JP4719858B2 - 溶解可能な材料の加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、請求項１の前提部に記載の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属加工工業ならびにプラスチック加工工業から、加熱要素をそれぞれのケーシングに接合して配置することにより溶解装置、保温装置または搬送装置を加熱することは周知である。この加熱方式は、熱伝達が直接の接触により、従って熱伝導により非常に効率的なので、基本的に有利なものである。
【０００３】
しかし実際には、加熱要素とそれぞれのケーシングとの間に、熱膨張係数に従って隙間が生成し、それにより加熱要素からケーシングへの熱伝導率は著しく阻害されることによりしばしば問題が生じている。さらに、得られる温度高さによりケーシングにまたは加熱要素の表面に酸化現象が発生する可能があり、その際このような酸化被膜が同じく熱伝導度を著しく阻害する。
【０００４】
前述の欠点により加熱の効率が阻害され得ることを別として、加熱効率の制御可能性、すなわち加熱すべき材料にて所望の温度を調整する可能性は、前述の欠点により同じく著しく阻害されるので、場合によっては全プロセスの遂行、従って後続の装置の成果が悪化する可能性がある。
【０００５】
アメリカ特許第４，６００，３７５号明細書より、上に挙げた形式の溶解装置および搬送装置を熱放射により加熱することは周知である。この場合、樹脂がガラス管内にて溶解されている。ガラス管は熱放射に対し透明、すなわち熱放射を透過させるので、熱放射は加熱すべき樹脂に直接作用する。この形式の装置は、金属の加工には適していない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前述の形式の装置を金属の溶解にも使用することができるように改善することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明により、請求項１の構成を有する装置により解決される。
【０００８】
【発明の作用効果】
本発明は、換言すれば、加熱装置として放射線源を使用する場合にも、溶解すべき材料を搬送管路を通り抜ける放射線により直接にではなく、間接的に加熱することを提案するものである。このため、搬送管路は放射線を完全にまたは少なくとも一部吸収するので、材料の加熱は放射線により直接にまたは直接にのみ行うのではなく、搬送管路より材料への熱放出により行われる。
【０００９】
放射線吸収は、金属への熱取入れの平均化を行う。それは、直接放射線加熱の場合のように金属に当たる放射線は、場合によっては高い割合で反射して不都合であり、加熱過程の効率を低減させるからである。さらに搬送管路は、放射線透過性でないので、ガラスとは対照的に、比較的高い温度の場合も金属または金属溶融物と反応せずかつ摩損しない材料よりなることができて、問題はない。
【００１０】
搬送管路の加熱は放射線エネルギーを介して行われ、これは隙間または被膜の生成のような上に述べた欠点を回避して有利である。この場合、例えば赤外線波長または赤外線に近い波長を持った放射線を使用することができる。また、熱放射線の形の質量がないので慣性のない熱伝達により、温度の速やかなかつ正確な制御が可能となる。加熱要素は、例えば加熱線として、放電ランプとして、またはその他の方法で、その都度の作業条件に適合させて適宜構成することができる。
【００１１】
搬送管路は放射線吸収性なので、自身熱せられ、このようにして搬送すべきかつ加熱すべき材料を加熱する。同じく搬送管路の材料は、部分的な放射線透過性と部分的な放射線吸収性を達成するように選択し、このようにして特に高い機械的対応性のある材料を用いることができる。
【００１２】
加熱手段は搬送管路の外部に配置されるが、これは一方にて加熱手段と他方にて搬送すべきかつ加熱すべき材料との間が分離していることを意味する。しかし、例えば装置の形状が円形の場合、これは必ずしも搬送管路から半径方向に外方での配置の意味であるわけではない。
【００１３】
搬送管路は、搬送すべき材料の周りを囲む導管として構成することができ、それによって材料は望ましからざる外部の影響から充分に保護される。放射線加熱手段はこのような導管の周りに配置するのが有利であり、それにより全側にて搬送管路に作用し、加熱すべき材料の全側でのかつ均一な強力加熱が可能となる。リング状横断面を有し、このリング状横断面内部に加熱装置を配置した、同じく考え得る搬送管路の形状に対しては、外部から半径方向に作用する加熱手段の場合、加熱放射線の作用し得る比較的大きな表面が生成されるので、大きな熱効率の伝達に有利である。必要に応じて、該リング状横断面の内部ならびに外部にも加熱手段を配置し、特に強力なエネルギー放射を可能にすることができる。
