[RU]

1. Печь для нагрева объекта, размещенного в посадочном месте, содержащая отражающую керамическую стенку и источник тепла, причем указанный источник тепла расположен между указанным посадочным местом и указанной отражающей керамической стенкой, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одну металлическую пластину, покрытую плотно прилегающим слоем керамического материала на одной из ее основных поверхностей, при этом упомянутая пластина с покрытием размещена между упомянутой стенкой и упомянутым источником, а плотно прилегающий слой расположен напротив источника, причем металлическая пластина выполнена из металла, выдерживающего рабочие температуры, в частности из стали или сплавов тугоплавких металлов, адгезия прилегающего слоя составляет по меньшей мере 10 МПа, а материал плотно прилегающего слоя имеет общее отражение инфракрасных лучей, превышающее 30% между 2 и 5 мкм.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что отражающая керамическая стенка, металлическая пластина и источник тепла расположены так, что нормаль к отражающей керамической стенке проходит через упомянутую пластину, затем через упомянутый источник со стороны стенки.

3. Печь по п.2, отличающаяся тем, что отражающая керамическая стенка, металлическая пластина, источник тепла и посадочное место расположены так, что нормаль к отражающей керамической стенке проходит затем через посадочное место.

4. Печь по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что слой нанесен плазматроном или термическим испарением с использованием электронного пучка.

5. Печь по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что материал слоя отражает инфракрасные лучи лучше, чем материал стенки.

6. Печь по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что свободная поверхность плотно прилегающего слоя выполнена на основе циркона.

7. Печь по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что металлическая пластина выполнена из сплава никеля.

8. Печь по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что поверхность материала слоя выполнена на основе циркона или легированного циркона, при этом, при необходимости, способствующий сцеплению слой расположен между металлической пластиной и слоем керамического материала.

9. Печь по одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что источник тепла содержит электрическое сопротивление и является, в частности, излучающей керамической пластиной.

10. Печь по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что зазор между первой стороной источника и покрытой пластиной составляет от 2 до 100 мм.

11. Печь по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что пластина покрыта керамическим материалом с двух основных сторон.

12. Печь по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что пластина окружает источник за исключением стороны, называемой открытой.

13. Печь по п.12, отличающаяся тем, что первый зазор между первой стороной источника, направленной к стенке, и покрытой пластиной составляет от 2 до 100 мм и предпочтительно от 5 до 60 мм, а также тем, что другие зазоры между пластиной и источником на других не открытых сторонах меньше упомянутого первого зазора, в частности меньше 8 мм.

14. Печь по одному из пп.1-13, отличающаяся тем, что она содержит несколько модулей, каждый из которых содержит пластину и источник.

15. Печь по п.14, отличающаяся тем, что источники модулей содержат электрические сопротивления, запитываемые независимо один от другого.

16. Устройство для нагрева, предназначенное для использования в печи по п.1, содержащее источник тепла (55), две выполненные из плоских вырезанных, согнутых и сваренных металлических листов части (41) и (42), покрытые плотно прилегающим слоем керамического материала на одной из их основных поверхностей, при этом плотно прилегающий слой расположен напротив источника тепла (55), причем упомянутые части (41) и (42) формируют сборку, внутри которой размещен упомянутый источник тепла (55), при этом предусмотрен по меньшей мере один фиксирующий стержень (56, 57), соединенный с источником тепла (55), проходящий через отверстие, выполненное в сборке упомянутых частей (41) (42) и состоящее из частей отверстий (49, 50), выполненных в одной указанной части (41), смыкающихся с частями отверстий (51, 52), выполненных в другой указанной части (42).

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что источник тепла является электрическим, что по меньшей мере два фиксирующих стержня соединены с источником тепла и проходят через упомянутые части (41, 42) и что по меньшей мере два стержня проводят электричество, потребляемое источником тепла.

18. Способ нагрева объекта, отличающийся тем, что нагрев обеспечивают печью или устройством по одному из предыдущих пунктов.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что объектом является стеклянный лист, при этом посредством нагрева обеспечивают изгибание под действием силы тяжести стеклянного листа.

20. Способ по одному из пп.18, 19, отличающийся тем, что покрытую металлическую пластину нагревают до температуры от 700 до 1000°С.

