架前端固定安装托盘，温度控制器用于控制气体预热器和电炉内的温度；本发明所使用的电炉为高温电炉，由高温电加热棒加热，由温度控制器控制电炉的加热速率，可以实现程序升温过程，也能在设定的温度上保持恒定的温度不变，电炉的炉膛由耐腐蚀高温材料制成，能够耐SO2、NO、HCl等腐蚀性气体，因此所述恒温热重分析系统不仅能实现恒温热重分析功能，还能实现传统热天平的程序升温热重分析。
【专利说明】
恒温热重分析装置
技术领域
[0001]本发明涉及工业材料热分析技术领域，尤其涉及一种恒温热重分析装置。
【背景技术】
[0002]热重分析技术是一种在化工、煤炭、科研实验等领域广泛应用的分析技术，其技术特点是把待分析的样品置于一定的高温反应环境中，让样品发生脱水干燥、热解、燃烧等物理变化或化学反应，并用天平测量反应过程中样品质量的变化，通过样品质量的变化可以反映反应发生的过程速度、结果等，并能根据其变化对反应过程进行分析，因此广泛应用于科研实验室。
[0003]在热重分析技术领域，目前常用的系统是热天平分析技术，热天平技术是一种成熟的且精密的分析技术，其技术特点是把待分析样品置于小托盘中，放入天平支架上并放进电炉腔中，对电炉通入特定的物理或化学反应气氛，对电炉进行程序升温，样品随着温度升高不断发生化学反应而产生质量变化，通过天平实时记录样品的质量变化情况而得到样品的程序升温热重数据。根据热天平的技术特点和技术要求，可以得知热天平有以下特点:样品提前放入天平上，进行程序升温热重分析;样品量小，一般的高精度热天平一次样品量在1mg左右;通气流量小，一般的高精度热天平通气流量小于100ml/min;不允许通入腐蚀性气体，高精度热天平由于存在易腐蚀件，不允许通入腐蚀性气体。因而普通高精度热天平的应用范围受到其技术特点的严格限制。
[0004]对于许多化学反应而言，实际的反应过程是将样品直接置入高温反应环境中，样品在高温环境中吸收热量并瞬间升温到环境温度，进行化学反应，而不是进行程序升温化学反应，并且需要反应气氛中含有腐蚀性气体。为了满足后续样品分析和反应气氛烟气分析的需求，还需要反应气流量大于lL/min，单次分析样品量大于lg，这些要求是目前热天平无法满足的，而且目前尚没有能够满足这些要求的热重分析系统。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种恒温热重分析装置，能够实现对样品的恒温热重分析，并且具有大样品量、大气流量、耐腐蚀等特点。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种恒温热重分析装置，其特征在于:包括电炉、气体预热器、托盘、行走装置、称重装置和温度控制器，所述气体预热器内设置盘管，盘管前端安装气体流量计，盘管末端通入电炉内侧，所述称重装置固定在行走装置上，称重装置的支架前端固定安装托盘，温度控制器用于控制气体预热器和电炉内的温度。
[0007]所述温度控制器的信号输出端分别连接气体预热器和电炉的控制端，电路内安装温度传感器，温度传感器的信号输出端连接温度控制器。
[0008]所述行走装置包括小车和直线导轨，直线导轨水平安装在电炉一侧，小车安装在直线导轨的滑动部件上、且通过伺服电机驱动小车沿直线导轨滑动，所述伺服电机控制端连接运动控制器，所述小车顶部安装称重模块，称重模块顶端水平安装支架，支架为水平的杆件，其延伸方向与直线导轨的延伸方向相同，所述称重模块信号输出端连接存储器或计算机。
[0009]所述支架的高度与电炉的炉膛中心高度相同。
[0010]所述称重模块包括依次串联通信的重量传感器、模数转换器、数据采集器、存储器和通信模块，通信模块信号输出端连接计算机数据输入端。
[0011]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明所使用的电炉为高温电炉，由高温电加热棒加热，由温度控制器控制电炉的加热速率，可以实现程序升温过程，也能在设定的温度上保持恒定的温度不变，电炉的炉膛由耐腐蚀高温材料制成，能够耐SO2、N0、HCl等腐蚀性气体，炉膛的直径较大，能够通入较大的空气流量，因此所述恒温热重分析系统不仅能实现恒温热重分析功能，还能实现传统热天平的程序升温热重分析。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图；
其中:1、气体流量计;2、气体预热器;3、盘管;4、电炉;5、托盘;6、支架;7、直线导轨;8、称重模块;9、运动控制器;1、温度控制器。
【具体实施方式】
[0013]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0014]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0015]如图1所示，本发明公开了一种恒温热重分析装置，其特征在于:包括电炉4、气体预热器2、托盘5、行走装置、称重装置和温度控制器1，所述气体预热器2内设置盘管3，盘管3前端安装气体流量计I，盘管3末端通入电炉4内侧，所述称重装置固定在行走装置上，称重装置的支架6前端固定安装托盘5，温度控制器10用于控制气体预热器2和电炉4内的温度；所述温度控制器10的信号输出端分别连接气体预热器2和电炉4的控制端，电路内安装温度传感器，温度传感器的信号输出端连接温度控制器10。
