專利名稱：光電管加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電熱爐具，確切地說，涉及一種利用電能產(chǎn)生紅外輻射源來加熱工件的光電管加熱爐。
目前，我國工礦企業(yè)或科研院所為生產(chǎn)或科研使用的加熱用電爐，絕大多數(shù)是電阻式加熱爐，這種采用傳導(包括對流)加熱方式的電阻爐的缺陷甚多，例如傳導式加熱能源消耗大，生產(chǎn)效率低；空爐升溫時間一般要在1－2小時以上，最快也得需要45分鐘。此外，這種電阻爐熱惰性大，控溫精度低、耗時長，很難實現(xiàn)溫度自動控制與調(diào)節(jié)。
本實用新型的目的是提供一種利用紅外輻射作為熱源來加熱物體的光電管加熱爐。
本實用新型包括有爐體、爐膽、加熱器，其特征在于爐體是由機殼、反射體分別與連接端板和管腳座板用螺栓連成一體構(gòu)成的，爐體分為上下兩半部，爐體一側(cè)中部設(shè)有可使上半爐體開啟180°的鉸接座孔及銷軸，與之相對的另一側(cè)爐體上設(shè)有鎖扣，可使上下爐體關(guān)合嚴密；設(shè)在爐體中央的爐膽周圍均布安裝有多個由高純度石英鹵鎢燈管作為加熱源及其后側(cè)的反射體構(gòu)成的單體加熱器。按照單體加熱器在爐體內(nèi)環(huán)繞爐膽安裝的空間形狀置，可以劃分為加熱器與爐膽平行、呈圓柱狀徑向排列的管式爐，加熱器呈矩形體排列的箱式爐和加熱器與爐膽垂直且各個加熱器徑向均布、豎向交錯重疊排列的井式爐。加熱器中的反射體材料可以選用含量為99.9％的純鋁、或含鋁為98.3％的鋁合金、或鋼材。反射體的內(nèi)反射曲面橫截面形狀，可以是橢圓形、拋物線形或橢圓、拋物線復合形。能夠產(chǎn)生紅處線輻射的加熱器中的光電管應安裝在反射體的內(nèi)反射曲面的焦軸處即拋物柱面的焦軸、橢圓柱面或橢圓柱拋物柱復合曲面兩者的長軸焦軸。反射體的內(nèi)反射曲面的表面處理工藝，可采用電解拋光加陽極氧化、或鍍鉻、或鍍銀、或鍍金。加熱器中的反射體另件可以采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)，也可以采用擠壓型材與鑄造端封件的焊接結(jié)構(gòu)。在各個加熱器中的反射體和爐膽支座內(nèi)均留有空腔，通過在其端封或側(cè)壁上安裝的進水管、聯(lián)接水管、內(nèi)插式快速管接頭與出水管構(gòu)成一個冷卻水循環(huán)裝置。石英鹵鎢燈管的玻管兩端設(shè)有不發(fā)光區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的鎢絲一方向直接與封裝部的鉬片點焊連接，另一方面又通過點焊與由上述鉬片引出的鉬桿相連；封裝部的鉬片則通過鉬桿、鎳片與外接的帶有硅橡膠護套的耐高溫導線纏繞點焊連接。石英鹵鎢燈管兩端的不發(fā)光區(qū)域放置在位于反射體外側(cè)的管腳承座的內(nèi)凹半圓中，并在其上面卡壓有管腳卡套，使該燈管的兩端封接部分都置放在反射體的外側(cè)。
紅外輻射即紅外線，又稱熱輻射，實際上就是波長約在0.75微米到1000微米(介于紅光與微波之間)的電磁輻射，具有顯著的熱效應和較強的穿透能力。利用能產(chǎn)生紅外輻射的石英鹵鎢燈來加熱物體，可以顯著節(jié)約能源。本實用新型就是基于以紅外輻射為能源來加熱物體的原理研制成的。本實用新型是采用經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進的總輻射率和分譜輻射率都很強的人工紅外輻射源——高純度石英鹵鎢燈(簡稱之為光電管)作為熱源，再輔以具有不同內(nèi)反射曲面、能把紅外輻射源所產(chǎn)生的紅外線加以聚集匯合至被加熱物體表面的反射體作為加熱器的兩個核心部件而研制成功的。