CN219068388U - 热压印均匀加热系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种热压印均匀加热系统，包括热源结构和温度控制模块，热源结构包括隔热块、第一导热块、第二导热块和可预定形状的发热片，发热片安装于第一导热块和第二导热块之间，隔热块位于第二导热块远离发热片一侧，温度控制模块电性连接发热片，温度控制模块用于控制发热片工作。本申请实施例的热压印均匀加热系统，简化了热压印的加热装置，避免了大面积加热造成的能源浪费，可以实现大面幅高温加热，热压印效率较高，具有完整的温度控制方案，整个加热过程温度可控，通过对发热片的图案形状的合理布局，形成一个局部均匀发热的区域，实现对玻璃表面的均匀快速加热，产品成型质量好。

Description

热压印均匀加热系统

技术领域

本申请属于热压印技术领域，更具体地说，是涉及一种热压印均匀加热系统。

背景技术

玻璃微纳光学元件，如微透镜阵列、微光栅阵列、衍射光学元件等，在显微成像、激光辐射，照明等方面有着广泛的应用。而现有的玻璃元件制造技术如精密磨抛，存在加工效率低、微纳结构加工困难等问题。热压印技术实现了玻璃微纳光学元件的低成本高效率加工，具有极大的应用前景。

然而，热压印设备常采用红外加热管、电加热棒对加热模块整体进行加热，消耗了大量的热量，并需额外装置对整体进行冷却，降低了热压印效率，且造成了能量浪费。而且，加热元件的不均匀发热区域导致整个加热装置温度均匀性差，导致玻璃成型元件产生内部残余应力和翘曲变形。热压印设备的热压印效率较低，产品成型质量较差。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种热压印均匀加热系统，以解决现有技术中存在的热压印效率较低，产品成型质量较差的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种热压印均匀加热系统，包括热源结构和温度控制模块，所述热源结构包括隔热块、第一导热块、第二导热块和可预定形状的发热片，所述发热片安装于所述第一导热块和所述第二导热块之间，所述隔热块位于所述第二导热块远离所述发热片一侧，所述温度控制模块电性连接所述发热片，所述温度控制模块用于控制所述发热片工作。

在一些实施例中，所述发热片材料为钨或铂，所述第一导热块和第二导热块材质为绝缘高导热陶瓷，所述隔热块的材质为熔融石英。

在一些实施例中，所述温度控制模块包括用于温度监控的温控仪、用作开关的继电器、用于测量温度的热电偶和用于给所述发热片供电的电源，所述温控仪电性连接所述继电器、所述热电偶和所述电源，所述继电器电性连接所述发热片和所述电源，所述热电偶位于靠近所述发热片位置。

在一些实施例中，所述隔热块上远离所述发热片一侧设置有通槽，所述通槽的底壁上设置有第一安装孔，所述通槽和所述第一安装孔用于安装所述热电偶。

在一些实施例中，所述第二导热块上对应所述第一安装孔位置设置有第二安装孔，所述第二安装孔连接所述热电偶。

在一些实施例中，所述第一安装孔位于所述发热片中部位置，所述第二安装孔位于所述发热片中部位置。

在一些实施例中，所述发热片的延伸路径呈平面双螺旋状。

在一些实施例中，所述发热片包括设于所述第一导热块与所述第二导热块之间的发热丝，所述发热丝两端设置有金属电极，所述金属电极一端从所述第一导热块和所述第二导热块之间露出，所述金属电极电性连接所述温度控制模块。

