CN101362133A - 用于集装箱的粉末固化加热装置和加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于包括至少一加热单元，该加热单元包括支架和加热元件，该支架包括提供一安装面的第一部分，该第一部分的该安装面上按照第一预定的间距设置多个加热元件，支架和加热元件是由耐高温材料制成，且加热元件是强红外辐射加热元件，设置在第一部分的安装面上的多个加热元件的辐射区域对应集装箱的一局部区域。本发明还涉及一种包括该加热装置的加热系统。

Description

用于集装箱的粉末固化加热装置和加热系统

技术领域

本发明涉及一种集装箱喷粉工艺之后对集装箱进行加热以使粉末固化的加热装置和加热系统。

背景技术

一种对集装箱整体表面进行处理的常见工艺是喷涂油漆，以使集装箱表面美观、防锈、耐腐蚀。然而喷涂油漆的工艺存在诸多的不足，油漆涂料会产生废气、废水和废渣，环境污染严重，而且油漆涂膜质量较差，容易刮伤、生锈。采用喷粉工艺来处理集装箱表面，其涂膜质量在耐划伤、耐冲击、结合牢度和防腐蚀能力方面大大优于油漆涂膜。目前喷粉工艺在家电、汽车等行业已有应用，但在集装箱整箱生产中还是空白，如何使集装箱整体表面的粉末固化是一个难点。一种对粉末固化的方法是采用热风循环加热。然而，这种技术存在严重缺陷，因为集装箱各部位钢板厚薄不一，例如集装箱上的角件要承受集装箱的吊装，采用的是实体铸件，集装箱的前后角柱采用4.5mm-6.0mm厚的钢材，上下侧梁采用型材，而侧板、顶板、门板采用1.6mm-2.0mm厚的钢板，侧板、顶板、门板固化速度快，角件、角柱升温慢，固化速度慢，仅采用热风循环加热方式难以实现同步有效固化，若通过延长加热时间对诸如角件、角柱、端横梁等厚重部位进行升温，不仅在能源消耗上付出巨大代价而且还会造成当厚重部位达到固化温度，薄板部位又会出现固化过度的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于集装箱的粉末固化加热装置和系统，该粉末固化加热装置专用于对集装箱的较厚部位进行加热，当该加热装置配置于该加热系统中时，可实现集装箱各个部位的同步固化。

为了实现所述目的，本发明的集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于该粉末固化加热装置适合于设置在一热风循环系统内与该热风循环系统同时工作，包括至少一加热单元，该加热单元包括支架和加热元件，该支架包括提供一安装面的第一部分，该第一部分的该安装面上按照第一预定的间距设置多个加热元件，支架和加热元件是由耐高温材料制成，且加热元件是强红外辐射加热元件，设置在第一部分的安装面上的多个加热元件的辐射区域对应集装箱的一局部区域，该粉末固化加热装置设置在所述热风循环系统内与所述热风循环系统同时工作时，该加热元件能使集装箱的该局部区域与集装箱的仅由热风循环系统加热的区域同步固化。

所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其进一步的特点是该支架还包括第二部分，该第二部分也提供一安装面，该第二部分的该安装面按照第二预定的间距设置多个加热元件，设置在第二部分的安装面上的多个加热元件的辐射区域对应集装箱的一局部区域。

所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其进一步的特点第一部分和第二部分固定连接成L形角件，第一部分的安装面和第二部分的安装面是该L形角件的内侧面。

所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其进一步的特点第一部分和第二部分可转动地连接成一构件，该构件的常态是L形角件且第一部分的安装面和第二部分的安装面是该L形角件的内侧面，第一部分和第二部分在该构件的常态下可相对转动90度或180度。

所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其进一步的特点第一部分和第二部分可分离地组合成L形角件，第一部分的安装面和第二部分的安装面是该L形角件的内侧面。

所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其进一步的特点包括三个所述加热单元，其中两加热单元沿竖直方向布置且其余的那个加热单元沿水平方向布置在沿竖直方向布置的该两加热单元之上，从而三个加热单元形成一“冂”形组件，以使集装箱可位于该三个加热单元所围成的空间中。

