DE60206122T2

DE60206122T2 - Heater with infrared radiation

Info

Publication number: DE60206122T2
Application number: DE60206122T
Authority: DE
Inventors: M. Jean-Michel Mercier; M. Antoine Coniglio
Original assignee: S O P A R A; Sopara
Current assignee: S O P A R A; Sopara
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: EP1306620A1; EP1306620B1; ATE304684T1; FR2831244A1; ES2249548T3; FR2831244B1; DE60206122D1

Abstract

The infra-red heater for curing motor vehicle caulking has a panel (2) with a base plate (3) carrying an insulating panel (4) which is thermally and electrically insulating. The insulating panels supports heating strips (12) connected to an electric power source and emitting medium infra-red rays. An exterior upper panel (5) of low thermal inertia is positioned above the insulation and re emits long infra red waves.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein eine Vorrichtung zum Heizen mit Infrarotstrahlung. Genauer gesagt betrifft diese Erfindung eine Heizvorrichtung mit geringer thermischer Trägheit, die eine Strahlung im Bereich des „langwelligen" Infrarots abgibt und für verschiedene industrielle Anwendungen bestimmt ist, wie etwa Erwärmung, Brennen oder Trocknen, die diesen Strahlungstyp benötigen. Eine solche Heizvorrichtung ist bereits durch das Dokument US-A-3317707 bekannt.The The present invention relates generally to a device for Heating with infrared radiation. More specifically, this invention relates a low thermal inertia heater that emits radiation in the Range of the "long-wave" infrared and for various industrial applications, such as heating, burning or drying, which require this type of radiation. Such a heater is already known from document US-A-3317707.

Bekanntlich entspricht das „langwellige" Infrarot einer Wellenlänge in der Größenordnung von 5 μm, während das „mittelwellige" Infrarot einer Wellenlänge in der Größenordnung von 2,5 μm entspricht.generally known corresponds to the "long-wave" infrared of a wavelength in the Magnitude of 5 μm, while the "medium wave" infrared of a wavelength in the Magnitude of 2.5 μm equivalent.

Gegenwärtig sind „langwellige" Infrarot-Strahler bekannt, die Bleche verwenden, die von hinten mittels Quarzröhren oder Infrarotlampen erhitzt werden, was teure, zerbrechliche und kurzlebige Komponenten sind. Man verwendet auch isolierte elektrische Heizwiderstände, die eine erhöhte thermische Trägheit besitzen, was bei einer bestimmten Zahl von Einsatzbereichen einen Nachteil darstellen kann. Das ist zum Beispiel der Fall bei den Brennprozessen des Klebers in der Automobilindustrie oder bei anderen analogen thermischen Behandlungen, die die Verwendung einer „langwelligen" Infrarotstrahlung notwendig machen, aber gleichzeitig eine thermische Trägheit erfordern, die so gering wie möglich ist.At present, "long-wave" infrared emitters known to use the sheets from the rear by means of quartz tubes or Infrared lamps are heated, resulting in expensive, fragile and short-lived components are. It also uses insulated electrical heating resistors, the an increased thermal inertia which has a certain number of uses Disadvantage can represent. This is the case with the Burning processes of the adhesive in the automotive industry or others analogous thermal treatments involving the use of a "long-wave" infrared radiation necessary, but at the same time require thermal inertia, the lowest possible is.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die Nachteile der aktuellen „langwelligen" Infrarotstrahler auszuschalten, indem sie eine solide, zuverlässige und sparsame Heizvorrichtung mit geringer thermischer Trägheit liefert, die diese aktuellen Strahler vorteilhaft ersetzen kann.The The present invention has the object of the disadvantages of the current "long-wave" infrared radiator Turn off by providing a solid, reliable and economical heater with low thermal inertia provides that can replace these current radiator advantageous.

Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Heizen mit Infrarotstrahlung, insbesondere eine Vorrichtung, die Infrarotstrahlen des „langwelligen" Typs ausstrahlt, wobei diese Vorrichtung wie ein Paneel aussieht, das in Kombination zusammengesetzt ist aus:

– einem Bodenelement in Form einer Platte oder Wanne, das den anderen Elementen des Paneels als Auflager dient;
– einem elektrisch und thermisch isolierenden Zwischenelement, das auf der dem Bodenelement entgegengesetzten Fläche mindestens ein Metall-Heizband trägt, das mit einer Stromquelle verbunden werden kann und dann eine Infrarotstrahlung des „mittelwelligen" Typs abgibt, und
– einem vorderen Element in Form einer Platte oder Abdeckung mit geringer thermischer Trägheit, das vor dem Zwischenelement angebracht ist und eine Infrarotstrahlung des „langwelligen" Typs abstrahlen kann.

For this purpose, the subject matter of the invention is an apparatus for heating with infrared radiation, in particular a device which emits infrared beams of the "long-wave" type, which apparatus looks like a panel composed in combination of:

- A bottom element in the form of a plate or tub, which serves as a support for the other elements of the panel;
- An electrically and thermally insulating intermediate member which carries on the opposite surface of the bottom element at least one metal heating tape which can be connected to a power source and then emits an infrared radiation of the "medium wave" type, and
A front element in the form of a plate or cover with low thermal inertia, which is mounted in front of the intermediate element and can emit infrared radiation of the "long-wave" type.

Die Idee, auf der die vorliegende Erfindung beruht, besteht demnach darin, ein Abstrahlelement „mittelwelliger" Infrarotstrahlung mit einem weiteren Element zu kombinieren, das diese Strahlung flächig verteilt und in Form einer „langwelligen" Infrarotstrahlung wieder abgibt, wobei dieses weitere Element eine geringe thermische Trägheit hat.The Idea on which the present invention is based, therefore therein, a radiating element of "medium wave" infrared radiation to combine with another element that distributes this radiation areally and in the form of a "long-wave" infrared radiation again gives off, this further element a low thermal inertia Has.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das elektrisch und thermisch isolierende Zwischenelement, das das Metall-Heizband oder die Metall-Heizbänder trägt, gebildet durch Übereinanderlegen von zwei oder mehreren Platten aus Keramikmaterial, vorzugsweise aus langfaseriger Keramik, da dieses letztere Material den Vorteil hat, dass von ihm keine Gefahr ausgeht.at an advantageous embodiment of the Invention is the electrically and thermally insulating intermediate element, which carries the metal heating band or the metal heating bands, formed by superimposing of two or more plates of ceramic material, preferably made of long-fiber ceramics, since this latter material has the advantage that from him no danger emanates.

Um die thermische Trägheit der Vorrichtung so gering wie möglich zu halten, ist das vordere Element in Form einer Platte oder Abdeckung vorteilhafterweise ein metallisches Element relativ geringer Dicke und Masse; außerdem ist die Oberfläche dieses metallischen Elements so behandelt, dass die Wärmeausbreitung und die Abstrahlung der Infrarotstrahlung des „langwelligen" Typs begünstigt wird.Around the thermal inertia the device as low as possible to hold, is the front element in the form of a plate or cover advantageously a metallic element of relatively small thickness and mass; Furthermore is the surface This metallic element is treated so that the heat propagation and the radiation of the infrared radiation of the "long-wave" type is favored.

Im Fall eines Bodenelements in Form einer Wanne ist dieses vorteilhafterweise an seinen gefalzten Längskanten und/oder Querkanten mit Distanzstücken versehen, die das vordere Element in Form einer Platte oder Abdeckung auf Abstand zum Bodenelement halten, wodurch ein direkter Kontakt zwischen diesen zwei Elementen verhindert wird. Auf diese Weise wird die „Wärmebrücke" zwischen den Elementen minimiert, was auch noch zur Verringerung der thermischen Trägheit beiträgt.in the Case of a floor element in the form of a tub, this is advantageously at its folded longitudinal edges and / or transverse edges provided with spacers that the front Element in the form of a plate or cover at a distance from the ground element holding, creating a direct contact between these two elements is prevented. In this way, the "thermal bridge" between the elements is minimized, which also contributes to the reduction of thermal inertia.

