一种可控式大电流真空焦耳热系统的制作方法

1.本实用新型属于纳米制备技术领域，更具体地说，本实用涉及一种可控式大电流真空焦耳热系统。


背景技术：

2.纳米材料是纳米科学技术的基本组成部分，是一门在原子设计和组建新型材料的材料学科，纳米材料的制备方法主要是自下而上和自上面下的两种途径，其具体方法有化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、分子束外延法等等，现有这些方法都各有特点和特定的使用范畴,比如化学气相沉积法的衬底温度过高，其设备品贵；溶胶-凝胶法所需的原料成本高，产物分离困难；分子束外延法的设备昂贵，操作过程复杂，而且制备时对环境要求很高，维护的花费也很大，美国马里兰大学帕克分校的胡良兵副教授利用快速焦耳加热法合成的超细纳米银颗粒；合成的纳米粒子在碳基体上分散良好，负载速率高，尺寸可控性好，快速焦耳加热方法也有望为先进储能材料的纳米制造创造更多的可能性，但是该方式目前仍存一些问题，比如样品合成方式单一，无法控制精确控制发热体两端的电流电压，对于样品处纳米合成时的温度无法做到快速精准的记录等，需要寻找一种操作简单安全、高效率、适用范围广、可以控制、便于观测的一种可控式大电流真空瞬态焦耳热系统，用于纳米材料的制备和研发。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种可控式大电流真空焦耳热系统，以解决上述技术背景中的问题。
4.为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
5.本实用新型为一种可控式大电流真空焦耳热系统，包括直流供电系统主体，所述直流供电系统主体的上方设有上层壳体，且上层壳体的前侧壁安装有操作面板，所述操作面板的右侧安装有进气球阀与出气球阀，且操作面板的前侧壁设有真空压力表，所述上层壳体的后侧壁设有真空法兰，所述上层壳体的后侧壁设有水冷进口与水冷出口，且上层壳体的后侧壁设有两个气体接口，所述上层壳体的内部设有管路连接单元，所述上层壳体的上侧壁安装有腔体，且腔体的内部设有加热单元，所述腔体的内侧壁粘接有密封圈，且腔体的上侧壁设有上盖，具体地，触屏控制面板，内置操作软件，与直流供电系统通过通讯；进气球阀与出气球阀用于控制腔体内气体的进出，真空压力表，用于显示腔体内压力，两个气体接口分别接惰性气体气源和废气处理装置，水冷进口与水冷出口用于外接水冷设备，实现测温探头和铜电极柱的冷却，直流供电系统可为真空腔体提供电流电压给，直流供电系统主体后面板留有电源接口，可接v电源。
6.进一步地，所述直流供电系统主体的左侧壁铰接有侧门，且直流供电系统主体的下侧壁安装有四个福马轮，所述直流供电系统主体的后侧壁设有电源接口，所述操作面板处设有触屏控制面板，所述真空压力表的右侧设有两个指示灯，且两个所述指示灯的右侧
设有总电源开关和急停开关，所述上层壳体的左侧壁安装有两个usb接口，具体地，总电源开关是控制系统的电路，急停开关，用于应该系统错误状态，快速处理，保证系统及操作人员的安全性，右侧usb接口可连接pc实现整个系统的控制及监测，左边usb接口可用于触屏控制面板的数据传输。
7.进一步地，所述腔体的底部连接有安装底板，且安装底板的下侧壁安装有三个卡套接头，所述安装底板的下侧壁焊接有真空管路，所述真空管路通过真空法兰与真空泵连通，具体地，外接真空泵实现腔体的高真空，抽真空吸附上盖挤压密封圈，达到密封效果；不需要锁紧便于操作安装。
