CN205754897U - 接触式加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种接触式加热装置，包括加热体以及与所述加热体相接触的加热层，所述加热层具有用于加热样品的加热面，所述加热面上设有导热介质层。本实用新型通过在接触式加热装置的加热面铺设导热介质层，特别是石墨导热膜，解决了现有技术中其加热面存在较大温差的缺陷，使加热面水平方向的各处达到热平衡，温度均匀，而厚度方向由于导热系数较低，温度不易散失，保证加热所需温度。

Description

接触式加热装置

技术领域

本实用新型涉及加热设备，特别是涉及一种接触式加热装置。

背景技术

在干燥和热处理等工艺中经常采用平板加热器或弧形加热器对物品进行干燥及加热。平板加热器及弧形加热器均属于接触型干燥设备，这类设备的主要组成为发热体和加热层，其工作机理为：通过电或介质对发热体进行加热，由于发热体和加热层是紧密接触的，根据热传递原理，温度会从高温部分传递到低温部分，由于发热体的温度比加热层的温度高，所以发热体产生的高温会传递到加热层上，使加热层的温度升高，由此对与加热层相接触的样品进行加热。

接触型干燥设备的加热层通常采用导热率较高的铝材制作，但即便采用铝材也会因生产、加工、结构等各种因素，导致加热层表面各处的温差较大。有时为使加热层表面具有较高的光洁度，或者为使加热层具有良好的耐酸、耐碱性，其材质通常还会选用不锈钢，在这种情况下加热层表面温差尤为显著，这是由于不锈钢自身导热性不好，使得加热层在距离发热体近处的温度高于离发热体远处的温度，导致加热板表面温度不均匀，产生较大的温差。加热层表面较大的温差在生产中会严重影响样品的质量，在实验中会影响实验结果的准确性，所以解决接触型干燥设备表面温差大这一问题就显得尤为重要。

目前，缩小接触型干燥设备表面温差的方法主要有以下几种：1、从设备本身结构着手，如增加发热体的数量，使镶嵌在加热层的发热体间的距离尽可能的小，即使单位面积内加热层上所嵌的发热体的数量尽可能多；2、从设备材料着手，如将加热层材料由不锈钢换为导热性能更好的基材，如铜材；3、使用导热材料，如导热硅胶对导热层进行填充，以缩小加热层表面的温度差。

上述方法均存在一些不足之处，具体如下：

(1)增加发热体的数量：

a、由于单个发热体自身的功率很大，发热体的数量增加过多不仅增加了设备的耗电量，总功率过大还很容易烧坏电源；

b、设备结构复杂，设计、加工困难；

c、只能用于新设计加工的设备，而对于已出厂的设备仍无法解决表面温度差；

(2)将加热层材料换为导热性能更好的铜材：

a、在纵向上解决的温度差有限；

b、抗腐蚀性能不好；

c、加热层表面容易粘黏样品，破坏样品的表面质量；

d、材料价格昂贵，增加了设备的采购费用；

(3)采用导热硅胶对导热层进行填充：

a、导热硅胶对水的吸附能力较强，使用寿命短；

b、低温时有二氧化碳晶体渗出，晶体与样品表面挤压会损坏样品表面质量；

c、高温下易老化出现空洞，影响使用效果。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种加热层温差小、结构简单、不会影响样品表面质量的接触式加热装置。

一种接触式加热装置，包括热源装置、加热体以及加热层，所述热源装置用于加热所述加热体，所述加热层与所述加热体相接触，且具有用于加热样品的加热面，所述加热面上设有导热介质层。

所述热源装置具体可采用电加热或介质加热的方式为加热体提供热量。

在其中一个实施例中，所述导热介质层为石墨导热膜。

在其中一个实施例中，所述石墨导热膜的厚度为0.01～0.5mm。优选为0.15mm。

在其中一个实施例中，还包括铺设在所述导热介质层之上的聚四氟乙烯膜。

在其中一个实施例中，所述加热层的材质为不锈钢。

在其中一个实施例中，所述加热层为加热平板。

在其中一个实施例中，还包括底板和绝热支架，所述加热平板通过所述绝热支架设置于所述底板上，所述热源装置为电源。

在其中一个实施例中，还包括热电偶和控制器，还包括热电偶和控制器，所述热电偶设置于所述加热平板之上，用于测定所述加热平板的温度；所述控制器通过有线或无线连接至所述加热体和热电偶，用于调节所述加热平板的温度。

在其中一个实施例中，所述加热层为圆筒形，且两端分别设置有第一底面和第二底面，所述加热体为管状，且一端部延伸出所述第一底面形成进油管，另一端部延伸出所述第二底面形成出油管，所述热源装置包括热油出口和回油口，所述热油出口通过管道连通至所述进油管，所述出油管通过管道连通至所述回油口。

