專利名稱：微電熱烤窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電加熱領(lǐng)域，特別涉及外置電熱式微電熱烤窯和內(nèi)置電熱式微電熱烤窯。
電熱烤窯具有廣泛的用途，廣涉食品、煙草薄片、中藥片劑、木建材、造紙、紡織、化工等許多領(lǐng)域，僅國內(nèi)食品行業(yè)就有餅干電熱烤窯四千多條，每條電容量在200至1000KW不等，每條電熱烤窯都是“名符其實”的“電老虎”，原因是傳統(tǒng)的電熱烤窯采用內(nèi)置式合金電熱管或遠紅外電熱板，其熱源溫度達到700℃左右，被烤物必須遠距離接受熱幅射才能避免被烤焦，導致電熱烤窯空間過高而呈大功耗、低熱效；以餅干為例，電費在餅干成本中超過了主原材料淀粉及糖，隨著工業(yè)用電電費不斷上漲的現(xiàn)狀，餅干價位居高不下的矛盾越來越大，為了降低電耗，國內(nèi)外有改用微波技術(shù)的微波烤窯面世，但帶來的新問題是設備成本高，不易烤出傳統(tǒng)色、香、味品位；從降耗提質(zhì)的角度技改烤窯已不僅是企業(yè)用戶的迫切需要，也是食品阻止價格上漲適應市場競爭的迫切需要；近年來見有利用微電熱(電熱膜)人工云母紙元件或瓷管元件或電熱膜瓷板元件置換合金電熱管技改用作烤箱電熱源，有明顯的熱源無明火達到節(jié)電提質(zhì)功能，如892079703號立體熱源烘箱采用了人工云母紙電熱膜元件，95240641.1號平板式電熱風箱采用了瓷片電熱膜元件，其均存在二大弊病一是電熱膜元件的功率衰退速度快，二是電熱膜元件的電熱膜層易燒壞，造成電熱膜元件使用在烤箱中雖有節(jié)能提質(zhì)優(yōu)勢，但難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
本實用新型的目的是公開一種外置電熱式或內(nèi)置電熱式微電熱烤窯的結(jié)構(gòu)，能在穩(wěn)定和長壽工作前提下實現(xiàn)節(jié)能降耗和提高被烤物品位目的。
本實用新型包括外置電熱式微電熱烤窯，內(nèi)置電熱式微電熱烤窯，其共同特征是由窯體，電熱加熱器，金屬散熱架，烤物輸送帶等組成，其中電熱加熱器中的電熱膜元件是瓷管電熱膜元件，管狀熱源與金屬散熱架活動匹配成連體；本實用新型的第一個結(jié)構(gòu)方案是外置電熱式微電熱烤窯，其特征是由高溫導熱圓管1，包扎在高溫導熱圓管1上的絕熱材料2，帶耐熱金屬散熱片的固定金屬散熱架6，一對半圓瓷管電熱膜元件哈夫合成的圓筒微電熱部件7，烤窯殼體8，滾棒11與滾棒固定架12與活動履帶13組成的烤物輸送帶，烤窯支撐體14等所組成；微電熱部件7安置在位于烤窯體外下方的高溫導熱圓管1的端頭上，電熱被高溫導熱管1迅速傳導至烤窯內(nèi)的固定散熱架6上高效熱幅射使烤窯中置于用耐熱材料制成的活動履帶13上的烤物在烤窯中被熱烤，履帶13沿著滾棒11限位定向作重復傳送運動，一對高溫導熱圓管1即管狀熱源相對從窯體外的預留孔9中對插入窯內(nèi)固定散熱架6內(nèi)的圓管狀空穴與固定散熱架6緊湊匹配合成一體，每對高溫導熱管對插呈“冂”字狀工作，這種結(jié)構(gòu)的從預留孔9中插入烤窯內(nèi)的高溫導熱管件的長度為固定散熱架6的長度的一半，一對插進預留孔9中的高溫導熱管件的總長度即二根對插入散熱架6的高溫導熱管件之和與散熱架6的長度相一致；在寬度較狹及工藝溫度較低的外置電熱式微電熱烤窯中，為簡化制造工藝，可以采用“”字狀高溫導熱管1加外置微電熱部件7的結(jié)構(gòu)，其從預留孔9中插入烤窯內(nèi)的高溫導熱管的長度與固定散熱架6相匹配；還有一種更簡化工藝的外置電熱式微電熱烤窯，采用“︱”字狀高溫導熱管1加外置微電熱部件7的結(jié)構(gòu)，導熱管1可以任意從烤窯的上面或下面的預留孔9中插入窯內(nèi)的散熱架6內(nèi)的圓管狀空穴內(nèi)與散熱架6合成一體，(可插入導熱管1的)預留孔9對稱位于烤窯殼體的上下面，電熱部件7置于露在烤窯體外下面的高溫導熱管1的端頭，


