專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高效遠(yuǎn)紅外輻射加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬遠(yuǎn)紅外輻射加熱技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有各種燈形輻射加熱器，在輻射源周側(cè)設(shè)置旋轉(zhuǎn)拋物面或園錐面反射鏡，以提高定向輻射能量密度。由于輻射源采用的形狀及與之相配合的反射鏡的形狀和輻射源與反射鏡之間的配置關(guān)系不盡合理，遠(yuǎn)未達(dá)到應(yīng)有的高效率。例如中國(guó)專(zhuān)利ZL86201531提供的一種輻射源為園柱體、周側(cè)反射鏡為旋轉(zhuǎn)拋物面的遠(yuǎn)紅外輻射加熱器，本發(fā)明人根據(jù)美國(guó)E.M.Sparrow&R.D.Cess《Radiation Heat Transfer》(Mc Grao－Hill Book Company，1987，)(輻射換熱)一書(shū)P.145－P.160提供的原理對(duì)它進(jìn)行分析，對(duì)于由直徑為8cm的園柱狀燈芯(輻射源)和開(kāi)口面直徑為26cm的周側(cè)旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡構(gòu)成的加熱器，只有約26％的熱輻射能可不經(jīng)反射鏡反射而直接通過(guò)開(kāi)口面到達(dá)待作業(yè)物體，而很大一部分輻射要在輻射源和反射鏡之間進(jìn)行多次反射，才能通過(guò)開(kāi)口面到達(dá)待作業(yè)物體。由于現(xiàn)有實(shí)用反射鏡的反射率最高僅為0.85，這種在輻射源與反射鏡之間進(jìn)行的往復(fù)反射降低了電能－輻射能轉(zhuǎn)換效率；往復(fù)反射次數(shù)越多，轉(zhuǎn)換效率越低。
本實(shí)用新型的目的是對(duì)現(xiàn)有輻射加熱器的輻射源形狀及與之相配合的周側(cè)反射鏡的形狀和配置關(guān)系進(jìn)行改進(jìn)，提供一種電能－輻射能轉(zhuǎn)換效率高的紅外輻射加熱器。
附


圖1是本實(shí)用新型高效遠(yuǎn)紅外輻射加熱器的形狀、結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是園臺(tái)狀輻射源的形狀結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型高效輻射加熱器由輻射源1和固定配置在其周側(cè)的反射鏡2構(gòu)成，其特征在于所述輻射源1是形狀為園臺(tái)或園錐體的燈芯，其錐頂O位于周側(cè)反射鏡2的焦點(diǎn)O’上或焦距以?xún)?nèi)。所述周側(cè)反射鏡2可以是各種具有聚焦作用的旋轉(zhuǎn)面，如拋物面，園錐面或球冠面。其中以園臺(tái)狀輻射源與球冠面反射鏡相配合為最好。
所述作為輻射源的園臺(tái)或園錐體狀燈芯，其錐頂立體角θ一般應(yīng)在15度至30度范圍內(nèi)選取。錐頂角太大時(shí)，園臺(tái)的底面積較大，底部熱傳導(dǎo)損失也隨之變大。錐頂角太小時(shí)，對(duì)于相同的反射鏡開(kāi)口面積，為使加熱器具有一定的功率輸出，輻射源的表面溫度必然要提高，就可能使其輻射波長(zhǎng)超出紅外而擴(kuò)展到短波范圍。
根據(jù)幾何光學(xué)原理可知，由園臺(tái)或園錐體狀輻射源1表面發(fā)出的輻射，除了那些不經(jīng)反射鏡反射就可直接通過(guò)開(kāi)口面的輻射，其余的輻射都只需經(jīng)反射鏡2反射一次即可通過(guò)開(kāi)口面，從而可顯著提高輻射加熱器的電能－輻射能轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)與球冠面反射鏡相配合時(shí)，電能－輻射能轉(zhuǎn)換效率最高。
具體實(shí)施中，只要球冠面反射鏡的球半徑O’B等于或大于園臺(tái)或園錐體輻射源的錐側(cè)母線(xiàn)長(zhǎng)度OA，則由輻射源發(fā)出的輻射都能至多經(jīng)球冠面反射鏡反射一次即可通過(guò)開(kāi)口面。但球冠面反射鏡的半徑越大，其定向聚焦能力越差，故其半徑不宜太大，一般以不超過(guò)錐側(cè)母線(xiàn)長(zhǎng)度的0.2倍為宜。
若將現(xiàn)有的以?huà)佄锩?、園錐面為周側(cè)反射鏡的各種輻射加熱器之園柱狀或倒園臺(tái)狀輻射源改為本實(shí)用新型的園臺(tái)狀或園錐狀輻射源，都可使電能－輻射能轉(zhuǎn)換效率在原有基礎(chǔ)上獲得提高。但以園臺(tái)狀輻射源配置球冠面反射鏡的輻射加熱器的轉(zhuǎn)換效率最高。
