CN105683693A - 加热设备和加热炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加热设备，该加热设备能稳定地固定加热器且容易生产。本发明的加热设备20包括绝热材料21、嵌入所述绝热材料21的表面中或位于该表面附近的电加热器22以及从所述电加热器22延伸到所述绝热材料21中的弯钩23a和23b，并且所述绝热材料21由陶瓷纤维和粘结陶瓷纤维的粘结剂形成，并且所述绝热材料21与具有所述弯钩23a和23b的电加热器22一体地模制成型。

Description

加热设备和加热炉
技术领域
本发明涉及一种用于对加热炉进行加热的加热设备，以及使用该加热设备的加热炉。
背景技术
通常，用于700度C以上，特别地1000度C以上的高温加热炉中的电加热器通过卡钉或锁定销而固定在绝热材料的表面上，以便实现炉的内部的直接加热。
更具体地，如图9所示，在现有技术中的加热设备90中，为了将电加热器2固定在绝热材料的表面上，将线性的加热器2以蛇行构造设置在绝热材料1表面上，然后将陶瓷制销钉3在弯曲部分处插入到绝热材料1中，或是将金属卡钉5插入到绝热材料1中，以夹住该线性的加热器2。在图9的实施例中，线性的加热器2的端部部分连接到电极端子4，并且电极端子4穿过设置在绝热材料1中的通孔，以与背侧连通。
这样的电加热器存在这样的问题，即：除了固定点之外，在高温时容易发生变形或下垂，或者冷热交替时容易导致脱落。此外，这样的电加热器不仅具有寿命短的问题，而且在制造过程中具有销钉驱动或卡钉驱动成为大的负荷的问题。
为了解决这个问题，已经提出了通过将电加热器的一部分嵌入或插入毡状纤维制成的绝热材料中来固定电加热器的方法(专利文献1和2)。
然而，在这样的方法中，电加热器的稳定性仍不足，或是在电加热器的制造过程中的负荷方面仍然存在进行改善的空间。
引用列表
专利文献
PTL1：JP2002-372381A
PTL2：JP2005-129273A
发明内容
解决的问题
在这些情况下，本发明的目的是提供一种解决了常规技术中的问题的加热设备，以及一种具有该加热设备的加热炉。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明提供了下述方案。
<1>一种加热设备，
其中，所述加热设备包括绝热材料、嵌入所述绝热材料的表面中或位于表面附近的电加热器以及从所述电加热器延伸到所述绝热材料中的弯钩，
其中，所述绝热材料由陶瓷纤维以及粘结该陶瓷纤维的粘结剂形成，并且所述绝热材料与具有所述弯钩的所述电加热器一体地模制成型。
<2>根据上述方面<1>所述的加热设备，其中，该设备还包括嵌入所述绝热材料中的电绝缘支撑构件，并且所述电绝缘支撑构件在所述绝热材料中支撑所述弯钩。
<3>根据上述方面<1>或<2>所述的加热设备，其中，所述电加热器通过在金属板中从其两个侧边缘提供交替的狭缝而以蛇行构造形成，所述金属板的形成所述狭缝的部分从所述金属板弯曲，以形成多个交替相对的弯钩。
<4>根据上述方面<3>所述的加热设备，其中，在两侧上的成排的所述交替相对的弯钩由一个电绝缘支撑构件支撑。
<5>根据上述方面<3>所述的加热设备，其中，每一排中的所述交替相对的弯钩由分开的绝缘支撑构件中的各个绝缘支撑构件支撑。
<6>根据上述方面<1>至<5>中的任一个所述的加热设备，其中，所述电加热器包括以蛇行构造形成的多个金属板，并且蛇行的所述多个金属板通过焊接而相互连接。
<7>根据上述方面<1>至<6>中的任一个所述的加热设备，其中，所述加热器的表面与所述绝热材料的表面齐平。
<8>根据上述方面<1>至<7>中的任一个所述的加热设备，其中，所述电绝缘支撑构件是中空体，该设备还包括穿过所述电绝缘支撑构件的中空部分的耐热构件，并且所述耐热构件延伸到所述绝热材料的外侧。
<9>根据上述方面<9>所述的加热设备，其中，所述耐热构件由陶瓷或金属制成。
<10>具有根据上述方面<1>至<9>中的任一个所述的加热设备的加热炉。
附图说明
[图1]从加热器侧观察的本发明的加热设备的第一实施方式的透视图。
[图2]从加热器的背侧观察的在本发明的加热设备的第一实施方式中使用的加热器的透视图。