圖12給出了這種結(jié)構(gòu)原理，這種電熱加熱器結(jié)構(gòu)除了適用工藝溫度不太高的烤窯，還可以作為“冂”字狀或“”字狀高溫導熱管1加微電熱部件7的烤窯的增補熱源交叉布局使用；本實用新型中帶散熱片的固定散熱架6的最低成本制作方法是采用熱擠鋁工藝擠出內(nèi)為圓孔而外帶條翅片的異型鋁材，也可采用各種散熱效率高的鋁柵結(jié)構(gòu)，散熱架6上留有圓管狀空穴與高溫導熱圓管的直徑正好緊湊匹配可合成一體；散熱架6離活動履帶13的距離即散熱架6的高度設計值可以較常規(guī)電熱烤窯中電熱部件與活動履帶之間的距離縮短50％左右，顯而易見這種微電熱烤窯的內(nèi)腔空間將隨著散熱架與活動履帶之間距離的縮短而線性收縮達到線性節(jié)能的效果；本結(jié)構(gòu)使電熱部件易于安裝及維修，而且電熱部件身處烤窯體外既不受烤窯內(nèi)復雜成分熱氣的污染又不熱影響烤窯內(nèi)復雜熱氣產(chǎn)生熱變而可實現(xiàn)文明烤加熱，特別是電熱源置于窯體外的結(jié)構(gòu)可排除熱源對被烤物的熱損傷，因此可以縮短窯體高度而達到縮小窯體空間仍保障甚至提高被烤物品位，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗及提高品位的熱烤目的，根據(jù)熱力學第三定律，本實用新型固定排列金屬散熱片的金屬散熱架6的總散熱面積可以是常規(guī)電熱管或遠紅外板或電熱膜元件結(jié)構(gòu)的數(shù)倍以上，顯然因為其熱幅射效率與散熱面積成正線性關(guān)系而可以大幅度提高熱效率；本實用新型使用的電熱膜元件又稱微電熱元件，其是在可以從瓷圓管的哈夫凹槽15處沿槽線分體成二個半圓筒的圓管狀的瓷介質(zhì)體16或直接制成的半圓筒狀的瓷體16的外圓表面上生長上以氧化錫為主體的復合氧化物電熱膜17的二端制上銀電極18后實現(xiàn)的，銀電極18是涂布銀導電膠后經(jīng)熱老化制得的，微電熱部件7的一對半圓瓷管電熱膜元件16的絕緣的內(nèi)管面可以哈夫分而貼緊在高溫導熱圓管1上后用不銹鋼片電極卡19固匝定工作，電極卡19呈長條片狀，其一頭有一個長方型孔20，另一頭有一段窄片21，使用電極卡19圍繞微電熱圓管部件7上銀電極圈18定位固定的方法是將窄片21穿進長方型孔20中后反向折彎窄片即可被鉗匝緊，窄片21上有個小孔22，用于鉚接電源線，每個微電熱部件二端均有電極卡固定即均有一對可鉚接電源線的電極卡窄條，用于分別外接電源，電極卡19也可以用金屬片圈通過其它機械法匝固，電熱膜管元件的二端面、銀導電極與兩端之間2mm范圍內(nèi)也是絕緣的，以保障微電熱部件7的電氣絕緣強度，本實用新型根據(jù)烤窯的型號，平行等距離置放帶微電熱部件7的成對“冂”字形高溫導熱管或“”字形高溫導熱管，各支高溫導熱管上的微電熱部件的功率大小取決于烤窯截面的大小和各段工作溫度范圍，常規(guī)匹配每支高溫導熱管1上的微電熱部件7的功率可在800W至3000W范圍內(nèi)設定，特殊用途的微電熱烤窯的微電熱部件還可設定小于800W或大于3KW設定；本實用新型的微電熱部件的平均功率，以15～30