CN110454821A - 红外线加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红外线加热装置，包括壳体及红外线加热器，所述壳体呈中空结构，所述壳体内设有至少两层叠加地设置的反射镜面基体，所述反射镜面基体围成一加热空间，所述反射镜面基体的横截面轮廓线为抛物线，每层所述反射镜面基体的反射焦点位置上均设置有所述红外线加热器，以对所述加热空间加热。本发明的红外线加热装置加热效率高、适用范围广且可分段控温。
Description
技术领域
本发明涉及加热装置领域，尤其涉及一种红外线加热装置。
背景技术
对于核电厂来说，对核燃料包壳进行快速和稳定的加热可为核燃料包壳的高温氧化试验创造条件，从而有助于研发能够提高事故容错能力的新型核燃料，进而从根本上提高新建核电厂对严重事故的抵抗能力。现有的加热核燃料包壳的环状反射型加热装置大多采用单层圆环加热管，仅通过单层圆环加热管对核燃料包壳进行加热，实际加热能力有限，对核燃料包壳的加热效率低，且不能对核燃料包壳进行分段控温。另外，由于装置结构短，不能加热较长的棒状材料，适用范围窄。
因此，亟需一种加热效率高、适用范围广且可分段控温的红外线加热装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加热效率高、适用范围广且可分段控温的红外线加热装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种红外线加热装置，包括壳体及红外线加热器，所述壳体呈中空结构，所述壳体内设有至少两层呈叠加地设置的反射镜面基体，所述反射镜面基体围成一加热空间，所述反射镜面基体的横截面轮廓线为抛物线，每层所述反射镜面基体的反射焦点位置上均设置有所述红外线加热器，以对所述加热空间加热。
较佳地，所述反射镜面基体和所述红外线加热器均环绕所述壳体的中心轴设置。
较佳地，所述红外线加热器包括两个呈半环状的红外线加热管，两所述红外线加热管合并形成环状结构。
较佳地，所述壳体的壁面内开设有第一冷却水槽。
较佳地，所述红外线加热装置还包括盖板，所述盖板安装于所述壳体的两端并封闭所述中空结构。
较佳地，所述红外线加热装置还包括用于容置待加热工件的炉管，所述炉管设置于所述加热空间内。
较佳地，所述加热空间内设有多个温度检测装置。
较佳地，所述加热空间的两端设有隔热件。
较佳地，所述盖板内设有第二冷却水槽。
较佳地，所述反射镜面基体的内侧壁从里到外设有若干反射涂层。
较佳地，所述红外线加热器分成至少两组，每组独立控制。
与现有技术相比，由于本发明的红外线加热装置的壳体内设有至少两层呈叠加地设置的反射镜面基体，故反射镜面基体围成的加热空间可容置较短或较长的待加热工件，从而可对该工件进行加热，因此，本发明的红外线加热装置适用范围广；其次，每层所述反射镜面基体的反射焦点位置上均设置有所述红外线加热器，通过每层的红外线加热器同时对待加热工件进行加热，从而提高红外线加热装置的加热效率；另外，可通过控制每层的红外线加热器不同的加热温度，从而可对工件进行分段控温；又由于反射镜面基体的横截面轮廓线为抛物线，红外线加热器的红外线经反射镜面基体反射后可均匀分布在待加热工件的外表面，使待加热工件快速升温且受热均匀。
附图说明
图1是本发明的红外线加热装置的结构示意图。
图2是图1所示的红外线加热装置的俯视图。
图3是本发明的红外线加热装置的红外线加热器的结构示意图。
图4是本发明的反射镜面基体的内侧壁设有若干反射涂层的结构示意图。
图5是本发明红外线加热装置的红外线通过反射镜面基体反射的状态图。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