本實用新型的特點是熱輻射能力強，可在很短時間內(nèi)，將光電管產(chǎn)生的高密度紅外線光能聚集在位于爐膽上的被加熱工件，使工件迅速加熱。即使得爐內(nèi)升溫速度很快，通?？稍?－4分鐘內(nèi)達到設(shè)定的額定溫度。且爐內(nèi)熱惰性低，容易實現(xiàn)自動控溫和達到較高的控溫精度，一般可以將爐溫控制在±1℃以內(nèi)。該裝置為保證加熱工件的質(zhì)量，提供了加熱技術(shù)手段和設(shè)備的保障措施。此外，本實用新型機械結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，重量輕，工作環(huán)境整潔；操作、維修也很方便，更換光電管簡單便捷，有利于文明生產(chǎn)?？傊?，本實用新型是一項應用先進紅外輻射加熱方式、頗有應用前景的結(jié)構(gòu)新穎的電熱爐具。


圖1是本實用新型的一種實施例——管式爐的結(jié)構(gòu)示意圖，其中
圖1A為主視剖視圖，
圖1B為側(cè)視圖。
圖2是本實用新型的另一種實施例——箱式爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型的又一種實施圖——井式爐的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3A為主視剖視圖，圖3B為俯視圖。
圖4是單體加熱器及光電管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是反射體各種不同內(nèi)反射曲面的橫截面及其光電管安裝位置的示意圖，其中圖5A為橢圓柱面形，圖5B為拋物線柱面形，圖5C為橢圓、拋物線復合柱面形。
圖6是爐膽支承與管腳承座、管腳座板的連接結(jié)構(gòu)及爐膽支座內(nèi)通入冷卻水的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是反射體另件端封結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖7A為整體鑄造式，圖7B為焊接式。
參閱
圖1、圖2、圖3，本實用新型按照由高純度石英鹵鎢燈管10作為紅外輻射加熱源及其后側(cè)的反射體2構(gòu)成的單體加熱器30在爐體內(nèi)環(huán)繞爐膽19安裝的空間形狀位置，可以劃分為管式爐(
圖1)，箱式爐(圖2)和井式爐(圖3)。其中管式爐中的加熱器光電管10與爐膽19平行、呈圓柱狀徑向均勻排列安裝。箱式爐則為其加熱器呈矩形體排列安裝，圖2所示的是一個由14個單體加熱器30圍繞矩形體爐膽19構(gòu)成的箱式爐示意圖。井式爐中的每一層安設(shè)的各個加熱器中光電管10都與爐膽19垂直，且徑向均布排列，而豎向各層呈交錯重疊安裝。圖3A所示的就是由多層加熱器30交錯重疊安裝的半剖視圖，圖3B清晰表明該爐體內(nèi)每層安裝有四個單體加熱器30，相鄰兩層的加熱器呈45°交錯重疊排列安裝。
下面結(jié)合
圖1所示的管式爐實施例介紹本實用新型的結(jié)構(gòu)特征。
參見
圖1、圖4、圖6，本實用新型主要由爐體、爐膽19和加熱器30所構(gòu)成。其中爐體是由機殼1、反射體2分別與連接端板5和管腳座板6通過螺栓3等聯(lián)結(jié)成一體構(gòu)成的，其中機殼1又通過螺釘與連接端板5相連固(圖上未示)，整個爐體分為上下兩半部(參見
圖1B)，在爐體一側(cè)中部設(shè)有鉸接座孔和銷軸25，可以該鉸接銷軸為轉(zhuǎn)軸使上爐體開啟180°，以便放置加熱工件及進行其他操作。在爐體與之相對的另一側(cè)則設(shè)有鎖扣20，可使上下爐體關(guān)合嚴密。設(shè)在爐體中央的爐膽19周圍安裝有多個單體加熱器30，每個單體加熱器30則是由采用純度＞99.95％的2～3級石英玻璃管的石英鹵鎢燈作為紅外輻射源的光電管10及其后側(cè)的反射體2所構(gòu)成。在下爐體的底部設(shè)有四個橡膠底腳21，外接電源則通過爐體側(cè)壁的4個接線柱22引入爐內(nèi)。