所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其进一步的特点包括两个所述加热单元，该两加热单元沿竖直方向布置，该两加热单元被间隔开，以使集装箱可位于该两加热单元之间。

所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其进一步的特点所述局部区域是集装箱上的角件或角柱，所述间距是可变间距，所述加热元件是石英玻璃管状红外辐射元件或板式红外辐射元件，加热元件的背后设置有免清洁陶瓷纤维板或镜面不锈钢材料制成的反射器。

本发明的用于集装箱的粉末固化加热系统，其特点是包括前述的任一种加热装置、热风循环系统、移动装置和功率调节系统，加热装置设置在热风循环系统中，在热风循环系统对集装箱的整体进行加热的同时用于对集装箱的局部区域进行加热；功率调节系统分别电连接电源和加热装置，用于根据该加热装置的加热元件的加热功率；该移动装置连接该加热装置，用于移动该加热装置，以便于集装箱在该热风循环系统中移动。

本发明的有益效果是：

1.利用强红外辐射加热元件工作时产生的电磁波以光速直线传播到被加热物体，热量主要以辐射的形式进行传递直接传热到被加热物体，避免了加热热传导介质导致的能量损失，有利于节约能源。通过分析多种热固性塑粉涂料的红外吸收光谱，强吸收峰都出现在2.5—10μm之间。常温下当选择的红外线的发射频率与被加热物体中分子运动的特征振动频率相匹配时，将引起被加热物体中分子由基态振动能级(v＝0)跃迁至第一振动激发态并伴随能量产生而达到加热的目的，即基频吸收或波长匹配吸收；但除基频吸收外，加热物体中分子吸收红外辐射还有倍频吸收、合频吸收、差频吸收等，而且受热后的分子振动模式、振动状态、振动能级都会发生变化。强红外辐射加热元件属全波段红外辐射，具有短波、中波、长波全波段红外辐射，可以使被加热物质分子的各种吸收机制同时吸收能量，从而与被加热物体实现全波段的匹配吸收，实现快速升温，极大地缩短加热和固化的时间；由于集装箱表面涂层与基材同时吸收红外辐射，因此加热均匀，对产品的外观质量、机械性能均有提高，采用强红外辐射加热方式具有加热速度快，从而提高了生产效率高、降低了能源消耗、保护了环境，具有很强的运用价值；

2.本发明的加热装置的加热单元的辐射区域被设定成对应集装箱的较厚的局部区域，一旦将该加热装置与例如烘房等热风循环系统配置，就可以利用热风循环系统对整个集装箱进行加热的同时来对集装箱的升温较慢的部分进行局部加热，从而可实现集装箱的各个部位升温的同步化；加热装置的加热单元可以是L形或平面形，从而不受集装箱角件、角柱等各种较厚部位形状的差异的影响，将各种加热单元进行各种组合和布置，就可以同时对集装箱的各个部位同时进行辐射加热。

3.在本发明的粉末固化加热系统中，加热装置处于起始位置时，集装箱可顺利进入指定位置，按生产工艺流程安排，加热装置由移动机构控制移动到集装箱厚重部位，此时强红外辐射加热元件与各需要快速加热的厚重部位处于平行位置且保持预定距离，例如150mm±50mm之间，强红外辐射加热元件在通电2-4秒内即可实现全功率运行，输出以中波红外辐射为主，短波、长波为辅的全波段红外辐射线，涂敷在红外辐射加热元件背面的反射层使红外辐射集中指向被加热对象，做到了用更少的加热能耗获得更高的加热效率，其中具有高能量的短波红外辐射，可以穿透涂层，使基材表面升温，从而与涂层产生很好的结合作用，少量经与基材碰撞漫反射回来的粒子，被贴近基材的涂层所吸收；中长波红外辐射与粉末涂层发生匹配吸收使涂层迅速升温，有利于涂料中分子的流平和交联反应迅速进行，并使交联反应的挥发物迅速挥发，实现涂层快速固化，提高了涂层质量；随着加热固化时间推移，功率调节系统根据设定的温控温度对强红外辐射加热元件进行功率调节，使被加热物体表面温度保持恒温，整个强红外辐射加热固化时间一般在3—7分钟，针对粉末固化的特点，温控设定的温度在160-230℃；强红外辐射加热固化过程完成后，移动机构将加热器装置移动到起始位置，集装箱可以顺畅进入下一工位进行升温或保温，同时下一组工件进入固化房等待固化。

