一种高效红外线隧道炉及红外线隧道炉温度控制方法与流程

1.本发明涉及加热设备技术领域，特别涉及一种高效红外线隧道炉及红外线隧道炉温度控制方法。


背景技术：

2.红外线隧道炉，是运用红外线辐射加热的隧道炉，红外线辐射以共振的方式被产品消化吸收，进而做到加热产品的目的。这类辐射加热是一种相对性环境保护的加热方法，能以配对的光波长和选择性的穿透性对物品的表面层和一定深层开展定向加热。由于热传导速度比热对流和传输热传导快，因此，红外线隧道炉可以提高生产效率。但是，红外线隧道炉的缺点在于能耗大、有时需要长时间的预热过程、温度公差大、加热均匀性低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效红外线隧道炉及红外线隧道炉温度控制方法，解决现有技术存在的能耗大、加热均匀性低和加热温差大等问题。
4.为实现上述目的及相关目的，本发明提供一种高效红外线隧道炉，具有连续传输带，用于以横向制程路径方向传输若干物料通过隧道炉的加热区域，隧道炉包括以下的操作性组合：
5.沿水平中心线分隔而形成一上部及一下部的红外线加热模块，红外线加热模块经组态以涵盖传输带与加热区域相对应的至少一部分段带；
6.至少一组经安置、转动以在隧道炉内产生红外线反射的多棱反射模块，多棱反射模块涵盖传输带的带宽，多棱反射模块由若干不同倾角的反射棱面构成。
7.进一步地，多棱反射模块包括若干间隔排布的多棱反射柱，红外线加热模块辐射的红外线一部分被多棱反射柱全向反射。
8.进一步地，多棱反射模块设置于下部红外线加热模块和传输带之间，每组多棱反射模块的多棱反射柱数量相同和/或不同。
9.进一步地，隧道炉包括若干调节元件，每组多棱反射模块由一个调节元件控制其转动，调节元件至少一部分安装于隧道炉外壁。
10.进一步地，隧道炉包括定位模块，定位模块定位每一组多棱反射模块在加热区域的相对位置并形成位置数据库。
11.进一步地，隧道炉包括温度模块，用于监测加热区域内部各个位置的温度，温度模块与定位模块电性连接，定位模块定位温度模块监测的超出预设温度范围的待调温度在加热区域的相对位置，得到待调位置。
12.进一步地，定位模块将待调位置在位置数据库中比对，找到与待调位置对应的调节元件。
13.进一步地，隧道炉包括控制面板，控制面板与温度模块、定位模块和调节元件电性连接，控制面板控制调节元件，从而控制多棱反射模块地转动。
14.进一步地，控制面板预设红外线加热模块的辐射路径数据库并实时采集红外线加热模块的辐射强度和多棱反射模块的反射路径。
15.进一步地，控制面板基于路径数据库控制至少一组多棱反射模块反射的红外线沿路径数据库中的路径辐射。
16.进一步地，本发明还提供一种路径数据库构建方法，包括：
17.a.存储上部和下部红外线加热模块的复数个参考点的辐射范围、辐射强度与加热温度的对应表；
18.b.存储多棱反射模块的每一个反射棱面的复数个参考点的反射范围表；
19.c.存储多棱反射模块的反射范围不在上述辐射范围时多棱反射模块的转动路径，及为达到预设温度需要的辐射强度时，多棱反射模块的转动路径；
20.d.提供上部和下部红外线加热模块的辐射范围在隧道炉内的相对位置信信息及每一个反射棱面的反射范围在隧道炉内的相对位置信息；
21.e.重复步骤a～d，直到得到多棱反射模块的反射范围和红外线加热模块的辐射范围覆盖隧道炉加热区域、辐射强度与预设温度匹配时的完整路径数据库。
22.进一步地，本发明还提供一种红外线隧道炉温度控制方法，包括：
23.a.控制面板实时采集红外线加热模块的辐射范围的辐射强度及各组多棱反射模块的反射路径，即反射范围得到路径信息；
