专利名称：微电热烤窑的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电加热领域，特别涉及外置电热式微电热烤窑和内置电热式微电热烤窑。
电热烤窑具有广泛的用途，广涉食品、烟草薄片、中药片剂、木建材、造纸、纺织、化工等许多领域，仅国内食品行业就有饼干电热烤窑四千多条，每条电容量在200至1000KW不等，每条电热烤窑都是“名符其实”的“电老虎”，原因是传统的电热烤窑采用内置式合金电热管或远红外电热板，其热源温度达到700℃左右，被烤物必须远距离接受热幅射才能避免被烤焦，导致电热烤窑空间过高而呈大功耗、低热效；以饼干为例，电费在饼干成本中超过了主原材料淀粉及糖，随着工业用电电费不断上涨的现状，饼干价位居高不下的矛盾越来越大，为了降低电耗，国内外有改用微波技术的微波烤窑面世，但带来的新问题是设备成本高，不易烤出传统色、香、味品位；从降耗提质的角度技改烤窑已不仅是企业用户的迫切需要，也是食品阻止价格上涨适应市场竞争的迫切需要；近年来见有利用微电热(电热膜)人工云母纸元件或瓷管元件或电热膜瓷板元件置换合金电热管技改用作烤箱电热源，有明显的热源无明火达到节电提质功能，如892079703号立体热源烘箱采用了人工云母纸电热膜元件，95240641.1号平板式电热风箱采用了瓷片电热膜元件，其均存在二大弊病一是电热膜元件的功率衰退速度快，二是电热膜元件的电热膜层易烧坏，造成电热膜元件使用在烤箱中虽有节能提质优势，但难实现产业化。
本实用新型的目的是公开一种外置电热式或内置电热式微电热烤窑的结构，能在稳定和长寿工作前提下实现节能降耗和提高被烤物品位目的。
本实用新型包括外置电热式微电热烤窑，内置电热式微电热烤窑，其共同特征是由窑体，电热加热器，金属散热架，烤物输送带等组成，其中电热加热器中的电热膜元件是瓷管电热膜元件，管状热源与金属散热架活动匹配成连体；本实用新型的第一个结构方案是外置电热式微电热烤窑，其特征是由高温导热圆管1，包扎在高温导热圆管1上的绝热材料2，带耐热金属散热片的固定金属散热架6，一对半圆瓷管电热膜元件哈夫合成的圆筒微电热部件7，烤窑壳体8，滚棒11与滚棒固定架12与活动履带13组成的烤物输送带，烤窑支撑体14等所组成；微电热部件7安置在位于烤窑体外下方的高温导热圆管1的端头上，电热被高温导热管1迅速传导至烤窑内的固定散热架6上高效热幅射使烤窑中置于用耐热材料制成的活动履带13上的烤物在烤窑中被热烤，履带13沿着滚棒11限位定向作重复传送运动，一对高温导热圆管1即管状热源相对从窑体外的预留孔9中对插入窑内固定散热架6内的圆管状空穴与固定散热架6紧凑匹配合成一体，每对高温导热管对插呈“冂”字状工作，这种结构的从预留孔9中插入烤窑内的高温导热管件的长度为固定散热架6的长度的一半，一对插进预留孔9中的高温导热管件的总长度即二根对插入散热架6的高温导热管件之和与散热架6的长度相一致；在宽度较狭及工艺温度较低的外置电热式微电热烤窑中，为简化制造工艺，可以采用“”字状高温导热管1加外置微电热部件7的结构，其从预留孔9中插入烤窑内的高温导热管的长度与固定散热架6相匹配；还有一种更简化工艺的外置电热式微电热烤窑，采用“︱”字状高温导热管1加外置微电热部件7的结构，导热管1可以任意从烤窑的上面或下面的预留孔9中插入窑内的散热架6内的圆管状空穴内与散热架6合成一体，(可插入导热管1的)预留孔9对称位于烤窑壳体的上下面，电热部件7置于露在烤窑体外下面的高温导热管1的端头，