Im Fall eines als Abdeckung gestalteten vorderen Elements hat dieses gefalzte Längskanten und Querkanten, die an der Außenseite und ohne direkten Kontakt die entsprechenden gefalzten Längskanten und Querkanten des als Wanne gestalteten Bodenelements überdecken. Es ist jedoch vorteilhaft, in diesem Fall Haltemittel in der Art von Stift oder Schraube vorzusehen, die mit Spiel die gefalzten Längskanten und/oder Querkanten des als Abdeckung gestalteten vorderen Elements mit den entsprechenden gefalzten Längskanten und/oder Querkanten des als Wanne gestalteten Bodenelements verbinden. Das vordere Element der Vorrichtung wird demnach gegen das Risiko gesichert, angehoben zu werden oder zu fallen (je nach der Ausrichtung der Vorrichtung), und zwar auch hier bei Minimierung der „Wärmebrücke".in the Case of a cover designed as a front element has this folded long edges and transverse edges on the outside and without direct contact the corresponding folded longitudinal edges and transverse edges of the tub designed as floor element cover. However, it is advantageous in this case holding means in the art of pin or screw provided with the folded longitudinal edges and / or transverse edges of the front element designed as a cover with the corresponding folded longitudinal edges and / or transverse edges connect the designed as a tub floor element. The front element the device is thus secured against the risk raised to become or fall (depending on the orientation of the device), and here too, while minimizing the "thermal bridge".

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung trägt das als Platte oder Abdeckung gestaltete vordere Element in seinem zentralen Bereich eine Temperatursonde, die insbesondere für die automatische Regulierung der Temperatur der Heizvorrichtung vorgesehen ist.In one embodiment of the invention, the designed as a plate or cover wearing front element in its central region a temperature probe, which is provided in particular for the automatic regulation of the temperature of the heater.

Schließlich kann diese Heizvorrichtung an einer ihrer Längs- oder Querkanten ein Stromanschlussgehäuse haben, das der Stromversorgung des Heizbandes oder der Heizbänder von der außenliegenden Stromquelle her dient, und ebenso für den Anschluss der Temperatursonde.Finally, can these heaters have a power connector housing at one of their longitudinal or transverse edges, that of the power supply of the heating tape or the heating bands of the outboard Power source serves, and also for the connection of the temperature probe.

Insgesamt liefert demnach die Erfindung eine Heizvorrichtung in Form eines Paneels von relativ geringer Dicke, also kompakt, und mit einer einfachen und soliden mechanischen Bauweise, also zuverlässig und sparsam, mit hoher Leistung und gesteigerter Reaktivität, und mit einer einfachen Temperaturregulierung, was sie besonderes geeignet macht für industrielle Einsatzbereiche, in denen Wärmebehandlungen eine Infrarotstrahlung des „langwelligen" Typs erfordern.All in all Accordingly, the invention provides a heating device in the form of a Paneels of relatively small thickness, so compact, and with a simple and solid mechanical construction, so reliable and economical, with high performance and increased reactivity, and with a simple temperature control, which makes them particularly suitable for industrial Areas of application in which heat treatments require infrared radiation of the "long wave" type.

Die Erfindung wird besser verstanden werden mit Hilfe der folgenden Beschreibung mit Bezug auf den beigefügten schematischen Zeichnungssatz, der beispielhaft ein Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung zum Heizen mit Infrarotstrahlung zeigt:The The invention will be better understood with the aid of the following Description with reference to the attached schematic drawing set which an exemplary embodiment this device for heating with infrared radiation shows:

1 ist, in explodierter Perspektive, eine Gesamtansicht einer Heizvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung; 1 is an exploded perspective view of an overall view of a heating device according to the present invention;

2 ist eine perspektivische Ansicht des Heizelements der 1 in zusammengebautem Zustand; 2 is a perspective view of the heating element of 1 in assembled condition;

3 ist eine Querschnittsansicht der Heizvorrichtung der 1 und 2; 3 is a cross-sectional view of the heater of 1 and 2 ;

4 ist, im Längsschnitt und in vergrößertem Maßstab, eine Teilansicht dieser Heizvorrichtung, die ein Detail zeigt. 4 is, in longitudinal section and on an enlarged scale, a partial view of this heater, which shows a detail.