24.b.温度模块实时监测隧道炉加热区域内各个位置的温度，当监测到超出预设温度范围时，得到待调温度，定位模块定位待调温度在隧道炉中的相对位置得到待调位置；
25.c.定位模块将待调位置在位置数据库中比对，找到与待调位置对应的调节元件，并将该调节元件和待调温度的相关信息发送给控制面板；
26.d.控制面板将路径信息和待调温度在路径数据库中比对，找到该调节元件对应的辐射范围，得到调节信息，该调节信息包括为达到预设温度范围，多棱反射模块的反射路径，多棱反射模块的转动方向、转动角度，调节元件的旋转方向和旋转角度；
27.e.控制面板基于调节信息，控制调节元件旋转。
28.进一步地，本发明隧道炉包括进料区、加热区和出料区，进料区包括第一真空件，进料区与加热区相邻区域设置有第一隔温板；出料区包括第二真空件，出料区与加热区相邻区域设置由第二隔温板。
29.进一步地，本发明隧道炉加热区对称设置有若干通风管，还设置有热循环夹道，通过热循环夹道实现隧道炉内各个区域的温度一致。
30.本发明的有益技术效果在于：
31.本发明设置多组由不同倾角的反射棱面构成的多棱反射模块，以提供不同方向的反射，进一步扩大反射范围，对反射范围进行更精准地调控。多组多棱反射模块涵盖传输带的带宽，能对入射到传输带上红外线进行更全面地反射。本发明的多棱反射模块能够相对红外线加热模块转动，进而改变其反射范围，使隧道炉内温度到达预设温度。
32.本发明上部红外线加热模块辐射的红外线能够穿过传输带间隙到达多棱反射模块并被其反射，下部红外线加热模块辐射的红外线能够被多棱反射模块反射到传输带上侧，使得加热区域的加热效率提升，物料的上下两侧能够被快速加热，从而减小上下两侧温差，使得加热更均匀。
33.本发明多棱反射模块采用自动控制，加热精度更高、调节效率更高。本发明通过控制面板、温度模块和定位模块的共同作用，能够对炉内温度进行针对性调整。通过定位模块预设的位置数据库和控制面板预设的路径数据库，结合实时采集的位置信息和路径信息，来计算分析得到调节信息，该调节信息为调整炉内温度到预设温度的优化方案，能够快速地调整炉内温度。本发明对温度的调整为定位调整，在不改变红外线加热模块的辐射强度的前提下，仅改变多棱反射模块的反射范围来改变炉内各个加热位置的综合辐射强度及加热温度，有利于炉内温度的恒定和均匀加热，同时在定位模块和控制面板的自动化控制下，隧道炉的加热精度高，加热效率高，适用于工厂的流水线生产，能够同时对隧道炉的多个位置进行温度调整。
34.综上，本发明通过自动化的转动多棱反射模块，能够提高加热效率，减小能耗、提高加热均匀性。
附图说明
35.图1是本发明一种高效红外线隧道炉的结构示意图；
36.图2是本发明一种高效红外线隧道炉的局部结构示意图。
37.附图标记
38.1：进料区；2：加热区；3：出料区；4：传输带；11：第一真空件；12：第一隔温板；31：第二真空件；32：第二隔温板；21：上红外线加热模块；22：下红外线加热模块；23：多棱反射模块；231：多棱反射柱；232：镜桶；241：操作杆；24：调节元件；242：旋转手柄；243：安装座；25：温度模块；26：定位模块；27：控制面板；a：中心线；28：风机。
具体实施方式
39.除非另外定义，本文使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员的普遍理解相同的含义。应理解，本发明的某些特征(为清楚起见，在分开的实施方式的环境中被描述)也可以在单一的实施方式中被组合提供。相反，本发明的多个特征(为简洁起见，在单一的实施方式的环境中被描述)也可以被分开地或以任何合适的组合或在适合时在本发明的任何其它描述的实施方式中提供。在各种实施方式的环境中描述的某些特征将不被认为是那些实施方式的必需特征，除非该实施方式在没有那些要素的情况下是不可操作的。以下通过特定的具体实例对本发明进行进一步的说明，凡是根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围内。
