[发明专利]有效发热并具有机械稳定性的加热元件结构

说明书

相关申请

本专利申请要求标题为“Heating Element With Efficient HeatGeneration And Mechanical Stability(有效发热并具有机械稳定性的加热元件结构”、序列号为60/646,383、申请日为2005年1月24日的美国临时申请的权益。

背景

技术领域

本发明的实施例涉及熔炉领域，并且更准确地说涉及熔炉中的加热元件结构。

背景技术

熔炉通常将电阻丝用作发热元件。采用熔炉的许多应用要求加热器对温度变化敏感并在某时间段上维持均匀的温度。电阻丝在其使用寿命期间通常经历多个热循环。电阻丝由于随时间变化遭受高温而膨胀、增长或者伸长。当由陶瓷分离器将这些金属丝稳固地保持在某些固定点以使其在机械上稳定时，这些金属丝可膨胀或者伸长超过这些点，同时产生过早毁损或者破裂。

提供可靠的金属丝加热元件的现有技术存在多个缺点。一种技术采用陶瓷分离器来约束金属丝加热元件并在分离器中为金属丝伸长提供空间。该技术要求采用嵌入绝缘体层的若干分离器，从而造成组装困难并提高成本。另外，该技术在分离器内限制伸长。另一种技术采用多个固定器来固定金属丝。这些固定器适配具有径向保持槽的固定器凹槽。该技术要求采用特别设计的固定器和固定器凹槽。该技术还将伸长限制在该槽之内。

附图说明

通过参考下面的说明和用于图解说明本发明实施例的附图可最好地理解本发明的实施例。在这些附图中：

图1为示出其中实践本发明的一个实施例的系统的图。

图2为示出根据本发明的一个实施例的加热芯的图。

图3为示出根据本发明的一个实施例的加热元件结构的顶视图的图。

图4A为示出根据本发明的一个实施例的盘的图。

图4B为示出根据本发明的一个实施例的、具有附着柱(attachedpost)的盘的图。

图4C为示出根据本发明的一个实施例的、具有集成柱(integrated post)的盘的图。

图4D为示出根据本发明的一个实施例的、具有竖杆的盘的图。

图5为示出根据本发明的一个实施例的连接杆和电源杆(powerbar)的图。

图6为示出形成根据本发明的一个实施例的加热芯的过程的流程图。

图7为示出形成根据本发明的一个实施例的盘的过程的流程图。

图8为示出根据本发明的一个实施例的、采用机械加工的或者成形的通道的系统的图。

图9为示出根据本发明的一个实施例的加热芯的图。

图10为示出根据本发明的一个实施例的成形通道的图。

发明内容

本发明的实施例为加热元件结构。第一盘具有内边界和外边界。内边界和外边界限定一空间。当通电时，适配到第一盘并围绕内边界的第一加热元件发热。加热元件在一温度范围内在该空间中膨胀。

在下面的描述中，阐述了许多细节。然而，应理解，本发明的实施例可以在没有这些细节的情况下实践。在其它实例中，未示出公知的电路、结构和技术，以避免混淆对该说明的理解。

本发明的一个实施例可被描述为通常以流程图、操作程序图、结构图或者框图描绘的过程。尽管流程图将操作描述为顺序过程，但是可平行或者同时执行多个操作。另外，操作的顺序可以重新安排。当其操作完成时，过程结束。过程可对应于方法、程序、流程、加工或者制造方法等等。

本发明的实施例为在熔炉中所采用的加热元件结构。熔炉可水平或者垂直安置。熔炉包括加热芯。加热芯具有多个相互堆叠的加热元件结构。每个加热元件结构包括盘和被置于该盘周围的加热元件。盘具有多个实施例。在一个实施例中，该盘包括环和圆盘。该环具有多个隙槽或者孔，以在加热元件发热时有效传热。该圆盘被附着到环并提供水平空间和垂直空间中的至少一个，以在加热元件随着时间变化遭受高温时允许加热元件膨胀或者伸长。加热元件结构可有效发热并具有机械稳定性。通过设置允许加热元件增长的空间，可延长加热元件的使用寿命，从而避免过早毁损。另外，可简单构造加热元件结构，从而允许简单构造加热芯并减小组装成本。盘组件还为加热芯中的加热元件提供高度可靠的机械支承。

图1为示出其中实践本发明的一个实施例的系统100的图。系统100表示用于在热设计或者控制应用中发热的扩散表面。系统100包括罩110、绝缘层120、加热芯130、盖140、底环150、和电源160。注意，系统100具有比上述部件更多或更少的部件。