CN112423411B - 一种产生均匀曲面温度场的电热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种产生均匀曲面温度场的电热装置，包括金属镂空壳层电极、电流接线柱、曲面基台、旋转支撑机构，所述金属镂空壳层电极包括偶数跟首尾相连的栅型结构和两个相邻的电流栅板，所述电流栅板由电流接线柱接入外电路，所述曲面基台布置在金属镂空壳层电极下方，所述曲面基台内表面设有水冷通道并与带动其转动的旋转支撑机构相连。其优点在于，镂空壳层电极与曲面基台均采用一体化设计，机械加工难度小，加工精度高，批量加工的一致性优异。

Description

一种产生均匀曲面温度场的电热装置
技术领域
本发明属于电热领域，尤其是涉及一种产生曲面均匀温度场的电热装置方法。
背景技术
表面工程与涂层技术领域，通常需要针对外表面非平面的旋转曲面进行处理，如半球、抛物面、双曲面、椭球面等，其表面的温度均匀性是决定曲面涂层质量优劣的决定性因素。火焰加热、辐射加热等方式，对1000摄氏度的高温区、和大面积曲面温度场的均匀性难以保证。而对于化学催化反应、耐高温涂层制备、化学气相沉积等技术领域而言，在保证大面积曲面温度均匀的条件下，还要求加热体为多孔或者镂空结构，以提高反应面积或者促进涂层在曲面基台表面的生长，因此电极加热成为首要选择。采用多个具有内凹加热曲面的加热体，如椭圆柱形、抛物柱形或椭圆、抛物复合柱形，虽然能够实现曲面均匀受热，但加工成本较高，多加热体布置与温度调节控制环节负责，成本高，故障率高。
发明内容
本发明针对以上技术方法的不足，提出了一种基于直流电热功率与温度场分布设计、核心部件一体化精密加工、提供均匀曲面温度场的电热技术方案，该设计方案不仅可以有效提高曲面控温精度与设备批量加工的一致性，解决了多电极设计、布置、温度场控制难题，且有效降低加热装置的体积和功耗。技术方案为：
一种产生均匀曲面温度场的电热装置，包括金属镂空壳层电极、电流接线柱、曲面基台、旋转支撑机构，所述金属镂空壳层电极包括偶数跟首尾相连的栅型结构和两个相邻的电流栅板，所述电流栅板由电流接线柱接入外电路，所述曲面基台布置在金属镂空壳层电极下方，所述曲面基台内表面设有水冷通道并与带动其转动的旋转支撑机构相连。
进一步的，所述金属镂空壳层电极顶部中心位置设有镂空孔，所述栅型结构均匀分布，相邻栅型结构之间存在间隙。
进一步的，所述栅型结构包括首栅板和尾栅板，两者端部连接，所述首栅板和尾栅板之间设有栅格，所述栅格与镂空孔连通，一个电流栅板与其相邻的首栅板端部连接，另一电流栅板与其相邻的尾栅板端部连接。
进一步的，所述金属镂空壳层电极是金属半球经由顶点在半球轴线上的圆锥曲线沿半球轴线旋转切除得到，其通过轴线和圆周阵列化镂空形成首尾相接的栅型结构，相邻的栅型结构之间进行镂空处理，从而得到所述镂空壳层电极。
进一步的，所述镂空壳层电极的栅型结构的截面面积自顶点到径面逐渐增大，其电热功率随栅格的减小而减小，并在曲面基台表面形成均匀温度场。
进一步的，栅型结构径面处间距Dr不大于曲面基台至镂空壳层电极的间距D，顶点处沿轴线镂空孔的半径Rt不大于曲面基台至镂空壳层电极的间距D，栅型结构在顶点处的截面积S1不大于镂空孔周围栅极结构之间连接的截面积S2，栅型结构在径面的截面积S3不大于径面处栅型结构之间连接的截面积S4。
进一步的，所述镂空壳层电极、曲面基台材质，可以为含有钛、铌、镍、铬、石墨、钼、钽、钨、碳化钼耐高温材料的一种或者几种组成的合金或者复合材料。
进一步的，所述曲面基台是镂空壳层电极内部旋转双曲面沿法线方向的等距面，所述曲面基台至镂空壳层电极的间距D，不小于2.0mm。
进一步的，所述水冷通道安装在圆锥形的旋转支撑机构上。
有益效果
1)镂空壳层电极通过镂空设计形成首位相连、阵列分布、变截面的栅型结构，一路电流即可产生均匀曲面温度场，温度场控制简单，解决了多电极设计、布置、温度场控制难题，并且有效降低加热装置的体积和功耗。
2)镂空壳层电极与曲面基台均采用一体化设计，机械加工难度小，加工精度高，批量加工的一致性优异。