40.如图1所示，本发明提供一种高效红外线隧道炉，包括链条传输带4，隧道炉内依次设置有进料区1、加热区2和出料区3，物料放置在链条传输带4上通过进料区1进入加热区2加热，从出料区3离开隧道炉。进料区1的进料阀门和出料口的出料阀门设置为感应式阀门，当物料进入感应范围时，进料阀门、出料阀门开启，物料离开感应范围时，进料阀门、出料阀门关闭。通过这种感应式控制阀门的启闭，可以减少炉外冷空气进入隧道炉内，提高隧道炉的工作效率。
41.优选地，本发明的进料区1顶壁上设置有用于抽吸进料区1内空气的第一真空件11，第一真空件11确保进料区1处于真空环境，区域内无气流，避免进料区1和加热区2发生气体交换，进而发生热量交换，导致加热区2加热效率降低。
42.优选地，本发明的进料区1与加热区2相邻区域设置有两个第一隔温板12，两个第一隔温板12可以平行排布，也可以交错排布。第一隔温板12为可伸缩结构，第一隔温板12伸长时可以隔离进料区1和加热区2。第一隔温板12也可以设置为自动感应伸缩结构。当物料不在第一隔温板12的感应范围内时，两个第一隔温板12均为伸长状态，分隔进料区1与加热区2；当物料进入第一隔温板12的感应范围时，靠近进料区1一侧的第一隔温板12收缩，使物料通过，物料通过后，靠近加热区2一侧的第一隔温板12收缩，靠近进料区1一侧的第一隔温板12恢复到身长状态。通过这种设置方式，可以保证进料区1和加热区2始终处于分隔状态，可以避免加热区2内热空气进入进料区1，造成加热区2热量散失，从而提高加热区2的加热效率，提高隧道炉的保温效果。
43.优选地，本发明的出料区3顶壁上设置有用于抽吸出料区3内空气的第二真空件31，第二真空件31确保出料区3处于真空环境，区域内气流，避免出料区3和加热区2发生气体交换，导致加热区2内热量损失，降低加热区2的加热效率。由于进料区1和出料区3均为感应式启闭，所以，本发明的第一真空件11和第二真空件31的真空效率高。本发明的出料区3与加热区2相邻区域设置有两个第二隔温板32，该第二隔温板32与进料区1第一隔温板12的结构与作用相同，均为感应式伸缩结构，用于分隔出料区3和加热区2，避免加热区2热量损失。
44.优选地，本发明隧道炉沿水平中心线a分隔而形成一上红外线加热模块21及下红外线加热模块22，红外线加热模块经组态以涵盖传输带4与加热区2域相对应的至少一部分段带，红外加热模块向经过加热区2的物料提供热量，使其在恒温环境中进行反应。本发明的传输带4为链条传输带4，传输带4可以是具有若干中空结构的网带等。
45.优选地，本发明设置至少一组经安置、转动以在隧道炉内产生红外线反射的多棱反射模块23，多棱反射模块23涵盖传输带4的带宽，多棱反射模块23由若干不同倾角的反射棱面构成。多棱反射模块23包括若干提供间隙的多棱反射柱231，红外线加热模块辐射红外线的一部分穿过间隙，红外线加热模块辐射红外线的另一部分到达多棱反射柱231被全向反射。多棱反射模块23设置于下部红外线加热模块和传输带4之间，每组多棱反射模块23的多棱反射柱231数量相同和/或不同。通过这种设置方式，上红外线加热模块21辐射的红外线一部分达到物料表面，另一部分穿过传输带4的中空结构达到多棱反射模块23，沿各个方向反射；下红外线加热模块22辐射的红外线一部分穿过若干多棱反射柱231之间的间隙和传输带4中空结构达到物料表面，另一部分直接被多棱反射柱231沿各个方向反射，从传输带4下侧反射到传输带4上侧，以实现隧道炉内加热均匀，减小加热能耗。
