本發(fā)明涉及材料加熱領(lǐng)域，具體涉及一種反射式裝置單元和拼接式加熱裝置及其加熱裝置系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的拋物面反射加熱爐，其反射體是整體結(jié)構(gòu)，故其可加熱物料空間是固定的，即反射鏡面圍成的中間區(qū)域，被加熱物體不能超過(guò)其最大加熱尺寸。而且內(nèi)部鏡面由多個(gè)拋物面組成，不好加工。

如公開(kāi)號(hào)為cn-1490586a公開(kāi)了一種反射型環(huán)形加熱裝置，其反射加熱、其被加熱棒最大長(zhǎng)度即凹橢圓反射曲面的垂直長(zhǎng)度，且環(huán)形凹形橢圓反射面加工極難保證加工的鏡面光潔度且能量?jī)H聚焦在橢圓曲面另一焦點(diǎn)上，如對(duì)大直徑物體很難實(shí)現(xiàn)對(duì)其均勻加熱，且其加熱長(zhǎng)度也受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所的目的在于提供一種反射式裝置單元和拼接式加熱裝置及加熱系統(tǒng)，該裝置能夠組合成對(duì)圓柱狀、圓管狀、方管狀、矩形棒狀、薄板狀物體進(jìn)行均勻加熱的圓管式、方管式、扁平式多功能組合快速加熱裝置，解決紅外線照射性加熱的整體閉合式、或開(kāi)啟式、或環(huán)型反射加熱爐的被加熱空間大小，長(zhǎng)度均受反射面整體結(jié)構(gòu)的限制的問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

反射式裝置單元，為n個(gè)反射體單元拼接成的中空閉合結(jié)構(gòu)，每個(gè)反射體單元上對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)反射面，n個(gè)所述反射面圍合成中空的加熱腔，n≥2。

拼接而成的反射式裝置單元存在這樣一個(gè)優(yōu)勢(shì)：可以根據(jù)實(shí)際待加熱材料的形狀和長(zhǎng)度大小，靈活選擇合適個(gè)數(shù)的反射體單元來(lái)拼接成最適合待加熱材料的加熱裝置。反射面也可以為平面或者曲面。一般如無(wú)特殊需求，反射面還可以為凸曲面。

本裝置單元的截面形狀為矩形或者環(huán)形，2個(gè)相鄰的反射體單元之間的夾角為360°/n；本裝置單元的截面形狀為十字形時(shí)，2個(gè)相鄰的反射體單元之間的夾角為90°或者0°。即就是本裝置單元的截面形狀為矩形或者環(huán)形，n＝2時(shí)，則2個(gè)相鄰的反射體單元之間的夾角為180°，當(dāng)n＝6時(shí)，則2個(gè)相鄰的反射體單元之間的夾角為60°。本裝置單元的截面形狀為十字形時(shí)，并排排列的兩個(gè)相鄰的反射體單元之間的夾角為0°，非并排排列的反射體單元之間的夾角為90°。

反射面為平面。反射面為凹型曲面。反射面為拋物面。當(dāng)反射面為拋物面時(shí)，紅外加熱器可以設(shè)置在拋物面的焦點(diǎn)上，以實(shí)現(xiàn)待加熱物體的快速升溫。

還包括設(shè)置在相鄰反射體單元之間的鑲塊，鑲塊和反射體單元填充設(shè)置，當(dāng)本裝置單元的截面形狀為環(huán)形時(shí)，鑲塊的個(gè)數(shù)為n，當(dāng)本裝置單元的截面形狀為十字形時(shí)，鑲塊的個(gè)數(shù)為4。當(dāng)鑲塊的個(gè)數(shù)為n個(gè)時(shí)，鑲塊可以為三角形鑲塊，且為等腰三角形，鑲塊和反射體單元相鄰的夾角為360°/n。當(dāng)本裝置單元的截面形狀為十字形時(shí)，鑲塊的個(gè)數(shù)為4，且鑲塊可以為矩形。