3)曲面基台可以在旋转支撑结构的带动下进行旋转，进一步提高基台表面的温度均匀性。
附图说明
图1为本申请结构示意图；
图2为镂空壳层电极结构示意图；
图3为镂空壳层电极结构尺寸示意图；
图4为镂空壳层电极与曲面基台之间的尺寸示意图；
图5为镂空孔周围栅极结构之间连接的截面积示意图；
其中，1-镂空壳层电极，101-首栅板，102-尾栅板，103-栅格，2-电流接线柱，3-曲面基台，4-水冷通道，5-旋转支撑机构，6-间隙，7-电流栅板，8-镂空孔。
R壳层半径，H壳层厚度，D曲面基台至镂空壳层电极的间距，Hr径面处的壳层厚度，Ht顶点附近壳层厚度，Dr栅型结构径面处间距，Rt顶点处沿轴线镂空孔的半径，S1栅型结构在顶点处的截面积，S2镂空孔周围栅极结构之间连接的截面积，S3栅型结构在径面的截面积，S4径面处栅型结构之间连接的截面积。
具体实施方式
以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。
本技术侧重于，表面工程与薄膜技术、精密光学器件等领域。利用该装置，可实现最大尺寸5英寸的金刚石厚膜器件及红外窗口材料的制备，相比平面块体加工方法，节省材料成本15％。
一种产生均匀曲面温度场的电热装置，包括金属镂空壳层电极1、电流接线柱2、曲面基台3、旋转支撑机构5，所述金属镂空壳层电极1包括偶数跟首尾相连的栅型结构和两个相邻的电流栅板7，所述电流栅板7由电流接线柱2接入外电路，所述曲面基台3布置在金属镂空壳层电极1下方，所述曲面基台3内表面设有水冷通道4并与带动其转动的旋转支撑机构5相连。
所述金属镂空壳层电极1顶部中心位置设有镂空孔8，所述栅型结构均匀分布，相邻栅型结构之间存在间隙6。所述栅型结构包括首栅板101和尾栅板102，两者端部连接，所述首栅板101和尾栅板102之间设有栅格103，所述栅格103与镂空孔8连通，一个电流栅板7与首栅板101端部连接，另一电流栅板7与尾栅板102端部连接。
所述镂空壳层电极1、曲面基台3材质，可以为含有钛、铌、镍、铬、石墨、钼、钽、钨、碳化钼等耐高温材料与其一种或者几种组成的合金或者复合材料。
所述水冷管道4成水平的“8”字结构，对称安装在圆锥形的旋转支撑机构5上，所述旋转支撑机构以一定的速度转动提升曲面基台3表面的温度均匀性，转速范围为0-10.0rap/min。
所述镂空壳层电极的栅型结构的截面面积自顶点到径面逐渐增大，其电热功率随栅格的减小而减小，并在曲面基台表面形成均匀温度场。
所述曲面基台是镂空壳层电极内部旋转双曲面沿法线方向的等距面，所述曲面基台至镂空壳层电极的间距D，不小于2.0mm。
具体制备方法如下：
所述金属镂空壳层电极1是金属半球经由顶点在半球轴线上的圆锥曲线沿半球轴线旋转切除得到，其顶部中心处开有镂空孔，镂空孔半径Rt范围为3mm-5mm，然后通过轴线和圆周阵列化镂空形成首尾相接的栅型结构，相邻的栅型结构之间进行镂空处理，从而得到所述金属镂空壳层电极。金属半球半径为15.5mm-80mm，优选75mm。栅型结构的截面尺寸根据金属镂空壳层电极1的壳层半径R、壳层厚度H、直流电流的温度场分布和曲面基台至镂空壳层电极的间距D确定，金属镂空壳层电极的直径R为0.54～80.0cm，优选75mm，径面处的厚度为Hr为0.045mm-5.00mm，优选0.500mm，顶点附近厚度为0.045mm～5.00mm，优选0.95mm。
本实施例以提供恒温区直径范围为不高于14cm，以恒温区半径65mm，金属半球半径75mm为例：
栅型结构径面处间距Dr(Dr＝0.628mm)不大于曲面基台至镂空壳层电极的间距D(D＝10mm)，顶点处沿轴线镂空孔的半径Rt(Rt＝3mm)不大于曲面基台至镂空壳层电极的间距D，栅型结构在顶点处的截面积S1(S1＝0.096mm2)不大于镂空孔周围栅极结构之间连接的截面积S2(S2＝0.378mm2)，栅型结构在径面的截面积S3(S3＝0.326mm2)不大于径面处栅型结构之间连接的截面积S4(S4＝0.756mm2)。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种产生均匀曲面温度场的电热装置，其特征在于，包括金属镂空壳层电极、电流接线柱、曲面基台、旋转支撑机构，所述金属镂空壳层电极包括偶数根首尾相连的栅型结构和两个相邻的电流栅板，所述电流栅板由电流接线柱接入外电路，所述曲面基台布置在金属镂空壳层电极下方，所述曲面基台内表面设有水冷通道并与带动其转动的旋转支撑机构相连。