本實用新型所采用的光電管——石英鹵鎢燈10是特制的，參見圖4，在其玻管兩端都設(shè)有不發(fā)光區(qū)域101，在該區(qū)域內(nèi)，鎢絲102一方面直接與封裝部的鉬片104點焊連接。另一方面又與該鉬片104引出的鉬桿103點焊相連。封裝部的鉬片104則通過向外側(cè)引出的鉬桿103、鎳片105與外接的帶有耐高溫硅橡膠護套的電源導線106纏繞點焊聯(lián)接。
安裝時，應將光電管10兩端的不放光區(qū)域101放置在位于反射體2外側(cè)的、用耐熱陶瓷材料制成的管腳承座11的內(nèi)凹半圓中，再在燈管上方卡壓管腳卡套9，使光電管10的封裝部分位于反射體2的外側(cè)，管腳承座11則通過螺栓與管腳座板6固裝成一體。光電管10的兩端電源線106則接至固定在連接端板5上的接線柱14或接線柱22的內(nèi)側(cè)。
爐膽支座15是用耐熱隔熱材料制成，通過螺栓12、螺母13緊固在管腳座板6上(參見圖6)。爐膽19通過內(nèi)護管17、外護管18水平放置在爐膽支座15的凹孔里。熱電偶座和爐門16插在內(nèi)護管17的內(nèi)孔里，可由此插入熱電偶測溫計來監(jiān)測爐膽19的溫度和溫升速率。
為了防止反射體2和爐膽支座15溫升過高，本實用新型在加熱器的反射體2和爐膽支座15里都設(shè)有空腔，通過在反射體2的端封或爐膽支座15的側(cè)壁上安裝的進水管23、聯(lián)接水管8、內(nèi)插式快速管接頭7與出水管24構(gòu)成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)裝置來冷卻爐體，可延長反射體2及爐膽支座15的使用壽命。
作為本實用新型關(guān)鍵部件——加熱器30的部件之一反射體2的材料組成、內(nèi)凹曲面的幾何形狀及其表面處理工藝和端封的生產(chǎn)工藝都有不同要求。其材料可以選用含量為99.99％的純鋁。或含鋁為98.3％的鋁合金、或鋼材制作。反射體2的內(nèi)凹反射曲面的橫截面幾何形狀，可以是橢圓形(參見圖5A)、或拋物線形(參見圖5B)、或橢圓、拋物線復合形(參見圖5C)。而光電管10則都應安放在各種內(nèi)反射曲面的焦軸處即拋物柱面的焦軸處，或橢圓柱面的長軸焦軸處以及橢圓柱、拋物柱復合曲面的兩者共焦的長軸焦軸處，該反射曲面的表面處理工藝可以采用電解拋光加陽極氧化、或鍍鉻、或鍍銀、或鍍金，以便能夠最大效率地反射和聚集光電管10所產(chǎn)生的紅外輻射能量，使工件快速受熱至額定溫度。參見圖7，反射體2由于其內(nèi)反射曲面鄰近紅外輻射源，且要將此紅外輻射匯集反射出去，故溫升很高，另件設(shè)計要求其內(nèi)部留有空腔，供冷卻水循環(huán)流通，以降低其溫升。為此，反射體2可以采用端封201是整體鑄造式的(參見圖7A)，也可以采用鑄造端封202與擠壓型材203焊接式的(參見圖7B)。
本實用新型已經(jīng)試驗實施，制造出管式光電管輻射加熱爐具。采用1000W或2000W的碘鎢燈6個制成的單體加熱器圍繞在外徑為φ30－φ40毫米的爐膽周圍，只需通電3－4分鐘就能從空爐實現(xiàn)溫度達到1000℃－1300℃的高溫，且控溫精度在±1℃以內(nèi)，實現(xiàn)了發(fā)明目的和設(shè)計要求，具有很好的應用前景。