鑲塊的設(shè)置是為了使得整個(gè)反射式裝置單元之間的連接更加堅(jiān)固牢靠，也就是為反射式裝置單元尋找一個(gè)著力點(diǎn)。另外，鑲塊的存在使得反射體單元的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，并且還能夠配合反射體單元拼接出諸如截面積為扁圓形等形狀，為了擴(kuò)大反射體單元的靈活拼接方式，鑲塊的形狀可以根據(jù)不同形狀的待加熱材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，增多了靈活應(yīng)對(duì)不同形狀的待加熱材料的拼接樣式。

反射體單元上設(shè)置有冷卻通道，所述冷卻通道沿長(zhǎng)徑方向貫穿整個(gè)反射式裝置單元且分布在反射面外側(cè)。加熱溫度過(guò)高，意味著反射式裝置單元的溫度也高。可以設(shè)置冷卻通道，幫助反射式裝置單元散發(fā)熱量，冷卻通道可以為冷卻圓孔或者冷卻弧形孔等。根據(jù)反射式裝置單元的具體體積大小，可以靈活設(shè)置2個(gè)或以上的冷卻通道。冷卻通道包括冷卻輸出通道和冷卻輸入通道。

拼接式加熱裝置，包括紅外加熱器和多個(gè)如前所述的反射式裝置單元，多個(gè)反射式裝置單元同心軸重疊拼接成柱狀，多個(gè)反射式裝置單元的各個(gè)加熱腔共同圍合成加熱區(qū)，紅外加熱器設(shè)置在加熱區(qū)內(nèi)。紅外加熱器設(shè)置在加熱區(qū)內(nèi)，紅外加熱器貫穿于整個(gè)拼接式加熱裝置中。

紅外加熱器設(shè)置在反射面的焦點(diǎn)上，紅外加熱器和反射面的個(gè)數(shù)一一對(duì)應(yīng)。當(dāng)反射面為拋物面時(shí)，紅外加熱器設(shè)置在拋物面的焦點(diǎn)上。反射面為拋物面實(shí)現(xiàn)快速升溫的原理是：紅外加熱器設(shè)置在凹型拋物面的焦點(diǎn)上時(shí)，通過(guò)拋物面反射后的平行光均勻照射在被加熱的空間，實(shí)現(xiàn)均勻而快速的升溫。

一種拼接式加熱裝置系統(tǒng)，加熱區(qū)域溫度為1000℃～1700℃，升溫速度為300～1000℃/min。還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置和如前所述的拼接式加熱裝置相連?，F(xiàn)有技術(shù)只能達(dá)到600℃左右的加熱溫度，加熱速率也非常低下，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)具有較顯著的進(jìn)步。

現(xiàn)有的拋物面反射加熱爐，其反射體是整體結(jié)構(gòu)，故其可加熱物料空間是固定的，即反射鏡面圍成的中間區(qū)域，被加熱物體不能超過(guò)其最大加熱尺寸。而且內(nèi)部鏡面由多個(gè)拋物面組成，不好加工。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，就是將爐體設(shè)置為可拼裝的形式，這樣就可以按需改變可加熱區(qū)域。做到根據(jù)被加熱物體的尺寸來(lái)調(diào)節(jié)爐體加熱區(qū)間。爐體可變，就不會(huì)出現(xiàn)：被加熱物體過(guò)大，過(guò)長(zhǎng)，放不進(jìn)去無(wú)法加熱；被加熱物體小，用大爐子加熱太浪費(fèi)。每個(gè)單元體的反射鏡面為一個(gè)較短的拋物柱面，加工方便。特別說(shuō)明的是，本發(fā)明中反射體單元的反射面距離紅外加熱器的平均距離在4-30mm之間，在這個(gè)距離范圍內(nèi)，加熱有效率能夠達(dá)到70％，本發(fā)明中正是基于這種設(shè)計(jì)，能夠使得加熱效率得以快速提高。而現(xiàn)有技術(shù)由于沒(méi)有考慮紅外加熱管道反射面的距離范圍，因此其加熱有效率僅僅達(dá)到30-40％左右。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明將爐體設(shè)置為可拼裝的形式，這樣就可以按需改變可加熱區(qū)域，并能夠根據(jù)被加熱物體的尺寸來(lái)調(diào)節(jié)爐體加熱區(qū)間，解決了被加熱物體過(guò)大，過(guò)長(zhǎng)無(wú)法放入加熱爐體中或者被加熱物體過(guò)小，造成的加熱浪費(fèi)的問(wèn)題；

