CN107218799A - 一种反射式装置单元和拼接式加热装置及其加热装置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射式装置单元，为n个反射体单元拼接成的中空闭合结构，每个反射体单元上设置有反射面，n个所述反射面围合成中空的加热腔，n≥2。还公开了一种拼接式加热装置和系统，包括红外加热器和多个如前所述的反射式装置单元，多个反射式装置单元为同心轴设置，多个反射式装置单元的各个加热腔共同围合成加热区，红外加热器设置在加热区内。本发明将炉体设置为可拼装的形式，这样就可以按需改变可加热区域，并能够根据被加热物体的尺寸来调节炉体加热区间，解决了因被加热物体过大，过长无法放入加热炉体中或者被加热物体过小等形状不合适，造成的加热难或者浪费的问题。

Description

一种反射式装置单元和拼接式加热装置及其加热装置系统

技术领域

本发明涉及材料加热领域，具体涉及一种反射式装置单元和拼接式加热装置及其加热装置系统。

背景技术

现有的抛物面反射加热炉，其反射体是整体结构，故其可加热物料空间是固定的，即反射镜面围成的中间区域，被加热物体不能超过其最大加热尺寸。而且内部镜面由多个抛物面组成，不好加工。

如公开号为CN-1490586A公开了一种反射型环形加热装置，其反射加热、其被加热棒最大长度即凹椭圆反射曲面的垂直长度，且环形凹形椭圆反射面加工极难保证加工的镜面光洁度且能量仅聚焦在椭圆曲面另一焦点上，如对大直径物体很难实现对其均匀加热，且其加热长度也受限。

发明内容

本发明所的目的在于提供一种反射式装置单元和拼接式加热装置及加热系统，该装置能够组合成对圆柱状、圆管状、方管状、矩形棒状、薄板状物体进行均匀加热的圆管式、方管式、扁平式多功能组合快速加热装置，解决红外线照射性加热的整体闭合式、或开启式、或环型反射加热炉的被加热空间大小，长度均受反射面整体结构的限制的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

反射式装置单元，为n个反射体单元拼接成的中空闭合结构，每个反射体单元上对应设置有一个反射面，n个所述反射面围合成中空的加热腔，n≥2。

拼接而成的反射式装置单元存在这样一个优势：可以根据实际待加热材料的形状和长度大小，灵活选择合适个数的反射体单元来拼接成最适合待加热材料的加热装置。反射面也可以为平面或者曲面。一般如无特殊需求，反射面还可以为凸曲面。

本装置单元的截面形状为矩形或者环形，2个相邻的反射体单元之间的夹角为360°/n；本装置单元的截面形状为十字形时，2个相邻的反射体单元之间的夹角为90°或者0°。即就是本装置单元的截面形状为矩形或者环形，n＝2时，则2个相邻的反射体单元之间的夹角为180°，当n＝6时，则2个相邻的反射体单元之间的夹角为60°。本装置单元的截面形状为十字形时，并排排列的两个相邻的反射体单元之间的夹角为0°，非并排排列的反射体单元之间的夹角为90°。

反射面为平面。反射面为凹型曲面。反射面为抛物面。当反射面为抛物面时，红外加热器可以设置在抛物面的焦点上，以实现待加热物体的快速升温。

还包括设置在相邻反射体单元之间的镶块，镶块和反射体单元填充设置，当本装置单元的截面形状为环形时，镶块的个数为n，当本装置单元的截面形状为十字形时，镶块的个数为4。当镶块的个数为n个时，镶块可以为三角形镶块，且为等腰三角形，镶块和反射体单元相邻的夹角为360°/n。当本装置单元的截面形状为十字形时，镶块的个数为4，且镶块可以为矩形。

镶块的设置是为了使得整个反射式装置单元之间的连接更加坚固牢靠，也就是为反射式装置单元寻找一个着力点。另外，镶块的存在使得反射体单元的结构简单化，并且还能够配合反射体单元拼接出诸如截面积为扁圆形等形状，为了扩大反射体单元的灵活拼接方式，镶块的形状可以根据不同形状的待加热材料进行设计，增多了灵活应对不同形状的待加热材料的拼接样式。

反射体单元上设置有冷却通道，所述冷却通道沿长径方向贯穿整个反射式装置单元且分布在反射面外侧。加热温度过高，意味着反射式装置单元的温度也高。可以设置冷却通道，帮助反射式装置单元散发热量，冷却通道可以为冷却圆孔或者冷却弧形孔等。根据反射式装置单元的具体体积大小，可以灵活设置2个或以上的冷却通道。冷却通道包括冷却输出通道和冷却输入通道。

拼接式加热装置，包括红外加热器和多个如前所述的反射式装置单元，多个反射式装置单元同心轴重叠拼接成柱状，多个反射式装置单元的各个加热腔共同围合成加热区，红外加热器设置在加热区内。红外加热器设置在加热区内，红外加热器贯穿于整个拼接式加热装置中。