图12给出了这种结构原理，这种电热加热器结构除了适用工艺温度不太高的烤窑，还可以作为“冂”字状或“”字状高温导热管1加微电热部件7的烤窑的增补热源交叉布局使用；本实用新型中带散热片的固定散热架6的最低成本制作方法是采用热挤铝工艺挤出内为圆孔而外带条翅片的异型铝材，也可采用各种散热效率高的铝栅结构，散热架6上留有圆管状空穴与高温导热圆管的直径正好紧凑匹配可合成一体；散热架6离活动履带13的距离即散热架6的高度设计值可以较常规电热烤窑中电热部件与活动履带之间的距离缩短50％左右，显而易见这种微电热烤窑的内腔空间将随着散热架与活动履带之间距离的缩短而线性收缩达到线性节能的效果；本结构使电热部件易于安装及维修，而且电热部件身处烤窑体外既不受烤窑内复杂成分热气的污染又不热影响烤窑内复杂热气产生热变而可实现文明烤加热，特别是电热源置于窑体外的结构可排除热源对被烤物的热损伤，因此可以缩短窑体高度而达到缩小窑体空间仍保障甚至提高被烤物品位，从而实现节能降耗及提高品位的热烤目的，根据热力学第三定律，本实用新型固定排列金属散热片的金属散热架6的总散热面积可以是常规电热管或远红外板或电热膜元件结构的数倍以上，显然因为其热幅射效率与散热面积成正线性关系而可以大幅度提高热效率；本实用新型使用的电热膜元件又称微电热元件，其是在可以从瓷圆管的哈夫凹槽15处沿槽线分体成二个半圆筒的圆管状的瓷介质体16或直接制成的半圆筒状的瓷体16的外圆表面上生长上以氧化锡为主体的复合氧化物电热膜17的二端制上银电极18后实现的，银电极18是涂布银导电胶后经热老化制得的，微电热部件7的一对半圆瓷管电热膜元件16的绝缘的内管面可以哈夫分而贴紧在高温导热圆管1上后用不锈钢片电极卡19固匝定工作，电极卡19呈长条片状，其一头有一个长方型孔20，另一头有一段窄片21，使用电极卡19围绕微电热圆管部件7上银电极圈18定位固定的方法是将窄片21穿进长方型孔20中后反向折弯窄片即可被钳匝紧，窄片21上有个小孔22，用于铆接电源线，每个微电热部件二端均有电极卡固定即均有一对可铆接电源线的电极卡窄条，用于分别外接电源，电极卡19也可以用金属片圈通过其它机械法匝固，电热膜管元件的二端面、银导电极与两端之间2mm范围内也是绝缘的，以保障微电热部件7的电气绝缘强度，本实用新型根据烤窑的型号，平行等距离置放带微电热部件7的成对“冂”字形高温导热管或“”字形高温导热管，各支高温导热管上的微电热部件的功率大小取决于烤窑截面的大小和各段工作温度范围，常规匹配每支高温导热管1上的微电热部件7的功率可在800W至3000W范围内设定，特殊用途的微电热烤窑的微电热部件还可设定小于800W或大于3KW设定；本实用新型的微电热部件的平均功率，以15～30W/cm2为最佳设定，特殊需求的烤窑中的微电热部件的平均功率，可以小于10W/cm2或大于30W/cm2至60W/cm2，电热膜元件的最佳制作方法，可参见专利号为88100015.9，名称为“大功率半导体电热转换体及其处理技术”的发明专利；本发明使用的高温导热圆管，可以是普通高温导热管或无机介质超导高温热管，其是利用导热介质相变原理的一种内部灌装导热介质并被抽真空的金属管，导热管的二端头分别用金属堵头3与4焊堵，5表示金属堵头中间可供抽真空用细金属管，在被抽真空后可用轧压法封闭使管1内保持真空；本实用新型的第二个结构方案是内置电热式微电热烤窑，其特征是由微电热管部件10，金属导热棒23，带金属散热片的金属散热架6，烤窑壳体8，滚棒11，滚棒固定架12，活动履带13，烤窑支撑体14等所组成；微电热管部件10通过预留孔9从窑外插入窑内固定散热架6内的圆管状空穴可与金属散热架6紧凑匹配合成一体，微电热管部件10的长度与窑宽相仿，管部件10