2、本發(fā)明能夠組合成組合成圓管式、方管式、扁平式多功能組合快速加熱裝置，針對(duì)圓柱狀、圓管狀、方管狀、矩形棒狀、薄板狀物體進(jìn)行均勻加熱。

3、本發(fā)明的反射鏡面為一個(gè)較短的拋物柱面，加工方便。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為n＝2時(shí)，反射式裝置單元的矩形結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為n＝4時(shí)，反射式裝置單元的正四邊形結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為n＝6時(shí)，反射式裝置單元的正六邊形結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為n＝8時(shí)，反射式裝置單元的加長(zhǎng)十字形結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為n＝4時(shí)，鑲塊為直角三角塊的反射式裝置單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為n＝4時(shí)，鑲塊為矩形塊的反射式裝置單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為n＝6時(shí)，鑲塊為等邊三角塊的反射式裝置單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為n＝8時(shí)，鑲塊為矩形塊的射體裝置單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為拼接式加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。

附圖中標(biāo)記及對(duì)應(yīng)的零部件名稱：

1-反射體單元，2-反射面，3-加熱腔，4-紅外加熱器，5-鑲塊，6-冷卻通道。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

反射式裝置單元，為n個(gè)反射體單元1拼接成的中空閉合結(jié)構(gòu)，每個(gè)反射體單元1上對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)反射面2，n個(gè)所述反射面2圍合成中空的加熱腔3，n≥2。

如圖1所示，當(dāng)n＝2時(shí)，反射式裝置單元為2個(gè)反射體單元1拼接成一矩形的中空閉合結(jié)構(gòu)，2個(gè)反射面2相對(duì)設(shè)置，圍合成中空的加熱腔3。

如圖2所示，當(dāng)n＝4時(shí)，反射式裝置單元為4個(gè)反射體單元1拼接成一正四邊形或者十字形的中空閉合結(jié)構(gòu)，4個(gè)反射面圍合成中空的加熱腔3。

如圖3所示，當(dāng)n＝6時(shí)，反射式裝置單元為6個(gè)反射體單元1拼接成一正六邊形的中空閉合結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，當(dāng)n＝8時(shí)，反射式裝置單元6個(gè)反射體單元1拼接成一個(gè)加長(zhǎng)的十字形的中空閉合結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，反射式裝置單元還包括有鑲塊5結(jié)構(gòu)。

如圖5和6所示，當(dāng)n＝4時(shí)，鑲塊5為矩形或者直角三角形，且鑲塊5為4個(gè)，對(duì)應(yīng)的反射式裝置單元的截面為矩形或者環(huán)形。

如圖7所示，當(dāng)n＝6時(shí)，鑲塊5為等邊三角形，且鑲塊為6個(gè)，對(duì)應(yīng)的反射式裝置單元的截面為扁平矩形。

如圖8所示，當(dāng)反射式裝置單元的截面形狀為十字形時(shí)，n＝6或者8，鑲塊5的個(gè)數(shù)為4個(gè)，對(duì)應(yīng)的反射式裝置單元的截面為矩形。

反射面2為平面。

反射面2為凹型曲面。

反射面2為拋物面。當(dāng)反射面2為拋物面時(shí)，紅外加熱器4可以設(shè)置在拋物面的焦點(diǎn)上，以實(shí)現(xiàn)待加熱物體的快速升溫。

反射體單元1上設(shè)置有冷卻通道6，所述冷卻通道6沿長(zhǎng)徑方向貫穿整個(gè)反射式裝置單元且分布在反射面2外側(cè)。加熱溫度過(guò)高，意味著反射式裝置單元的溫度也高?？梢栽O(shè)置冷卻通道6，幫助反射式裝置單元散發(fā)熱量，冷卻通道6可以為冷卻圓孔或者冷卻弧形孔等。

