CN117781686A - 一种浸入式加热单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有色金属熔炼的技术领域，尤其是涉及一种浸入式加热单元，其包括：发热管；导热套，所述导热套一端开口且另一端封闭，所述发热管位于所述导热套内部；隔离组件，所述隔离组件设置于所述发热管与所述导热套之间，所述隔离组件用于给所述发热管与所述导热套之间提供空气绝缘所需的间隙；安装组件，所述安装组件设置于炉体，所述安装组件用于将所述导热套悬空设置于炉体内部且浸入金属液内。本申请具有降低金属液在加热过程中发生氧化反应的可能性，以提高金属液的纯度的效果。

Description

一种浸入式加热单元

技术领域

本发明涉及有色金属熔炼的技术领域，尤其是涉及一种浸入式加热单元。

背景技术

在熔炼有色金属的过程中，很多情况下不能及时将熔融的金属液倒出及应用，一段时间后，部分的熔融的金属液就会冷却成固体；需要应用时，会对模具产生堵塞，造成金属不能成型，所以需要将熔融后的金属液进行保温加热处理，防止其凝固。

在现有技术中，如图1所示，金属液传统的加热方式是通过普遍使用加热棒作为热源，对加热棒通电，利用加热棒的发出热量通过红外辐射的形式传热到炉体内部需要加热的金属熔液中，但是，该加热方式由于加热棒通电部分的温度较高，接近加热棒通电部分的金属液容易与液面外的氧气发生氧化反应，生成氧化物，从而导致金属液的纯度下降以及影响后续金属液的应用，亟待解决。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本申请提供一种浸入式加热单元，旨在降低金属液在加热过程中发生氧化反应的可能性，以提高金属液的纯度。

本申请的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

发热管；

导热套，所述导热套一端开口且另一端封闭，所述发热管位于所述导热套内部；

隔离组件，所述隔离组件设置于所述发热管与所述导热套之间，所述隔离组件用于给所述发热管与所述导热套之间提供空气绝缘所需的间隙；

安装组件，所述安装组件设置于炉体，所述安装组件用于将所述导热套悬空设置于炉体内部且浸入金属液内。

通过采用上述技术方案，在安装组件的作用下，导热套浸入金属液内，发热管散发的热量通过热辐射传递至导热套，此时导热套通过直接接触金属液来对金属液进行加热，相较于发热管在金属液面外辐射加热，由于炉体内部的氧气难以溶解于金属液内，金属液内溶解氧含量低，金属液内部在进行热传递时，不易发生氧化反应，从而在加热过程中能够确保金属液的纯度和降低金属液在加热过程中发生氧化反应的可能性，并且通过设置隔离组件，能够使发热管与导热套之间保持空气绝缘的状态，以避免电力传导至金属液内，并无需填充导热且绝缘的特殊材料，极大降低了使用成本，与此同时，导热套悬空设置于炉体内部，能够确保导热套与金属液的充分接触且不会与炉体产生接触干涉。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述隔离组件包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件设置于所述导热套开口端且套设于所述发热管，所述第二绝缘件设置于所述导热套内底端且套设于所述发热管，所述第一绝缘件和所述第二绝缘件均设置于所述发热管和所述导热套之间，以使所述发热管与所述导热套之间存在间隙。

通过采用上述技术方案，导热套在其顶部开口端和内底端分别设置第一绝缘件和第二绝缘件，以使导热套与发热管隔开形成空气绝缘所需间隙。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一绝缘件与所述第二绝缘件均采用陶瓷材料制成。

通过采用上述技术方案，陶瓷为绝缘体，能够避免第一绝缘体和第二绝缘体通过接触发热管而使电力传导至导热套，并且陶瓷的导热性能较差，能够使发热管的热量集中通过热辐射传递至导热套，提高传热效率，同时减少热量的散失。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述发热管呈U形设置，所述第一绝缘件开设有用于与所述发热管的U形连接端插接配合的安装槽，所述第二绝缘件对应所述发热管的两端均开设有用于供所述发热管穿设的安装孔。