Wie die 1 und 2 zeigen, ist die Heizvorrichtung, die das Aussehen eines rechtwinkligen Paneels hat und als Ganzes mit der Kennziffer 2 bezeichnet ist, aus drei Hauptelementen zusammengesetzt, nämlich: einem Bodenelement 3, einem Zwischenelement 4 und einem vorderen Element 5.As the 1 and 2 show is the heater, which has the appearance of a rectangular panel and as a whole with the code number 2 is composed of three main elements, namely: a floor element 3 , an intermediate element 4 and a front element 5 ,

Das Bodenelement 3 ist als rechtwinklige Wanne gestaltet, wobei dieses Element 3 aus Metall ist und als Auflager für die zwei anderen Elemente 4 und 5 dient. Diese Wanne 3 hat zwei gefalzte Längskanten 6 und zwei gefalzte Querkanten 7. Vier Distanzstücke 8 aus Metall sind auf die gefalzten Längskanten 6 der Wanne 3 geschweisst und stehen über diese Wanne im Bereich der Ecken des Paneels 2 vor.The floor element 3 is designed as a rectangular tub, this element 3 is made of metal and as a support for the other two elements 4 and 5 serves. This tub 3 has two folded long edges 6 and two folded transverse edges 7 , Four spacers 8th made of metal are on the folded longitudinal edges 6 the tub 3 welded and stand over this tub in the corners of the panel 2 in front.

Das Zwischenelement 4, das im Inneren des Bodens 3 aufgenommen ist, besteht bei dem gezeigten Beispiel aus den übereinander gelegten rechtwinkligen Platten 9, 10 und 11 aus insbesondere langfaserigem Keramikmaterial. Dieses Zwischenelement trägt auf der dem Bodenelement 3 entgegengesetzten Fläche (hier seine obere Fläche) ein Metall-Heizband 12. Es handelt sich genauer gesagt um ein flaches wellenförmig gebogenes Metallband, das auf die letzte Platte 11 aus Keramikmaterial aufgelegt und darauf punktweise befestigt wird.The intermediate element 4 that is inside the floor 3 is included, consists in the example shown from the superimposed rectangular plates 9 . 10 and 11 in particular long-fiber ceramic material. This intermediate element bears on the floor element 3 opposite surface (here its upper surface) a metal heating tape 12 , It is more precisely a flat wavy curved metal band, on the last plate 11 made of ceramic material and attached point by point.

Das vordere Element 5 hat das Aussehen einer rechtwinkligen Abdeckung aus Metall und hat zwei gefalzte Längskanten 13 und zwei gefalzte Querkanten 14. Die Abmessungen (Länge und Breite) der Abdeckung 5 sind etwas größer als diejenigen der Wanne 3. Diese Abdeckung 5 hat eine geringe Dicke, also eine geringe Masse, was ihre thermische Trägheit reduziert. Außerdem ist ihre Oberfläche durch Schwärzen behandelt, um die Wärmeausbreitung und die Abstrahlung zu verbessern.The front element 5 has the appearance of a rectangular metal cover and has two folded long edges 13 and two folded transverse edges 14 , The dimensions (length and width) of the cover 5 are slightly larger than those of the tub 3 , This cover 5 has a small thickness, ie a low mass, which reduces its thermal inertia. In addition, its surface is treated by blackening to improve heat and radiation.