46.具体地，多棱反射柱231的多个棱面形状可以相同，也可以不同，棱面可以是矩形、梯形和三角形等。本发明通过不同棱面倾角或者棱面各部分反射范围不一致来扩大多棱反射柱231的反射范围。本发明的多棱反射柱231为表面镀银、镀钼等镀膜红外反射镜，反射率达到90％。
47.具体地，每组多棱反射模块23的多个多棱反射柱231相同，且安装角度相同，以便于控制每组多棱反射模块23的反射范围。
48.优选地，本发明采用单动力源驱动多棱反射模块23在隧道炉中转动，以实现同步精确控制一组多棱反射柱231转动。本发明多棱反射柱231的两端分别固定安装在镜桶232中，通过镜桶232将多棱反射柱231安装在隧道炉中，通过这种安装和驱动方式减小多棱反
射模块23在转动时的震动强度，提高多棱反射模块23的使用寿命、工作精度。
49.优选地，隧道炉包括若干调节元件24，每组多棱反射模块23由一个调节元件24控制其转动，调节元件24安装于隧道炉外壁。调节元件24包括与若干镜桶232相连的操作杆241、安装座243、旋转手柄242、电缸等驱动器和位移传感器等。镜桶232贯穿设置于安装座243上部。本发明的旋转手柄242上设置由旋转刻度等调节标示，调节元件24可以是手动控制，也可以是自动控制。通过驱动器精确控制操作杆241地运动，实现多个多棱反射柱231地同步实时控制，并通过位移传感器实时反馈操作杆241的位移量，实现闭环控制，提高多棱反射模块23的工作精度。
50.优选地，隧道炉包括定位模块26，定位模块26定位每一组多棱反射模块23在加热区2的相对位置并形成位置数据库。定位模块26在隧道炉未进行加热时，对每一组多棱反射模块23进行定位，获取其在加热区2的位置，该位置为范围位置，包括一组多棱反射模块23所对应的加热区2域，例如定位第一组多棱反射模块23的位置为第一位置，进行多组定位，同时，定位模块26定位若干调节元件24的位置，形成调节元件24-多棱反射模块23-范围位置对应表，进而形成位置数据库。定位模块26在隧道炉进行加热时，定位温度不均匀的位置，并将其位置在位置数据库进行比对，判断其属于具体的某个范围位置，例如第一位置。当定位模块26进行比对时，出现该温度不均匀的位置同时被两个范围位置包含时，定位该温度不均匀位置的中心点位置，将该中心点位置在位置数据库中进行比对，判断其范围位置。
51.优选地，隧道炉包括温度模块25，用于监测加热区2内部环境中各个位置的温度，温度模块25与定位模块26电性连接，定位模块26定位温度模块25监测的超出预设温度范围的待调温度在加热区2域的相对位置，得到待调位置。本发明的预设温度范围为物料反应所需温度范围。温度模块25实时监测加热区2内温度，当监测到待调温度时，向定位模块26发送温度信号，定位模块26接收该温度信号后，定位该待调温度的位置获得待调位置，并将该待调位置在位置数据库中比对，判断其对应的调节元件24。
52.优选地，隧道炉包括控制面板27，控制面板27与温度模块25、定位模块26和调节元件24电性连接，控制面板27控制调节元件24，从而控制多棱反射模块23地转动。控制面板27预设红外线加热模块辐射的路径数据库并实时采集红外线加热模块的辐射强度和多棱反射模块23的反射路径。控制面板27基于路径数据库控制至少一组多棱反射模块23反射的红外线沿路径数据库中路径辐射。具体地，控制面板27获取温度模块25采集的温度信息、定位模块26匹配出的待调位置信息及其对应的调节元件24信息，控制面板27根据上述信息及辐射强度、反射路径等进行处理分析得到调节信息。
53.具体地，本发明还提供一种路径数据库构建方法，包括：
54.a.存储上红外线加热模块21和下红外线加热模块22的复数个参考点的辐射范围、辐射强度及在该辐射强度下所能达到的加热温度的对应表；