實(shí)施例3

如圖9所示，拼接式加熱裝置，包括紅外加熱器4和多個(gè)如前所述的反射式裝置單元，多個(gè)反射式裝置單元同心軸重疊拼接成柱狀，多個(gè)反射式裝置單元的各個(gè)加熱腔3共同圍合成加熱區(qū)，紅外加熱器4設(shè)置在加熱區(qū)內(nèi)，紅外加熱器4貫穿于整個(gè)拼接式加熱裝置中。

當(dāng)反射面2為拋物面，紅外加熱器4設(shè)置在拋物面的焦點(diǎn)上。紅外加熱器4和反射面2的個(gè)數(shù)一一對(duì)應(yīng)。

反射式裝置單元的長(zhǎng)度為l，則根據(jù)需求可沿軸向由m個(gè)反射式裝置單元組接成拼接式加熱裝置。則被加熱區(qū)長(zhǎng)度為l×m。則紅外加熱器4的有效加熱長(zhǎng)度也為l×m。紅外加熱器產(chǎn)生的紅外線經(jīng)拋物面反射產(chǎn)生一矩形束平行紅外線。而由幾個(gè)矩形束紅外線對(duì)被加熱區(qū)均勻加熱，實(shí)現(xiàn)快速升溫。

反射式裝置單元均有冷卻通道，兩兩之間的反射式裝置單元的鑲接處采用槽形密封結(jié)構(gòu)，用柔性密封材料進(jìn)行密封。在兩側(cè)端板上與冷卻劑供給裝置相連。從一側(cè)輸入冷卻劑，而從另一側(cè)輸出冷卻劑。

兩兩之間的反射式裝置單元采用鎖緊式卡環(huán)沿拼接式加熱裝置外沿上設(shè)置的周邊卡槽鎖緊。在其軸向外采用多根柱式雙頭螺栓在兩端板外側(cè)緊固連接，鎖緊固定。

總之，整個(gè)拼接加熱裝置能夠形成正方形或(類(lèi))圓形或扁平矩形空間實(shí)現(xiàn)均勻而快速加熱。這樣的結(jié)構(gòu)使得整個(gè)裝置為開(kāi)啟式，其加工、研磨工藝簡(jiǎn)單，加工精度高，表面光潔度高，從而使其加工較閉合式拋物柱面或環(huán)型拋物柱面都更為簡(jiǎn)單。而根據(jù)被加熱區(qū)的形狀、長(zhǎng)度不同，可方便地組合成不同的爐型。廣泛的滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。

實(shí)施例4

一種拼接式加熱裝置系統(tǒng)，被加熱區(qū)域溫度為1000℃～1700℃，升溫速度為300～1000℃/min。還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置和如前所述的拼接式加熱裝置相連。

為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的有益效果，發(fā)明人還做了關(guān)于反射體單元的反射面距離紅外發(fā)射器的距離與加熱效率關(guān)系的試驗(yàn)。

實(shí)施例5

將反射體單元的反射面距離紅外發(fā)射器的平均距離設(shè)置為4mm；

實(shí)施例6

將反射體單元的反射面距離紅外發(fā)射器的平均距離設(shè)置為15mm；

對(duì)比例1

將反射體單元的反射面距離紅外發(fā)射器的平均距離設(shè)置為3mm；

對(duì)比例2

將反射體單元的反射面距離紅外發(fā)射器的平均距離設(shè)置為35mm；

將同樣的待加熱裝置放置在具有實(shí)施例5-6以及對(duì)比例1-2設(shè)置的圖3所示的拼接式加熱裝置內(nèi)，得到的加熱升溫速率分別為：實(shí)施例5為500℃/min，待加熱體的溫度達(dá)到預(yù)定加熱溫度時(shí)，散失熱量為35％，實(shí)施例6為600℃/min，待加熱體的溫度達(dá)到預(yù)定加熱溫度時(shí)，散失熱量為30％，對(duì)比例1為420℃/min，待加熱體的溫度達(dá)到預(yù)定加熱溫度時(shí)，散失熱量為70％，對(duì)比例2為450℃/min，待加熱體的溫度達(dá)到預(yù)定加熱溫度時(shí)，散失熱量為60％。從上數(shù)數(shù)據(jù)可以看到紅外加熱器與反射面之間的距離和加熱效率有關(guān)。在發(fā)明范圍內(nèi)的具有較好的加熱效率。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。