CN1505441A - 采用环状加热器的开合式反射型加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种采用环状加热器的开合式反射型加热装置，该加热装置由环状加热器和凹形椭圆镜面体组成，凹形椭圆镜面体是覆盖环状加热器的环状凹形椭圆镜面体，在沿内周面的大致整个周方向上形成凹形椭圆镜面，使环状加热器的发光电热丝位于外侧焦点圆上，要加热的棒状体则放置在内侧焦点上；从环状加热器发出的红外线通过凹形椭圆镜面反射，此反射光正好辐射在棒状体上；所述环状加热器由两个半圆状加热器组合而构成，所述凹形椭圆镜面体也由两个半圆状凹形椭圆镜面体组合而成，两个半圆状加热器及两个半圆状凹形椭圆镜面体均能通过分开装置使两个半圆物相互分离和靠近。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用环状加热器的开合式反射型加热装置，更详细地说，本发明涉及一种能均匀和快速加热棒状物周围、且能使整个装置的结构紧凑、使棒状物的配置和更换更容易进行的采用环状加热器的开合式反射型加热装置。
背景技术
用于加热金属线材等试料的装置有采用红外线辐射型加热装置的提案，如特开平9-257374号公报所介绍的技术方案。该专利文献提供了作为红外线辐射型加热装置的一个例子。具体说是将三个以上内周面为旋转椭圆镜面的反射体排列成环状，在各个反射体的一侧焦点上分别配置点光源，使各个反射体的另一侧焦点作为放置试料的共同、一致的焦点。
发明内容
由于上述红外线辐射型加热装置是采用点光源的装置，因此存在单位时间内热辐射量小和试料加热中需要花费时间的问题。虽然能够通过增加点光源的数目以增加热辐射量，但在这种情况下，由于镜子数目也增加，出现整个装置变大以及难于移动和搬运的问题。
另外在试料直径大的情况下，由于其周面的加热是在周方向上不连续和点不连续的状态下进行，因此沿周方向不能够无遗漏地加热试料，有可能出现加热不均匀。
另外由于该加热装置是将相邻的反射体连接成整体而成的，如果在由多个反射体围绕的中心孔上配置棒状试料，则必须沿其中心孔的轴长方向使试料移动，相对于该孔进行拔出和插入。如果试料长，则此拔出和插入的作业非常麻烦。
本发明要解决的技术问题是提供一种能均匀和快速加热棒状物周围、且能使整个装置的结构紧凑、使待加热棒状物的置入和更换容易进行的采用环状加热器的开合式反射型加热装置。
为实现上述发明目的，本发明采用环状加热器的开合式反射型加热装置包括：环状加热器和凹形椭圆镜面体，所述环状加热器由环状红外线发光电热丝和容纳支撑所述电热丝的环状透明容纳管组成，所述凹形椭圆镜面体为包围所述环状加热器的环状凹形椭圆镜面体，在沿内周面的整个周方向上形成凹形椭圆镜面，所述发光电热丝位于凹形椭圆镜面的外侧焦点圆上，所述待加热的棒状体放置在凹形椭圆镜面内侧焦点的中心孔位置；从所述环状加热器发出的红外线通过所述凹形椭圆镜面反射，此反射光被集中后照射在所述待加热的棒状体上；所述环状加热器由两个半圆状加热器组合成圆状，所述凹形椭圆镜面体也是由两个半圆状凹形椭圆镜面体组合成圆状，所述两个半圆状加热器及两个半圆状凹形椭圆镜面体均通过分开装置使两个半圆物能相互分离和靠近，在分离时所述两半圆物相互之间围成的空间增大，方便所述待加热棒状体进出加热装置。
或者，本发明采用环状加热器的开合式反射型加热装置包括环状加热器和凹形抛物镜面体，所述环状加热器由环状红外线发光电热丝和容纳支撑所述电热丝的环状透明容纳管组成，所述凹形抛物镜面体为包围所述环状加热器的环状凹形抛物镜面体，在沿内周面的整个周方向上形成凹形抛物镜面，所述发光电热丝位于凹形抛物镜面的外侧焦点圆上，所述待加热的棒状体放置在凹形抛物镜面内侧焦点的中心孔位置；从所述环状加热器发出的红外线通过所述凹形抛物镜面反射，此反射光被集中后照射在所述待加热的棒状体上；所述环状加热器由两个半圆状加热器组合成圆状，所述凹形抛物镜面体也是由两个半圆状凹形抛物镜面体组合成圆状，所述两个半圆状加热器及两个半圆状凹形抛物镜面体均通过分开装置使两个半圆物能相互分离和靠近，在分离时所述两半圆物相互之间围成的空间增大，方便所述待加热棒状体进出加热装置。
