CN111197857A - 高温型有机载体加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温型有机载体加热装置，该加热装置由自冷式电加热炉组、热油流出管路、热油回流管路、热交换器、冷却水流入管路、冷却水流出管路以及氮压式膨胀槽构成，其中，自冷式电加热炉组通过热油流出管路和热油回流管路与用热设备连通构成热油循环系统，冷却水流入管路和冷却水流出管路向热交换器进行冷却水的输入和输出，热交换器通过三通调节阀与热油流出管路连通，通过控制三通调节阀各端口的开度，实现加热温度线性调节，该高温型有机载体加热装置，可实现在临界温度下的精准控制，满足高频电路板、高密度电路板、高速电路板柔性电路板等高端电子通讯核心部件的生产工艺要求。

Description

高温型有机载体加热装置
技术领域
本发明公开涉及高温加热用装置的技术领域，尤其涉及一种高温型有机载体加热装置，可实现在有机热载体的临界温度下运行。
背景技术
有机载体加热装置是指以有机物质作为传热介质进行加热的装置。目前，工信部办公厅发布通知，正式启动5G技术研发实验第三阶段工作，支撑目前我国5G规模试验全面展开。从5G商用设备和产品的研发趋势看，适配5G标准的高频电路板、高密度电路板、高速电路板及柔性电路板产品将大规模推出，这些产品的生产需要由供热温度更高、高温热曲线更平滑、控温精度更高的热加工工艺装备支撑。
目前，电路板行业生产高频电路板、高密度电路板、高速电路板及柔性电路板的工艺装备主要以辐射加接触性导热为主，电热管直接插入热板式，热压机热盘热均匀度偏差大(>±5℃)，当在有机热载体临界温度下运行时，受温度检测的滞后性，经常会发生有机热载体的实际温度超过检测温度，导致发生有机热载体的炭化，使加热设备中的管路发生堵塞，无法进行安全运行，即使正常运行，其加工出的电路板质量差、成率低，无法满足高频电路板、高密度电路板、高速电路板柔性电路板生产工艺要求。
因此，如何研发一种新型的加热装置，以解决上述问题，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种高温型有机载体加热装置，以至少解决以往的加热装置加工出的电路板质量差、成率低，无法满足高频电路板、高密度电路板、高速电路板柔性电路板生产工艺要求等问题。
本发明提供的技术方案，具体为，一种高温型有机载体加热装置，该加热装置包括：自冷式电加热炉组、热油流出管路、热油回流管路、热交换器、冷却水流入管路、冷却水流出管路以及氮压式膨胀槽；
所述自冷式电加热炉组设置有出油口以及进油口，在所述自冷式电加热炉组上还配置有液膜温度检测保护机构，所述液膜温度检测保护机构安装在所述自冷式电加热炉组中电热元件表面任意位置层流层边界处，用于监控热媒油层流层薄膜温度；
所述热油流出管路的进油口与所述自冷式电加热炉组的出油口连接且连通，在所述热油流出管路上配置有三通调节阀、压差流量调控机构、第一压力表以及第一热电阻和温度调节器，所述三通调节阀上的A端口和AB端口与所述热油流出管路连接且连通；
所述热油回流管路的出油口与所述自冷式电加热炉组的进油口连接且连通，在所述热油回流管路上配置有热油泵、第二压力表、第三压力表以及第二热电阻和温度调节器，所述第二压力表和所述第三压力表分别位于所述热油泵的出油侧和进油侧；
所述热交换器设置有进油口、出油口、进水口以及出水口，所述热交换器的进油口与所述热油回流管路连接且连通，所述热交换器的出油口与所述热油流出管路上三通调节阀的B端口连接且连通；
所述冷却水流入管路的出水口与所述热交换器的进水口连接且连通，在所述冷却水流入管路上配置有第一安全阀、水温控制器以及水流开关；
所述冷却水流出管路的进水口与所述热交换器的出水口连接且连通；
所述氮压式膨胀槽分别与所述热油流出管路以及所述热油回流管路连接且连通。
优选，所述自冷式电加热炉组上配置带有多片散热风冷翅片，多个所述散热风冷翅片均安装在所述自冷式电加热炉组中炉组电热管板至汇流排端板之间。
进一步优选，所述热油回流管路上还配置有第一手动阀门以及第一过滤器。
进一步优选，所述热交换器为U型管式热交换器。
进一步优选，所述冷却水流入管路上配置有旁通阀门、第一电磁阀以及第二过滤器。
进一步优选，所述氮压式膨胀槽设置有保护气体压力平衡结构，所述气体压力平衡结构包括：分别于所述氮压式膨胀槽连通的气体压力传感器、减压阀、安全阀以及逆止阀。
