CN102131314A - 一种石英管热源的全红外线定向反射结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种石英管热源的全红外线定向反射结构，包括长柱形、“U”形等石英管，应用于工业烤漆、纺织印染、塑料拉膜、生化，以及民用取暖器、烤箱、消毒柜等定向热应用领域的电加热设备和器具中：在相对于反射罩(3)阴面的石英管(1)外，紧贴管壁安装反射板(2)、(9)或(10)，它们的拐角、弧凸面或尖角正对石英管(1)的纵向中轴线。它利用了红外线可以二次折射原理，将所述阴面上的红外线绕开管体直接反射给反射罩再由反射罩反射。解决了所述180°弧面阴面上的红外线自射不远又不能被反射罩(3)反射的技术难题，实现了石英管截面360°红外线全利用，提高了热利用率一倍。且结构简单、成本低廉，易于制造和推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及的是石英管热源的红外线反射与应用，尤其是其全部红外线的定向反射结构，包括长柱形、“U”形等石英管，安装在与其形状相匹配的截面呈弧形的反射罩内，广泛应用于工业烤漆、纺织印染、食品、制药、塑料拉膜、生物化学上的快速升温，以及民用取暖器、消毒柜等定向热应用领域的电加热设备和器具中。
背景技术
石英管，可耐1100℃～1450℃高温，有透明、半透明和不透明种类，其中透明管的红外线穿透力差，价格昂贵。因此，廉价的半透明和不透明石英管是电热丝类热源普遍采用的理想载体，它穿透红外线等光谱的能力在75％～93％之间。当置于管内的电热丝将管体加热至红时，红外线热量也随着向管外辐射，但滞留在管体周围辐射不远。实验表明，未经反射罩反射的红外线自由辐射的空间距离很近，无法到达较远处的热应用区，所以很多应用领域必须借助反射罩，组成定向热反射结构。
例如：目前国内家电市场上有一种一个或四个采暖面，以单根长柱形石英管配置一个长槽状反射罩为一个工作单元的辐射式取暖器。由于石英管的横截面为圆形，因此，红外线沿360°截面圆周散发。实验表明，只有与反射罩直线接触的横截弧面上的红外线才能得到反射，但只有180°。另一半弧面与反射罩无直线空间而成其阴面，该面上的红外线因未能反得到反射而滞留在管体周围成为无效热能被闲置，因此，有效热应用率只有50％。此外，由于其反射罩未应用光学原理，截面仍然为简单的弧形，被反射的红外线杂乱、不集中；并且其凹面为未经处理的简单光面，则红外线为散射状态，综合导致其反射不远。上述种种弊端综合造成了现有石英管取暖器采暖区温度很低，热场效果极差。为了获得足够高的采暖温度，目前单支发热管的最小功率为≥200w，一个采暖面至少安装两根，整机功率高达2000w，属于大功率、高能耗、大宗采暖家电。而纺织印染行业的打底机因类似弊端功率更大得惊人，单机达200kw，电力浪费巨大、生产成本极高。
为了改善石英管只能应用管截面180°范围内的红外线造成的高能耗，满足众领域的巨大节能需求，全国针对该课题有过众多研究。例如，在1992年5月27日公开的91219836.2名为“全反射型远红外辐射取暖器”的中国实用新型专利中，给出了在炉盘(12)内排列多根石英管(11)排成方形“方阵”，在“方阵”前、旋转抛物面反射镜(21)焦点20％范围内安装具有弧度的(由图面显示猜测获悉)辐射板(1)将石英管“方阵”罩住，并将“方阵”发出的红外线辐射给设置在炉盘(12)后的旋转抛物面反射镜(21)，再经由该反射镜(21)将该辐射过来的红外线平行地辐射出去。
申请人认为，该技术方案很难实现所述实用新型目的。从技术角度分析至少有如下两方面原因：①，(罩型的)辐射板(1)罩在石英管“方阵”上将已经辐射出管外的红外线反射回管内，并再次穿透另一面管壁到达反射镜(21)上的可能性不大。②，结构复杂，性价比优势弱，开发和应用价值不大。