[图3]从加热器的相反侧观察的本发明的加热设备的第二实施方式的透明透视图。
[图4]从加热器侧观察的本发明的加热设备的第二实施方式的(a)透明透视图和(b)透视图。
[图5]从(a)加热器侧和(b)加热器的背侧观察的在本发明的加热设备的第二实施方式中使用的加热器的透视图。
[图6]从加热器的相反侧观察的本发明的加热设备的第三实施方式的透明透视图。
[图7]用于圆柱型马弗炉的且从加热器侧观察的本发明的加热设备的第四实施方式的透明透视图。
[图8]用于圆柱型马弗炉的且从加热器侧观察的本发明的加热设备的第五实施方式的透明透视图。
[图9]从加热器侧观察的常规加热设备的透视图。
具体实施方式
<加热设备>
本发明的加热设备包括绝热材料、嵌入绝热材料的表面中或位于表面附近的电加热器以及从电加热器延伸到绝热材料中的弯钩。该绝热材料由陶瓷纤维以及粘结所述陶瓷纤维的粘结剂形成，并该绝热材料与具有弯钩的电加热器一体地模制成型。
根据本发明的加热设备，可通过简单的制造工艺来防止加热器的变形或掉落，这是因为绝热材料与电加热器一体地模制成型，以使得弯钩延伸到绝热材料中，即，因为在绝热材料的模制成型期间，绝热材料和电加热器粘结并成为一体。
顺带地，为了提高将弯钩锚固到绝热材料的效果，优选的是，增加在弯钩的端部处的平行弯曲部分的表面积或者增加弯钩的数量。
此外，根据本发明的加热设备，由于能够防止电加热器的变形，所以能够减小相邻的加热器之间的距离，并由此能增加电加热器的面内密度。
此外，根据本发明的加热设备，绝热材料面板能够被制成为薄和/或小的，这是因为不需要用于插入销钉或卡钉的留边。
电加热器的表面可与绝热材料的表面齐平，可嵌入在绝热材料的表面以下，或者可以从绝热材料的表面突出。
如果电加热器的表面与绝热材料的表面齐平，或者嵌入在绝热材料的表面以下，则该电加热器的表面不从绝热材料的表面突出，使得待被加热的形体能够靠近电加热器表面放置，导致均匀加热特性的提高。
本发明的加热设备可以是平板状加热设备，或用于圆柱型马弗炉的加热设备。
本发明的加热设备能够例如通过铸造成型法、真空模制成型法等来生产，真空模制成型法是优选的。
当用真空法生产本发明的加热设备时，例如，将连接到真空泵的吸入装置以及位于其上的成型模具放置在箱体(tank)中，通过将陶瓷纤维溶解或分散在粘结剂中而获得的浆料被容纳在该箱体中。连接到真空泵的该吸入装置的顶部具有网状形状，并且因此设置其上的成型模具的内部能够被抽真空。在其中电加热器具有弯钩的状态下，可选的电绝缘支撑构件被设置在成型模具中的预定位置处，通过真空泵和吸入装置对成型模具施加真空，因此陶瓷纤维和粘结剂被吸入并沉积在成型模具中的网状形状的底部上，从而形成绝热材料的形状。
这时，形成绝热材料的陶瓷纤维和粘结剂一体地模制成型，以将电加热器布置为底部并包括(嵌入)该电加热器、弯钩和电绝缘支撑构件。通过将模制成型的绝热材料从箱体取出并使其干燥，粘结剂将陶瓷纤维粘结，从而包括(嵌入)电加热器的绝热材料和电绝缘支撑构件被一体地模制成型。
在通过一体模制成型法获得的绝热材料中，底部与电加热器的表面齐平，且基本上，具有弯钩的电加热器放置成与绝热材料形成紧密接触，并且可选的电绝缘支撑构件放置成与绝热材料形成紧密接触。
顺带地，尽管浆料有时薄薄地附接到电加热器的表面，但是浆料可以保持这样附接，或者可被移除，以完全暴露电加热器。还能够有意地嵌入电加热器的表面。
<绝热材料>
绝热材料是模制成型体，其包括陶瓷纤维和粘结陶瓷纤维的粘结剂。氧化铝-二氧化硅(Alumina-silica)纤维能够用作陶瓷纤维，并且胶状二氧化硅能够用作粘结剂。
此外，对于绝热材料的模制成型，能够使用包括水作为溶剂的浆料，以及陶瓷纤维和粘结剂。
<电加热器>
在本发明的加热设备中使用的电加热器能够具有任意构造。例如，电加热器通过在金属板中从其两个侧边缘提供交替的狭缝来形成为蛇行构造，金属板的形成狭缝的部分从金属板弯曲，以形成多个交替相对的弯钩。
如果以这种方式通过利用形成具有蛇行构造的电加热器的金属板的额外部分(狭缝部分)来形成弯钩，则不需要额外的材料来形成弯钩。此外，在该情形中，弯钩形成在蛇行路径的每个转弯处，导致能够稳定地保持电加热器的效果。