在一些实施例中，所述热压印均匀加热系统还包括耐高温导线，所述耐高温导线电性连接所述发热片和所述温度控制模块。

在一些实施例中，所述第一导热块远离所述发热片一侧设置有微纳结构。

在一些实施例中，所述热源结构还包括多个夹紧装置，多个所述夹紧装置连接所述第一导热块和所述第二导热块。

在一些实施例中，所述热压印均匀加热系统还包括导热胶层，所述第一导热块通过所述导热胶层与所述发热片相连，所述发热片通过所述导热胶层与所述第二导热块相连。

本申请实施例提供的热压印均匀加热系统的有益效果在于：与现有技术相比，本申请实施例的热压印均匀加热系统，设置发热片在第一导热块和第二导热块之间，使用发热片发热，简化了热压印的加热装置，避免了大面积加热造成的能源浪费，可以实现大面幅高温加热，热压印效率较高，不需要设置复杂的冷却装置，设置温度控制模块电性连接发热片，且控制发热片均匀快速发热，具有完整的温度控制方案，整个加热过程温度可控，发热片的图案形状可以改变，通过对发热片的图案形状的合理布局，形成一个局部均匀发热的区域，实现对玻璃表面的均匀快速加热，产品成型质量好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的热压印均匀加热系统的热源结构的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的热压印均匀加热系统的热源结构的侧视图；

图3为图2中A的局部放大图；

图4为本申请实施例提供的热压印均匀加热系统的热源结构的爆炸结构示意图；

图5为本申请实施例提供的热压印均匀加热系统的发热片的俯视图；

图6为本申请实施例提供的热压印均匀加热系统的发热片和温度控制模块的结构框图。

其中，图中各附图标记：

11、发热片； 111、金属电极；

12、隔热块； 121、通槽； 122、第一安装孔；

13、第一导热块；

14、第二导热块；141、第二安装孔；

21、温控仪；22、继电器；23、热电偶；24、电源。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征、结构或特性。

请一并参阅图1、图2和图3，现对本申请实施例提供的热压印均匀加热系统进行说明。热压印均匀加热系统包括热源结构和温度控制模块。热源结构包括发热片11、隔热块12、第一导热块13和第二导热块14。发热片11的形状可以预定(双螺旋状、S形弯曲状等)，发热片11安装于第一导热块13和第二导热块14之间，隔热块12位于第二导热块14远离发热片11一侧。温度控制模块电性连接发热片11，温度控制模块用于控制发热片11工作。

本申请实施例提供的热压印均匀加热系统的有益效果在于：本申请实施例的热压印均匀加热系统，设置发热片11在第一导热块13和第二导热块14之间，使用发热片11发热，简化了热压印的加热装置，避免了大面积加热造成的能源浪费，可以实现大面幅高温加热，热压印效率较高，不需要设置复杂的冷却装置，设置温度控制模块电性连接发热片11，且控制发热片11均匀快速发热，具有完整的温度控制方案，整个加热过程温度可控，发热片11的图案形状可以改变，通过对发热片11的图案形状的合理布局，形成一个局部均匀发热的区域，实现对玻璃表面的均匀快速加热，产品成型质量好。

发热片11材料为钨或铂，化学性质很稳定，常温下不跟空气和水反应，导电性和导热性良好。第一导热块13和第二导热块14材质为绝缘高导热陶瓷，导热效率高。隔热块12的材质为熔融石英，隔热效果好。

发热片11可以通过激光切割、蚀刻或微冲裁等工艺制成不同的图案形状。改变发热片11的厚度、图案的形状和线宽可以改变发热片11电阻的大小，从而调节发热片11的功率，通过优化发热片11的图案形状和线宽使局部温度分布更均匀。