【００１４】
加熱手段と搬送管路との間に隔壁を設けるのが有利であり、この隔壁が熱放射線に対しては透過性であり、従って搬送管路の加熱を殆ど妨げられることなく可能にするが、しかし対流を阻止して空気やガスの動きによる熱伝達を阻止するようにすることができる。このようにして、できるだけ冷却して保持される区帯を形成し、ここに加熱体、すなわち放射線源を配置し、それにより放射線源の過熱を確実に防止し得るようにすることができる。同時に、該隔壁により搬送管路の範囲における熱集中をできるだけ高いレベルに維持することができる。
【００１５】
隔壁の別の使用目的は、搬送管路の範囲または放射線源の範囲に、搬送管路または放射線源の機械的または熱的安定性に対し特に有利である特定の雰囲気を生成し、それによってこれらの各構成部分が特に高い寿命で運転できるようにすることである。
【００１６】
搬送管路の範囲における温度レベルをできるだけ高く保持し、従って熱損失を防止するために、放射線が１側にて加熱源より来，他側にて搬送管路または加熱すべき材料より戻り放射するその都度の波長に適合して、該隔壁は１側にて放射線透過性であり、そして他の方向には反射性とすることができる。かくして、放射線は先ずできるだけ妨げられることなく隔壁を通過することができ、続いて戻り放射線としてできるだけ完全に隔壁により引き止められ、そして搬送管路または材料の範囲内へ反射せしめられる。
【００１７】
加熱手段は、有利に搬送管路の周りにリング状にまたはらせん状に延びるようにすることができる。他の延び、例えば雷文形の延びに比べて、可能な限り均一な放射線配布、従って均一な温度配布が生成される。
【００１８】
加熱手段は部分的に異なって加熱され得るようにするのが有利であり、それにより搬送管路の長さに亘り熱需要に適合し、例えば搬送管路内部にて先ず溶解区帯を、続いて既に溶解された材料に対する熱保持区帯を可能にする。
【００１９】
搬送管路は、全体として閉止したケーシング内に有利に配置することができる。このようにして、このケーシング内に不活性ガス等によりケーシングを排気することにより雰囲気を生成し、この雰囲気により搬送管路の最適の安定性が保証される。その場合、特に搬送管路の表面構成も同じく安定性を保証され、従って放射熱を最適に受容するその特性が可能なかぎり確実にかつ搬送管路の長い寿命に亘り保持され得る。このケーシングは、対応して適宜の材料を用いる時は、同時に前述せる隔壁の機能をも有することができる。
【００２０】
隔壁または前記のケーシングは、石英ガラスより有利に製作することができる。なんとなれば、石英ガラスは多くの使用例に対し良好な温度安定性および同時に熱放射線に対する良好な透過性を有するからである。所望の反射特性を有するために、このような石英ガラスは表面処理を施し、例えば被膜処理することができる。
【００２１】
加熱源の熱放射線を搬送管路に向けさせる反射体を設けるのが有利であり、それによって熱損失を低減させかつ搬送管路に作用する熱強度を改善することができる。
【００２２】
【発明の実施の態様】
以下に、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
図１にて、１は管状に構成されかつ単に図式的に示す搬送手段２が内部にある搬送管路であり、搬送手段２は被動軸３により回転され、このようにして搬送管路１内にある材料を搬送管路１を通して搬送することができる。
【００２３】
搬送管路１は、搬送すべき材料に従いおよび達成すべき温度の高さに従い、各種の材料より、例えばセラミックス、鉱物性または金属性の材料、あるいはこれらの混合物よりなることができる。搬送管路１は加熱手段４より加熱され、加熱手段４は搬送管路１の周りにリング状にまたはらせん状に配置された加熱要素５を有し、その熱放射線は搬送管路１を指向している。反射体６が後方に向いた熱放射線部分を前方に、従って搬送管路１に向けさせ、このようにして放射線損失を低減させている。
【００２４】
搬送管路１はケーシング７内に配置されているが、ケーシング７は同時に搬送管路１と加熱手段４との間の隔壁をなす。搬送管路１と同様に、ケーシング７も同じく導管状に構成されている。ケーシング７は石英ガラスよりなる。石英ガラスは被膜されており、それにより加熱要素５からの熱放射線は殆ど妨げられることなくケーシング７を通って搬送管路１に達し得るが、しかし搬送管路１から放射された熱はケーシング７により内方へ再び搬送管路１に反射される。
【００２５】
ケーシング７内には不活性ガス雰囲気が設けられているので、金属製搬送管路１の場合、高い温度への加熱も搬送管路１の表面の酸化、従って搬送管路１の熱受容能力を低下させ得る変色または酸化被膜になることはない。