W/cm2為最佳設定，特殊需求的烤窯中的微電熱部件的平均功率，可以小于10W/cm2或大于30W/cm2至60W/cm2，電熱膜元件的最佳制作方法，可參見專利號為88100015.9，名稱為“大功率半導體電熱轉(zhuǎn)換體及其處理技術(shù)”的發(fā)明專利；本發(fā)明使用的高溫導熱圓管，可以是普通高溫導熱管或無機介質(zhì)超導高溫熱管，其是利用導熱介質(zhì)相變原理的一種內(nèi)部灌裝導熱介質(zhì)并被抽真空的金屬管，導熱管的二端頭分別用金屬堵頭3與4焊堵，5表示金屬堵頭中間可供抽真空用細金屬管，在被抽真空后可用軋壓法封閉使管1內(nèi)保持真空；本實用新型的第二個結(jié)構(gòu)方案是內(nèi)置電熱式微電熱烤窯，其特征是由微電熱管部件10，金屬導熱棒23，帶金屬散熱片的金屬散熱架6，烤窯殼體8，滾棒11，滾棒固定架12，活動履帶13，烤窯支撐體14等所組成；微電熱管部件10通過預留孔9從窯外插入窯內(nèi)固定散熱架6內(nèi)的圓管狀空穴可與金屬散熱架6緊湊匹配合成一體，微電熱管部件10的長度與窯寬相仿，管部件10中的電熱段較散熱架6略短并可直接熱傳導至散熱架6上使電熱傳導利用率達到最高，活動履帶13位于散熱架6的下方而且與散熱架的距離較近；其中微電熱管部件10由一對瓷管電熱膜元件24，一根二頭均勻細，中間均勻粗的連體的導熱金屬棒23，熱透性好的絕緣層25，薄壁金屬套管31，一對圓瓷封頭26等組成；電熱膜部件10的結(jié)構(gòu)為一對瓷管電熱膜元件24套在導熱金屬棒23的二端，該瓷元件24的內(nèi)圓孔直徑與金屬棒23的二頭細端的外圓直徑正好匹配，該瓷元件24的外圓直徑略小于薄壁金屬套管31的內(nèi)徑4mm以上為好，金屬棒23中間段的直徑正好與薄壁金屬套管31的內(nèi)徑相匹配，二端置好電熱膜瓷管元件24的金屬棒23插入薄壁金屬套管31中，瓷管元件24的內(nèi)圓面瓷介質(zhì)16是絕緣的，其外圓面上生長有電熱膜17，電熱膜17的中間有一對大于2mm寬的對稱平行的爬電距離34，電熱膜17二端制有銀電極18，其中一頭涂布的銀電極18被爬電距離34隔開，該處涂布的銀電極經(jīng)過側(cè)面反涂伸進管內(nèi)5至8mm可與對稱夾開塞擠在管內(nèi)的一對電極引出扁絲33良接觸，另一頭銀電極18為圈極狀態(tài)，并在端頭留有絕緣爬電距離大于2mm以保障電氣絕緣強度，使瓷管電熱膜元件24成二個半圓管的回路串聯(lián)狀結(jié)構(gòu)，一對電極引出扁絲33可對稱擠置在管元件的同一端頭內(nèi)，其引出端分別用于接火、地線，套在金屬棒23上的瓷管元件24與薄壁金屬套管31之間的空隙塞滿熱導性好的絕緣材料層25例氧化鎂，電熱膜部件10的二端各有一個圓瓷封頭26起定位和封閉結(jié)構(gòu)的作用，一對電極引出扁絲33在圓瓷封頭26中圓薄壁片29上的一對對稱的扁圓孔27中引出用于外接電源，圓瓷封頭的外端呈凹圓孔狀，以降低重量和成本，圓瓷封頭的內(nèi)端中心有一個凸狀瓷法蘭盤體32可伸進瓷管元件5至8mm，凸圓柱體32與一對對稱的扁圓孔27相切并帶有相應對稱的凹槽使一對通過扁圓孔27的電極扁絲33被正好機械擠壓固定并與反涂進管內(nèi)的銀電極層良接觸，圓瓷封頭26采用機械法全部擠入薄壁金屬套管31中后應縮進31中1mm左右利用薄壁金屬套管31的可塑性被機械滾壓收小端頭直徑而將圓瓷封頭26定位固定；顯而易見，這種電熱膜部件中的電熱膜瓷管元件的熱量在內(nèi)外面上都能迅速被傳導到散熱架6上并通過散熱架6上的大面積散熱翅片幅射到熱窯空氣中，這種導熱散熱迅速的電熱膜部件中的電熱膜管元件的平均功率可設定得較常規(guī)電熱膜管元件大，達到10～20W/cm2范圍甚至更大，由于電熱膜元件24上的電熱能被迅速傳導走和散熱而使電熱膜元件不會過溫，其功率穩(wěn)定性及壽命得到了保障；