在一个实施例中，请参阅图6，温度控制模块包括温控仪21、继电器22、热电偶23和电源24温控仪21电性连接继电器22、热电偶23和电源24，继电器22电性连接发热片11和电源24，热电偶23位于靠近发热片11位置。继电器22可以为固态继电器，固态继电器是的控制端与负载端的隔离用光电耦合或脉冲信号。固态继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。热电偶23可以为K型热电偶，K型热电偶可测量0-1300℃的介质温度，其热电势与温度的关系近似线性，是目前用量最大的热电偶。电源24可以为稳压电源，不稳定的电压容易会给设备造成致命伤害，影响生产，造成交货期延误、质量不稳定等多方面损失。不稳定的电压也容易加速设备的老化、影响使用寿命甚至烧毁配件，严重者甚至发生安全事故，造成不可估量的损失。稳压电源可以保障电压稳定，还具有过压保护(超过输出电压的+10％)、欠压保护(低于输出电压的-10％)、缺相保护、短路过载保护最基本的保护功能。继电器22控制电源24给发热片11供电，发热片11发热。热电偶23测量发热片11的温度，并反馈信号到温控仪21。继电器22与温控仪21的输出端用导线相连，并利用航空插头接口连接稳压电源来控制发热片11的功率变化，实现对温度的PID(Proportion IntegrationDifferentiation.比例-积分-微分)闭环控制。

温度控制模块可以使用现有的模糊PID控制方式，模糊PID控制控温准确，控温精度高。首先将温度偏差和温度偏差变化率作为输入并转化为模糊域上的模糊值，经过一系列变换后自动对PID控制器的参数进行整定，然后将参数输入到PID控制器中，最后输出一个控制量给执行机构。模糊PID不需要精确的数学模型，能较好的处理时变、非线性、滞后等问题，有很好的鲁棒性，响应速度快。

在一个实施例中，请参阅图1和图4，隔热块12上远离发热片11一侧设置有通槽121，通槽121的底壁上设置有第一安装孔122，通槽121和第一安装孔122用于安装热电偶23。在隔热块12上设置第一安装孔122，方便安装热电偶23。在隔热块12上设置通槽121，方便过线。

在一个实施例中，请参阅图1和图4，第二导热块14上设置有第二安装孔141，第二安装孔141对应第一安装孔122位置，第二安装孔141用于方便安装热电偶23，通过在第二导热块14上安装热电偶23，方便热电偶23实时监测发热片11的温度。

在一个实施例中，请参阅图1和图4，第一安装孔122位于发热片11中部位置，第二安装孔141位于发热片11中部位置。热电偶23穿过第一安装孔122安装在第二安装孔141上，发热片11边缘的热量容易散发出去，使用热电偶23监测发热片11中心的温度更准确。

在一个实施例中，请参阅图4和图5，发热片11的延伸路径呈平面双螺旋状，发热片的一端沿顺时针螺旋卷绕，到达图案中心，再逆时针卷绕，延伸出发热片的另一端。在较小的面积实现较长的发热片11整体长度，充分利用空间，方便实现局部均匀发热。发热片11的线宽均匀，发热片11上各段之间间隔均匀，发热效率高。

在一个实施例中，发热片11呈S型弯曲状。在较小的面积实现较长的发热片11整体长度，充分利用空间，方便实现局部均匀发热。发热片11的线宽均匀，发热片11上各段之间间隔均匀，发热效率高。

在一个实施例中，请参阅图4和图5，发热片11包括发热丝，发热丝设于第一导热块13和第二导热块14之间。发热丝两端设置有金属电极111，金属电极111一端从第一导热块13和第二导热块14之间露出，金属电极111电性连接温度控制模块。两个金属电极111分别焊接在发热丝的两端，一个金属电极111作为正极，另一个金属电极111作为负极，方便发热片11与温度控制模块电性连接。金属电极111从第一导热块13和第二导热块14之间露出，发热片11完全位于第一导热块13和第二导热块14之间，避免热量散失，减少能量浪费。

在一个实施例中，热压印均匀加热系统还包括耐高温导线，耐高温导线电性连接发热片11和温度控制模块。耐高温导线一端连接金属电极111，另一端连接固态继电器22，固态继电器22控制发热片11工作。发热片11发热，金属电极111也能导热，设置耐高温导线电性连接金属电极111和固态继电器22，可以保障发热片11和温度控制模块稳定电性连接，保障发热片11正常工作。

在一个实施例中，第一导热块13远离发热片11一侧设置有微纳结构。通过在第一导热块13上设置微纳结构，保障第一导热块13热压印出玻璃微纳光学元件，提高产品成型质量。