55.b.存储每一个多棱反射柱231的每一个反射棱面的复数个参考点的反射范围表、存储每一组多棱反射模块23的反射范围、存储反射棱面倾角的反射范围，获得棱面倾角-棱面面积-多棱反射柱231数量对应的反射范围表；
56.c.存储多棱反射模块23的转动角度与反射范围位置的对应表、存储多棱反射模块23的反射范围不在红外线加热模块的辐射范围时，多棱反射模块23的转动角度及转动路
径、存储多棱反射模块23的反射范围内的辐射强度、存储为达到预设温度需要的辐射强度时，多棱反射模块23的转动路径；
57.d.提供上红外线加热模块21和下红外热加热模块在隧道炉内的相对位置信息，提供每一组多棱反射模块23在隧道炉内的相对位置信息；
58.e.重复步骤a～d，直到得到多棱反射模块23的反射范围和红外线加热模块的辐射范围覆盖隧道炉加热区2、辐射强度与预设温度匹配时的完整路径数据库。
59.上述路径数据库包括隧道炉加热区2内各位置满足预设温度时，该位置所需的辐射强度、能向该位置提供满足要求的辐射强度的对应的多棱反射模块23的反射范围，在反射范围下，多棱反射模块23相对初始安装位置的转动路径。
60.具体地，本发明还提供一种红外线隧道炉温度控制方法，包括以下步骤：
61.a.控制面板27实时采集上红外线加热模块21和下红外线加热模块22的辐射强度及其辐射出的红外线在多棱反射模块23中的反射路径，及反射范围得到路径信息；
62.b.温度模块25实时监测隧道炉加热区2内各个位置的温度，当监测到超出预设温度范围时，得到待调温度，定位模块26定位该待调温度在隧道炉中的相对位置得到待调位置；
63.c.定位模块26将待调位置在位置数据库中比对，找到与待调位置对应的调节元件24，并将该调节元件24和待调温度的相关信息发送给控制面板27；
64.d.控制面板27将路径信息和待调温度在路径数据库中比对，找到该调节元件24对应的辐射范围，得到调节信息，该调节信息包括为达到预设温度范围，多棱反射模块23的反射路径，多棱反射模块23的转动方向、转动角度，调节元件24的旋转方向和旋转角度；
65.e.控制面板27基于调节信息，控制调节元件24旋转，位移传感器向控制面板27实时反馈操作杆241的位移量，控制面板27根据该位移量得到多棱反射模块23的实时转动信息，结合该实时转动信息对调节元件24进行精确控制，使多棱反射模块23反射的红外线沿路径数据库中路径辐射。
66.优选地，本发明隧道炉加热区2对称设置有若干通风管，还设置有热循环夹道，通过热循环夹道实现隧道炉内各个区域的温度一致。具体地，若干通风管通过热循环夹道连接，能将隧道炉加热区2内上下两侧的热量进行交换，实现隧道炉上下两侧温度一致。
67.优选地，上红外线加热模块21通过支撑件固定连接有风机28，风机28可以带动隧道炉内空气流动，实现均匀加热。
68.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种高效红外线隧道炉，其特征在于，具有连续传输带(4)，用于以横向制程路径方向传输若干物料通过所述隧道炉的加热区域，所述隧道炉包括以下的操作性组合：沿水平中心线(a)分隔而形成一上部及一下部的红外线加热模块，所述红外线加热模块经组态以涵盖所述传输带(4)与所述加热区域相对应的至少一部分段带；至少一组经安置、转动以在所述隧道炉内产生红外线反射的多棱反射模块(23)，所述多棱反射模块(23)涵盖所述传输带(4)的带宽，所述多棱反射模块(23)由若干不同倾角的反射棱面构成。2.根据权利要求1所述的高效红外线隧道炉，其特征在于，所述多棱反射模块(23)包括若干间隔排布的多棱反射柱(231)，所述多棱反射模块(23)设置于所述下部红外线加热模块和所述传输带(4)之间，每组所述多棱反射模块(23)的所述多棱反射柱(231)数量相同和/或不同。