8.进一步地，所述安装底板的下侧壁的中部安装有探头水冷外壳，且探头水冷外壳通过端部拧入螺钉挤压o型密封圈密封实现固定密封，所述探头水冷外壳的内部设有测温探头，探头水冷外壳与测温探头通过测温探头顶部的螺纹固定挤压侧面o型密封圈密封，具体地，测温探头能够检测腔体内的温度。
9.进一步地，所述安装底板的下侧壁安装有两个铜电极柱，且两个所述铜电极柱的下方均装有绝缘固定块，所述安装底板的上方连接有两个转接铜块，且转接铜块与铜电极柱过盈配合连接，具体地，转接铜块与铜电极柱过盈配合连接，能够减少接触电阻便于实现大功率加热。
10.进一步地，两个所述转接铜块的上侧壁连接有支撑架，且两个所述支撑架之间连接有陶瓷连接座，两个所述支撑架呈l形结构设置，且两个所述支撑架之间连接有非接触式样品架，两个所述支撑架的上侧壁均开设有搭接槽，具体地，搭接槽的存在，便于焦耳加热片的放置。
11.进一步地，所述非接触式样品架的上侧壁放置有焦耳加热片，且焦耳加热片与搭接槽搭接，两个所述支撑架的上侧壁连接有两个弹性压片，焦耳加热片通过弹性压片压紧固定，具体地，弹性压片的存在，便于稳固焦耳加热片的位置。
12.进一步地，所述管路连接单元包括两个水冷管路和五个不锈钢管路，其中一个所述水冷管路一端连接探头水冷外壳进水接头，且另一端连接上层壳体后板内部的水冷进口，其中另一个所述水冷管路一端连接探头水冷外壳出水接头，且另一端连接上层壳体后板内部的水冷出口，具体地，水冷管路的存在，能够对腔体进行降温。
13.进一步地，其中一路所述不锈钢管路一路连接真空腔体底部的卡套接头与真空真空压力表，其中一路不锈钢管路连接底部卡套接头与进气球阀，其中一路不锈钢管路连接进气球阀与上层壳体的进气孔，其中一路不锈钢管路连接卡套接头与出气球阀，其中一路不锈钢管路连接出气球阀与上层壳体的出气孔。
14.进一步地，所述探头水冷外壳的周侧壁套接有隔筒，且隔筒与测温探头穿插连接，所述隔筒呈上端开口且内部中空的圆柱体结构设置，且隔筒的上侧壁开设有两个矩形槽，两个所述矩形槽的左右两侧壁均开设有弧形槽，且弧形槽的底部均连接有弹簧，所述弹簧的前端连接有挂接钩，且挂接钩挂接在水冷管路的周侧壁处，具体地，隔筒的存在，若水冷管路处出现漏水等情况，隔筒可对水进行遮挡，防止水流流向四处，损坏内部部件。
15.本实用新型具有以下有益效果：
16.1、本实用新型通过设置在安装底板的下侧壁焊接真空管路，真空管路与真空泵连接，腔体的内侧壁粘接有密封圈，腔体的上侧壁设有上盖，通过抽真空吸附上盖挤压密封
圈，达到密封效果；不需要锁紧便于操作安装。
17.2、本实用新型整体采用上下两层设计，安装方便，操作简单，水电分离安全可靠，真空腔体采用上中下三体分段设计，便于加工、安装、后期更换。
18.3、本实用新型通过在水冷外壳的周侧壁套接隔筒，且隔筒的上侧壁开设有两个凹槽，凹槽的左右两侧壁开设有弧形槽，弧形槽的内部通过弹簧连接有挂接钩，将隔筒穿过水冷管路，使得挂接钩在弹簧的作用下向外翻转，使得挂接钩卡接在水冷管路的周侧壁上，若水冷管路处出现漏水等情况，隔筒可对水进行遮挡，防止水流流向四处，损坏内部部件，不使用时，向外打开两个挂接钩，使得隔筒可从水冷管路处拆卸下来，使用便捷。
19.4、本实用新型通过在水冷外壳的下端设置测温探头，可对样品处纳米合成时的温度做到快速精准的记录，右侧usb接口可连接pc实现整个系统的控制及监测，左边usb接口可用于触控面板的数据传输，可控制发热体两端的电流电压。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型的整体结构示意图；
22.图2为本实用新型的侧门及管路连接单元的结构图；
23.图3为本实用新型的水冷进口及水冷出口的结构图；
24.图4为本实用新型的腔体及上盖的结构图；