中的电热段较散热架6略短并可直接热传导至散热架6上使电热传导利用率达到最高，活动履带13位于散热架6的下方而且与散热架的距离较近；其中微电热管部件10由一对瓷管电热膜元件24，一根二头均匀细，中间均匀粗的连体的导热金属棒23，热透性好的绝缘层25，薄壁金属套管31，一对圆瓷封头26等组成；电热膜部件10的结构为一对瓷管电热膜元件24套在导热金属棒23的二端，该瓷元件24的内圆孔直径与金属棒23的二头细端的外圆直径正好匹配，该瓷元件24的外圆直径略小于薄壁金属套管31的内径4mm以上为好，金属棒23中间段的直径正好与薄壁金属套管31的内径相匹配，二端置好电热膜瓷管元件24的金属棒23插入薄壁金属套管31中，瓷管元件24的内圆面瓷介质16是绝缘的，其外圆面上生长有电热膜17，电热膜17的中间有一对大于2mm宽的对称平行的爬电距离34，电热膜17二端制有银电极18，其中一头涂布的银电极18被爬电距离34隔开，该处涂布的银电极经过侧面反涂伸进管内5至8mm可与对称夹开塞挤在管内的一对电极引出扁丝33良接触，另一头银电极18为圈极状态，并在端头留有绝缘爬电距离大于2mm以保障电气绝缘强度，使瓷管电热膜元件24成二个半圆管的回路串联状结构，一对电极引出扁丝33可对称挤置在管元件的同一端头内，其引出端分别用于接火、地线，套在金属棒23上的瓷管元件24与薄壁金属套管31之间的空隙塞满热导性好的绝缘材料层25例氧化镁，电热膜部件10的二端各有一个圆瓷封头26起定位和封闭结构的作用，一对电极引出扁丝33在圆瓷封头26中圆薄壁片29上的一对对称的扁圆孔27中引出用于外接电源，圆瓷封头的外端呈凹圆孔状，以降低重量和成本，圆瓷封头的内端中心有一个凸状瓷法兰盘体32可伸进瓷管元件5至8mm，凸圆柱体32与一对对称的扁圆孔27相切并带有相应对称的凹槽使一对通过扁圆孔27的电极扁丝33被正好机械挤压固定并与反涂进管内的银电极层良接触，圆瓷封头26采用机械法全部挤入薄壁金属套管31中后应缩进31中1mm左右利用薄壁金属套管31的可塑性被机械滚压收小端头直径而将圆瓷封头26定位固定；显而易见，这种电热膜部件中的电热膜瓷管元件的热量在内外面上都能迅速被传导到散热架6上并通过散热架6上的大面积散热翅片幅射到热窑空气中，这种导热散热迅速的电热膜部件中的电热膜管元件的平均功率可设定得较常规电热膜管元件大，达到10～20W/cm2范围甚至更大，由于电热膜元件24上的电热能被迅速传导走和散热而使电热膜元件不会过温，其功率稳定性及寿命得到了保障；
图11给出了内置电热式电热膜烤窑的结构原理。
本实用新型的优点很明显，首先是在烤加工过程中，避开了电热源由于高温而发出的近红外辐射波的热损伤或高温辐射波的热损伤，提高了被烤物的品位，比常规烤窑能大幅度提高有机营养如氨基酸、活性酶的存活率；其二是各种微电热源工作时均由于采用了合理的特殊结构使散热快而不会造成热源过温，从而提高了元件的稳定性和使用寿命；其三是烤窑的有效工作体积由于热源温度无热损伤弊病而提高，或是可以在保障生产量的前提下缩短烤窑高度即缩小烤窑体积，不仅因此降低了用电容量，而且降低了烤窑造价；其四是本发明的技术实施难度小，易于实施与实现，易于在窑外更换电热部件，实现局部维修或是改变烤窑的功率布局及功率容量而扩大烤窑的应用范围；本实用新型不仅仅是实现了环保特色的热烤降耗提质目标，而且本实用新型还可为技术改造传统热窑解决降耗提质广作贡献。