3.根据权利要求1所述的高效红外线隧道炉，其特征在于，所述隧道炉包括若干调节元件(24)，每组所述多棱反射模块(23)由一个所述调节元件(24)控制其转动，所述调节元件(24)至少一部分安装于所述隧道炉外壁。4.根据权利要求3所述的高效红外线隧道炉，其特征在于，所述隧道炉包括定位模块(26)，所述定位模块(26)定位每一组所述多棱反射模块(23)在所述加热区域的相对位置并形成位置数据库。5.根据权利要求4所述的高效红外线隧道炉，其特征在于，所述隧道炉包括温度模块(25)，用于监测所述加热区域内部各个位置的温度，所述温度模块(25)与所述定位模块(26)电性连接，所述定位模块(26)定位所述温度模块(25)监测的超出预设温度范围的待调温度在所述加热区域的相对位置，得到待调位置。6.根据权利要求5所述的高效红外线隧道炉，其特征在于，所述定位模块(26)将所述待调位置在所述位置数据库中比对，判断与所述待调位置对应的所述调节元件(24)。7.根据权利要求6所述的高效红外线隧道炉，其特征在于，所述隧道炉包括控制面板(27)，所述控制面板(27)与所述温度模块(25)、所述定位模块(26)和所述调节元件(24)电性连接，所述控制面板(27)通过控制所述调节元件(24)来控制所述多棱反射模块(23)地转动。8.根据权利要求9所述的高效红外线隧道炉，其特征在于，所述控制面板(27)预设所述红外线加热模块的辐射路径数据库并实时采集所述红外线加热模块的辐射强度和所述多棱反射模块(23)的反射路径。9.根据权利要求8所述的高效红外线隧道炉，其特征在于，所述控制面板(27)基于所述路径数据库控制至少一组所述多棱反射模块(23)反射的红外线沿所述路径数据库中的路径辐射。10.一种红外线隧道炉温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a.控制面板(27)实时采集红外线加热模块的辐射范围的辐射强度及各组多棱反射模块(23)的反射路径，得到路径信息；b.温度模块(25)实时监测隧道炉加热区域内各个位置的温度，当监测到超出预设温度范围时，得到待调温度，定位模块(26)定位待调温度在隧道炉中的相对位置得到待调位置；c.定位模块(26)将待调位置在其预设的位置数据库中比对，找到与待调位置对应的调
节元件(24)，并将该调节元件(24)和待调温度的相关信息发送给控制面板(27)；d.控制面板(27)将路径信息和待调温度在路径数据库中比对，找到该调节元件(24)对应的辐射范围，得到调节信息；e.控制面板(27)基于调节信息，控制调节元件(24)旋转，使至少一组多棱反射模块(23)反射的红外线沿路径数据库中的路径辐射。

技术总结
本发明涉及加热设备技术领域，特别涉及一种高效红外线隧道炉及红外线隧道炉温度控制方法，该隧道炉具有连续传输带，用于以横向制程路径方向传输若干物料通过隧道炉的加热区域，隧道炉包括沿水平中心线分隔而形成一上部及一下部的红外线加热模块，红外线加热模块经组态以涵盖传输带与加热区域相对应的至少一部分段带；至少一组经安置、转动以在隧道炉内产生红外线反射的多棱反射模块，多棱反射模块涵盖传输带的带宽，多棱反射模块由若干不同倾角的反射棱面构成。本发明隧道炉能对炉内温度进行针对性调整，具有加热均匀、加热效率高和节能的特点。节能的特点。节能的特点。


技术研发人员：韩永刚 董全英 周振声 请求不公布姓名
受保护的技术使用者：成都莒纳新材料科技有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/20