25.图5为本实用新型的管路连接单元的结构图；
26.图6为本实用新型的加热单元的结构图；
27.图7为本实用新型的水冷管路及隔筒的结构图；
28.图8为本实用新型的隔筒的结构图。
29.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
30.1、加热单元；101、焦耳加热片；102、非接触式样品架；103、陶瓷连接座；104、安装底板；105、弹性压片；106、支撑架；107、转接铜块；108、绝缘固定块；109、搭接槽；2、操作面板；3、上层壳体；4、直流供电系统主体；5、福马轮；6、管路连接单元；601、真空管路；602、探头水冷外壳；603、测温探头；604、水冷管路；605、铜电极柱；606、卡套接头；607、不锈钢管路；7、侧门；8、usb接口；9、气体接口；10、水冷进口；1001、水冷出口；11、真空法兰；12、电源接口；13、进气球阀；1301、出气球阀；14、指示灯；15、电源开关；16、急停开关；17、真空压力表；18、上盖；19、腔体；20、触屏控制面板；21、隔筒；22、矩形槽；23、弧形槽；24、弹簧；25、挂接钩。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
32.请参阅图1-图4所示，本实用新型为一种可控式大电流真空焦耳热系统，包括直流
供电系统主体4，直流供电系统主体4的上方设有上层壳体3，且上层壳体3的前侧壁安装有操作面板2，操作面板2的右侧安装有进气球阀13与出气球阀1301，且操作面板2的前侧壁设有真空压力表17，上层壳体3的后侧壁设有真空法兰11，上层壳体3的后侧壁设有水冷进口10与水冷出口1001，且上层壳体3的后侧壁设有两个气体接口9，上层壳体3的内部设有管路连接单元6，上层壳体3的上侧壁安装有腔体19，且腔体19的内部设有加热单元1，腔体19的内侧壁粘接有密封圈，且腔体19的上侧壁设有上盖18，具体地，触屏控制面板20，内置操作软件，与直流供电系统通过485通讯；进气球阀13与出气球阀1301用于控制腔体19内气体的进出，真空压力表17，用于显示腔体19内压力，两个气体接口9分别接惰性气体气源和废气处理装置，水冷进口10与水冷出口1001用于外接水冷设备，实现测温探头603和铜电极柱605的冷却，直流供电系统可为真空腔体19提供电流电压给，直流供电系统主体4后面板留有电源接口12，可接220v电源。
33.其中如图2-图4所示，直流供电系统主体4的左侧壁铰接有侧门7，且直流供电系统主体4的下侧壁安装有四个福马轮5，直流供电系统主体4的后侧壁设有电源接口12，操作面板2处设有触屏控制面板20，真空压力表17的右侧设有两个指示灯14，且两个指示灯14的右侧设有总电源开关15和急停开关16，上层壳体3的左侧壁安装有两个usb接口8，具体地，总电源开关15是控制系统的电路，急停开关16，用于应该系统错误状态，快速处理，保证系统及操作人员的安全性，右侧usb接口8可连接pc实现整个系统的控制及监测，左边usb接口8可用于触屏控制面板20的数据传输。
34.其中如图5所示，腔体19的底部连接有安装底板104，且安装底板104的下侧壁安装有三个卡套接头606，安装底板104的下侧壁焊接有真空管路601，真空管路601通过真空法兰11与真空泵连通，具体地，外接真空泵实现腔体19的高真空，抽真空吸附上盖18挤压密封圈，达到密封效果；不需要锁紧便于操作安装，安装底板104的下侧壁的中部安装有探头水冷外壳602，且探头水冷外壳602通过端部拧入螺钉挤压o型密封圈密封实现固定密封，探头水冷外壳602的内部设有测温探头603