本發(fā)明人根據(jù)上述《輻射換熱》一書(shū)的理論分析，將本實(shí)用新型高效遠(yuǎn)紅外輻射加熱器與現(xiàn)有各種燈狀遠(yuǎn)紅外輻射加熱器的電能－輻射能轉(zhuǎn)換效率作了計(jì)算比較，結(jié)果如表1所示
表1.幾種燈狀遠(yuǎn)紅外輻射加熱器的效率比較加熱器(燈芯，周側(cè)反射鏡形狀)類(lèi)型電能－輻射能轉(zhuǎn)換效率％園柱源，拋物面鏡77園柱源，球面鏡76園柱源，園錐面鏡78倒園臺(tái)源，拋物面鏡73園臺(tái)源，球冠面鏡(本實(shí)用新型)85上述比較是在大體相同的條件下進(jìn)行的，即反射鏡的反射率均取0.85，反射鏡開(kāi)口直徑均為26cm，輻射源功率相同，燈芯表面材料相同，均為微晶玻璃，其表面發(fā)射率均取為0.95。
由表1的比較結(jié)果可知，本實(shí)用新型園臺(tái)狀輻射源配以球冠面周側(cè)反射鏡的遠(yuǎn)紅外輻射加熱器，其電能－輻射能轉(zhuǎn)換效率高達(dá)85％，比現(xiàn)有其他燈狀輻射加熱器高出很多。采用本實(shí)用新型加熱器，在不改變現(xiàn)有加熱器材料的情況下，只須改變其燈芯的形狀，以及調(diào)整與之相配合的周側(cè)反射鏡的形狀和配置關(guān)系，就可大大提高其電能－輻射能轉(zhuǎn)換效率，節(jié)省了能源，具有十分顯著的優(yōu)越性。
本實(shí)用新型高效遠(yuǎn)紅外輻射加熱器，在機(jī)械、電氣、輕紡、食品、化工、建材以及涂飾、塑料等行業(yè)的烘烤、干燥作業(yè)中，具有廣泛的用途，也可用于加熱、取暖。
以下結(jié)合附圖具體說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，輻射源1為園臺(tái)形燈芯，園臺(tái)的主軸與球冠面反射鏡的主軸(對(duì)稱(chēng)軸)重合，它們的底座固定在外殼3上，使園臺(tái)的錐頂O處于球冠面的球心O’。
圖2給出了園臺(tái)形燈芯的結(jié)構(gòu)，纏繞在電熱絲架6上的電熱絲7兩端通過(guò)固定在底板10上的電接頭9，與耐高溫導(dǎo)線(xiàn)13相連接，燈罩5套在電阻絲架6外面，借助于耐銹蝕金屬夾環(huán)11，以螺釘、螺母、墊圈12將燈罩連同電阻絲架6一起固定在底板10上。
燈罩5以高發(fā)射率微晶玻璃材料制成，其余部件皆采用耐熱、耐銹蝕材料制成，外殼3可用塑料或白鐵皮做成。反射鏡2與外殼3之間、輻射源底部及腔體4內(nèi)均充填優(yōu)質(zhì)隔熱材料8，例如硅酸鋁纖維。球冠面反射鏡可用表面拋光的鋁或不銹鋼制作。視所需輻射加器的功率選擇適當(dāng)?shù)碾姛峤z，并采用可控硅電路來(lái)調(diào)節(jié)功率大小，一般在250W至1500W之間選取。園臺(tái)形燈罩5及電阻絲架6的錐頂角θ為20度。
權(quán)利要求1.一種遠(yuǎn)紅外輻射加熱器，由輻射源1和固定配置在其周側(cè)的反射鏡2構(gòu)成，其特征在于所述輻射源1是形狀為圓臺(tái)或圓錐體的燈芯，其錐頂O位于周側(cè)反射鏡2的焦點(diǎn)O′或焦距以?xún)?nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射加熱器，特征在于所述園臺(tái)或園錐體狀輻射源燈芯1的錐頂立體角θ可在15度至30度范內(nèi)選??；
3.如權(quán)利要求1所述的輻射加熱器，特征在于所述周側(cè)反射鏡2可以是拋物面、園錐面或球冠面；
4.如權(quán)利要求1所述的輻射加熱器，特征在于所述周側(cè)反射鏡2為球冠面。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種由圓臺(tái)或圓錐體狀的輻射源和固定配置在其周側(cè)的球冠面反射鏡構(gòu)成的遠(yuǎn)紅外輻射加熱器，其電能-輻射能轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)省能源，使用效果好?？蓮V泛應(yīng)用于烘烤、干燥作業(yè)，也可用于加熱或取暖。
文檔編號(hào)F24C7/04GK2123713SQ9222379
公開(kāi)日1992年12月2日 申請(qǐng)日期1992年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月1日
發(fā)明者葛新石, 張永忠, 許勤堂 申請(qǐng)人:葛新石, 張永忠, 許勤堂