權(quán)利要求1.一種光電管加熱爐，包括有爐體、爐膽、加熱器，其特征在于爐體是由機殼、反射體分別與連接端板和管腳座板用螺栓連成一體構(gòu)成的，爐體分為上下兩半部，爐體一側(cè)中部設(shè)有可使上半爐體開啟180°的鉸接座孔及銷軸，與之相對的另一側(cè)爐體上設(shè)有鎖扣，可使上下爐體關(guān)合嚴密；設(shè)在爐體中央的爐膽周圍均布安裝有多個由高純度石英鹵鎢燈管作為加熱源及其后側(cè)的反射體構(gòu)成的單體加熱器。
2.如權(quán)利要求1所述的光電管加熱爐，其特征在于按照單體加熱器在爐體內(nèi)環(huán)繞爐膽安裝的空間形狀置，可以劃分為加熱器與爐膽平行、呈圓柱狀徑向排列的管式爐、加熱器呈矩形體排列的箱式爐和加熱器與爐膽垂直且各個加熱器徑向均布、豎向交錯重疊排列的井式爐。
3.如權(quán)利要求1所述的光電管加熱爐，其特征在于加熱器中的反射體材料可以選用含量為99.9％的純鋁、或含鋁為98.3％的鋁合金、或鋼材。
4.如權(quán)利要求1所述的光電管加熱爐，其特征在于反射體的內(nèi)反射曲面橫截面形狀，可以是橢圓形、或拋物線形或橢圓、拋物線復合形。
5.如權(quán)利要求1或4所述的光電管加熱爐，其特征在于加熱器中的光電管應安裝在反射體的內(nèi)反射曲面的焦軸處即拋物柱面的焦軸、橢圓柱面的長軸焦軸或橢圓柱拋物柱復合曲面兩者共焦的長軸焦軸。
6.如權(quán)利要求1或4所述的光電管加熱爐，其特征在于反射體的內(nèi)反射曲面的表面處理工藝，可采用電解拋光加陽極氧化、或鍍鉻、或鍍銀、或鍍金。
7.如權(quán)利要求1或3所述的光電管加熱爐，其特征在于加熱器中的反射體另件可以采用整體鑄造式結(jié)構(gòu)，也可以采用擠壓型材與鑄造端封件的焊接結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的光電管加熱爐，其特征在于在各個加熱器中的反射體和爐膽支座內(nèi)均留有空腔，通過在其端封或側(cè)壁上安裝的進水管、聯(lián)接水管、內(nèi)插式快速管接頭與出水管構(gòu)成一個冷卻水循環(huán)裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的光電管加熱爐，其特征在于石英鹵鎢燈管的玻管兩端設(shè)有不發(fā)光區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的鎢絲一方向直接與封裝部的鉬片點焊連接，另一方面又通過點焊與由上述鉬片引出的鉬桿相連；封裝部的鉬片則通過鉬桿、鎳片與外接的帶有硅橡膠護套的耐高溫導線纏繞點焊聯(lián)接。
10.如權(quán)利要求1或9所述的光電管加熱爐，其特征在于石英鹵鎢燈管兩端的不發(fā)光區(qū)域放置在位于反射體外側(cè)的管腳承座的內(nèi)凹半圓中，并在其上面卡壓有管腳卡套，使該燈管的兩端封接部分都置放在反射體的外側(cè)。
專利摘要一種利用紅外輻射作為熱源來加熱物體的光電管加熱爐，主要是由設(shè)在爐體中央的爐膽周圍均布安裝的多個由石英鹵鎢燈及其后側(cè)的反射體構(gòu)成的單體加熱器而構(gòu)成的。每個反射體的內(nèi)凹反射曲面可以是橢圓柱形、拋物柱形或橢圓、拋物復合柱形，并經(jīng)過表面處理加工，能最大限度地把特制的石英鹵鎢燈的紅外輻射聚集反射到爐膽上的被加熱物體。該裝置升溫快，爐內(nèi)熱惰性低，可實現(xiàn)自動控溫和控溫精度高。結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單靈巧，操作維護方便。
文檔編號F27D11/00GK2201644SQ9422453
公開日1995年6月21日 申請日期1994年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月30日
發(fā)明者田繼新, 劉炳南, 王熙君, 張久慶 申請人:北京雷迪艾森新技術(shù)開發(fā)公司