，探头水冷外壳602与测温探头603通过测温探头603顶部的螺纹固定挤压侧面o型密封圈密封，具体地，测温探头603能够检测腔体19内的温度，管路连接单元6包括两个水冷管路604和五个不锈钢管路607，其中一个水冷管路604一端连接探头水冷外壳602进水接头，且另一端连接上层壳体3后板内部的水冷进口10，其中另一个水冷管路604一端连接探头水冷外壳602出水接头，且另一端连接上层壳体3后板内部的水冷出口1001，具体地，水冷管路604的存在，能够对腔体19进行降温，其中一路不锈钢管路607一路连接真空腔体19底部的卡套接头606与真空真空压力表17，其中一路不锈钢管路607连接底部卡套接头606与进气球阀13，其中一路不锈钢管路607连接进气球阀13与上层壳体3的进气孔，其中一路不锈钢管路607连接卡套接头606与出气球阀1301，其中一路不锈钢管路607连接出气球阀1301与上层壳体3的出气孔。
35.其中如图6所示，安装底板104的下侧壁安装有两个铜电极柱605，且两个铜电极柱605的下方均装有绝缘固定块108，安装底板104的上方连接有两个转接铜块107，且转接铜块107与铜电极柱605过盈配合连接，具体地，转接铜块107与铜电极柱605过盈配合连接，能够减少接触电阻便于实现大功率加热，两个转接铜块107的上侧壁连接有支撑架106，且两个支撑架106之间连接有陶瓷连接座103，两个支撑架106呈l形结构设置，且两个支撑架106之间连接有非接触式样品架102，两个支撑架106的上侧壁均开设有搭接槽109，具体地，搭
接槽109的存在，便于焦耳加热片101的放置，非接触式样品架102的上侧壁放置有焦耳加热片101，且焦耳加热片101与搭接槽109搭接，两个支撑架106的上侧壁连接有两个弹性压片105，焦耳加热片101通过弹性压片105压紧固定，具体地，弹性压片105的存在，便于稳固焦耳加热片101的位置。
36.其中如图7-图8所示，探头水冷外壳602的周侧壁套接有隔筒21，且隔筒21与测温探头603穿插连接，隔筒21呈上端开口且内部中空的圆柱体结构设置，且隔筒21的上侧壁开设有两个矩形槽22，两个矩形槽22的左右两侧壁均开设有弧形槽23，且弧形槽23的底部均连接有弹簧24，弹簧24的前端连接有挂接钩25，且挂接钩25挂接在水冷管路604的周侧壁处，具体地，隔筒21的存在，若水冷管路604处出现漏水等情况，隔筒21可对水进行遮挡，防止水流流向四处，损坏内部部件。
37.本实用新型工作原理：将被加热的物体放入焦耳加热片101处，将真空管路601与真空泵连通，启动真空泵，使得腔体19处于真空状态，腔体19在被抽真空的过程中，吸附上盖18挤压密封圈，达到密封效果；不需要锁紧便于操作安装，将其中一个水冷管路604一端连接探头水冷外壳602进水接头，另一端连接上层壳体3后板内部的水冷进口10，其中另一个水冷管路604一端连接探头水冷外壳602出水接头，另一端连接上层壳体3后板内部的水冷出口1001，能够对腔体19进行降温，将隔筒21穿过水冷管路604，使得挂接钩25在弹簧24的作用下向外翻转，使得挂接钩25卡接在水冷管路604的周侧壁上，若水冷管路604处出现漏水等情况，隔筒21可对水进行遮挡，防止水流流向四处，损坏内部部件，不使用时，向外打开两个挂接钩25，使得隔筒21可从水冷管路604处拆卸下来，直流供电系统与触屏控制面板20电性连接，可精确控制发热体两端的电流电压，调整好电流电压的数值，开始加热，测温探头603可对温度进行记录。
38.最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。