CN101010550A - 使用远红外线的干燥单元、使用该单元的干燥装置和用于该装置的波导 - Google Patents
使用远红外线的干燥单元、使用该单元的干燥装置和用于该装置的波导 Download PDFInfo
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Abstract
揭示了一种远红外干燥装置，它包括：至少一个远红外干燥单元，该干燥单元被电加热元件加热并且将热能转换为远红外线即电磁波能量；支撑框架，用于支撑至少一个远红外干燥单元；移动设备，用于移动支撑框架；以及波导，用于引导远红外线穿过一段较长的距离到达要被干燥的物体。
Description
技术领域
本发明一般涉及使用远红外线的干燥装置，尤其涉及通过高效地发射远红外线并引导远红外线穿过较长距离到达要被干燥的物体从而实现功耗低且干燥效率高的使用远红外的干燥装置和使用远红外线的干燥单元。此外，本发明涉及用于远红外引导的箔或板形的波导，它由真空沉积的金属纤维或其一侧或两侧附有薄金属片的纤维制成。
背景技术
通常，船舶模块、船舶结构和其它较大的钢结构要经大量的喷漆处理以保持其性能和持久性。事实上，喷漆的质量非常重要，因为它直接涉及船舶或结构的寿命。油漆的干燥处理是非常重要的，可作为喷漆质量的决定因素。
室外自然干燥需要温暖的天气和较低的湿度。因此，喷漆工作无法在寒冷的天气中即低于5摄氏度的外界温度下进行，或者也无法在有雨的高湿度天气中进行，因为恶劣的天气条件常常使喷漆质量下降。如果坏天气持续很长一段时间，则喷漆天数将自动地受到限制并且整个工作流程会受到影响，由此延误了生产过程。
即使常规的大型干燥系统通常装备有热空气吹动设备，其安装成本也是非常高的并且要使很大的空间保持高温也需要相当大的能量。
作为解决这些问题的尝试，已开发出一种远红外线加热器具。尽管这种远红外线加热器具的优点在于喷漆的干燥过程可以独立于天气条件而实现，但是远红外线的辐射距离却缩短到0.7米了。因此，干燥像船舶模块这样的大结构无法有效地实现。此外，常规的远红外加热器具有诸多问题，例如电磁波转换区域处的加热效率常常因空气对流而减小，因此电磁辐射的量相当小。
发明内容
技术问题
因此，本发明是在考虑到上述问题的情况下得以产生的，并且本发明的目的是提供一种使用远红外的干燥装置和可产生大干燥区域的干燥单元，它们可以通过长距离辐射远红外区的电磁波来用于室内和室外的喷漆工作，从而不受寒冷和/或潮湿天气的影响。
本发明的另一个目的是提供一种波导，它由真空沉积的金属纤维或其一侧或两侧附有金属薄膜的纤维制成，能够防止远红外辐射的偏移并引导远红外线穿过例如大于50米的长距离。
技术解决方案
根据本发明的一个方面，通过提供一种远红外干燥装置便可以实现上述目的，这种远红外干燥装置包括：至少一个远红外干燥单元，该远红外干燥单元被电加热元件加热并且将热能转换为远红外线即电磁波能量；支撑框架，用于支撑至少一个远红外干燥单元；移动设备，用于移动支撑框架；以及波导，用于引导远红外线穿过一段较长的距离到达要被干燥的物体。干燥单元具有比常规的远红外加热器要更高的加热效率，由此很大程度上提高了热效率和远红外辐射效率。
框架移动设备可以使用轨道和驱动马达来移动框架，同时被建筑物柱子支撑着，或者沿底面上的轨道移动。
本发明的波导是一种引导远红外干燥单元所产生的远红外线穿过一段较长距离的设备。该波导由大金属真空沉积纤维或其一侧或两侧附有薄金属片的纤维制成。这样，该波导可以应用于较大的干燥区域。如有必要，该波导也可以被转动。常规波导是金属材料制成的小尺寸波导，并且排他性地被用于电磁波的传输。
同时，任何类型的纤维都可以被用于金属真空沉积。纤维的示例包括：自然纤维，例如棉和大麻；合成纤维，例如人造丝、醋酸纤维素、聚酰胺(尼龙)、聚酯、丙烯醛基、聚氨基甲酸酯、碳纤维、玻璃纤维和特氟纶；以及精加工过的/处理过的纤维，例如非织造的纤维。为了使着火的风险最小化，任何易燃纤维都要经过火焰阻滞处理。