Die Abdeckung 5 wird auf die vier Distanzstücke 8 so aufgelegt, dass unter Berücksichtigung der oben genannten Größenverhältnisse ihre gefalzten Längskanten 13 und Querkanten 14 an den Außenseiten die entsprechenden gefalzten Längskanten 6 und Querkanten 7 ohne direkten Kontakt überdecken. Außerdem haben die verschiedenen gefalzten Kanten 6, 7, 13 und 14 beispielsweise auf halber Länge Löcher, wie etwa 15 und 16, die das Durchstecken von Teilen 17 in der Art Stift oder Schraube ermöglichen, die eine Verbindung (mit Spiel) zwischen der Abdeckung 5 und der Wanne 3 gewährleisten – siehe im einzelnen die 3 und 4.The cover 5 gets on the four spacers 8th so laid out that, taking into account the above-mentioned size ratios, their folded longitudinal edges 13 and transverse edges 14 on the outer sides of the corresponding folded longitudinal edges 6 and transverse edges 7 cover without direct contact. In addition, the different folded edges have 6 . 7 . 13 and 14 for example, at half-length holes, such as 15 and 16 who are pushing through parts 17 in the way pin or screw allow to connect (with play) between the cover 5 and the tub 3 ensure - see in detail the 3 and 4 ,

An einem seiner Enden hat das Paneel 2 ein Stromanschlussgehäuse 18 für die Stromversorgung des Heizbandes 12 von einer außenliegenden Stromquelle her über ein Stromkabel (nicht gezeigt). An das Stromanschlussgehäuse 18 kann auch eine Temperatursonde 19 angeschlossen werden, wie etwa ein Thermoelement, die unter der Abdeckung 5 in deren Zentrum angeordnet ist.At one of its ends has the panel 2 a power connector housing 18 for the power supply of the heating tape 12 from an external power source via a power cable (not shown). To the power connector housing 18 can also be a temperature probe 19 be connected, such as a thermocouple under the cover 5 is arranged in the center.

Der vorstehend beschriebene Gesamtaufbau kann auf zwei untere Profilteile 20 montiert werden, die parallel zueinander sind und so eine Befestigung auf jedem Gestell oder auf irgendeiner anderen Unterlage ermöglichen.The overall structure described above can be applied to two lower profile parts 20 mounted, which are parallel to each other and thus allow attachment to any frame or on any other surface.

Während des Betriebs des Heizpaneels 2 gibt das von Strom durchflossene Heizband 12 im Inneren dieses Paneels 2 eine „mittelwellige" Infrarotstrahlung ab. Die Abdeckung 5 strahlt dann als Ausbreitung nach außen eine „langwellige" Infrarotstrahlung ab, die je nach Einsatzbereich die gewünschte Wärmebehandlung gewährleistet. Die Temperatursonde 19 erlaubt es, die Heiztemperatur des Paneels 2 zu regulieren.During operation of the heating panel 2 gives the current flowing through the heating band 12 inside this panel 2 a "medium wave" infrared radiation from the cover 5 then emits a "long-wave" infrared radiation as propagation to the outside, which ensures the desired heat treatment depending on the area of application 19 allows the heating temperature of the panel 2 to regulate.

Wenn das Paneel 2 horizontal und mit seiner Abdeckung 5 nach oben zeigend eingesetzt wird, wie in der Zeichnung gezeigt, bildet es vor allem einen „Wärmeboden". Das gleiche Paneel 2 kann jedoch auch in horizontaler Stellung, aber mit der Abdeckung 5 nach unten zeigend eingesetzt werden und bildet in diesem Fall eine „Wärmedecke", oder auch noch in senkrechter Stellung, um eine „Wärmewand" zu bilden. Selbstverständlich kann dieses Paneel 2 sowohl allein als auch in Verbindung mit an deren ähnlichen Paneelen verwendet werden, und zwar in gleicher oder in verschiedener Ausrichtung je nach den Einsatzbereichen.If the panel 2 horizontally and with its cover 5 As shown in the drawing above, it forms above all a "heat wave" - the same panel 2 but can also be in a horizontal position, but with the cover 5 are used pointing downward and forms in this case a "thermal blanket", or even in a vertical position to form a "thermal wall". Of course, this panel can 2 used alone or in conjunction with other similar panels, in the same or different orientation depending on the application.