请参阅图1、图2及图5，本发明的红外线加热装置100包括壳体1及红外线加热器2，壳体1呈中空结构，壳体1内设有多层呈叠加地设置的反射镜面基体11，具体地，为了使结构合理紧凑和便于生产，反射镜面基体11环绕壳体1的中心轴呈轴向叠加设置；反射镜面基体11围成一加热空间12，该加热空间12用于容置待加热工件以对其进行加热；反射镜面基体11的横截面轮廓线为抛物线111，每层反射镜面基体11的反射焦点位置112上均设置有红外线加热器2，以加热位于加热空间12内的工件，具体地，由于反射镜面基体11环绕壳体1的中心轴向叠加设置，故红外线加热器2也环绕壳体1的中心轴设置。根据抛物线一般反射规律，红外线加热器2的红外线经反射镜面基体11反射后可均匀分布在待加热工件的外表面，使待加热工件快速升温且受热均匀。
如图2及图3所示，在本实施例中，反射镜面基体11和红外线加热器2均呈环状结构，当然，反射镜面基体11和红外线加热器2也可呈矩形状或三角形等，本领域技术人员可根据实际需要而定；具体地，红外线加热器2包括两个呈半环状的红外线加热管21，两红外线加热管21合并形成环状结构，红外线加热管21的两端分别穿置于壳体1上以实现定位，当然，红外线加热器2也可通过一个红外线加热管21弯折形成环状结构，红外线加热管21也可通过设置壳体1内壁的支架来支撑，不以此为限。
如图4所示，反射镜面基体11的内侧壁从里到外设有若干反射涂层113。不仅有效提高红外线的反射效率，同时避免因单一涂层材料与反射镜面基体11材料在高温下因膨胀系数不一样而产生裂纹、起泡和剥落等缺陷。在本实施例中，反射镜面基体11材料选用航空级铝合金，在反射镜面基体11材料上从里到外按顺序进行镍、钼、锌、铜、锆、钛、银、铌等多层镀层，使其形成梯度材料，并在最外层镀金，当然，在其他实施例中，反射镜面基体11材料可采用以上多种镀层中的几种，不以此为限。另外，反射镜面基体11每镀一层需进行研磨、抛光和清洗，达到镜面光洁度后再进行下一镀层的加工。
如图1及图2所示，本发明的红外线加热装置100还包括盖板3及用于容置工件待加热工件的炉管4，盖板3安装于壳体1的两端并封闭中空结构，在需要对红外线加热装置100进行维护和检测时，可将盖板3拆卸下来以便于对红外线加热装置100进行维护和检测。炉管4设置于加热空间12内，具体地，炉管4贯穿两盖板3并沿反射镜面基体11的中心轴向设置于盖板3上；将待加热工件放置与炉管4内并通入水蒸气，为工件的高温氧化反应提供场所。炉管4的材料可选用高纯度石英玻璃。
如图1所示，加热空间12内设有多个温度检测装置121，以检测加热空间12内不同位置的加热温度，在本实施例中，温度检测装置121沿炉管4的长度方向设置于炉管4上，当然，温度检测装置121也可设置在加热空间12内的其他位置，不以此为限。通过检测加热空间12内不同位置的加热温度，便于控制各红外加热器不同的加热温度，从而对工件进行分段控温；具体地，将红外加热器进行分组控制，一方面可以保证加热空间12内均温区的温度梯度，另一方面可以在需要时实现对较长的待加热工件进行独立的分段加热，并为待加热工件的每一段提供不同的加热温度和升温速率。在本实施例中，红外线加热装置100采用四段独立控温方式，温度检测装置121设有四个，但不以此为限，本领域技术人员可根据实际需要而定；红外线加热器2分成至少两组，每组独立控制，具体地，加热空间12的上部每两层反射镜面基体11内的红外线加热器2为一组，共计三组，每组均采用单相调压控温，且一个温度检测装置121检测一组红外线加热器2对应的加热空间12的温度，共计三个温度检测装置121；加热空间12的下部三层反射镜面基体11内的红外线加热器2采用三相调压控温，剩余的一个温度检测装置121检测该三层的红外线加热器2对应的加热空间12的温度。当然，红外线加热装置100实际分段控温的段数可根据反射镜面基体11的层数以及待加热工件的长度进行调整，不以此为限。