2.根据权利要求1所述的一种产生均匀曲面温度场的电热装置，其特征在于，所述金属镂空壳层电极顶部中心位置设有镂空孔，所述栅型结构均匀分布，相邻栅型结构之间存在间隙。
3.根据权利要求2所述的一种产生均匀曲面温度场的电热装置，其特征在于，所述栅型结构包括首栅板和尾栅板，两者端部连接，所述首栅板和尾栅板之间设有栅格，所述栅格与镂空孔连通，一个电流栅板与其相邻的首栅板端部连接，另一电流栅板与其相邻的尾栅板端部连接。
4.根据权利要求2所述的一种产生均匀曲面温度场的电热装置，其特征在于，所述金属镂空壳层电极是金属半球经由顶点在半球轴线上的圆锥曲线沿半球轴线旋转切除得到，其通过轴线和圆周阵列化镂空形成首尾相接的栅型结构，相邻的栅型结构之间进行镂空处理，从而得到所述镂空壳层电极。
5.根据权利要求4所述的一种产生均匀曲面温度场的电热装置，其特征在于，所述镂空壳层电极的栅型结构的截面面积自顶点到径面逐渐增大，其电热功率随栅格的减小而减小，并在曲面基台表面形成均匀温度场。
6.根据权利要求4所述的一种产生均匀曲面温度场的电热装置，其特征在于，栅型结构径面处间距Dr不大于曲面基台至镂空壳层电极的间距D，顶点处沿轴线镂空孔的半径Rt不大于曲面基台至镂空壳层电极的间距D，栅型结构在顶点处的截面积S1不大于镂空孔周围栅极结构之间连接的截面积S2，栅型结构在径面的截面积S3不大于径面处栅型结构之间连接的截面积S4。
7.根据权利要求1所述的一种产生均匀曲面温度场的电热装置，其特征在于，所述镂空壳层电极、曲面基台材质，为含有钛、铌、镍、铬、石墨、钼、钽、钨、碳化钼耐高温材料的一种或者几种组成的合金或者复合材料。
8.根据权利要求4所述的一种产生均匀曲面温度场的电热装置，其特征在于，所述曲面基台是镂空壳层电极内部旋转双曲面沿法线方向的等距面，所述曲面基台至镂空壳层电极的间距D不小于2.0mm。
9.根据权利要求1所述的一种产生均匀曲面温度场的电热装置，其特征在于，所述水冷通道安装在圆锥形的旋转支撑机构上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH368245A (fr) * 1959-12-31 1963-03-31 Metaux Comp Franc Des Appareil électrique de chauffage
CN207869425U (zh) * 2017-10-27 2018-09-14 苏州汉纳材料科技有限公司 一种远红外电加热元件

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3560899B1 (en) * 2016-12-21 2022-02-02 LG Chem, Ltd. Method for manufacturing curved laminated glass and curved laminated glass

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH368245A (fr) * 1959-12-31 1963-03-31 Metaux Comp Franc Des Appareil électrique de chauffage
CN207869425U (zh) * 2017-10-27 2018-09-14 苏州汉纳材料科技有限公司 一种远红外电加热元件

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