金属真空沉积中所用的金属应该具有高远红外反射率。这种金属的较佳示例包括银和铝。此时，本领域中任何公知的金属真空沉积方法都是可以使用的。
通过阻热粘合剂将薄金属片粘到纤维的一侧或两侧，便制备成了其一侧或两侧附有薄金属片的纤维。此处使用与金属真空沉积过程中所用的相同的纤维。
特别是，薄金属片中所用的金属应该具有高电磁波反射率，例如银、铜、铝或不锈钢。较佳地，薄金属片的厚度是1-100□。
有益效果
通过使用波导，远红外干燥单元处所转换的远红外线(即电磁波能量)的辐射距离可以从常规的70厘米扩展到50米或更远。此外，通过使远红外转换器的周围温度保持在200-500℃，能量效率可以得到显著地提高。这样，可以有效地减小因被加热的空气在干燥空间(即室外、传递管道或盒子型干燥空间)中的对流而导致的远红外转换器的热损耗，而该热损耗是远红外线产生率减小的主要原因。
因为干燥装置具有可移动的结构，所以干燥空间可以被更有效地使用。
另外，远红外干燥装置可以提高喷漆质量以及抛光效果。本发明的远红外干燥装置还具有下列优点，即不管天气条件如何(包括寒冷天气或潮湿/有雨的天气)都可以实现高质量的喷漆。
此外，通过在任何所期望的方向上移动远红外干燥装置，可以方便喷漆工作和干燥处理。最后，本装置的远红外干燥单元还得到很好的保护，免受喷漆工作过程中所产生的大量灰尘的影响。
实施本发明的最佳方式
本发明的远红外干燥装置包括一种远红外干燥装置，该远红外干燥装置包括：至少一个远红外干燥单元，该干燥单元被电加热元件加热并且将热能转换成远红外线即电磁波能量；支撑框架，用于支撑至少一个远红外干燥单元；移动设备，用于移动支撑框架；以及波导，用于引导远红外线穿过一段较长的距离到达要被干燥的物体。干燥单元具有比常规远红外加热器更高的加热效率，并且该波导具有扩展的远红外辐射距离，从常规远红外加热器中所使用的反射镜的最大远红外辐射距离70厘米扩展到50米或更大。此外，通过防止电磁波的任何损耗并将远红外线只引导至目标物体，干燥效率可以得到显著提高。
结合附图，从下面的详细描述中可以更清晰地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，其中：
图1是本发明的远红外干燥装置的侧视概况图；
图2是本发明的远红外干燥装置的的侧视图；
图3是图1所示远红外干燥装置中所用的远红外干燥单元的示意图；
图4是干燥单元中所用的反射镜以及从中延伸出来的波导的局部横截面图；
图5是图2所示远红外干燥装置中所用的远红外干燥单元的示意图；
图6是本发明的远红外干燥装置中所用的波导的横截面图，其中该波导由其两侧附有金属薄膜的纤维制成；以及
图7示出了本发明的波导的另一个实施例，其中条带按规则的间隔附在波导上。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的较佳实施例。
图1是本发明的远红外干燥装置的侧视概况图。参照图1，远红外干燥装置包括：至少一个排列着的远红外干燥单元10，用于将热能转换成远红外线(即电磁波能量)；支撑框架12，用于支撑干燥单元10；以及移动设备14，用于移动支撑框架12。支撑框架12具有干燥单元固定部分12a和较低的框架12b。固定部分12a固定每一个远红外干燥单元10，并且被支撑框架12支撑着。对于大区域干燥装置需要多个远红外干燥单元10的情况，沿干燥单元的移动方向的纵向安装较低的框架12b。
通常，喷漆工作产生大量的灰尘。因此，为了保护远红外干燥单元10免受灰尘的影响，有必要在水平方向上移开干燥装置或移开干燥单元到预定的位置，以方便地使干燥装置的某一区域干燥。安装移动设备14以满足这些需求。例如，移动设备14包括在轨道18上移动的马达和轮子20，轨道18由单独的结构16(例如建筑物的柱子或壁)支撑。移动设备14安装在支撑框架下部或上部的侧面。
为了看到远红外干燥单元10是如何工作的，在包含干燥单元的凹反射镜内部已转向的远红外线被镜子反射，并且被波导引导(下文要描述)，由此高效地干燥下面要被干燥的物体。