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明的目的、技术方案和有益效果进行详细的描述。

附图说明

图1是本发明的集装箱粉末固化加热装置的第一实施例的主视图。

图2是本发明的集装箱粉末固化加热装置的第二实施例的主视图。

图3是本发明的集装箱粉末固化加热装置的第三实施例的主视图。

图4是本发明的集装箱粉末固化加热装置的第四实施例的主视图。

图5是本发明的集装箱粉末固化加热装置的第五实施例的主视图。

图6是本发明的集装箱粉末固化加热装置的第六实施例的主视图。

图7是本发明的集装箱粉末固化加热装置的第七实施例的主视图。

图8是本发明的集装箱粉末固化加热装置中的支架的第一实施例的横截面视图。

图9是本发明的集装箱粉末固化加热装置中的支架的第二实施例的横截面视图。

图10是本发明的集装箱粉末固化加热装置中的支架的第三实施例的横截面视图。

图11是本发明的集装箱粉末固化加热装置中的支架的第四实施例的横截面视图。

图12是本发明的集装箱粉末固化加热系统的一实施例的结构的示意图。

图13是本发明的集装箱粉末固化加热系统的烘房的布置的实施例的结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳的实施例对本发明进行详细的描述，在附图中相同的标号标示相同的部分，应当注意的是，在后述的描述中，尽管所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是有些术语则是申请人按其判断来选择的，其详细含义应根据本发明欲揭示的精神来理解。

同时参照图1和图8，本发明的集装箱粉末固化加热装置的第一实施例包括第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13。第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13具有相似的结构，后面对第一加热单元11的结构的说明适用第二加热单元12和第三加热单元13的结构。第一加热单元11和第二加热单元12在竖直方向设置，用于对集装箱的两侧面上的构件如角柱、角件进行加热，第三加热单元13在水平方向设置，用于对集装箱上边的构件如端横梁、角件进行加热，对集装箱进行粉末固化工艺处理时，集装箱难以固化的厚重部位就放置在第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热元件13所围的空间中。

第一加热单元11包括支架110和多个加热元件120。支架110的横截面实质上成L形，其包括第一安装面1101、第二安装面1102，第一安装面1101和第二安装面1102彼此垂直，多个加热元件120分别设置在支架110的第一安装面1101和第二安装面1102上。第一安装面1101和第二安装面1102例如是平面，平行于对加热对象的表面，但不限于此，主要根据加热对象表面而定。设置在第一安装面1101上的多个加热元件120可以是等间距分布，也可以成变间距分布，在图1所示的实施例中采用梯度分布，支架110下部分的加热元件较密集，从支架110下部到上部，加热元件120的分布由密到疏，加热元件120在第一安装面1102上的分布可以通过模型推算得到的加热功率梯度分布参数来确定，以使集装箱上下部分均匀受热。设置在第二安装面1102上的多个加热元件120的分布同样也可以是通过模型推算得到的加热功率梯度分布参数确定出的各种分布。第一安装面1101和第二安装面1102上的加热元件120的分布可以相同，也可以有所差异。加热元件120是强红外辐射加热元件，例如是石英玻璃管状红外辐射元件或板式红外辐射元件。加热元件120可以输出短波、中波、长波三种红外辐射能量，强红外辐射加热元件较佳的是具有高密度(最大功率输出密度可达25W/CM2)、高热效(在一定波长和方向上红外辐射效率达86％以上)、全波段(包含用于工业用途的红外辐射波长0.76～1.6μm左右的短波、波长1.6～4μm左右的中波和4μm～50μm左右的长波)、低热惯性(通电后1-2秒即可达到额定功率的50％，2-4秒即可全功率工作)特点的红外辐射加热元件，但此处的强红外辐射加热元件更为广泛的含义是包括所有的能使集装箱的局部区域与集装箱的仅由热风循环系统加热的区域同步固化的红外辐射加热元件。加热元件120可以在安装面(第一安装面1101或第二安装面1102)的宽度方向布置，也可以在安装面的长度方向布置，还可以将图1所示的加热元件120略微倾斜布置。其中，最好是将加热元件120布置在水平方向(如图1所示)，这样有利于提供加热元件例如石英红外辐射管的使用寿命，且对安装面的要求不高。安装面可以由一板件提供也可以是由一框架来提供。