在两侧上的成排的交替相对的弯钩可以由一个电绝缘支撑构件支撑，或者每排中的交替相对的弯钩由分开的绝缘支撑构件中的各个绝缘支撑构件支撑，即，可以总共由两个绝缘支撑构件支撑。
电加热器包括以蛇行构造形成的多个金属板，并且具有蛇行结构的该多个金属板通过焊接而相互连接，可选地经由与电加热器相同的材料的金属构件相互连接。以蛇行构造形成的多个金属板可由单个金属板形成。
作为电加热器，金属制加热器是优选的，并且对于高温加热，例如，可使用NiCr、FeCrAl、Mo和W。特别地，允许高温加热并在抗氧化方面也很好FeCrAl是优选的。
<电绝缘支撑构件>
本发明的加热设备还包括嵌入绝热材料中的电绝缘支撑构件，并且电绝缘支撑构件可在绝热材料中支撑弯钩。换句话说，该电绝缘支撑构件是用于保持电加热器的弯钩以稳定地保持电加热器的构件。
通过利用电绝缘支撑构件来支撑电加热器的弯钩能够进一步防止电加热器的掉落。
电绝缘支撑构件的形状没有限制，只要该构件本身嵌入绝热材料中并保持弯钩，并且与其中电加热器仅由弯钩保持的情形相比稳定电加热器的保持即可。
具有杆状形状的电绝缘支撑构件是简单的并且是优选的，以便保持电加热器的弯钩，例如，保持形成在蛇行构造的电加热器的狭缝部分中的一系列弯钩。保持两排弯钩的电绝缘支撑构件之间的形状和尺寸可以相同或不同。
在弯钩如此由电绝缘支撑构件保持的情况下，即使当在弯钩的端部处的平行地弯曲的部分的面积不增加时，该弯钩以及电加热器也能够由电绝缘支撑构件牢固地保持。
该电绝缘支撑构件由电绝缘材料构成。鉴于耐热性，电绝缘支撑构件优选由陶瓷材料构成，诸如氧化铝、莫来石、硅线石、氧化锆、氧化镁和氮化硅是优选的。
电绝缘支撑构件可以可选地形成为中空形状，并且特别地为中空管状形状，从而如下文所述的那样，耐热构件能够穿过它。
<耐热构件>
电绝缘支撑构件可以可选地形成为中空状，并且特别地为中空管状形状，从而耐热构件能够穿过中空部分到绝热材料的外侧。
通过使用耐热构件，特别地杆状耐热构件，加热设备能够容易地被支撑，并且特别地容易被保持或固定。
耐热陶瓷可由陶瓷或金属制成。该陶瓷可以为非导电性的氧化铝、氮化硅等，或者可以是导电性的碳化硅。金属可以是与电加热器相同的材料。
下面结合第一至第五实施方式来描述本发明的加热设备，但本发明不限于此。
<第一实施例>
图1和2描述了本发明的加热设备10的第一实施例。
更具体地，图1是从加热器侧观察的本发明的加热设备的第一实施例的透视图；图2是从加热器的背侧观察的在本发明的加热设备的第一实施例中使用的加热器的透视图。
如图1和2所示意，在加热设备10中，电加热器12的一部分形成为朝向绝热材料11的内侧延伸的弯钩13，并且电加热器12与绝热材料11一体模制成型。电极端子14连接到电加热器12的端部部分。
电加热器12的弯钩13在电加热器12以蛇行构造形成时形成为朝向绝热材料11的内侧延伸。在该加热设备10中，绝热材料11与具有弯钩13的电加热器12一体地模制成型，使得具有弯钩13的加热器12嵌入绝热材料中。弯钩13不仅从电加热器12朝向绝热材料11的内侧延伸，而且还在其端部部分处在与电加热器12平行的方向上弯曲，并且此外与绝热材料11一体地模制成型，因此弯钩13牢固地固定在绝热材料11中而不会轻易脱落。
此外，在本发明的加热设备10中，电加热器12也与绝热材料11一体地模制成型，因此直接嵌入并固定在绝热材料11中，产生稳定效果。
另外，电加热器12与绝热材料11的表面齐平而不突出，使得待被加热的形体能够设置在加热炉中，以靠近电加热器，并能提高均匀加热特性。
<第二实施例>
图3至5描述了本发明的该加热设备20的第二实施例。
更具体地，图3是从加热器的相反侧观察的本发明的加热设备的第二实施例的透明透视图；图4是从加热器侧观察的本发明的加热设备的第二实施例的(a)透明透视图和(b)透视图；并且图5是从(a)加热器侧和(b)加热器的背侧观察的在本发明的加热设备的第二实施例中使用的加热器的透视图。
在加热设备20中，绝热材料21、包括弯钩23a和23b的电加热器22以及电绝缘支撑构件24和25以从电加热器22延伸的弯钩23环抱(embrace)电绝缘支撑构件24和25的形式一体地模制成型。