又如：在2006年1月25日公开的200510025875.8名为“石英电加热管”的中国发明专利申请中，提供了一种在乳白色石英管(4)外，设置一个状如纵向剖开的半面石英管(5)，其凹面内涂抹反射材料后形成石英镀金反射板，安装时其凹面与石英管(4)相吻合。事实上，所述镀金凹面反射板(5)的凹面吻合在石英管(4)上的技术方案，与上述第一例专利的辐射板(1)结构相同、原理相同、技术效果自然也就相同。
再如：在2005年11月9日公开的200420093807.6的名为“一种带反射涂层的碳纤维电热管”的中国实用新型专利中，公开了在石英管(1)纵向一半管身的外表面镀反射膜(2)。以及2008年5月21日公开的200720051473.X的名为“一种红外线加热管”的中国实用新型专利中，也公开了在石英管(1)纵向管身外部的一侧涂抹反射涂层(5)和镀膜(6)的技术方案，均试图将石英管周围的所有红外线都辐射向一个方向，达到节能目的。
经检索，在现有技术和生产资料中，目前还没有可直接涂抹在800℃以上的石英管上长期稳定工作的普通材料的反射涂层和镀膜，因此，该方案的实施必须采用及其昂贵的航空航天材料和工艺，代价高昂。此外，技术分析表明，采用在管壁外直接涂抹反射涂层(5)和镀膜(6)，也同样是将穿透到管壁外的红外线反射回管内，并让其再次穿透另一侧管壁定向反射出去，实验证明，其反射量也非常有限。
发明内容
本发明要解决的技术问提是提供一种石英管热源的全红外线定向反射结构，在该结构中，反射罩能够将石英管截面360°范围内的全部红外线定向反射到一个方向，提高热利用率一倍，并且结构简单、制造和安装成本极低。
为实现所述目的，本发明是在相对于反射罩阴面的石英管外，依管体整体形状紧贴管壁安装一个截面具有两个平面带有拐角的三角形或缺边三角形的、或呈弧形的、或呈中间带有尖角两段弧面的可辐射红外线的反射板，反射板的拐角、或弧凸面、或尖角正对管体纵向中轴线。这种全反射结构是利用了红外线可以二次折射原理，将所述阴面上的红外线绕开管体直接反射给反射罩，再由反射罩将其连同阳面上的红外线一起反射向一个方向。
为了既能让所述阴面管体上的红外线无遗漏地被反射板反射，又不阻挡来自于反射罩的红外线的前进道路，所述反射板的截面宽应等于或略大于石英管直径。
为了便于安装，节省安装成本，基于反射板重量很轻，其安装方式以只需固定住即可，简易方式如：反射板两端设置的弧块与石英管两端的陶瓷套管以耐高温胶水或胶糊粘接；或在所述弧块上预留螺孔，与陶瓷套管上的螺孔以螺丝连接；或以反射板两端的扁插条与反射罩两端侧壁上的扁插孔插接。
基于铝对红外线的优良反射性，所述反射板最好由铝板或铝皮制造，其次为不锈钢、镀铬铁皮，以及相同形状镀上反射层的石英或陶瓷制造。而这些材料都是普通物资，所以价格低廉。
所述结构和装置在应用于大型工业设备上时，由于功率大温度高，反射板特别是铝质的紧贴管壁时有被熔化的危险，可稍微离开管壁作有间隙的近距离安装，规避因直接接触造成的热传导，其距离的远近视功率大小而调节，以长时间工作时不被熔化为标准定距离，距离越近，则红外线衰减越小。
此外，为了规避散射状态的红外线杂乱、不集中造成的反射距离近，所述反射罩截面应为抛物线，石英管置于其纵向焦点上，这样才能将红外线集中平射出去；再在整个抛物面上设置一个个平射单元格，则成束的红外线反射距离更远。
综上所述，本发明提供的反射板以及反射结构，以制造成本、安装成本均极低的代价实现了提高热利用率一倍的发明目的。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是所述结构及其连接机构立体示意图
图2——图4是几种反射板以及两种反射罩的红外线反射路线截面示意图
图中：1石英管，2两个反射面带拐角的反射板，3反射罩，4弧块，5连杆，6电热丝，7平射单元格，8陶瓷套管，9弧面反射板，10双弧面带尖角的反射板。
具体实施方式