图8所示的支架110是一体式的。然而，支架110并不限于此。在图9所示的实施例中，支架110的提供第一安装面1101的第一部分和提供第二安装面1102的第二部分可转动地连接，第一部分和第二部分可相对转动90度。在图10所示的实施例中，支架110的提供第一安装面1101的第一部分和提供第二安装面1102的第二部分可转动地连接，第一部分和第二部分可相对转动180度。在图11所示的实施例，支架110的提供第一安装面1101的第一部分和提供第二安装面1102的第二部分是分开的独立件。

图2所示的加热装置的实施例包括第一加热单元21、第二加热单元22以及第三加热单元23。第一加热单元21、第二加热单元22与图1所示的实施例中的第一加热单元11、第二加热单元22相同。图2所示的实施例与图1所示的实施例不同的是，第三加热单元23的支架的第一部分和第二部分是分开的独立件(如图11所示的支架结构)，第三加热单元23的两个安装面不再垂直而是位于同一平面，图2所示的实施例适合于在横梁位置仅使用一个安装面上的加热元件的工况。

图3所示的加热装置的实施例包括第一加热单元31、第二加热单元32以及第三加热单元33。图3所示的实施例与前述实施例不同的是，第一加热单元31、第二加热单元32以及第三加热单元33都采用分体式的支架(如图11所示的支架的结构)。图3所示的实施例适合于在对集装箱的中间较厚部件如中框角柱、角件进行加热的工况。

图4所示的加热装置的实施例包括第一加热单元41、第二加热单元42以及第三加热单元43。图4所示的实施例与前述实施例不同的是，第一加热单元41、第二加热单元42以及第三加热单元43均采用如图9或图10所示的支架，第一加热单元41、第二加热单元42以及第三加热单元43将其中的一部分旋转90度或180度后，仅使用一个安装面来上的加热元件来进行加热，图4所示的实施例适合对集装箱的各个部位进行加热的各种工况，具有良好的通用性。

图5所示的加热装置的实施例包括第一加热单元51和第二加热单元52。与前述实施例不同的是，图5所示的实施例不包括第三加热单元，图5所示的实施例适合于仅需对集装箱的角柱进行加热的工况。图5中的支架可以是图8至图11所示的各种支架。例如，图6所示的加热装置的实施例包括第一加热单元61和第二加热单元62，第一加热单元61和第二加热单元62均采用如图11所示的分体式支架的一个安装面上的加热元件进行工作。再如，图7所示的实施例包括第一加热单元71和第二加热单元72，第一加热单元71和第二加热单元采用如图9或图10所示的可转动调节的支架的一个安装面上的加热元件进行工作。

前述的加热装置的各个组成部分需要是耐高温的材料制成，例如支架采用耐高温耐腐蚀的不锈钢材料制成。

利用前述的加热装置的实施例可以对集装箱的较厚部位进行局部加热，如果在一热风循环系统中利用前述加热装置的实施例对较厚部位进行局部加热同时对诸如侧板、门板、顶板等较薄部位进行加热的话，可以实现对集装箱的各个部位同步固化。