[0016]所述行走装置包括小车和直线导轨7，直线导轨7水平安装在电炉4一侧，小车安装在直线导轨7的滑动部件上、且通过伺服电机驱动小车沿直线导轨7滑动，所述伺服电机控制端连接运动控制器9，所述小车顶部安装称重模块8，称重模块8顶端水平安装支架6，支架6为水平的杆件，其延伸方向与直线导轨7的延伸方向相同，所述称重模块8信号输出端连接计算机;所述支架6的高度与电炉4的炉膛中心高度相同；所述称重模块8包括依次串联通信的重量传感器、模数转换器、数据采集器、存储器和通信模块，通信模块信号输出端连接计算机数据输入端。
[0017]本发明具体实现方法如下:进行程序升温热重分析，其方法为:电炉4升温前，给电炉通入设定流量的所需气体，通过运动控制器9控制直线导轨7将托盘5移出电炉，称取特定质量的样品放入托盘5中，然后把托盘5通过直线导轨7移动送入电炉4中，设定电炉的温度控制器10，对电炉4和气体预热器2进行程序升温，并开启称重模块8对托盘中样品质量的变化进行记录。随着电炉4温度的程序升高，托盘5中样品的质量由于化学反应而出现变化，质量变化与时间的对应关系数据由重量传感模块8记录存储，数据能够上传到计算机中以供分析应用。
[0018]进行恒温热重分析，其方法为:通过运动控制器9控制直线导轨7将托盘5移出电炉，设定温度控制器10的目标温度，以给电炉4和气体预热器2进行升温，升温到目标温度后，调节气体流量计I给电炉4通入指定流量的反应气体，称取特定质量的样品放入托盘5中，然后把托盘5通过运动导轨7移动送入电炉4中，并开启重量传感模块8对托盘中样品质量的变化进行记录。托盘5中的样品受到电炉4内高温加热快速升温到电炉内的温度并发生化学反应，样品质量出现变化，质量变化与时间的对应关系数据由称重模块8记录存储，数据能够上传到计算机中以供分析应用。
[0019]本发明中的托盘5由耐高温惰性材料制成，在高温环境下能够保持不软化、不变形、不反应、不腐蚀，托盘5中放置待分析的化学样品，托盘5放置在支架6上支撑着悬空，因而托盘5中样品质量的变化只能通过支架6传递出去;支架6由刚性耐高温材料制成，在高温环境下能够不软化、不弯曲、不反应、不腐蚀，托盘5和支架6的质量均不变化，托盘5中样品质量的变化通过支架6传递到重量传感模块8，因而重量传感模块8测量到的重量变化只是样品的重量变化。
[0020]总之，本发明所使用的电炉为高温电炉，由高温电加热棒加热，由温度控制器控制电炉的加热速率，可以实现程序升温过程，也能在设定的温度上保持恒定的温度不变，电炉的炉膛由耐腐蚀高温材料制成，能够耐S02、N0、HC1等腐蚀性气体，炉膛的直径较大，能够通入较大的空气流量，因此所述恒温热重分析系统不仅能实现恒温热重分析功能，还能实现传统热天平的程序升温热重分析。
【主权项】
1.一种恒温热重分析装置，其特征在于:包括电炉(4)、气体预热器(2)、托盘(5)、行走装置、称重装置和温度控制器(10)，所述气体预热器(2)内设置盘管(3)，盘管(3)前端安装气体流量计(I)，盘管(3)末端通入电炉(4)内侧，所述称重装置固定在行走装置上，称重装置的支架(6)前端固定安装托盘(5)，温度控制器(10)用于控制气体预热器(2)和电炉(4)内的温度。2.根据权利要求1所述的恒温热重分析装置，其特征在于:所述温度控制器(10)的信号输出端分别连接气体预热器(2)和电炉(4)的控制端，电路内安装温度传感器，温度传感器的信号输出端连接温度控制器(10)。3.根据权利要求2所述的恒温热重分析装置，其特征在于:所述行走装置包括小车和直线导轨(7)，直线导轨(7)水平安装在电炉(4) 一侧，小车安装在直线导轨(7)的滑动部件上、且通过伺服电机驱动小车沿直线导轨(7)滑动，所述伺服电机控制端连接运动控制器(9)，所述小车顶部安装称重模块(8)，称重模块(8)顶端水平安装支架(6)，支架(6)为水平的杆件，其延伸方向与直线导轨(7)的延伸方向相同，所述称重模块(8)信号输出端连接计算机。4.根据权利要求3所述的恒温热重分析装置，其特征在于:所述支架(6)的高度与电炉(4)的炉膛中心高度相同。5.根据权利要求4所述的恒温热重分析装置，其特征在于:所述称重模块(8)包括依次串联通信的重量传感器、模数转换器、数据采集器、存储器和通信模块，通信模块信号输出端连接计算机数据输入端。
【文档编号】G01N5/00GK106092803SQ201610364154
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】王春波, 陈亮
【申请人】华北电力大学（保定）