Man würde den Rahmen der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, nicht verlassen:

– wenn die Abmessungen der Vorrichtung geändert werden;
– wenn eine größere oder kleinere Anzahl von Keramikplatten vorgesehen wird;
– wenn auf gleichwertige Materialien zurückgegriffen wird, zum Beispiel, indem die Keramikplatten durch Platten aus einem anderen mineralischen oder organischen Stoff, der elektrisch und thermisch isoliert, ersetzt werden;
– wenn die Zahl und/oder die Anordnung der Heizbänder oder andere Konstruktionsdetails geändert werden;
– wenn die Vorrichtung in irgendeiner anderen Stellung verwendet wird, sei sie horizontal, vertikal oder schräg;
– wenn diese Vorrichtung für alle möglichen Verwendungszwecke dient, wie etwa Heizen, Trocknen, Brennen, usw. ... in Fabrikationszweigen aller Art, welche Wärmebehandlungen erfordern.

One would not depart from the scope of the invention as defined in the appended claims:

- when the dimensions of the device are changed;
- If a larger or smaller number of ceramic plates is provided;
- if equivalent materials are used, for example by replacing the ceramic plates with plates of another mineral or organic material which is electrically and thermally insulated;
- if the number and / or the arrangement of the heating tapes or other construction details are changed;
If the device is used in any other position, be it horizontal, vertical or oblique;
- When this device is used for all sorts of purposes, such as heating, drying, firing, etc. ... in manufacturing branches of all kinds, which require heat treatments.

Claims

Apparatus for heating with infrared radiation, in particular apparatus emitting infrared radiation of the "long-wave" type, this apparatus being like a panel ( 2 ), which in combination is composed of: - a floor element ( 3 ) in the form of a plate or a tub, which corresponds to the other elements ( 4 . 5 ) of the panel ( 2 ) serves as a support; An intermediate element ( 4 ), which has at least one metal heating band ( 12 ), which can be connected to an external power source and then emits infrared radiation of the "medium wave" type, and - a front element shaped in the form of a plate or cover ( 5 ) with weak thermal inertia, in front of the intermediate element ( 4 ) and can radiate infrared radiation of the "long-wave" type, characterized in that the intermediate element ( 4 ) is electrically and thermally insulating, and in that the metal heating tape ( 12 ) on the floor element ( 3 ) opposite surface is arranged.

Device for heating with infrared radiation according to claim 1, characterized in that the electrically and thermally insulating intermediate element ( 4 ), the metal heating tape or the metal heating tapes ( 12 ) is formed by a superposition of two or more plates of ceramic material ( 9 . 10 . 11 ), preferably made of long-fiber ceramic.

Device for heating with infrared radiation according to claim 1 or 2, characterized in that the front element formed in the form of a plate or cover ( 5 ) is a metallic element of relatively small thickness and mass, the surface of which is treated to promote the propagation of heat and the radiation of the "longwave" type infrared radiation.

Device for heating with infrared radiation according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tray element formed as a bottom ( 3 ) at its folded longitudinal edges ( 6 ) and / or transverse edges ( 7 ) with spacers ( 8th ) which forms the front element (in the form of a plate or cover) ( 5 ) at a distance to the ground element ( 3 ), thereby establishing contact between these two elements ( 3 . 5 ) prevent.

Device for heating with infrared radiation according to claim 4, characterized in that the cover element designed as a front element ( 5 ) folded longitudinal edges ( 13 ) and transverse edges ( 14 ) has, on the outside and without direct contact, the folded longitudinal edges ( 6 ) and transverse edges ( 7 ) of the corresponding floor element designed in the form of a tub ( 3 cover).

Device for heating with infrared radiation according to claim 5, characterized in that holding means in the manner of pin or screw ( 17 ) are provided, the play with the folded longitudinal edges ( 13 ) and / or transverse edges ( 14 ) of the cover element ( 5 ) with the corresponding folded longitudinal edges ( 6 ) and / or transverse edges ( 7 ) of the floor element designed as a tub ( 3 ) connect.

Device for heating with infrared radiation according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the front element (in the form of a plate or cover) ( 5 ) in its central region a temperature probe ( 19 ), in particular for the automatic regulation of the temperature of this heating device ( 2 ) intended is.

Device for heating with infrared radiation according to claim 7, characterized in that it comprises at one of its longitudinal or transverse edges a power connector housing ( 18 ) for the power supply of the heating band or bands ( 12 ) from the external power source and for the connection of the temperature probe ( 19 ) Has.