通过采用上述技术方案，采用U形发热管可使发热管易于适应导热套内的安装环境，提高热效率，在安装槽和安装孔的安装配合作用下，使发热管与第一绝缘件和第二绝缘件形成相对固定的整体，以提高发热管安装的便捷性。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述发热管设置有多个，以及所述安装槽和所述安装孔对应所述发热管的数量设置有多个。

通过采用上述技术方案，工作人员能够根据加热功率的需求增设多个加热管并安装于同一导热套内，以提高热效率。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述导热套顶部开口端设置有隔热垫，以封闭所述导热套顶部开口端。

通过采用上述技术方案，采用隔热垫封闭导热套开口端，能够在发热管工作时，防止热量从导热套开口端处流失，从而提高热效率。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述安装组件包括安装盒和安装支架，所述炉体开设有安装口，所述安装盒底端开口且位于所述安装口内，所述安装盒用于封闭所述安装口并供所述导热套通过，所述安装盒侧壁沿自身周长方向螺纹贯穿有两排夹持螺栓，所述导热套顶部开口端向外延伸设置有凸缘，两排所述夹持螺栓之间形成与所述凸缘夹持配合的夹道，所述安装支架固定连接于所述炉体，所述安装盒采用螺纹连接的方式可拆卸固定连接于所述安装支架。

通过采用上述技术方案，在炉体的安装口处设置安装盒，以给导热套提供安装悬挂位置，然后在两排夹持螺栓的作用下，导热套能够通过凸缘安装在安装盒内部，以使安装盒能够将导热套悬挂在炉体内部且不与炉体产生干涉，并且通过设置安装支架，能够给安装盒提供可拆卸连接的支撑部件，在每次需要更换时，无需干涉炉体即可完成，从而能够对炉体起到保护作用，延长设备的使用寿命。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述导热套采用石墨材料制成。

通过采用上述技术方案，石墨具有优异的导热性能和热稳定性，能够高效地传递热量，适用于金属液加热工况。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述发热管包括发热段和冷段，所述发热段位于所述导热套内并与所述安装槽插接配合，所述冷段穿设于所述安装孔且电性连接有电源线组件，所述电源线组件用于接通外部电源。

通过采用上述技术方案，在发热段和安装槽插接配合的作用下，能够完成发热管的稳定安装，以使发热段进行稳定的热量传递，以及通过设置冷段穿设于安装孔，能够便于发热管通过电源线组件接通外部电源，以实现电力导通，并且避免高温烧毁发热管外的各个零部件。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述发热管采用碳化硅材料制成。

通过采用上述技术方案，碳化硅同时具备优良的导热和导电性能，能够支持外部电力导通且进行加热，并且其化学稳定性高，能够在高温下保持足够的机械强度和抗氧化性，适用于金属液加热工况。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、导热套浸入金属液内，发热管散发的热量通过热辐射传递至导热套，此时导热套通过直接接触金属液来对金属液进行加热，相较于发热管在金属液面外辐射加热，由于炉体内部的氧气难以溶解于金属液内，金属液内溶解氧含量低，金属液内部在进行热传递时，不易发生氧化反应，从而在加热过程中能够确保金属液的纯度和降低金属液在加热过程中发生氧化反应的可能性，并且通过设置隔离组件，能够使发热管与导热套之间保持空气绝缘的状态，以避免电力传导至金属液内，并无需填充导热且绝缘的特殊材料，极大降低了使用成本，与此同时，导热套悬空设置于炉体内部，能够确保导热套与金属液的充分接触且不会与炉体产生接触干涉。

2、通过导热套在其顶部开口端和内底端分别设置第一绝缘件和第二绝缘件，以使导热套与发热管隔开形成空气绝缘所需间隙。

3、通过在炉体的安装口处设置安装盒，以给导热套提供安装悬挂位置，然后在两排夹持螺栓的作用下，导热套能够通过凸缘安装在安装盒内部，以使安装盒能够将导热套悬挂在炉体内部且不与炉体产生干涉，并且通过设置安装支架，能够给安装盒提供可拆卸连接的支撑部件，在每次需要更换时，无需干涉炉体即可完成，从而能够对炉体起到保护作用，延长设备的使用寿命。