上述半圆状凹形椭圆镜面体或半圆状凹形抛物镜面体的一端具有在该镜面体的内周部开口的冷却介质传送管，该传送管的另一端连接在冷却介质供给装置上，从所述开口部能向待加热棒状体喷射冷却介质。
上述半圆状凹形椭圆镜面体或半圆状凹形抛物镜面体能够以包含所述环状加热器全周的假想平面为分界线分开成两个部分。
与现有技术相比较，本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置具有如下优点：
1、能均匀和快速加热棒状物周围；另外由于从发光量大的环状加热器发出红外线，红外光被环状镜面反射，因此在快速加热的时候不需要设置那么多的加热器和反射镜，能使整个装置的结构紧凑。同时由于能通过分开装置使两个半圆形加热器和反射镜面体相互分离和靠近，因此能简单且迅速地使待加热棒状体插入和拔出。在待加热棒状体较长、难以从中心孔的管轴方向拔出或插入的情况下更是有效。
2、能迅速冷却被加热的棒状体，能很好地进行棒状体的淬火处理，另外能迅速冷却烧嵌后的棒状体，迅速完成配合，提高作业效率。
3、在更换环状加热器时能将凹形椭圆镜面体或凹形抛物镜面体分开，简单、迅速地取出和更换环状加热器。
附图说明
附图的图面说明如下：
图1是表示本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置的主要部分的内部图和表示分开成两个的凹形椭圆镜面体之一加上环状加热器的平面图。在该图中表示的是凹形椭圆镜面的全周的各个内侧焦点的集合集中在一点的情况；
图2是本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置的主要部分的断面图；
图3是本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置的主要部分的平面图；
图4是表示本发明中环状加热器的平面图；
图5是表示本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置中红外光运行状况的断面图；
图6是表示本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置中将切削工具插入加热后的工具支撑筒状况的断面图；
图7是表示在本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置的内部将插入切削工具后的工具支撑筒快速冷却状况的断面图；
图8是表示本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置的主要部分的内部的断面图；在该图中表示的是凹形椭圆镜面的全周的各个内侧焦点的集合形成圆的情况；
图9是表示本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置的主要部分的内部的断面图；该图表示的是采用凹形抛物镜面体的情况；
图10是表示使两根摇臂的前端部相互接触而成为加热待机状态的本发明的反射型加热装置的平面图；
图11是表示使两根摇臂的前端部相互分离而成为使棒状体能够从分开空间拔出和插入的状态的本发明的反射型加热装置的平面图；
图12是表示本发明的整个反射型加热装置的侧面图。
上述附图所出现的标号说明：1-采用环状加热器的开合式反射型加热装置，2-环状加热器，3-凹形椭圆镜面体，4-凹形椭圆镜面，5-棒状体(工具支撑筒)，6-电热丝，7-透明容纳管，8-凹形椭圆镜面体的一侧的焦点(外侧焦点)，9-凹形椭圆镜面体的另一侧的焦点(内侧焦点)，12-假想平面，13-冷却介质传送管，14-冷却介质传送管的开口部(冷却介质喷出口)，16-凹形抛物镜面体，17-凹形抛物镜面，20-半圆状加热器，21、26-半圆形镜面体，22-分开装置，23-开放空间