如图1——图4所示：电热丝6置于石英管1内，并由其两端的陶瓷套管8固定，成了为石英管发热体；发热体安装在反射罩3内组成了目前通用的红外线反射结构。本发明是在石英管与反射罩无直线空间的阴面管壁外的中轴线上，安装一个反射板2、9或10。如图1，连杆5将反射板与一个弧块4连接，弧块4的弧度与陶瓷套管8相吻合，并与其以耐高温胶水或胶糊粘合固定；当然也可以在套管8和弧块4上均设置螺孔，以螺丝连接(图中略)；还可以将连杆5设计成较长的扁矩形，与反射罩两端端壁上设置的相匹配的扁方孔进行插接(图中略)；如果反射板是三角形的，还可以以闲置的一个面与应用设备或器具上的其它相邻配件连接，例如在取暖器中，可以与安全护网等相邻配件用螺丝连接。总之，由于反射板自身重量很轻，且不需承重，只需做简单的连接，固定住不脱落即可。
图2是图1的截面图，所示的是普通的弧形反射罩3，它的凹面为光面，所反射的红外线为散光、单线，温度衰减大。如果在其整个凹面上设计出一个个平射单元格7(如图1所示)，则其反射的红外线呈束状，热衰就能减小。由于反射罩弧面未能利用聚光抛物面，因此红外线路线杂乱(如杂向箭头所示)。如图1和图2，石英管1相对于反射罩3阴面管壁上，紧贴着管壁安装具有两个平面反射面的带有一个拐角的“V”字形缺边三角形反射板2，反射板的拐角正对石英管中轴线。阴面上辐射出的红外线被反射板2的两个反射面绕开管体平行反射向给反射罩3(如箭头所示)。
如图3截面所示，弧形反射板9的弧凸面顶点正对石英管的纵向中轴线，所述阴面上的红外线经反射板9反射后，绕开石英管本体呈离心状散射(如箭头所示)给反射罩3。由于反射板的截面宽等于或略大于石英管直径，所以不会阻挡来自反射罩3的红外线。石英管1安装在截面呈抛物线的反射罩3的焦点上，将直接来自石英管阳面和来自弧形反射板9散射来的红外线都平射出去(如箭头所示)。
图4所示的是具有两段弧面的反射板10的尖角正对着石英管中轴线，但离开一个间隙，防止在应用于被大型设备时，被其大功率高温所熔化。反射板的两个凹面朝向反射罩3，将所述阴面上的红外线绕开石英管本体，较集中地(如箭头所示)反射给反射罩3。
上面结合附图对本发明的优选实施例方式作了详细说明，但本发明不限于上述实施方式，本领域的普通技术人员还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出其它等效变化和修饰，但都属于本申请的发明和权利要求内容而落入保护范围。
Claims (7)
1.一种石英管热源的全红外线定向反射结构，包括长柱形、“U”形等形状的石英管(1)，安装在与其形状相匹配的截面呈弧形的反射罩(3)内，应用于工业烤漆、纺织印染、食品、制药、塑料拉膜、生化，以及民用取暖器、烤箱、消毒柜等定向热应用领域的电加热设备和器具中，其特征在于：在相对于反射罩(3)阴面的石英管(1)外，依管体整体形状紧贴管壁安装一个截面具有两个平面带有拐角的三角形或缺边三角形的反射板(2)；或截面呈弧形的反射板(9)；或截面呈中间带有尖角两段弧面的反射板(10)，它们的拐角、弧凸面或尖角正对石英管(1)的纵向中轴线。
2.根据权利要求1所述的石英管热源的全红外线定向反射结构，其特征在于：反射板(2)、(9)、(10)的截面宽均等于或略大于石英管(1)的直径。
3.根据权利要求1所述的石英管热源的全红外线定向反射结构，其特征在于：所述反射板的安装方式为：反射板两端的连杆(5)连接弧块(4)与石英管两端的陶瓷套管(8)以耐高温胶水或胶糊粘接；或在陶瓷套管(8)和弧块(4)上设置螺孔，以螺丝连接；或将连杆(5)设计成较长的扁矩形，与反射罩两端端壁上设置的相匹配的扁方孔进行插接，或与设备或器具上的安全护网等相邻配件用螺丝连接。
4.根据权利要求1所述的石英管热源的全红外线定向反射结构，其特征在于：所述反射板为铝、不锈钢、镀铬铁皮，或镀上反射层的石英、陶瓷制造。
5.根据权利要求1所述的石英管热源的全红外线定向反射结构，其特征在于：所述反射板与石英管(1)之间留有近距离间隙。
6.根据权利要求1所述的石英管热源的全红外线定向反射结构，其特征在于：所述反射罩(3)的截面呈抛物线，石英管(1)置于其焦点上。
7.根据权利要求1或6任一项所述的石英管热源的全红外线定向反射结构，其特征在于：反射罩(3)的整个抛物面上满铺平射单元格(7)。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110720 |