图1为“冂”字形外置电热式微电热烤窑结构示意图；图2为“”字形外置电热式微电热烤窑结构示意图；图3为热挤成型的金属散热架截面结构示意图；图4为微电热部件7中哈夫瓷管电热膜元件的结构示意图；图5为微电热部件7的局部结构示意图；图6为微电热部件7上的电极卡结构示意图；图7为一对高温热管成“冂”字形对接时结构示意图；图8为微电热管部件10的结构示意图；图9为圆瓷封头26的外侧视图；
图10为微电热管元件24的结构示意图；
图11为内置电热式微电热烤窑结构示意图；
图12为“︱”字形外置电热式微电热烤窑结构示意以下结合附图进一步说明本实用新型的工作原理，这种微电热烤窑无论何种结构方案，其共同特征是烤窑所使用的电加热器的电热膜元件热源温度低，避免或大大降低了高温热辐射波热损伤破坏热加工对象中的氨基酸、活性酶等活性营养和微观营养，从而提高了烤加工物品的品位；这种烤窑由于热源无热损伤弊病，热源与被烤物可以更接近，使得窑体高度可以降低，此举线性缩小了窑体的空间，从而达到线性节能的目的，本实用新型所使用的微电热源的电热转换率要较合金电热材料高30％以上，微电热元件具有集波功能，可缩短烤加工时间，从而又更进一步实现节电目的，显而易见，本实用新型具有非常规的节能效果；本实用新型由于微电热源7处在窑体外不可能随着窑温升高而同步升高，又微电热源10在窑体内有足够的及时导热散热的条件及面积，均可实现微电热源不会发生高温或聚温状态，依据“电热膜的寿命与其工作温度成反比”的原理，在本实用新型中使用的电热膜元件因此具有长寿工作和稳定功率等参数工作的保障。
权利要求1.一种微电热烤窑，由窑体、电热加热器、金属散热架、烤物输送带组成，其特征是组成电热加热器的管状热源与金属散热架活动匹配成连体，电热加热器平行置放；由滚棒、滚棒固定架、活动履带组成的烤物输送带上的活动履带位于散热架的下方，其与散热架的距离较常规电热烤窑缩短；其中电热膜元件是瓷管电热膜元件，其是在圆筒状瓷管或一对半圆哈夫合成的圆筒状瓷管的外表面上生长上以氧化锡为主体的复合氧化物电热膜的二端制上银电极后实现的，其内管面、二端面、银导电极与两端之间2mm范围内均是绝缘的；其中带有耐热金属散热片的金属散热架，其内为圆孔而外带条翅片。
2.根据权利要求1所述的微电热烤窑，其特征是微电热部件的结构为一对半圆瓷管电热膜元件安置在位于烤窑体下方或外侧下方的高温导热管的端头上，该高温导热圆管呈“”形状或“︱”形状，从窑体外置入窑内金属散热架的圆管孔内成连体结构，电热膜管元件处在窑体外。
3.根据权利要求1所述的微电热烤窑，其特征是微电热部件的结构由一对瓷管电热膜元件套在一根二头均匀细、中间均匀粗的连体的导热金属棒的二端后插入薄壁金属套管中所组合成，导热金属棒均匀细端与瓷管元件的内壁正好匹配相接触，导热金属棒均匀粗的中间段与金属套管的内径匹配相接触，套在导热金属棒上的瓷管元件与薄壁金属管间为热导性好的绝缘隔离层，瓷管电热膜元件成二个半圆管的回路串联结构，使微电热部件的二端各有一对电极引出用于外接电源，电极置在圆瓷封头中，圆瓷封头挤压入薄壁金属套管中被定位固定；该微电热部件从窑外插入窑内金属散热架内成连体结构，电热膜管元件处在窑体内。
专利摘要一种微电热烤窑,由窑体,电热加热器,金属散热架,烤物输送带等组成,由于电热加热器使用了微电热部件及特殊的导热散热结构阻止热源出现高温而可避免热烤工艺中的热损伤及缩短窑高降低电耗容量,并进一步利用微电热的无明火、集波节电优势,综合实现节电降耗提质目的和电热部件长寿,稳定工作的目的,可换代或技改饼干烤窑,烟草薄片烤窑等输送式热窑。
文档编号F24H3/04GK2424420SQ99258360
公开日2001年3月21日 申请日期1999年12月20日 优先权日1999年12月20日
发明者孔德凯, 孔喜 申请人:孔喜