(57) Реферат / Формула:

1. Печь для нагрева объекта, размещенного в посадочном месте, содержащая отражающую керамическую стенку и источник тепла, причем указанный источник тепла расположен между указанным посадочным местом и указанной отражающей керамической стенкой, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одну металлическую пластину, покрытую плотно прилегающим слоем керамического материала на одной из ее основных поверхностей, при этом упомянутая пластина с покрытием размещена между упомянутой стенкой и упомянутым источником, а плотно прилегающий слой расположен напротив источника, причем металлическая пластина выполнена из металла, выдерживающего рабочие температуры, в частности из стали или сплавов тугоплавких металлов, адгезия прилегающего слоя составляет по меньшей мере 10 МПа, а материал плотно прилегающего слоя имеет общее отражение инфракрасных лучей, превышающее 30% между 2 и 5 мкм.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что отражающая керамическая стенка, металлическая пластина и источник тепла расположены так, что нормаль к отражающей керамической стенке проходит через упомянутую пластину, затем через упомянутый источник со стороны стенки.

3. Печь по п.2, отличающаяся тем, что отражающая керамическая стенка, металлическая пластина, источник тепла и посадочное место расположены так, что нормаль к отражающей керамической стенке проходит затем через посадочное место.

4. Печь по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что слой нанесен плазматроном или термическим испарением с использованием электронного пучка.

5. Печь по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что материал слоя отражает инфракрасные лучи лучше, чем материал стенки.

6. Печь по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что свободная поверхность плотно прилегающего слоя выполнена на основе циркона.

7. Печь по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что металлическая пластина выполнена из сплава никеля.

8. Печь по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что поверхность материала слоя выполнена на основе циркона или легированного циркона, при этом, при необходимости, способствующий сцеплению слой расположен между металлической пластиной и слоем керамического материала.

9. Печь по одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что источник тепла содержит электрическое сопротивление и является, в частности, излучающей керамической пластиной.

10. Печь по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что зазор между первой стороной источника и покрытой пластиной составляет от 2 до 100 мм.

11. Печь по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что пластина покрыта керамическим материалом с двух основных сторон.

12. Печь по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что пластина окружает источник за исключением стороны, называемой открытой.

13. Печь по п.12, отличающаяся тем, что первый зазор между первой стороной источника, направленной к стенке, и покрытой пластиной составляет от 2 до 100 мм и предпочтительно от 5 до 60 мм, а также тем, что другие зазоры между пластиной и источником на других не открытых сторонах меньше упомянутого первого зазора, в частности меньше 8 мм.

14. Печь по одному из пп.1-13, отличающаяся тем, что она содержит несколько модулей, каждый из которых содержит пластину и источник.

15. Печь по п.14, отличающаяся тем, что источники модулей содержат электрические сопротивления, запитываемые независимо один от другого.

16. Устройство для нагрева, предназначенное для использования в печи по п.1, содержащее источник тепла (55), две выполненные из плоских вырезанных, согнутых и сваренных металлических листов части (41) и (42), покрытые плотно прилегающим слоем керамического материала на одной из их основных поверхностей, при этом плотно прилегающий слой расположен напротив источника тепла (55), причем упомянутые части (41) и (42) формируют сборку, внутри которой размещен упомянутый источник тепла (55), при этом предусмотрен по меньшей мере один фиксирующий стержень (56, 57), соединенный с источником тепла (55), проходящий через отверстие, выполненное в сборке упомянутых частей (41) (42) и состоящее из частей отверстий (49, 50), выполненных в одной указанной части (41), смыкающихся с частями отверстий (51, 52), выполненных в другой указанной части (42).

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что источник тепла является электрическим, что по меньшей мере два фиксирующих стержня соединены с источником тепла и проходят через упомянутые части (41, 42) и что по меньшей мере два стержня проводят электричество, потребляемое источником тепла.

18. Способ нагрева объекта, отличающийся тем, что нагрев обеспечивают печью или устройством по одному из предыдущих пунктов.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что объектом является стеклянный лист, при этом посредством нагрева обеспечивают изгибание под действием силы тяжести стеклянного листа.

20. Способ по одному из пп.18, 19, отличающийся тем, что покрытую металлическую пластину нагревают до температуры от 700 до 1000°С.