在其中一个实施例中，所述加热体螺旋形盘贴于所述加热层的内壁。

本实用新型的原理及优点如下：

鉴于发热体的数量有限，仅能在加热层的局部进行设置，或加热体由于介质传输导致自身各处的温度不一致等原因，接触式加热装置的加热面各位置之间必然有温度差存在。

石墨导热膜是一种导热效率非常高的材料，且其在厚度方向x上的导热系数为10w/m.k，而水平方向y的导热系数为1500w/m.k，这正满足了使接触式加热装置厚度方向x传递的热量相对较低，而水平方向y传递的热量相对较高的需求。因此，本实用新型通过在接触式加热装置表面铺设石墨导热膜，可把加热面的高温点的温度经过石墨导热膜迅速沿水平方向传递到低温点，从而使加热面各处达到热平衡，温度均匀，而厚度方向由于导热系数较低，温度不易散失，保证加热所需温度。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型通过在接触式加热装置的加热面铺设导热介质层，特别是石墨导热膜，解决了现有技术中其加热面存在较大温差的缺陷，使加热面水平方向的各处达到热平衡，温度均匀，而厚度方向由于导热系数较低，温度不易散失，保证加热所需温度。

(2)该接触式加热装置结构简单，可基于现有设备进行改进，有效降低了设备成本，使用方便、快速、经济且不会破坏加热器设备表面。

(3)通过在导热介质层之上进一步铺设聚四氟乙烯膜，可有效防止样品粘连的情况出现，避免对样品表面造成损伤。

(4)加热面仍然采用不锈钢材质，具有良好的耐酸、耐碱性，可延长接触式加热装置使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的烘缸结构示意图；

图2为包括图1所述烘缸的接触式加热装置结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例中的接触式加热装置结构示意图；其中，

1、烘缸；11、进油管；12、导热管；13、缸体；14、出油管；131、侧面；132、第一底面；133、第二底面；15、石墨导热膜a；22、加热装置；23、第一连接管；24第二连接管；25、油泵；31、加热体；32、加热平板；33、底板；34、绝热支架；35、热电偶；36、控制器；37、石墨导热膜b。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型的接触式加热装置作进一步详细的说明。

本实用新型采用的石墨导热膜为市售。

实施例1

本实施例一种烘缸1，如图1所示，包括进油管11、导热管12、缸体13以及出油管14，其中，缸体13具有用于烘干待烘样品的侧面131、第一底面132和第二底面133，导热管12螺旋形盘贴在缸体13的内壁，且一端部延伸出第一底面132形成进油管11，另一端部延伸出第二底面133形成出油管14，进油管11、缸体13、出油管14共轴设置，由此可保证缸体13的平衡性，在对待烘样品进行干燥时，使待烘样品受热均匀；螺旋形盘贴可增加缸体13内壁与供油通道的接触面积和接触长度，使导热油在单次循环中的热转换效率更高，具体可为贴设于缸体13内壁的独立的管道，也可以为两侧边均焊接于缸体13内壁的半圆形管，与缸体13的内壁共同形成能够导通的管道；另外为了减少介质对缸体13的腐蚀，缸体13的材质为不锈钢。

缸体13的形状为圆筒形，直径600mm，轴线方向长为800mm，侧面131表面依次铺设有石墨导热膜a 15和聚四氟乙烯膜(图中未示出)，二者均可通过其本身的粘结性直接进行粘贴，其中，石墨导热膜a 15的厚度为0.15mm。可理解的是，在其他实施例中，石墨导热膜也可采用其它厚度。

通过铺设石墨烯导热膜a 15，可以把烘缸较高温端的热量经过石墨导热膜迅速沿水平方向传递到低温端，从而使烘缸两端的温度均匀，达到热平衡，而厚度方向由于导热系数较低，温度不易散失，有效保证烘干所需温度。聚四氟乙烯膜的设置，可以有效防止样品(如纸张)粘连的情况出现，避免对样品表面造成损伤。

可以理解的是，石墨导热膜a 15的具体种类或性能可以根据烘干所需温度和其他使用条件(如压力)选择。

上述烘缸可具体应用于接触式加热装置中，如图2所示，该接触式加热装置包括烘缸1、加热装置22、第一连接管23和第二连接管24，加热装置22包括热油出口和回油口，第一连接管23的一端通过轴承连通至烘缸1的进油管11，另一端连通至所述热油出口，第二连接管24的一端通过轴承连通至烘缸1的出油管14，另一端连通至所述回油口。介质(如导热油)经加热装置22加热后经第一连接管23导通至烘缸1的导热管12，由此通过热量传递对与烘缸1的侧面131接触的样品(如纸张)进行烘干，然后介质再经第二连接管24导回至加热装置22，由此循环，实现样品的加热烘干。