红外加热器设置在反射面的焦点上，红外加热器和反射面的个数一一对应。当反射面为抛物面时，红外加热器设置在抛物面的焦点上。反射面为抛物面实现快速升温的原理是：红外加热器设置在凹型抛物面的焦点上时，通过抛物面反射后的平行光均匀照射在被加热的空间，实现均匀而快速的升温。

一种拼接式加热装置系统，加热区域温度为1000℃～1700℃，升温速度为300～1000℃/min。还包括冷却装置，所述冷却装置和如前所述的拼接式加热装置相连。现有技术只能达到600℃左右的加热温度，加热速率也非常低下，本发明相对于现有技术来说具有较显著的进步。

现有的抛物面反射加热炉，其反射体是整体结构，故其可加热物料空间是固定的，即反射镜面围成的中间区域，被加热物体不能超过其最大加热尺寸。而且内部镜面由多个抛物面组成，不好加工。本发明的结构，就是将炉体设置为可拼装的形式，这样就可以按需改变可加热区域。做到根据被加热物体的尺寸来调节炉体加热区间。炉体可变，就不会出现：被加热物体过大，过长，放不进去无法加热；被加热物体小，用大炉子加热太浪费。每个单元体的反射镜面为一个较短的抛物柱面，加工方便。特别说明的是，本发明中反射体单元的反射面距离红外加热器的平均距离在4-30mm之间，在这个距离范围内，加热有效率能够达到70％，本发明中正是基于这种设计，能够使得加热效率得以快速提高。而现有技术由于没有考虑红外加热管道反射面的距离范围，因此其加热有效率仅仅达到30-40％左右。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明将炉体设置为可拼装的形式，这样就可以按需改变可加热区域，并能够根据被加热物体的尺寸来调节炉体加热区间，解决了被加热物体过大，过长无法放入加热炉体中或者被加热物体过小，造成的加热浪费的问题；

2、本发明能够组合成组合成圆管式、方管式、扁平式多功能组合快速加热装置，针对圆柱状、圆管状、方管状、矩形棒状、薄板状物体进行均匀加热。

3、本发明的反射镜面为一个较短的抛物柱面，加工方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为n＝2时，反射式装置单元的矩形结构示意图。

图2为n＝4时，反射式装置单元的正四边形结构示意图。

图3为n＝6时，反射式装置单元的正六边形结构示意图。

图4为n＝8时，反射式装置单元的加长十字形结构示意图。

图5为n＝4时，镶块为直角三角块的反射式装置单元的结构示意图。

图6为n＝4时，镶块为矩形块的反射式装置单元的结构示意图。

图7为n＝6时，镶块为等边三角块的反射式装置单元的结构示意图。

图8为n＝8时，镶块为矩形块的射体装置单元的结构示意图。

图9为拼接式加热装置的结构图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-反射体单元，2-反射面，3-加热腔，4-红外加热器，5-镶块，6-冷却通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

反射式装置单元，为n个反射体单元1拼接成的中空闭合结构，每个反射体单元1上对应设置有一个反射面2，n个所述反射面2围合成中空的加热腔3，n≥2。

如图1所示，当n＝2时，反射式装置单元为2个反射体单元1拼接成一矩形的中空闭合结构，2个反射面2相对设置，围合成中空的加热腔3。

如图2所示，当n＝4时，反射式装置单元为4个反射体单元1拼接成一正四边形或者十字形的中空闭合结构，4个反射面围合成中空的加热腔3。

如图3所示，当n＝6时，反射式装置单元为6个反射体单元1拼接成一正六边形的中空闭合结构。

如图4所示，当n＝8时，反射式装置单元6个反射体单元1拼接成一个加长的十字形的中空闭合结构。

实施例2

本实施例中，反射式装置单元还包括有镶块5结构。

如图5和6所示，当n＝4时，镶块5为矩形或者直角三角形，且镶块5为4个，对应的反射式装置单元的截面为矩形或者环形。

如图7所示，当n＝6时，镶块5为等边三角形，且镶块为6个，对应的反射式装置单元的截面为扁平矩形。

如图8所示，当反射式装置单元的截面形状为十字形时，n＝6或者8，镶块5的个数为4个，对应的反射式装置单元的截面为矩形。

反射面2为平面。

反射面2为凹型曲面。

反射面2为抛物面。当反射面2为抛物面时，红外加热器4可以设置在抛物面的焦点上，以实现待加热物体的快速升温。

反射体单元1上设置有冷却通道6，所述冷却通道6沿长径方向贯穿整个反射式装置单元且分布在反射面2外侧。加热温度过高，意味着反射式装置单元的温度也高。可以设置冷却通道6，帮助反射式装置单元散发热量，冷却通道6可以为冷却圆孔或者冷却弧形孔等。

实施例3

如图9所示，拼接式加热装置，包括红外加热器4和多个如前所述的反射式装置单元，多个反射式装置单元同心轴重叠拼接成柱状，多个反射式装置单元的各个加热腔3共同围合成加热区，红外加热器4设置在加热区内，红外加热器4贯穿于整个拼接式加热装置中。