附图说明

图1是现有技术中炉体采用传统金属液加热方式时工作状态示意图；

图2是本申请一实施例中炉体采用浸入式加热单元时工作状态示意图；

图3是本申请一实施例中浸入式加热单元的结构示意图；

图4是本申请一实施例中浸入式加热单元各部件的装配关系示意图；

图5是本申请一实施例中设置多个发热管时浸入式加热单元的结构示意图。

附图标记：1、加热棒；2、发热管；21、发热段；22、冷段；3、导热套；4、电源线组件；5、炉体；6、第一绝缘件；7、第二绝缘件；8、安装槽；9、安装孔；10、隔热垫；11、支撑板；12、安装盒；13、安装支架；14、安装口；15、夹持螺栓；16、凸缘。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

需要说明的是，本发明中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如图2和图3所示，一种浸入式加热单元包括发热管2和导热套3，导热套3一端开口且另一端封闭，发热管2位于导热套3内部，发热管2一端电性连接有电源线组件4，电源线组件4用于接通外部电源，通过外部电源供电以对发热管2进行加热，其中，发热管2采用碳化硅材料制成，碳化硅同时具备优良的导热和导电性能，能够支持外部电力导通且进行加热，并且其化学稳定性高，能够在高温下保持足够的机械强度和抗氧化性，适用于金属液加热工况，以及导热套3采用石墨材料制成，石墨具有优异的导热性能和热稳定性，能够高效地传递热量，同样适用于金属液加热工况，在发热管2位于金属液内进行加热时，发热管2散发的热量通过热辐射传递至导热套3，此时导热套3通过直接接触金属液来对金属液进行加热，相较于发热管2在金属液面外辐射加热，由于炉体5内部的氧气难以溶解于金属液内，金属液内溶解氧含量低，金属液内部在进行热传递时，不易发生氧化反应，从而在加热过程中能够确保金属液的纯度和降低金属液在加热过程中发生氧化反应的可能性；

为了避免导热套3受到电力传导的作用，发热管2与导热套3之间设置有隔离组件，隔离组件用于给发热管2与导热套3之间提供空气绝缘所需的间隙，在隔离组件的作用下，能够使发热管2与导热套3之间保持空气绝缘的状态，以避免电力传导至金属液内，并无需填充导热且绝缘的特殊材料，极大降低了使用成本；

需要说明的是，空气绝缘是指利用空气作为绝缘介质来保护电器设备的一种绝缘方式。在空气绝缘中，将电气设备与周围空气隔离，利用空气中的氧气、氮气等成分作为绝缘介质，防止电流流失，从而实现绝缘保护，而空气绝缘距离是指两个带电体之间通过大气介质所需的最小间隙，该间隙距离根据不同的用途和环境条件，有不同的距离标准，此为本领域技术人员的公知常识，此处不做赘述。

具体地，如图3和图4所示，隔离组件包括第一绝缘件6和第二绝缘件7，第一绝缘件6设置于导热套3开口端且套设于发热管2，第二绝缘件7设置于导热套3内底端且套设于发热管2，第一绝缘件6和第二绝缘件7均设置于发热管2和导热套3之间，以使发热管2与导热套3之间存在间隙，通过导热套3在其顶部开口端和内底端分别设置第一绝缘件6和第二绝缘件7，以使导热套3与发热管2隔开形成空气绝缘所需间隙，通过导热套3在其顶部开口端和内底端分别设置第一绝缘件6和第二绝缘件7，以使导热套3与发热管2隔开形成空气绝缘所需间隙。