电加热器22通过交替地从两个侧边缘形成狭缝而成形为具有蛇行构造的带状加热器，并且形成狭缝的金属部分被弯曲，以在金属板的两个边缘侧上分别形成弯钩23a和23b。
在这个实施例中，使用了两个金属板，每个金属板形成具有蛇行构造的电加热器，并且由于这些金属板通常通过焊接由与电加热器相同的材料形成的金属构件27而相互连接，所以材料很少浪费。
该实施例的分别形成在每个金属板的两个边缘侧上的两排弯钩23a和23b中的每一排弯钩通过电绝缘支撑构件24或25来保持。在这种方式中，在电加热器22的宽度方向上的两排弯钩23a和23b通过两个电绝缘支撑构件24和25来保持，从而产生电加热器22在宽度方向上也被稳定地保持的效果。
在这个实施例中，一个电绝缘支撑构件24形成为中空管状形状，从而杆状耐热陶瓷或金属制构件26能够穿过中空部分。在绝热材料21的外侧，杆状耐热构件作为用于将加热设备20保持或固定在加热炉中的装置。
<第三实施例>
图6描述了本发明的加热设备30的第三实施例。图6是从加热器的相反侧观察的本发明的加热设备的第三实施例的透明透视图。
该实施例使用由一个金属板以蛇行构造形成的电加热器22，并且一个中空管状形状的电绝缘支撑构件被从电加热器22延伸的两排弯钩23a和23b环抱。
<第四实施例>
图7描述了本发明的加热设备40的第四实施例。图7是用于圆柱型马弗炉的且从加热器侧观察的本发明的加热设备的第四实施例的透明透视图。
在这个实施例中，仅一个电绝缘支撑构件24用于一个电加热器22，从而能够降低成本。然而，鉴于稳定性，如上所述，也能够采用两个电绝缘支撑构件24。
<第五实施例>
图8描述了本发明的加热设备50的第五实施例。图8是用于圆柱型马弗炉的且从加热器侧观察的本发明的加热设备的第五实施例的透明透视图。
该实施例是与图7中示意的第四实施例相同的圆柱型马弗炉，但是电加热器的弯曲方向以90度不同于与图7中示意的第四实施例。在该实施例中，从电加热器22延伸的弯钩23不由电绝缘支撑构件24保持，但是可以由电绝缘支撑构件24保持。
<加热炉>
加热炉，例如圆柱型马弗炉，能够通过已知方法使用本发明的加热设备来构建。

Claims (10)

1.一种加热设备，
其中，所述加热设备包括绝热材料、电加热器以及弯钩，所述电加热器嵌入所述绝热材料的表面中或位于该表面附近，所述弯钩从所述电加热器延伸到所述绝热材料中，
其中所述绝热材料由陶瓷纤维和粘结所述陶瓷纤维的粘结剂形成，并所述绝热材料与具有所述弯钩的所述电加热器一体地模制成型。
2.根据权利要求1所述的加热设备，其中，所述设备还包括嵌入所述绝热材料中的电绝缘支撑构件，并且所述电绝缘支撑构件支撑在所述绝热材料中的所述弯钩。
3.根据权利要求1或2所述的加热设备，其中，所述电加热器通过在金属板中从其两个侧边缘提供交替的狭缝而以蛇行构造形成，所述金属板的形成所述狭缝的部分从所述金属板弯曲，以形成多个交替地相对的弯钩。
4.根据权利要求3所述的加热设备，其中，在两侧上的成排的所述交替地相对的弯钩由一个电绝缘支撑构件支撑。
5.根据权利要求3所述的加热设备，其中，每一排中的所述交替地相对的弯钩由分开的绝缘支撑构件中的各个绝缘支撑构件支撑。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的加热设备，其中，所述电加热器包括以蛇行构造形成的多个金属板，并且蛇行构造的所述多个金属板通过焊接而相互连接。
7.根据权利要求1至6中中的任一项所述的加热设备，其中，所述加热器的表面与所述绝热材料的表面齐平。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的加热设备，其中，所述电绝缘支撑构件是中空体，所述设备还包括耐热构件，所述耐热构件穿过所述电绝缘支撑构件的中空部分，并且所述耐热构件延伸到所述绝热材料的外侧。
9.根据权利要求8所述的加热设备，其中，所述耐热构件由陶瓷或金属制成。
10.一种加热炉，所述加热炉具有根据权利要求1至9中的任一项所述的加热设备。
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