---

Евразийское ои 025702 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.01.30
(21) Номер заявки 201171224
(22) Дата подачи заявки 2010.04.06
(51) Int. Cl. C03B 29/08 (2006.01) F24C 7/06 (2006.01) F24C15/22 (2006.01) C03B 23/023 (2006.01) F27D 99/00 (2010.01)
(54) ПЕЧЬ И НАГРЕВАТЕЛЬ, СОДЕРЖАЩИЙ ТЕПЛОВОЙ БАРЬЕР, И СПОСОБ НАГРЕВА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ УПОМЯНУТОЙ ПЕЧИ
(31) 0952306
(32) 2009.04.08
(33) FR
(43) 2012.04.30
(86) PCT/FR2010/050653
(87) WO 2010/116082 2010.10.14
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
СЭН-ГОБЭН ГЛАСС ФРАНС (FR)
(72) Изобретатель:
Фантон Ксавье, Дельфорж Кристоф, Машюра Кристоф, Берар Стефан (FR)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) US-A1-2005034850 JP-A-60038534 CH-A5-625629 US-A-3490405
(57) Изобретение касается печи для нагрева размещенного в посадочном месте объекта, содержащей отражающую керамическую стенку и источник тепла, отличающейся тем, что она содержит по меньшей мере одну металлическую пластину, покрытую плотно прилегающим слоем керамического материала на одной из ее основных поверхностей, при этом упомянутая покрытая пластина размещена между упомянутой стенкой и упомянутым источником, а плотно прилегающий слой обращен к источнику. Покрытая металлическая пластина служит в качестве теплового барьера и улучшает эффективность нагрева источником тепла. Печь, в частности, может служить для изгибания вследствие силы тяжести стеклянных листов, расположенных на раме для изгибания.
Изобретение касается печи, содержащей тепловой барьер, предназначенный для ориентации тепла в желаемом направлении к нагреваемому объекту.
Печи содержат по меньшей мере один источник тепла, предназначенный для нагрева объекта. Источник тепла имеет тенденцию обычно распространять тепло во всех направлениях. Даже если тепло косвенно поступает к нагреваемому объекту вследствие отражения или излучения стенками устройства, обязательно теряется значительная часть производимого тепла, не концентрируя все производимое тепло на нагреваемом объекте. Обычно эта проблема существует в любом типе нагревателя и, в частности, в печах для нагрева стекла. Желательно также увеличить скорость нагрева и, если возможно, уменьшить рабочие температуры без снижения эффективности. Привносимые в устройство усовершенствования не должны сопровождаться такими недостатками, как уменьшение полезного объема или ухудшение качества продукции. В частности, с целью экономии энергии желательно улучшить теплоотдачу печи для изгибания стеклянных листов посредством силы тяжести.
Печи содержат нагреватель, которым может являться пламя или электрическое сопротивление. Для случая нагрева стеклянных листов, поступающих в туннельную печь для их изгибания, можно назвать WO 2007138214 и WO 2006095007, которые описывают использование электрических сопротивлений, размещаемых на печном своде. Эти сопротивления расположены между огнеупорным кирпичом печи и нагреваемым объектом (стеклянные листы, перемещаемые на тележках). Для направления излучения сопротивлений в сторону нагреваемого стекла не предусмотрено ничего особенного, эту роль в некоторой степени играет, в основном, стенка печи.
GB 2201670 описывает отражательные элементы из керамики типа алюмосиликата, размещенные за стеклом относительно нагревательных элементов, для перенаправления теплового излучения в сторону стекла.
ЕР 0659697 описывает отражательные экраны, расположенные вертикально для ограничения потерь излучения. Эти элементы могут быть установлены сверху или снизу. Они выполнены из волокон Fiber-frax (алюмосиликаты) или кремниевых композитов, карбида кремния, Si3N4 или стали, связанной с волокнистым алюмосиликатом типа Fiberfrax. Панели типа Fiberfrax легко режутся перед установкой, но они становятся ломкими и хрупкими после первого нагрева. Кроме того, в процессе первого нагрева они испускают дымы (исчезновение органических связующих). Способ крепления Fiberfrax на стали не упоминается. За источником нагрева не размещено никакого экрана.
US 7331198 описывает соединение нагревательного элемента с керамической пластиной и пластиной для выравнивания температур. Керамическая пластина размещена относительно стекла за электронагревательной проволокой, а выравнивающая пластина расположена между нагревательной проволокой и стеклом. Керамическая пластина служит держателем для нагревательной проволоки. Выравнивающая пластина служит для обеспечения равномерности температуры излучения. Она служит излучающим экраном.
ЕР 0133847 описывает нагрев кварцевыми трубами и алюмокерамической волокнистой перегородкой, расположенной вблизи трубки инфракрасного излучения.
US 2005/034850 описывает рефлектор, расположенный между стенкой печи и нагреваемым объектом. Рефлектор может быть металлическим и может быть покрыт керамикой, но таким образом, чтобы она не была обращена к нагреваемому объекту.