进一步优选，所述氮压式膨胀槽配置有压力平衡呼吸阀。
进一步优选，所述氮压式膨胀槽配制有液位控制器以及液面检视阀门。
进一步优选，所述氮压式膨胀槽配制有泄压机构，所述泄压机构包括：与所述氮压式膨胀槽连通的冷却器。
本发明提供的高温型有机载体加热装置，该加热装置由自冷式电加热炉组、热油流出管路、热油回流管路、热交换器、冷却水流入管路、冷却水流出管路以及氮压式膨胀槽构成，其中，自冷式电加热炉组通过热油流出管路和热油回流管路与用热设备连通构成热油循环系统，并在自冷式电加热炉中电热元件表面任意位置层流层边界处安装液膜温度检测保护机构，用于自冷式电加热炉运行温度的精准检测，以确保且其运行温度，冷却水流入管路和冷却水流出管路向热交换器进行冷却水的输入和输出，热交换器通过三通调节阀与热油流出管路连通，通过控制三通调节阀各端口的开度，可实现加热温度线性调节，进而实现高温、稳定的对流传热，使加工高频、高密度、高速及柔性电路板的热盘表面温差可控制在0.5-1.0℃精度范围以内，连续供热或冷却时调控温差<0.5℃完全满足5G以及未来6G技术所需高频电路板、高密度、高速电路板生产工艺或其他需要精密的过程加热需要，氮压式膨胀槽可确保该加热装置的安全运行。
本发明提供的高温型有机载体加热装置，具有结构简单、设计合理、使用方便等优点，可实现在临界温度下的精准控制，满足高频电路板、高密度电路板、高速电路板柔性电路板等高端电子通讯核心部件的生产工艺要求。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
图1为本发明公开实施例提供的一种高温型有机载体加热装置的组成示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
为了满足5G以及未来6G技术所需高频电路板、高密度、高速电路板柔性电路板生产热加工工艺需要，本实施方案提供了一种高温型有机载体加热装置，该加热装置的加热温度可达410℃，可在临界温度下安全运行，使加工高频、高密度、高速及柔性电路板的热盘表面温差可控制在0.5-1.0℃精度范围以内，连续供热或冷却时调控温差<0.5℃完全满足5G以及未来6G技术所需高频电路板、高密度、高速电路板生产工艺或其他需要精密的过程加热需要。
参见图1，该高温型有机载体加热装置主要由自冷式电加热炉组4、热油流出管路01、热油回流管路02、热交换器2、冷却水流入管路04、冷却水流出管路03以及氮压式膨胀槽22构成。
其中，自冷式电加热炉组4上设置有出油口以及进油口，在自冷式电加热炉组4上还配置有液膜温度检测保护机构28，液膜温度检测保护机构28安装在自冷式电加热炉组4中电热元件表面任意位置层流层边界处，用于监控热媒油层流层薄膜温度，热油流出管路01的进油口与自冷式电加热炉组4的出油口连接且连通，用于将自冷式电加热炉组4输送到用热设备，在热油流出管路01上配置有三通调节阀17、压差流量调控机构31、第一压力表32以及第一热电阻和温度调节器33，所述三通调节阀17上的A端口和AB端口与所述热油流出管路01连接且连通，其中，上述三通调节阀17可以是电动调节阀也可以是气动调节阀，压差流量调控机构31主要监控热油流出管路01的热媒油流量，第一压力表32主要监视热油流出管路01的热媒油流动压力，第一热电阻和温度调节器33主要用于检测调控热油流出管路01的热媒油温度，该第一热电阻和温度调节器33不限于PID或PLC或单片机调控形式。为了提高运行安全性，参见图1，还可在热油流出管路01上配置有第二手动阀门16。
热油回流管路02的出油口与自冷式电加热炉组4的进油口连接且连通，在热油回流管路02上配置有热油泵3、第二压力表8、第三压力表9以及第二热电阻和温度调节器48，其中，热油泵3用于系统热媒油的循环输送，第二压力表8和第三压力表9分别位于热油泵3的出油侧和进油侧，第二压力表8用于监视热油泵出口的泵出压力，第三压力表9用于监视热油泵进口管道压力，第二热电阻和温度调节器48主要用于检测热油回流管路02的热媒油温度，该第二热电阻和温度调节器48不限于PID或PLC或单片机调控形式。
热交换器2设置有进油口、出油口、进水口、出水口以及排油开口阀门11，热交换器2的进油口与热油回流管路02连接且连通，热交换器2的出油口与热油流出管路01上三通调节阀17的B端口连接且连通，该热交换器2可选用U型管式热交换器，但不仅限于该形式的热交换器。