圖11給出了內(nèi)置電熱式電熱膜烤窯的結(jié)構(gòu)原理。
本實用新型的優(yōu)點很明顯，首先是在烤加工過程中，避開了電熱源由于高溫而發(fā)出的近紅外輻射波的熱損傷或高溫輻射波的熱損傷，提高了被烤物的品位，比常規(guī)烤窯能大幅度提高有機營養(yǎng)如氨基酸、活性酶的存活率；其二是各種微電熱源工作時均由于采用了合理的特殊結(jié)構(gòu)使散熱快而不會造成熱源過溫，從而提高了元件的穩(wěn)定性和使用壽命；其三是烤窯的有效工作體積由于熱源溫度無熱損傷弊病而提高，或是可以在保障生產(chǎn)量的前提下縮短烤窯高度即縮小烤窯體積，不僅因此降低了用電容量，而且降低了烤窯造價；其四是本發(fā)明的技術(shù)實施難度小，易于實施與實現(xiàn)，易于在窯外更換電熱部件，實現(xiàn)局部維修或是改變烤窯的功率布局及功率容量而擴大烤窯的應用范圍；本實用新型不僅僅是實現(xiàn)了環(huán)保特色的熱烤降耗提質(zhì)目標，而且本實用新型還可為技術(shù)改造傳統(tǒng)熱窯解決降耗提質(zhì)廣作貢獻。
圖1為“冂”字形外置電熱式微電熱烤窯結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為“”字形外置電熱式微電熱烤窯結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為熱擠成型的金屬散熱架截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為微電熱部件7中哈夫瓷管電熱膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為微電熱部件7的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為微電熱部件7上的電極卡結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為一對高溫熱管成“冂”字形對接時結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為微電熱管部件10的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圓瓷封頭26的外側(cè)視圖；
圖10為微電熱管元件24的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11為內(nèi)置電熱式微電熱烤窯結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12為“︱”字形外置電熱式微電熱烤窯結(jié)構(gòu)示意以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的工作原理，這種微電熱烤窯無論何種結(jié)構(gòu)方案，其共同特征是烤窯所使用的電加熱器的電熱膜元件熱源溫度低，避免或大大降低了高溫熱輻射波熱損傷破壞熱加工對象中的氨基酸、活性酶等活性營養(yǎng)和微觀營養(yǎng)，從而提高了烤加工物品的品位；這種烤窯由于熱源無熱損傷弊病，熱源與被烤物可以更接近，使得窯體高度可以