【００２６】
さらに、ケーシング７は熱的障壁をなすので、ケーシング７の内部では搬送管路１の周りに高いレベルの温度を保持することができ、これに対しケーシング７の外部では低いレベルの温度があり、場合によってはケーシング７の外部の範囲は冷却して加熱要素５の過熱を防止することができる。
【００２７】
単に図式的に示すケーシング７は二重壁に構成することが可能であり、その場合両壁の間に真空を設け、ケーシング７の熱的絶縁作用を改善することができる。
【００２８】
加熱手段４の加熱要素５は、部分ごとにまたはグループごとに異なって制御可能とすることができるので、搬送管路１の長さに亘り異なる温度区帯を生成することができ、または一定の温度の保持のため、各加熱要素５の放射強度をその都度の熱需要に応じて異なって調整することが可能である。
【００２９】
これに対し、図２は図１の装置に類似して示す装置の横断面形にての実施例を示す。しかしこの横断面では、図１の実施例の場合のように、加熱要素５がケーシング７の周りに半径方向に、または少なくともほぼ半径方向に延びていず、むしろ搬送管路１に対し長さ方向にまたは少なくともほぼ長さ方向に延びている。図２のこの実施例は、場合によっては、全装置の特に簡単な製作を容易にすることができる。加熱要素５は長さ方向に相前後して個々に加熱可能な数個の部分よりなるようにすることができるので、搬送管路１への熱作用強度を既述の部分ごとにかつ個々に調整可能とすることは、この実施例の場合も可能である。
【００３０】
図１にリング状に曲げて、そして図２に棒状に示す縦長の加熱要素の代わりに、平たい加熱要素をも設けることができ、または点状の、例えば白熱電球様の加熱要素を設けることもできる。加熱要素の形状に適合して、例えばほぼ条溝状かつ縦長に、またはほぼ条溝状かつリング状に、またはほぼ皿状に個々の加熱要素を囲んで反射体を構成するのが有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の溶解可能な材料の加熱装置の第１実施例の縦断面図である。
【図２】 第２実施例の横断面図である。
【符号の説明】
１ 搬送管路
４ 加熱手段
５ 加熱要素
６ 反射体
７ ケーシング

Claims (10)

1. 金属とプラスチックの群から選択された溶解可能な材料の加熱装置にして、後続の鋳造装置または押出し装置の前で、材料用搬送管路と該搬送管路の外部に配置された加熱手段とを有し、該加熱手段が放射線加熱器として構成され、そして放射線が搬送管路を指向している、加熱装置において、
   搬送管路（１）が放射線を完全にまたは一部吸収する材料よりなることを特徴とする加熱装置。
2. 搬送管路（１）が導管として構成され、そして放射線が半径方向外部から該導管を指向していることを特徴とする、請求項１に記載の加熱装置。
3. 加熱手段（４）が搬送管路（１）より間隔を置いて位置し、そして搬送管路（１）と加熱手段（４）との間に放射線透過性隔壁が配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の加熱装置。
4. 該隔壁が熱的障壁として構成され、それにより加熱手段（４）の配置された隔壁側における温度が、搬送管路（１）の配置された隔壁側におけるよりも低いことを特徴とする、請求項３に記載の加熱装置。
5. 該隔壁が加熱手段（４）から当たる放射線に対しては著しく透過性であるか、搬送管路（１）より反射された放射線に対しては著しく反射性であることを特徴とする、請求項３に記載の加熱装置。
6. 加熱手段（４）が搬送管路（１）の周りにリング状にまたはらせん状に延びていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の加熱装置。
7. 加熱手段（４）が個別にそれらの加熱能力を制御可能な２つまたは数個の部分を有することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の加熱装置。
8. 搬送管路（１）が、真空または不活性ガスのあるケーシング（７）内に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の加熱装置。
9. 隔壁またはケーシング（７）が石英ガラスよりなることを特徴とする、請求項３または８に記載の加熱装置。
10. 加熱手段（４）の放射線を搬送管路（１）に導くように配置された反射体（６）を設けたことを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の加熱装置。

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