另外，在本实施例中，发热管2呈U形设置，第一绝缘件6开设有用于与发热管2的U形连接端插接配合的安装槽8，第二绝缘件7对应发热管2的两端均开设有用于供发热管2穿设的安装孔9，采用U形发热管2可使发热管2易于适应导热套3内的安装环境，提高热效率，在安装槽8和安装孔9的安装配合作用下，使发热管2与第一绝缘件6和第二绝缘件7形成相对固定的整体，以提高发热管2安装的便捷性；

具体地，发热管2包括发热段21和冷段22，发热段21位于导热套3内并与安装槽8插接配合，冷段22穿设于安装孔9且电性连接有电源线组件4，电源线组件4用于接通外部电源，其中，在导热套3浸入金属液内时，发热段21部分完全浸入金属液的液面以下，以提高热效率，在发热段21和安装槽8插接配合的作用下，能够完成发热管2的稳定安装，以使发热段21进行稳定的热量传递，以及通过设置冷段22穿设于安装孔9，能够便于发热管2通过电源线组件4接通外部电源，以实现电力导通，并且避免高温烧毁发热管2外的各个零部件。

其中，如图5所示，在另一实施例中，发热管2可设置有多个，以及安装槽8和安装孔9对应发热管2的数量设置有多个，工作人员能够根据加热功率的需求增设多个加热管并安装于同一导热套3内，以提高热效率。

进一步地，第一绝缘件6与第二绝缘件7均采用陶瓷材料制成，陶瓷为绝缘体，能够避免第一绝缘体和第二绝缘体通过接触发热管2而使电力传导至导热套3，并且陶瓷的导热性能较差，能够使发热管2的热量集中通过热辐射传递至导热套3，提高传热效率，同时减少热量的散失。

此外，如图3和图4所示，导热套3顶部开口端设置有隔热垫10，以封闭导热套3顶部开口端，通过采用隔热垫10封闭导热套3开口端，能够在发热管2工作时，防止热量从导热套3开口端处流失，从而提高热效率，并且在本实施例中，隔热垫10顶部还设置有支撑板11，支撑板11起到安装盒12保护隔热垫10的作用。

为了实现将导热套3悬空设置于炉体5内部且浸入金属液内，如图2和图3所示，炉体5设置有安装组件，安装组件包括安装盒12和安装支架13，炉体5开设有安装口14，安装盒12底端开口且位于安装口14内，安装盒12用于封闭安装口14并供导热套3通过，安装盒12侧壁沿自身周长方向螺纹贯穿有两排夹持螺栓15，导热套3顶部开口端向外延伸设置有凸缘16，两排夹持螺栓15之间形成与凸缘16夹持配合的夹道，安装支架13固定连接于炉体5，通常，安装支架13可采用螺纹连接的方式固定连接于炉体5，安装盒12采用螺纹连接的方式可拆卸固定连接于安装支架13，通过在炉体5的安装口14处设置安装盒12，以给导热套3提供安装悬挂位置，然后在两排夹持螺栓15的作用下，导热套3能够通过凸缘16安装在安装盒12内部，以使安装盒12能够将导热套3悬挂在炉体5内部且不与炉体5产生干涉，并且通过设置安装支架13，能够给安装盒12提供可拆卸连接的支撑部件，整个加热单元除了安装支架13以外，安装盒12、导热套3和发热管2等能够形成相对固定的一体，提高加热单元的安装稳定性，以及在每次需要更换时，无需干涉炉体5即可完成，从而能够对炉体5起到保护作用，延长设备的使用寿命。