波导22从支撑框架22中悬挂着，使得它可以将远红外线非常有效地辐射到待干燥的物体。即，波导22确保每一个干燥单元10处已转向的远红外线并不逃逸和散射到外部而是被引导至干燥装置内部待干燥的物体。较佳地，波导22安装在干燥装置的前表面和后表面上，沿干燥装置的每一侧或至少一侧。波导22由远红外反射材料制成。例如，铝箔以一帘子的形式附在织物材料或非编织织物上。这样，变得更容易调节波导22的高度。较佳地，提供了用于调节波导22的高度的调节设备24，所以可以根据待干燥的物体的尺寸或高度来调节远红外辐射。调节设备24的一个示例是滚筒或马达。调节设备24可以安装在波导22的下面。
高度可调的波导22可有效地使远红外线辐射穿过基本上很长的距离。
图2示出了本发明另一实施例的远红外干燥装置，其中远红外干燥单元40安装在两侧，待干燥的物体位于干燥单元40的中间。与上述实施例相似的是，远红外干燥单元40由支撑框架12支撑着。然而，在该特定实施例中，支撑框架1 2像图2所示排列在干燥装置的两侧，用于在垂直方向上支撑干燥单元40。尽管未示出，但是波导可以安装在干燥单元40的外部。
另外，用于移动干燥装置的移动设备14可以安装在支撑框架12的下部。实际上，移动设备14可以安装在其上部或侧面。与第一实施例相似的是，移动设备14安装成连接到天花板的吊架的形式。此外，支撑框架12最好带有绝缘层。像在第一实施例中那样，移动设备14由轮子、轨道和马达构成。
通过使用从凹反射镜中产生并反射的远红外线，远红外干燥单元40非常有效地干燥位于干燥装置内部的物体。
为了提高干燥效率，也可以使用波导(未示出)。即，通过调节波导的高度，远红外线可以被非常有效地引导并辐射到待干燥的物体上。较佳地，波导被安装在干燥装置的前表面和后表面上，沿干燥装置的每一侧或至少一侧。此处，波导是由远红外反射材料制成的，并且装备有用于调节波导高度的调节设备，所以可以根据待干燥物体的尺寸和高度来调节远红外辐射。调节设备的一个示例是滚筒或马达。
对于使用固定型(不可移动的)干燥装置的情况，可以使用金属片波导。
图3是图1所示远红外干燥装置中所用的远红外干燥单元10的示意图，图4是干燥单元中所用的反射镜子以及从中垂直延伸出来的波导的部分横截面图。每一个远红外干燥单元10包括至少一个远红外转换器30，用于将电加热元件的热能转换成电磁波能量。来自远红外转换器30的远红外线被干燥单元10上部的反射镜32引导(更准确地讲是反射)到待干燥的物体。此处，为了增大远红外产生速率，反射镜32最好是凹形。即，反射镜32的弯曲部分向下或在垂直方向上延伸，并且形成波导32a，波导32a产生一层被加热的空气以便获取热空气。反射镜32中向下或在垂直方向上延伸的波导32a防止被加热的空气对流并且防止远红外线散射到外部，还引导它们到待干燥的物体。同时，波导32a以这样一种方式来安装，使得它包含远红外转换器30。结果，远红外转换器30并不很容易通过与温度低于转换器30周围温度的空气进行对流而冷却下来，并且热效率显著增大。同时，绝缘层32b形成于反射镜32和波导32a的外部。
图5是本发明一实施例的远红外干燥装置(参照图2)中所用的远红外干燥单元的示意图。远红外干燥单元40在其内部包括至少一个远红外转换器42，与图3所示的那个相似。来自远红外转换器42的远红外线被干燥单元40上部的反射镜44引导至待干燥的物体。此处，为了增大远红外产生速率，反射镜44最好是凹形。即，反射镜44的弯曲部分向下或在垂直方向上延伸，并且形成波导44a，波导44a产生一层被加热的空气以便获取热空气。反射镜44中向下或在垂直方向上延伸的波导44a防止远红外线散射到外部，还引导它们到待干燥的物体。同时，波导44a以这样一种方式来安装，使得它包含远红外转换器42。结果，远红外转换器42的热能并不很容易通过空气流而冷却下来，并且热效率显著增大。
同时，对于常规传递型或盒子型的加热/干燥装置，使用固定的金属片波导。