冷却水流入管路04的出水口与热交换器2的进水口连接且连通，在冷却水流入管路04上配置有第一安全阀34、水温控制器39以及水流开关40，其中，第一安全阀34可将冷却水压力控制在设定的安全压力范围内或释放潜在的水汽化蒸汽，水温控制器39用于监督控制冷却水流量，该水温控制器39可选用两点式水温控制器，在产品工艺线性降温时，可根据不同温度段不同线性降温速率，根据被加工产品的工艺特点，调整三通调节阀17的A-B口开度，同时在保证与高温热媒油进行热交换时冷却水温度始终保持在一个安全高点温度(90℃-25℃)范围内，即在热媒油410℃↘350℃↘250℃温度段，控制水流量，将冷却水温度控制在90℃至79℃至55℃；250℃↘40℃温度段，逐次调整降低冷却水流量将冷却水温度控制在55℃至2℃，水流开关40用于监控冷却水压力，如果水压不够，三通调节阀17的B端口-热交换器2的出油口和热交换器2的进油口将被截止锁定禁止热媒油流入热交换器2，并发出警报。
冷却水流出管路03的进水口与热交换器2的出水口连接且连通。
氮压式膨胀槽22分别与热油流出管路01以及热油回流管路02连接且连通。
上述实施方案中，高温型有机载体加热装置主要通过三通调节阀17各端口的开度调节，实现加热、恒温以及降温调节，具体而言，三通调节阀17在外部控制系统的控制下，按工艺要求调节输入电能加热时A-AB通道接通调节输送至用热设备的热媒油流量实现线性加热；恒温时，在外部控制系统按工艺要求调节输入电能的同时A-AB、B-AB通道同时接通，调整A\B两通道截面积改变两通道彼此之间流量至AB通道混合输送至用热设备的热媒油流量实现线性恒温；在降温时，410℃-350℃时，A-AB口通道开启截面积由100％-92.5％变化，B-AB通道开启截面积由0％-7.5％变化，350℃-250℃及以下按工艺要求分不同温度段，不同降温速率，调节A-AB,B-AB流通截面积输送热媒油流量实现线性降温，至250℃温度段时B-AB口通道完全开启A-AB口通道完全关闭，自冷式电加热炉组4处于保温储能状态。
其中，通过在自冷式电加热炉组4中电热元件表面任意位置层流层边界处安装液膜温度检测保护机构28，用于监控热媒油层流层薄膜温度，以确保自冷式电加热炉组4始终在临界温度安全，可防止热媒油在临界温度运行时因流速改变或其他原因引起突破热媒油最高允许薄膜温度。
作为技术方案的改进，参见图1，在自冷式电加热炉组4上配置带有第一散热风冷翅片5、第二散热风冷翅片6以及第三散热风冷翅片7，上述第一散热风冷翅片5、第二散热风冷翅片6以及第三散热风冷翅片7安装在自冷式电加热炉组4中炉组电热管板至汇流排端板之间，以用于自冷式电加热炉组4的散热。
为了避免热媒油长时间运行后产生杂质，以及提高该加热设备使用的安全性，作为技术方案的进一步改进，参见图1，在热油回流管路02上还配置有第一手动阀门13以及第一过滤器14，其中，第一手动阀门13用于应急使用，而第一过滤器14用于热媒油中杂质的滤除，此外，参见图1，在热油回流管路02上还可配置有第三手动阀门10以及第五手动阀门15。
为了实现对冷却水流入管路04的流量控制以及杂质的滤除，作为技术方案的进一步改进，参见图1，在冷却水流入管路04上配置有旁通阀门35、第一电磁阀36以及第二过滤器37，其中，第一电磁阀36可根据冷却工艺要求用于冷却水进水管道的开闭，此外，在冷却水流入管路04上还可设置有截止阀38。
为了进一步提高上述实施方案中加热装置运行的安全性，作为技术方案的进一步改进，参见图1，在氮压式膨胀槽22上设置有保护气体压力平衡结构，该气体压力平衡结构包括：分别于氮压式膨胀槽22连通的气体压力传感器25、减压阀21、安全阀26以及逆止阀23，其中，气体压力传感器25用来监控氮气压力如果氮压低于设定压力范围上下限，会发出警报并关闭加热或冷却程序，减压阀21用来根据工艺要求调整整定氮气压力，安全阀26用于释放系统超高压力，逆止阀23用于防止氮气反流泄压发生热媒油汽化危险。
该加热装置运行温度是在热媒油最高温度临界点运行，其运行温度高出热媒油常压沸点207℃，稳定的氮气压力施压是保证热媒油在最高温度临界点液相运行的根本安全措施和必须的工艺措施。上述装置组合配置有效的防止系统超压和欠压。
为了进一步提高加热装置运行的安全性，作为技术方案的进一步改进，参见图1，氮压式膨胀槽22配置有压力平衡呼吸阀24，该压力平衡呼吸阀24用于防止系统降温时产生低压真空，造成热油泵汽蚀或系统其他设备损坏。