如图1及图2所示，壳体1的壁面内开设有第一冷却水槽13。第一冷却水槽13可设置有多个，在加热过程中通入冷却水对壳体1进行冷却，避免反射镜面基体11受热变形，提高红外线加热装置100的可靠性，同时降低壳体1外表面温度，避免人员烫伤。盖板3内设有第二冷却水槽31，用于辅助冷却盖板3，提高盖板3密封的可靠性和使用寿命。加热空间12的两端设有隔热件122，隔热件122将盖板3与加热空间12隔开，可以减少红外线加热装置100内部高温环境对盖板3的影响，进一步提高盖板3密封的可靠性和使用寿命；同时隔热件122还可以减少红外线加热装置100的散热损失，从而减少内部均温区的温度梯度。隔热件122可选用多晶莫来石板。
结合图1至图5，以加热核燃料包壳为例，以下对本发明的红外线加热装置100的工作原理进行说明：
首先，将核燃料包壳放置于炉管4内并通入水蒸气，为核燃料包壳的高温氧化反应提供场所，红外线加热装置100上部每两层反射镜面基体11内的红外线加热器2为一组，共计三组，每组均采用单相调压控温，且一个温度检测装置121检测一组红外线加热器2对应的加热空间12的温度，共计三个温度检测装置121；红外线加热装置100下部三层反射镜面基体11内的红外线加热器2采用三相调压控温，剩余的一个温度检测装置121检测该三层的红外线加热器2对应的加热空间12的温度，从而实现对核燃料包壳分段控温。在对核燃料包壳加热的同时，将冷却水分别通入第一冷却水槽13和第二冷却水槽31，并形成一冷却水循环。
综上所述，由于本发明的红外线加热装置100的壳体1内设有多层叠加地设置的反射镜面基体11，故反射镜面基体11围成的加热空间12可容置较短或较长的待加热工件，从而对该工件进行加热，因此，本发明的红外线加热装置100适用范围广；其次，每层所述反射镜面基体11的反射焦点位置112上均设置有所述红外线加热器2，通过每层的红外线加热器2同时对待加热工件进行加热，从而提高红外线加热装置100的加热效率；另外，可通过控制每层的红外线加热器2不同的加热温度，从而可对工件进行分段控温；又由于反射镜面基体11的横截面轮廓线为抛物线111，红外线加热器2的红外线经反射镜面基体11反射后可均匀分布在待加热工件的外表面，使待加热工件快速升温且受热均匀。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，均属于本发明所涵盖的范围。
Claims (11)
1.一种红外线加热装置，其特征在于，包括壳体及红外线加热器，所述壳体呈中空结构，所述壳体内设有至少两层呈叠加地设置的反射镜面基体，所述反射镜面基体围成一加热空间，所述反射镜面基体的横截面轮廓线为抛物线，每层所述反射镜面基体的反射焦点位置上均设置有所述红外线加热器，以对所述加热空间加热。
2.根据权利要求1所述的红外线加热装置，其特征在于，所述反射镜面基体和所述红外线加热器均环绕所述壳体的中心轴设置。
3.根据权利要求2所述的红外线加热装置，其特征在于，所述红外线加热器包括两个呈半环状的红外线加热管，两所述红外线加热管合并形成环状结构。
4.根据权利要求1所述的红外线加热装置，其特征在于，所述壳体的壁面内开设有第一冷却水槽。
5.根据权利要求1所述的红外线加热装置，其特征在于，还包括盖板，所述盖板安装于所述壳体的两端并封闭所述中空结构。
6.根据权利要求1所述的红外线加热装置，其特征在于，还包括用于容置待加热工件的炉管，所述炉管设置于所述加热空间内。
7.根据权利要求6所述的红外线加热装置，其特征在于，所述加热空间内设有多个温度检测装置。
8.根据权利要求1所述的红外线加热装置，其特征在于，所述加热空间的两端设有隔热件。
9.根据权利要求5所述的红外线加热装置，其特征在于，所述盖板内设有第二冷却水槽。
10.根据权利要求1所述的红外线加热装置，其特征在于，所述反射镜面基体的内侧壁从里到外设有若干反射涂层。
11.根据权利要求1所述的红外线加热装置，其特征在于，所述红外线加热器分成至少两组，每组独立控制。
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