具体实施例
下面参照附图说明本发明的采用环状加热器的开合式反射型加热装置的实施例。
图1是表示本发明的反射型加热装置内部的图和表示以包含环状加热器全周的假想平面为分界线分开成两个半圆状凹形椭圆镜面体之一加上环状加热器的平面图。图2是本发明的反射型加热装置的断面图。另外在图1所示的实例中冷却介质导入部位于左侧，而在图2所示的实例中冷却介质导入部位于右侧。图3是本发明的反射型加热装置的平面图。图4是表示本发明中环状加热器的平面图。图5是表示本发明的反射型加热装置中红外光运行状况的断面图。
首先对采用凹形椭圆镜面体3作为反射体的情况(实施例1)进行说明。
反射型加热装置1由环状加热器2和环状凹形椭圆镜面体3组成，从环状加热器2发出的红外光通过凹形椭圆镜面4反射，此反射光辐射在棒状体(被加热物)5上。
如图1和图4所示，环状加热器2由两个半圆状加热器20组合成圆状，如图1和图3所示，凹形椭圆镜面体3由两个半圆状镜面体21组合成圆状。两个半圆状加热器20及两个半圆状镜面体21均能通过分开装置22(参照图10、11、12)使两个半圆物相互分离和靠近，在分离时能通过半圆物相互之间形成的分开空间23使棒状体5非常容易进出。
另外棒状体5的形状没有特别限定，无论是中空的棒状体即管状体或者实心的棒状体都可。
另外棒状体5的加热目的也没有特别限定，例如能将棒热嵌入金属管状体中、金属棒状体淬火等金属热处理或者金属棒状体的弯曲加工等金属加工作为目的，但是在图示的实例中是将加工中心的切削工具15(参照图6)热嵌入工具支撑筒5的支撑孔中时，用于加热该工具支撑筒5。
以下详细说明各结构要素。
半圆状加热器20由半圆状红外线发光电热丝(以下简称为电热丝)6(参照图4)和容纳支撑该电热丝6的半圆状透明容纳管7组成。例如，电热丝6是将钨丝线圈弯曲成半圆状而成，透明容纳管7是将透明的石英管弯曲成半圆状而成。电热丝6通过多个支柱(图中未示)固定在透明容纳管7内。电热丝的阳极和阴极分别设置在透明容纳管7的一端和另一端上，阳极和阴极通过电线与电源连接。
一个半圆状加热器20固定在一个半圆状镜面体21内，另一个半圆状加热器20固定在另一个半圆状镜面体21内。
环状凹形椭圆镜面体3是沿环状加热器2配置，以覆盖该环状加热器2，在沿内周面的大致整个周方向上形成凹形椭圆镜面4，使发光电热丝6位于其一侧焦点的外侧焦点8(参照图2、5)上，要加热的棒状体5放置在作为另一侧焦点的内侧焦点9(参照图5)上。内侧焦点9位于以凹形椭圆镜面4包围的空间的中心部位，外侧焦点8位于该空间的凹形椭圆镜面4附近，在同一空间内它们相对位于内侧和外侧。
如图5所示，内侧焦点9在环状凹形椭圆镜面4的全周上可集中在凹形椭圆镜面体3中心线18上的一点，也可以如图8所示，环状凹形椭圆镜面4的全周的各个焦点9的集合可以在凹形椭圆镜面体3的中心线18附近形成以该中心线18为中心的圆。另外图8所示的各个内侧焦点9虽然位于超越凹形椭圆镜面体3的中心线18的位置上，但也可以位于中心线18的前面。
在凹形椭圆镜面4上以放射状凸出设置多个加热器支撑板10，通过这些加热器支撑板10把半圆状加热器20固定在半圆状凹型椭圆镜面体21内指定的位置上。
对于外侧焦点8，整个凹形椭圆镜面4的各个焦点8的集合形成圆(以下称作焦点圆)，发光电热丝6的配置使其整体与焦点圆重合一致。
从发光电热丝6发出的红外光通过凹形椭圆镜面4反射，此反射光全部射向内侧焦点9，在焦点9附近和整个周方向上均匀加热位于该内侧焦点9上或其附近的棒状体5。
棒状体5可以通过任何支撑装置(参照图11)插入配置在凹形椭圆镜面体3的中心孔11中。
