[发明专利]红外线加热单元

说明书

已知的红外线加热单元包括加热炉，加热炉具有容纳处理室的壳体和加热装置，其中，处理室至少部分地被石英玻璃制成的炉衬界定。为了基于此提供一种红外线加热单元，其实现高能效地且均匀地以红外辐射将加热物品加热到600℃以上的温度，本发明提出，加热装置由至少一个加热基底形成，加热基底具有与导体条带相接触的接触表面，导体条带由导电的并且在电流通过时产生热的电阻材料制成，其中，加热基底由掺杂石英玻璃制成，在掺杂石英玻璃中嵌入有在红外光谱范围中进行吸收的附加成分，并且加热基底形成炉衬的至少一部分。

技术领域

本发明涉及一种红外线加热单元，其具有加热炉，加热炉具有容纳处理室的壳体和加热装置，其中，处理室至少部分地被由石英玻璃制成的炉衬来界定/限定其边界。

背景技术

在用于将加热物品加热到600℃以上的温度的工业电热炉中，常常使用红外线辐射器作为加热装置，其发出短波的、中波的和/或长波的红外辐射。

通过热传导、对流和/或热辐射实现从电加热元件到加热物品的热输送。在此，一个基本的问题是，如何尽可能有效地(以高的功率效率)并且同时以高的均匀性将可供使用的辐照功率辐射到加热物品上。红外线辐射器表现出红外辐射的点形的或线形的辐射特征，或者(作为红外线面式辐射器)表现出以面的方式延伸的二维的或三维的辐射特征，其可与加热物品的待加热表面的几何形状相匹配并且实现对二维或三维设计的表面的均匀辐照。

红外线辐射器通常配备有由在电流通过时产生热的电阻材料制成的电加热元件。广泛使用的是管状的红外线灯，其中，螺旋形的电阻丝被由石英玻璃制成的套管包围，其中，电阻丝离开套管一定距离且没有明显接触该套管。在红外线辐射器的其它实施形式中，电加热元件(其例如为由电阻材料制成的线、条带或层)用于加热另一被动的非电加热元件，其在下文中也被称为“加热基底”。

为了在低能量损失的同时保证高的过程温度，由隔热的炉衬包围处理室，该炉衬例如在传统的加热炉中由绝热砖制成。例如从DE 1 973 753 U中已知一种具有壳体的电加热的马弗炉，该壳体设有由耐火土制成的炉衬。作为加热装置，使用具有石英包围的加热螺旋线的红外线辐射器，加热螺旋线布置在处理室的顶壁的区域中。然而，这种类型的炉衬具有高的热容，这导致加热和冷却时间长并且能量效率低。此外，使用由耐火土制成的炉衬也限制了在处理室中的清洁度条件。

从DE 10 2012 003 030 A1中已知的加热炉避免了这些缺点，其具有由多个轴向平行地布置的石英玻璃管构造成的炉衬。在此，石英玻璃管在其面对处理室的侧上借助于由不透明的石英玻璃组成的连接物质相互连接，连接物质同时用作漫反射器，从而红外辐射在处理室的边界壁上被反射。以这种方式，实现了高达90％的高效率。

从US 4 133 667 A中已知一种用于热处理玻璃板的连续式加热炉。在处理室中，在输送装置上方和下方布置有红外线辐射器。借助于输送装置将玻璃板放在由石英玻璃制成的辊子上输送通过处理室。在从JP 4715019 B2已知的连续式加热炉中也描述了类似的具有石英玻璃辊的输送装置。

为了辐照的均匀性，加热物品和红外线辐射器之间的距离起到重要作用。对于轴向平行地布置的多个长形的红外线灯，经验性的经验公式认为，均匀辐照所需的最小距离等于各红外线灯的中心距的约1.5倍。相应地，为了均匀辐照，要求在各个红外线灯之间的小距离以及在灯组件与加热物品之间的大距离。第一所述备选方案(紧密的灯-灯距离)受到物理和技术限制，并且带来较高的制造成本。第二所述备选方案(大的红外线灯-加热物品距离)导致所使用的辐照功率的较低的效率以及相对较小的、单位加热面积的辐射功率。

在从WO1999/025154 A1中已知的红外线面式辐射器的实施形式中，使用由石英玻璃制成的面式的、平坦的、管状的或多面体的加热基底，其与电阻元件直接且连续地接触。电阻元件例如具有曲折形状，并且通过薄膜技术、丝网印刷技术或薄层技术被施加到加热基底的表面上并且紧接着被烧制。