图6是干燥单元中所用的波导的横截面图，其中该波导能够引导远红外线穿过一段较长的距离并且同时只到达被喷漆的部分。特别是，图6是概念性的横截面图，示出了由沉积在布的两侧之上的薄金属片制成的波导。双面布是这样制成的：将阻热粘合剂3涂到薄金属片2和纤维4上，薄金属片2选自具有高电磁反射率的金属(例如银、铜、铝和SUS)，而纤维4选自非易燃的纤维(例如碳纤维或玻璃纤维)；以及在纤维4的两侧表面上沉积薄金属片4。通过包围带有制备好的波导的干燥装置，变得有可能使远红外辐射距离增大许多。这样，干燥装置可以有利地用于较大的干燥区域，即使较大的物体也可以在很短的时间周期内得到干燥。
图7示出了本发明的波导的另一个实施例，其中条带5按规则的间隔附在波导上，以保护波导免受重复性缠绕。此处，条带5由纤维或皮革制成。可选地，条带5可以由高强度的聚丙烯(PP)布制成。对于使用固定类型(不可移动的)干燥装置的情况，可以使用金属片波导。
通过将这种类型的波导应用于远红外干燥装置，远红外辐射距离可以扩展到若干米到几十米。这意味着大物体也可以在很短的时间内得到干燥。
换句话说，尽管常规干燥装置在没有波导的情况下可以提供只有几十个立方米的干燥空间，但是具有本发明的波导的干燥装置能够通过引导远红外线穿过较长的距离从而使干燥空间扩展到几千个立方米或更大，从而显示了干燥范围方面值得注意的增大。
另外，因为远红外能量只被引导并辐射到要被加热/干燥的印刷部分，所以可以使能量效率最大化。
工业应用性
因此，只用于对小的喷漆物件执行的干燥过程现在可以应用于大的模块，而不管要被干燥的物体的种类和量。
此外，当本发明被用于固定的干燥设备(例如，汽车修理店中用于处理被喷漆的汽车体的热处理间)时，其节能效果比常规的远红外设备要大许多。
尽管出于解释说明的目的揭示了本发明的较佳实施例，但是本领域的那些技术人员应该理解各种修改、添加和替代都是有可能的，而同时并不背离所附的权利要求书所揭示的本发明的范围和精神。
Claims (8)
1.一种远红外干燥单元，包括：
远红外转换器，所述远红外转换器被电加热元件加热以便将电能转换成远红外线；
向内弯曲的反射镜，所述反射镜排列成包围着所述远红外转换器以防止因空气对流而造成的热损耗并形成受热的空气层，并且将电磁波引向一物体；
金属片波导，所述波导从所述反射镜沿垂直向下的方向悬挂，用于防止因空气对流而造成的热损耗并引导所述远红外线穿过一段较长的距离；以及
绝缘层，所述绝缘层涂敷在包围着受热空气层的反射镜和波导上。
2.一种远红外干燥装置，包括：
至少一个如权利要求1所述的远红外干燥单元，所述远红外干燥单元被电加热元件加热并将远红外线辐射到要被干燥的物体上；以及
支撑框架，用于支撑至少一个所述远红外干燥单元。
3.如权利要求2所述的装置，还包括：
至少一个安装在所述干燥装置的周围部的波导，每一个波导是涂有金属层的纤维或者是以金属片的形式固定，以便通过调节所述远红外线的辐射距离和方向将所述远红外线均匀地辐射到要被干燥的物体上。
4.一种适于使用在如权利要求2所述的装置中的波导，其特征在于，所述波导由沉积有金属的纤维制成，或者由其一侧或两侧粘有薄金属片的纤维制成，并且所述波导用于防止所述远红外线的散射并引导所述远红外线穿过一段较长的距离。
5.如权利要求4所述的波导，其特征在于，所述金属从由银、铜、铝及不锈钢构成的组群中选出。
6.如权利要求4或5所述的波导，其特征在于，所述纤维从由棉、麻、人造丝、醋酸纤维素、聚酰胺、聚酯、丙烯醛基、聚氨基甲酸酯、碳纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯及非编织纤维构成的组群中选出；并且如有必要，所述纤维是通过在纤维上进行火焰阻滞处理而制备的。
7.如权利要求4或5所述的波导，其特征在于，还包括：
由抗拉强度比所述纤维要大的纤维或皮革制成的条带，用于加固所述纤维。
8.如权利要求4或5所述的波导，其特征在于，还包括：
由马达和滚筒构成的缠绕设备，所述缠绕设备安装在所述波导的上端或下端，用于缠绕所述波导。
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