如图10及图11所示，两个半圆状镜面体21分别各自安装在两根摇臂24的前端一侧。在摇臂24前端的一个侧面上形成半圆状镜面体容纳部25。一根摇臂24在镜面体容纳部25内容纳支撑一个半圆状镜面体21，另一根摇臂24在镜面体容纳部25内容纳支撑另一个半圆状镜面体21。
两根摇臂24能相互摇动，以使其前端部分在同一平面内相互接近和分离，当前端部分相互最接近时，镜面体容纳部25的端部(相当于半圆的两个端部)相互接触。相反地，随着前端部分相互分离，镜面体容纳部25的端部相互分离，由此被容纳的半圆状镜面体21相互分离，通过由这种分离所形成的分开空间23，能够使棒状体5进出。
本发明中的分开装置22没有特别的限定，例如可由以上两根摇臂24构成。
另外如图1及图2所示，在本发明中半圆状镜面体21要求下流端具有在该镜面体3的内周部开口的冷却介质传送管13，该传送管13的上流端连接在冷却介质供给装置上(图中未表示)，从上述开口部14能向上述棒状体5喷射冷却介质。冷却介质的种类没有特别的限定，例如可以是水或空气。
如果采用这样的结构，则能迅速冷却被加热的棒状体5，能很好地进行棒状体5的淬火处理，另外能迅速冷却烧嵌后的棒状体5，迅速完成配合，提高作业效率。
在摇臂24上形成有连接传送管13的上流端与冷却介质供给装置(图中未表示)的通路。
另外在本发明中要求半圆状镜面体21能够以包含环状加热器2全周的假想平面12为分界线分开成两个。
如果采用这样的结构，则在更换环状加热器2时能将半圆状镜面体21分开，简单、迅速地取出和更换环状加热器2。
下面说明该反射型加热装置1的使用方法。
在这里以用于将加工中心的切削工具15(参照图6)热嵌入工具支撑筒(棒状体)5的加热处理作为例子。
首先如图11所示，将两根摇臂24、24的前端部相互分开，在两个半圆状镜面体21之间形成分开空间23。通过该分开空间23将棒状体5插入镜面体3的中心孔11内，采用夹持器将工具支撑筒5的一端部固定，使工具支撑筒5配置在凹形椭圆镜面体3的中心孔11内。此时使工具支撑筒5要加热的部分位于凹形椭圆镜面体3的内侧焦点9上。
使两根摇臂24的前端部分相互闭合，两个半圆状镜面体21的前端部分相互接触，构成环状凹形椭圆镜面体3。
如果开通电源，使环状加热器2开始发光，则如图5双点划线所示，此光(红外光)由凹形椭圆镜面4反射，反射的光全部射向内侧焦点9。内侧焦点9处于凹形椭圆镜面体3的中心线上。反射光在全周内均匀加热工具支撑筒5要加热的部分。工具支撑筒5由于采用红外光辐射量大的环状加热器而使其全周加热，因此在快速加热的同时，使全周均匀加热，其温度迅速上升到目标温度。
在被加热的工具支撑筒5的支撑孔中插入钻头等切削工具15(参照图6)的一端。如果切削工具15插入到指定的深度，则通过冷却介质传送管13从其一端的开口部14(参照图7)喷射空气或冷却水，通过此冷却介质直接、迅速地冷却工具支撑筒5。冷却介质的流向例如为图7中箭头方向。
如果这样迅速地冷却工具支撑筒5，则能迅速完成工具支撑筒5和切削工具15的烧嵌。
当第一根烧嵌作业完成后，为了着手第二根作业，则将两根摇臂24的前端相互分开，在两个半圆状镜面体21相互之间形成分开空间23。通过该分开空间23将第一根工具支撑筒5从镜面体3取出，再代换以第二根工具支撑筒5插入镜面体3内。使两根摇臂24的前端部再次相互闭合，两个半圆状镜面体21的前端部相互接触，构成环状凹形椭圆镜面体3。再按第一根同样的过程进行加热处理。
根据本发明，能够对棒状体5的周围进行均匀、快速加热。另外由于从发光量大的环状加热器2发出红外线，红外光被环状镜面4反射，因此在快速加热的时候不需要设置那么多的加热器和反射镜，能使整个装置的结构紧凑。
另外通过分开空间23，能简单且迅速地使棒状体5进出以及拔出和插入。在棒状体5长、难以从中心孔11的管轴方向拔出和插入的情况下是特别有效的。
下面参照图9对本发明实施例2进行说明。
实施例2与实施例1的不同点就是设置环状凹形抛物镜面体16代替环状凹形椭圆镜面体3。