本申请实施例一种浸入式加热单元的实施原理为：在进行安装时，先通过将安装支架13固定安装于炉体5，然后将导热套3通过凸缘16夹持配合与安装盒12的两排夹持螺栓15之间，再将安装盒12通过螺纹连接的方式可拆卸固定安装于安装支架13，以使导热套3悬挂于炉体5内部且浸入金属液内，确保导热套3与金属液的充分接触且不会与炉体5产生接触干涉，完成加热单元的安装后接通外部电源，通过电源线组件4使发热管2电力导通且加热，发热管2散发的热量通过热辐射传递至导热套3，此时导热套3通过直接接触金属液来对金属液进行加热，相较于发热管2在金属液面外辐射加热，由于炉体5内部的氧气难以溶解于金属液内，金属液内溶解氧含量低，金属液内部在进行热传递时，不易发生氧化反应，从而在加热过程中能够确保金属液的纯度和降低金属液在加热过程中发生氧化反应的可能性，并且在采用陶瓷材料制成的第一绝缘件6和第二绝缘件7的作用下，能够使发热管2与导热套3之间保持空气绝缘的状态，以避免电力传导至金属液内，并无需填充导热且绝缘的特殊材料，极大降低了使用成本。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浸入式加热单元，其特征在于，包括：

发热管(2)；

导热套(3)，所述导热套(3)一端开口且另一端封闭，所述发热管(2)位于所述导热套(3)内部；

隔离组件，所述隔离组件设置于所述发热管(2)与所述导热套(3)之间，所述隔离组件用于给所述发热管(2)与所述导热套(3)之间提供空气绝缘所需的间隙；

安装组件，所述安装组件设置于炉体(5)，所述安装组件用于将所述导热套(3)悬空设置于炉体(5)内部且浸入金属液内。

2.如权利要求1所述的一种浸入式加热单元，其特征在于，所述隔离组件包括第一绝缘件(6)和第二绝缘件(7)，所述第一绝缘件(6)设置于所述导热套(3)开口端且套设于所述发热管(2)，所述第二绝缘件(7)设置于所述导热套(3)内底端且套设于所述发热管(2)，所述第一绝缘件(6)和所述第二绝缘件(7)均设置于所述发热管(2)和所述导热套(3)之间，以使所述发热管(2)与所述导热套(3)之间存在间隙。

3.如权利要求2所述的一种浸入式加热单元，其特征在于，所述第一绝缘件(6)与所述第二绝缘件(7)均采用陶瓷材料制成。

4.如权利要求3所述的一种浸入式加热单元，其特征在于，所述发热管(2)呈U形设置，所述第一绝缘件(6)开设有用于与所述发热管(2)的U形连接端插接配合的安装槽(8)，所述第二绝缘件(7)对应所述发热管(2)的两端均开设有用于供所述发热管(2)穿设的安装孔(9)。

5.如权利要求4所述的一种浸入式加热单元，其特征在于，所述发热管(2)设置有多个，以及所述安装槽(8)和所述安装孔(9)对应所述发热管(2)的数量设置有多个。

6.如权利要求1所述的一种浸入式加热单元，其特征在于，所述导热套(3)顶部开口端设置有隔热垫(10)，以封闭所述导热套(3)顶部开口端。

7.如权利要求1所述的一种浸入式加热单元，其特征在于，所述安装组件包括安装盒(12)和安装支架(13)，所述炉体(5)开设有安装口(14)，所述安装盒(12)底端开口且位于所述安装口(14)内，所述安装盒(12)用于封闭所述安装口(14)并供所述导热套(3)通过，所述安装盒(12)侧壁沿自身周长方向螺纹贯穿有两排夹持螺栓(15)，所述导热套(3)顶部开口端向外延伸设置有凸缘(16)，两排所述夹持螺栓(15)之间形成与所述凸缘(16)夹持配合的夹道，所述安装支架(13)固定连接于所述炉体(5)，所述安装盒(12)采用螺纹连接的方式可拆卸固定连接于所述安装支架(13)。

8.如权利要求1所述的一种浸入式加热单元，其特征在于，所述导热套(3)采用石墨材料制成。

9.如权利要求4所述的一种浸入式加热单元，其特征在于，所述发热管(2)包括发热段(21)和冷段(22)，所述发热段(21)位于所述导热套(3)内并与所述安装槽(8)插接配合，所述冷段(22)穿设于所述安装孔(9)且电性连接有电源线组件(4)，所述电源线组件(4)用于接通外部电源。

10.如权利要求1所述的一种浸入式加热单元，其特征在于，所述发热管(2)采用碳化硅材料制成。