降低，此舉線性縮小了窯體的空間，從而達到線性節(jié)能的目的，本實用新型所使用的微電熱源的電熱轉(zhuǎn)換率要較合金電熱材料高30％以上，微電熱元件具有集波功能，可縮短烤加工時間，從而又更進一步實現(xiàn)節(jié)電目的，顯而易見，本實用新型具有非常規(guī)的節(jié)能效果；本實用新型由于微電熱源7處在窯體外不可能隨著窯溫升高而同步升高，又微電熱源10在窯體內(nèi)有足夠的及時導熱散熱的條件及面積，均可實現(xiàn)微電熱源不會發(fā)生高溫或聚溫狀態(tài)，依據(jù)“電熱膜的壽命與其工作溫度成反比”的原理，在本實用新型中使用的電熱膜元件因此具有長壽工作和穩(wěn)定功率等參數(shù)工作的保障。
權(quán)利要求1.一種微電熱烤窯，由窯體、電熱加熱器、金屬散熱架、烤物輸送帶組成，其特征是組成電熱加熱器的管狀熱源與金屬散熱架活動匹配成連體，電熱加熱器平行置放；由滾棒、滾棒固定架、活動履帶組成的烤物輸送帶上的活動履帶位于散熱架的下方，其與散熱架的距離較常規(guī)電熱烤窯縮短；其中電熱膜元件是瓷管電熱膜元件，其是在圓筒狀瓷管或一對半圓哈夫合成的圓筒狀瓷管的外表面上生長上以氧化錫為主體的復合氧化物電熱膜的二端制上銀電極后實現(xiàn)的，其內(nèi)管面、二端面、銀導電極與兩端之間2mm范圍內(nèi)均是絕緣的；其中帶有耐熱金屬散熱片的金屬散熱架，其內(nèi)為圓孔而外帶條翅片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電熱烤窯，其特征是微電熱部件的結(jié)構(gòu)為一對半圓瓷管電熱膜元件安置在位于烤窯體下方或外側(cè)下方的高溫導熱管的端頭上，該高溫導熱圓管呈“”形狀或“︱”形狀，從窯體外置入窯內(nèi)金屬散熱架的圓管孔內(nèi)成連體結(jié)構(gòu)，電熱膜管元件處在窯體外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電熱烤窯，其特征是微電熱部件的結(jié)構(gòu)由一對瓷管電熱膜元件套在一根二頭均勻細、中間均勻粗的連體的導熱金屬棒的二端后插入薄壁金屬套管中所組合成，導熱金屬棒均勻細端與瓷管元件的內(nèi)壁正好匹配相接觸，導熱金屬棒均勻粗的中間段與金屬套管的內(nèi)徑匹配相接觸，套在導熱金屬棒上的瓷管元件與薄壁金屬管間為熱導性好的絕緣隔離層，瓷管電熱膜元件成二個半圓管的回路串聯(lián)結(jié)構(gòu)，使微電熱部件的二端各有一對電極引出用于外接電源，電極置在圓瓷封頭中，圓瓷封頭擠壓入薄壁金屬套管中被定位固定；該微電熱部件從窯外插入窯內(nèi)金屬散熱架內(nèi)成連體結(jié)構(gòu)，電熱膜管元件處在窯體內(nèi)。
專利摘要一種微電熱烤窯,由窯體,電熱加熱器,金屬散熱架,烤物輸送帶等組成,由于電熱加熱器使用了微電熱部件及特殊的導熱散熱結(jié)構(gòu)阻止熱源出現(xiàn)高溫而可避免熱烤工藝中的熱損傷及縮短窯高降低電耗容量,并進一步利用微電熱的無明火、集波節(jié)電優(yōu)勢,綜合實現(xiàn)節(jié)電降耗提質(zhì)目的和電熱部件長壽,穩(wěn)定工作的目的,可換代或技改餅干烤窯,煙草薄片烤窯等輸送式熱窯。
文檔編號F24H3/04GK2424420SQ99258360
公開日2001年3月21日 申請日期1999年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月20日
發(fā)明者孔德凱, 孔喜 申請人:孔喜