环状凹形抛物镜面体16是沿环状加热器2配置，以覆盖该环状加热器，在沿内周面的大致整个周方向上形成凹形抛物镜面17，使发光电热丝6位于其焦点19上。
从环状加热器2发出的红外光被凹形抛物镜面17反射，此反射光辐射在配置于凹形抛物镜面体16中心孔的11中心线18上的棒状体5。
另外与实施例1同样，环状加热器2由两个半圆状加热器20组合成圆状，凹形抛物镜面体16由两个半圆状凹形抛物镜面体26组合成圆状。
如图9的双点划线所示，在本实施例中由凹形抛物镜面17反射的光成为相互平行的光，朝中心孔11的中心线18、并与该中心线18成直角而前进。所以在棒状体5中相当于凹形抛物镜面17的中心线18方向的长度的整个部分无遗漏地被光照射，该部分被均匀加热。
在该实施例2中也可与上述实施例1同样使用。
另外要求半圆状镜面体26一端具有在该镜面体26的内周部开口的冷却介质传送管13，该传送管13的另一端连接在冷却介质供给装置上，从上述开口部14能向棒状体5喷射冷却介质。
如果采用这样的结构，则能迅速冷却被加热的棒状体5，能很好地进行棒状体5的淬火处理，同时能迅速冷却烧嵌后的棒状体5，迅速完成配合，提高作业效率。
另外要求半圆状镜面体26能够以包含环状加热器2全周的假想平面12为分界线分开成两个。
如果采用这样的结构，则在更换环状加热器2时能将半圆状镜面体26分开，简单、迅速地取出和更换环状加热器2。
Claims (4)
1、一种采用环状加热器的开合式反射型加热装置，其特征在于：它包括环状加热器和凹形椭圆镜面体，所述环状加热器由环状红外线发光电热丝和容纳支撑所述电热丝的环状透明容纳管组成，所述凹形椭圆镜面体为包围所述环状加热器的环状凹形椭圆镜面体，在沿内周面的整个周方向上形成凹形椭圆镜面，所述发光电热丝位于凹形椭圆镜面的外侧焦点圆上，所述待加热的棒状体放置在凹形椭圆镜面内侧焦点的中心孔位置；从所述环状加热器发出的红外线通过所述凹形椭圆镜面反射，此反射光被集中后照射在所述待加热的棒状体上；所述环状加热器由两个半圆状加热器组合成圆状，所述凹形椭圆镜面体也是由两个半圆状凹形椭圆镜面体组合成圆状，所述两个半圆状加热器及两个半圆状凹形椭圆镜面体均通过分开装置使所述两个半圆物能相互分离和靠近，在分离时所述两半圆物相互之间围成的空间增大，方便所述待加热棒状体进出加热装置。
2、一种采用环状加热器的开合式反射型加热装置，其特征在于：它包括环状加热器和凹形抛物镜面体，所述环状加热器由环状红外线发光电热丝和容纳支撑所述电热丝的环状透明容纳管组成，所述凹形抛物镜面体为包围所述环状加热器的环状凹形抛物镜面体，在沿内周面的整个周方向上形成凹形抛物镜面，所述发光电热丝位于凹形抛物镜面的外侧焦点圆上，所述待加热的棒状体放置在凹形抛物镜面内侧焦点的中心孔位置；从所述环状加热器发出的红外线通过所述凹形抛物镜面反射，此反射光被集中后照射在所述待加热的棒状体上；所述环状加热器由两个半圆状加热器组合成圆状，所述凹形抛物镜面体也是由两个半圆状凹形抛物镜面体组合成圆状，所述两个半圆状加热器及两个半圆状凹形抛物镜面体均通过分开装置使所述两个半圆物能相互分离和靠近，在分离时所述两半圆物相互之间围成的空间增大，方便所述待加热棒状体进出加热装置。
3、根据权利要求1或2所述的采用环状加热器的开合式反射型加热装置，其特征在于：所述半圆状凹形椭圆镜面体或半圆状凹形抛物镜面体的一端具有在该镜面体的内周部开口的冷却介质传送管，该传送管的另一端连接在冷却介质供给装置上，从所述开口部能向待加热棒状体喷射冷却介质。
4、根据权利要求1或2所述的采用环状加热器的开合式反射型加热装置，其特征在于：所述半圆状凹形椭圆镜面体或半圆状凹形抛物镜面体能够以包含所述环状加热器全周的假想平面为分界线分开成两个部分。
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