在一个实施例中，热源结构还包括多个夹紧装置，多个夹紧装置连接第一导热块13和第二导热块14。夹紧装置可以是弹性夹子，在第一导热块13和第二导热块14边缘安装多个弹性夹子，将发热片11固定在第一导热块13和第二导热块14之间。夹紧装置也可以是螺栓螺母，在第一导热块13和第二导热块14边角位置设置通孔，螺栓穿过通孔与螺母连接，夹紧位于第一导热块13和第二导热块14之间的发热片11。设置夹紧装置，方便第一导热块13和第二导热块14之间的拆装。

在一个实施例中，热压印均匀加热系统还包括导热胶层，第一导热块13通过导热胶层与发热片11相连，发热片11通过导热胶层与第二导热块14块相连。导热胶水为耐高温绝缘导热材质，通过导热胶层将发热片11连接在第一导热块13和第二导热块14之间，保障了发热片11的导热效率。导热胶层位于第一导热块13和第二导热块14之间，整体美观性较好。

本申请实施例的工作原理：

电源24给发热片11供电，发热片11发热，第一导热块13发热，对产品进行热压印。热电偶23监控发热片11的温度，反馈到温控仪21，温控仪21控制继电器22开启和关闭，继电器22控制电源24给发热片11的供电，当热电偶23监测到发热片11温度过高时，继电器22控制发热片11断电停止发热，当热电偶23监测到发热片11温度过低时，继电器22控制发热片11通电发热。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热压印均匀加热系统，其特征在于，包括热源结构和温度控制模块，所述热源结构包括隔热块、第一导热块、第二导热块和可预定形状的发热片，所述发热片安装于所述第一导热块和所述第二导热块之间，所述隔热块位于所述第二导热块远离所述发热片一侧，所述温度控制模块电性连接所述发热片，所述温度控制模块用于控制所述发热片工作。

2.如权利要求1所述的热压印均匀加热系统，其特征在于，所述温度控制模块包括用于温度监控的温控仪、用作开关的继电器、用于测量温度的热电偶和用于给所述发热片供电的电源，所述温控仪电性连接所述继电器、所述热电偶和所述电源，所述继电器电性连接所述发热片和所述电源，所述热电偶位于靠近所述发热片位置。

3.如权利要求2所述的热压印均匀加热系统，其特征在于，所述隔热块上远离所述发热片一侧设置有通槽，所述通槽的底壁上设置有第一安装孔，所述通槽和所述第一安装孔用于安装所述热电偶。

4.如权利要求3所述的热压印均匀加热系统，其特征在于，所述第二导热块上对应所述第一安装孔位置设置有第二安装孔，所述第二安装孔连接所述热电偶。

5.如权利要求1-4任一项所述的热压印均匀加热系统，其特征在于，所述发热片的延伸路径呈平面双螺旋状。

6.如权利要求1-4任一项所述的热压印均匀加热系统，其特征在于，所述发热片包括设于所述第一导热块与所述第二导热块之间的发热丝，所述发热丝两端设置有金属电极，所述金属电极一端从所述第一导热块和所述第二导热块之间露出，所述金属电极电性连接所述温度控制模块。

7.如权利要求1-4任一项所述的热压印均匀加热系统，其特征在于，还包括耐高温导线，所述耐高温导线电性连接所述发热片和所述温度控制模块。

8.如权利要求1-4任一项所述的热压印均匀加热系统，其特征在于，所述第一导热块远离所述发热片一侧设置有微纳结构。

9.如权利要求1-4任一项所述的热压印均匀加热系统，其特征在于，所述热源结构还包括多个夹紧装置，多个所述夹紧装置连接所述第一导热块和所述第二导热块。

10.如权利要求1-4任一项所述的热压印均匀加热系统，其特征在于，还包括导热胶层，所述第一导热块通过所述导热胶层与所述发热片相连，所述发热片通过所述导热胶层与所述第二导热块相连。

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