如图12和图13所示，本发明的加热系统的一实施例包括烘房9、加热装置94、功率调节系统和电源85。在图12中为了简化，没有全部显示加热装置94，仅显示了加热装置94的一个单元，图13是以图1所示的加热装置为例进行说明，但加热装置94可以是图1至图7所示的加热装置的实施例中的任一种。加热装置94设置在烘房9中，加热装置94的各个加热单元可通过驱动装置和传动装置进行移动，以便于集装箱在烘房9内的移动。驱动装置例如是气缸、电机或液压缸。传动装置例如是多连杆结构、蜗轮蜗杆传动、齿轮齿条传动。加热装置94的竖直方向布置的加热单元可以设置成在如图13所示的前后或左右方向进行移动，在水平方向布置的加热单元可以设置在前后或上下方向移动。烘房9内设置有保温层92。此外，在实际的应用中，对于加热装置94，还可以在每个加热元件背后设置一反射器82(如图12所示)，这可以提高加热效率，此外，为了增强系统的通用性，可以在加热装置94中增加可活动的加热单元93，一旦集装箱的高度增加，就加入加热单元93。功率调节系统包括智能温度控制仪83、功率调节器84以及温度传感器81，智能温度控制仪83与温度传感器81电连接，功率调节器84分别与智能温度控制仪83、电源85和加热装置94电连接，功率调节器84根据智能温度控制仪83反馈来的信号控制加热装置94中的各个加热元件的输入电流或输入电压，从而控制各个加热元件的加热功率。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，因此，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于该粉末固化加热装置适合于设置在一热风循环系统内与该热风循环系统同时工作，包括至少一加热单元，该加热单元包括支架和加热元件，该支架包括提供一安装面的第一部分，该第一部分的该安装面上按照第一预定的间距设置多个加热元件，加热元件是强红外辐射加热元件，设置在第一部分的安装面上的多个加热元件的辐射区域对应集装箱的一局部区域，该粉末固化加热装置设置在所述热风循环系统内与所述热风循环系统同时工作时，该加热元件能使集装箱的该局部区域与集装箱的仅由热风循环系统加热的区域同步固化。

2.如权利要求1所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于该支架还包括第二部分，该第二部分也提供一安装面，该第二部分的该安装面按照第二预定的间距设置多个加热元件，设置在第二部分的安装面上的多个加热元件的辐射区域对应集装箱的一局部区域。

3.如权利要求2所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于第一部分和第二部分固定连接成L形角件，第一部分的安装面和第二部分的安装面是该L形角件的内侧面。

4.如权利要求2所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于第一部分和第二部分可转动地连接成一构件，该构件的常态是L形角件且第一部分的安装面和第二部分的安装面是该L形角件的内侧面，第一部分和第二部分在该构件的常态下可相对转动90度或180度。

5.如权利要求2所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于第一部分和第二部分可分离地组合成L形角件，第一部分的安装面和第二部分的安装面是该L形角件的内侧面。

6.如权利要求1至5中任一项权利要求所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于包括三个所述加热单元，其中两加热单元沿竖直方向布置且其余的那个加热单元沿水平方向布置在沿竖直方向布置的该两加热单元之上，从而三个加热单元形成一“冂”形组件，以使集装箱可位于该三个加热单元所围成的空间中。

7.如权利要求1至5中任一项权利要求所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于包括两个所述加热单元，该两加热单元沿竖直方向布置，该两加热单元被间隔开，以使集装箱可位于该两加热单元之间。

8.如权利要求1或2所述的用于集装箱的粉末固化加热装置，其特征在于所述局部区域是集装箱上的厚重部位，所述间距是可变间距，所述加热元件是石英玻璃管状红外辐射元件或板式红外辐射元件，加热元件的背后设置有免清洁陶瓷纤维板或镜面不锈钢材料制成的反射器。

9.一种用于集装箱的粉末固化加热系统，其特征在于包括如权利要求6所述的加热装置、热风循环系统、移动装置和功率调节系统，加热装置设置在热风循环系统中，在热风循环系统对集装箱的整体进行加热的同时用于对集装箱的局部区域进行加热；

功率调节系统分别电连接电源和加热装置，用于调节该加热装置的加热元件的加热功率；

该移动装置连接该加热装置，用于移动该加热装置，以便于集装箱在该热风循环系统中移动。

10.一种用于集装箱的粉末固化加热系统，其特征在于包括如权利要求7所述的加热装置、热风循环系统、移动装置和功率调节系统，加热装置设置在热风循环系统中，在热风循环系统对集装箱的整体进行加热的同时用于对集装箱的局部区域进行加热；

功率调节系统分别电连接电源和加热装置，用于调节该加热装置的加热元件的加热功率；

该移动装置连接该加热装置，用于移动该加热装置，以便于集装箱在该热风循环系统中移动。

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