当反射面2为抛物面，红外加热器4设置在抛物面的焦点上。红外加热器4和反射面2的个数一一对应。

反射式装置单元的长度为L，则根据需求可沿轴向由m个反射式装置单元组接成拼接式加热装置。则被加热区长度为L×m。则红外加热器4的有效加热长度也为L×m。红外加热器产生的红外线经抛物面反射产生一矩形束平行红外线。而由几个矩形束红外线对被加热区均匀加热，实现快速升温。

反射式装置单元均有冷却通道，两两之间的反射式装置单元的镶接处采用槽形密封结构，用柔性密封材料进行密封。在两侧端板上与冷却剂供给装置相连。从一侧输入冷却剂，而从另一侧输出冷却剂。

两两之间的反射式装置单元采用锁紧式卡环沿拼接式加热装置外沿上设置的周边卡槽锁紧。在其轴向外采用多根柱式双头螺栓在两端板外侧紧固连接，锁紧固定。

总之，整个拼接加热装置能够形成正方形或(类)圆形或扁平矩形空间实现均匀而快速加热。这样的结构使得整个装置为开启式，其加工、研磨工艺简单，加工精度高，表面光洁度高，从而使其加工较闭合式抛物柱面或环型抛物柱面都更为简单。而根据被加热区的形状、长度不同，可方便地组合成不同的炉型。广泛的满足不同应用领域的需求。

实施例4

一种拼接式加热装置系统，被加热区域温度为1000℃～1700℃，升温速度为300～1000℃/min。还包括冷却装置，所述冷却装置和如前所述的拼接式加热装置相连。

为了进一步说明本发明的有益效果，发明人还做了关于反射体单元的反射面距离红外发射器的距离与加热效率关系的试验。

实施例5

将反射体单元的反射面距离红外发射器的平均距离设置为4mm；

实施例6

将反射体单元的反射面距离红外发射器的平均距离设置为15mm；

对比例1

将反射体单元的反射面距离红外发射器的平均距离设置为3mm；

对比例2

将反射体单元的反射面距离红外发射器的平均距离设置为35mm；

将同样的待加热装置放置在具有实施例5-6以及对比例1-2设置的图3所示的拼接式加热装置内，得到的加热升温速率分别为：实施例5为500℃/min，待加热体的温度达到预定加热温度时，散失热量为35％，实施例6为600℃/min，待加热体的温度达到预定加热温度时，散失热量为30％，对比例1为420℃/min，待加热体的温度达到预定加热温度时，散失热量为70％，对比例2为450℃/min，待加热体的温度达到预定加热温度时，散失热量为60％。从上数数据可以看到红外加热器与反射面之间的距离和加热效率有关。在发明范围内的具有较好的加热效率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.反射式装置单元，其特征在于，为n个反射体单元(1)拼接成的中空闭合结构，中空闭合部分即为加热腔(3)，每个反射体单元(1)上设置有反射面(2)，n个所述反射面(2)围合成中空的加热腔(3)，n≥2。

2.根据权利要求1所述的反射式装置单元，其特征在于，本装置单元的截面形状为矩形或者环形，2个相邻的反射体单元(1)之间的夹角为360°/n；本装置单元的截面形状为十字形时，2个相邻的反射体单元(1)之间的夹角为90°或者0°。

3.根据权利要求2所述的反射式装置单元，其特征在于，还包括设置在相邻反射体单元(1)之间的镶块(5)，镶块(5)和反射体单元(1)填充设置，当本装置单元的截面形状为环形时，镶块(5)的个数为n，当本装置单元的截面形状为十字形时，镶块(5)的个数为4。

4.根据权利要求2所述的反射式装置单元，其特征在于，反射面(2)为凹型曲面。

5.根据权利要求4所述的反射式装置单元，其特征在于，反射面(2)为抛物面。

6.根据权利要求1-5任一项所述的反射式装置单元，其特征在于，反射体单元(1)上设置有冷却通道(6)，所述冷却通道(6)沿长径方向贯穿整个反射式装置单元且分布在反射面(2)外侧。

7.拼接式加热装置，其特征在于，包括红外加热器(4)和多个如权利要求6所述的反射式装置单元，多个反射式装置单元同心轴重叠拼接成柱状，多个反射式装置单元的各个加热腔(3)共同围合成加热区，红外加热器(4)设置在加热区内，红外加热器(4)贯穿于整个拼接式加热装置中。

8.根据权利要求7所述的拼接式加热装置，其特征在于，红外加热器(4)设置在反射面(2)的焦点上，红外加热器(4)和反射面(2)的个数一一对应。

9.一种拼接式加热装置系统，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的拼接式加热装置和冷却装置，所述冷却装置和如权利要求7或8所述的拼接式加热装置相连。

10.根据权利要求9所述的拼接式加热装置系统，其特征在于，加热区域温度为1000℃～1700℃，升温速度为300～1000℃/min。