可以理解的是，烘缸1的数量可为1个或多个，图2所示为两个。

可以理解的是，还可以通过在第一连接管23或第二连接管24上设置油泵25，以提高介质的流通速度，提高烘干效率。

对上述接触式加热装置与现有技术中的设备进行烘缸两端温度差的测量，结果如表1所示：

表1

由表1可以看出，本实用新型降低温差的效果要明显优于现有技术。

实施例2

本实施例一种接触式平板加热器，如图3所示，包括加热体31、加热平板32、底板33、绝热支架34、热电偶35和控制器36，其中，

加热平板32是长600mm，宽300mm，厚20mm的不锈钢板，加热平板32的一面镶嵌有两个加热体31，加热体31的加热方式为电加热，相对的另一面为用于加热样品的加热面，加热平板32通过绝热支架34设置于底板33上，且加热平板32和底板33平行设置，便于进行加热操作，热电偶35设置于所述加热平板上，进行加热平板实时温度的测定，加热体31和热电偶35通过线缆连接至控制器36，进行温度信息的反馈和调节。

加热平板32的加热面上依次铺设有石墨导热膜b 37和聚四氟乙烯膜(图中未示出)，二者均可通过其本身的粘结性直接进行粘贴，其中，石墨导热膜b 37的厚度为0.15mm。可理解的是，在其他实施例中，石墨导热膜也可采用其它厚度。

通过铺设石墨烯导热膜b 37，可以把加热面上距离加热体31较近，温度较高的位点(如a点)的热量经过石墨导热膜迅速沿水平方向传递到距离加热体31较远，温度较低的位点(如b点)，从而使加热面各处达到热平衡，温度均匀，而厚度方向由于导热系数较低，温度不易散失，有效保证加热所需温度；聚四氟乙烯膜的设置，可以有效防止样品(如纸张)粘连的情况出现，避免对样品表面造成损伤。

可以理解的是，石墨导热膜15的具体种类或性能可以根据加热所需温度和其他使用条件(如压力)选择。

对上述接触式平板加热器与现有技术中的设备进行不同位置温度差的测量，试验时设定接触式平板加热器的温度为120℃，在加热面上取一点为a，点a位于加热体31的中线位置，在加热面另取一点为b，使b点到a点的距离为L1，用接触式数显温度计测量本实用新型处理后以及现有技术的加热装置中a、b两点温度，计算出a、b两点的温度差，比较它们之间温差改善的效果，结果如表2所示：

表2

由表2可以看出，本实用新型降低温差的效果要明显优于现有技术。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种接触式加热装置，其特征在于，包括热源装置、加热体以及加热层，所述热源装置用于加热所述加热体，所述加热层与所述加热体相接触，且具有用于加热样品的加热面，所述加热面上设有导热介质层。

2.根据权利要求1所述的接触式加热装置，其特征在于，所述导热介质层为石墨导热膜。

3.根据权利要求2所述的接触式加热装置，其特征在于，所述石墨导热膜的厚度为0.01～0.5mm。

4.根据权利要求1所述的接触式加热装置，其特征在于，还包括铺设在所述导热介质层之上的聚四氟乙烯膜。

5.根据权利要求1所述的接触式加热装置，其特征在于，所述加热层的材质为不锈钢。

6.根据权利要求1-5任一项所述的接触式加热装置，其特征在于，所述加热层为加热平板。

7.根据权利要求6所述的接触式加热装置，其特征在于，还包括底板和绝热支架，所述加热平板通过所述绝热支架设置于所述底板上，所述热源装置为电源。

8.根据权利要求7所述的接触式加热装置，其特征在于，还包括热电偶和控制器，所述热电偶设置于所述加热平板，用于测定所述加热平板的温度；所述控制器通过有线或无线连接至所述加热体和热电偶，用于调节所述加热平板的温度。

9.根据权利要求1-5任一项所述的接触式加热装置，其特征在于，所述加热层为圆筒形，且两端分别设置有第一底面和第二底面，所述加热体为管状，且一端部延伸出所述第一底面形成进油管，另一端部延伸出所述第二底面形成出油管，所述热源装置包括热油出口和回油口，

所述热油出口通过管道连通至所述进油管，所述出油管通过管道连通至所述回油口。

10.根据权利要求9所述的接触式加热装置，其特征在于，所述加热体螺旋形盘贴于所述加热层的内壁。