作为技术方案的进一步改进，参见图1，氮压式膨胀槽22配制有液位控制器29以及液面检视阀门30，其中，液位控制器29用于监控氮压式膨胀槽22最低液位，如果氮压式膨胀槽22内液面低于设定的最低液位，会发出警报并关闭加热或冷却程序。此外，还可在氮压式膨胀槽22上配置有进气阀门19、第三过滤器20以及阀门18。
作为技术方案的进一步改进，参见图1，氮压式膨胀槽22配制有泄压机构，该泄压机构包括：与氮压式膨胀槽22连通的冷却器41，其中，配置的冷却器41会将流入的高温气体或气化的热媒油迅速冷却，降低了溢出气体或热媒油的温度，消灭了安全隐患。此外，还可在氮压式膨胀槽22上配置有第二电磁阀42，第四过滤器43、阀门44、排放阀45以及半开式储油罐46。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种高温型有机载体加热装置，其特征在于，包括：自冷式电加热炉组(4)、热油流出管路(01)、热油回流管路(02)、热交换器(2)、冷却水流入管路(04)、冷却水流出管路(03)以及氮压式膨胀槽(22)；
所述自冷式电加热炉组(4)设置有出油口以及进油口，在所述自冷式电加热炉组(4)上还配置有液膜温度检测保护机构(28)，所述液膜温度检测保护机构(28)安装在所述自冷式电加热炉组(4)中电热元件表面任意位置层流层边界处，用于监控热媒油层流层薄膜温度；
所述热油流出管路(01)的进油口与所述自冷式电加热炉组(4)的出油口连接且连通，在所述热油流出管路(01)上配置有三通调节阀(17)、压差流量调控机构(31)、第一压力表(32)以及第一热电阻和温度调节器(33)，所述三通调节阀(17)上的A端口和AB端口与所述热油流出管路(01)连接且连通；
所述热油回流管路(02)的出油口与所述自冷式电加热炉组(4)的进油口连接且连通，在所述热油回流管路(02)上配置有热油泵(3)、第二压力表(8)、第三压力表(9)以及第二热电阻和温度调节器(48)，所述第二压力表(8)和所述第三压力表(9)分别位于所述热油泵(3)的出油侧和进油侧；
所述热交换器(2)设置有进油口、出油口、进水口以及出水口，所述热交换器(2)的进油口与所述热油回流管路(02)连接且连通，所述热交换器(2)的出油口与所述热油流出管路(01)上三通调节阀(17)的B端口连接且连通；
所述冷却水流入管路(04)的出水口与所述热交换器(2)的进水口连接且连通，在所述冷却水流入管路(04)上配置有第一安全阀(34)、水温控制器(39)以及水流开关(40)；
所述冷却水流出管路(03)的进水口与所述热交换器(2)的出水口连接且连通；
所述氮压式膨胀槽(22)分别与所述热油流出管路(01)以及所述热油回流管路(02)连接且连通。
2.根据权利要求1所述高温型有机载体加热装置，其特征在于，所述自冷式电加热炉组(4)上配置带有多片散热风冷翅片，多个所述散热风冷翅片均安装在所述自冷式电加热炉组(4)中炉组电热管板至汇流排端板之间。
3.根据权利要求1所述高温型有机载体加热装置，其特征在于，所述热油回流管路(02)上还配置有第一手动阀门(13)以及第一过滤器(14)。
4.根据权利要求1所述高温型有机载体加热装置，其特征在于，所述热交换器(2)为U型管式热交换器。
5.根据权利要求1所述高温型有机载体加热装置，其特征在于，所述冷却水流入管路(04)上配置有旁通阀门(35)、第一电磁阀(36)以及第二过滤器(37)。
6.根据权利要求1所述高温型有机载体加热装置，其特征在于，所述氮压式膨胀槽(22)设置有保护气体压力平衡结构，所述气体压力平衡结构包括：分别于所述氮压式膨胀槽(22)连通的气体压力传感器(25)、减压阀(21)、安全阀(26)以及逆止阀(23)。
7.根据权利要求1所述高温型有机载体加热装置，其特征在于，所述氮压式膨胀槽(22)配置有压力平衡呼吸阀(24)。
8.根据权利要求1所述高温型有机载体加热装置，其特征在于，所述氮压式膨胀槽(22)配制有液位控制器(29)以及液面检视阀门(30)。
9.根据权利要求1所述高温型有机载体加热装置，其特征在于，所述氮压式膨胀槽(22)配制有泄压机构，所述泄压机构包括：与所述氮压式膨胀槽(22)连通的冷却器(41)。
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