JP 60038534 описывает рефлектор, используемый между 200 и 400°С, содержащий пленку, содержащую окисел на металле. Этот рефлектор имеет слабую эмиссионную способность (меньшую 0,4-0,5) для длин волн, меньших 4-5 мкм, и высокую эмиссионную способность (превышающую 0,85-0,90) для длин волн, превышающих 4-5 мкм. Получаемое инфракрасное излучение вызывает приятный для человеческого тела нагревающий эффект, который является более заметным на длинах волн, превышающих 4 мкм. Разрушение пленки исключается благодаря использованию в качестве связующего краски, содержащей полимер NiC, SiC, причем краска является устойчивой к температурам порядка 300°С. При 300°С обычный нержавеющий металл является стабильным с точки зрения его излучающей способности.
Изгибание стекла требует доведения его температуры от 500 до 800°С. Для доведения стекла до такой температуры необходимо, чтобы температура нагревателя была по меньшей мере на 200°С выше температуры, подаваемой на стекло. Это означает, что длина волны пика излучения нагревателя будет обязательно меньше 3,1 мкм (длина волны, соответствующая температуре 700°С) и даже ниже, примерно 2,8 мкм (длина волны, соответствующая температуре 800°С). В соответствии с настоящим изобретением была найдена возможность ориентировать излучение электрических сопротивлений к нагреваемому объекту.
Для наиболее точной ориентации излучения электросопротивлений на объект Заявителем вначале было предусмотрено разместить за сопротивлениями керамическую пластину типа Monalite или стальную пластину типа 316Ti, выполняющие функцию теплового барьера. Эти два материала действительно способны хорошо возвращать тепловое излучение вследствие их значительной отражающей способности. Однако было обнаружено весьма малое влияние на эффективность нагрева. Более того, керамическая пластина имеет тенденцию рассыпаться, и отрывающиеся частицы были найдены на нагреваемых объектах. Было также обнаружено, что даже если металлическая пластина выдерживает контрольные
температуры (порядка 650°С), ее поверхность имеет тенденцию темнеть и становиться шероховатой под действием поверхностного окисления.
Использование хрупких материалов, обычных в области отражателей для печей, является проблематичным, так как отрывающиеся частицы могут загрязнять нагреваемые объекты и создавать санитарные проблемы для персонала, занятого их обслуживанием.
Было определено, что комбинация керамического материала и металлического материала могла бы существенно улучшить эффективность нагрева. Металлический материал придает твердость и сцепление с подложкой, а также легкость обработки и придание формы, тогда как керамический материал привносит большую отражательную способность и тепловую стабильность. Такое соединение позволяет, кроме того, использовать технологию напыления в пламени, что создает нерассыпающееся керамическое покрытие с хорошей целостностью, плотно прилегающее к подложке. Другим преимуществом композитного барьера является его малая толщина, если его сравнивать с пластинами из монолитной керамики, что освобождает значительное место в печи. Эта малая масса приводит, таким образом, к малой тепловой инерции, что является преимуществом в фазах изменения температуры.
Таким образом, изобретение касается печи для нагрева размещенного в посадочном месте объекта, содержащей керамическую отражающую стенку и источник тепла, включающей в себя по меньшей мере одну металлическую пластину, покрытую плотно прилегающим слоем керамического материала на одной из ее основных поверхностей, и размещенную между упомянутой стенкой и упомянутым источником, при этом керамический слой размещен напротив источника.
Объект может, в частности, содержать стеклянный лист или быть стеклянным листом. В частности, стеклянный лист может быть расположен на форме для изгибания посредством силы тяжести, при этом упомянутая форма может быть выполнена в виде рамы, в частности типа каркаса. После изгибания посредством силы тяжести изгибание может быть дополнено операцией изгибания прессованием.
Пластина выполнена из металла, выдерживающего рабочие температуры. Для случая печи для изгибания стеклянных листов можно использовать сталь, например нержавеющую сталь типа аустенитной, ферритовой или мартенситной стали, такой как 316Ti, 304L, 316L, 441, NS30, металл или сплав отражающего металла, такого как никель, в частности инконель. Непокрытая металлическая пластина имеет, обычно толщину от 0,5 до 5 мм.
Плотно прилегающий слой состоит из неорганического материала, который является керамикой. Керамика сцеплена с поверхностью металлической пластины, в случае необходимости, с помощью промежуточного слоя, способствующего сцеплению вследствие использования способа нанесения слоя, который заключается или в нанесении плазматроном (на англ. яз.: Plasma spray или Thermal spray), или в термическом распылении электронным пучком (на англ. яз. Electron Beam Evaporation или e-beam evaporation). Эта хорошая адгезия основывается частично на взаимной диффузии химических элементов подложки в покрытие и наоборот. Покрытие особенно плотно прилегает и является прочным на металлической пластине и хорошо выдерживает тепловые удары, вызываемые перепадами температуры устройства. Эта адгезия обычно составляет по меньшей мере 10 МПа. Твердость по Викерсу обычно превышает 500 Hv0.3 и обычно составляет от 600 до 900 Hv0.3. Керамика слоя, по меньшей мере, ее свободная поверхность обладает хорошей общей отражательной способностью в инфракрасной области, в частности, превышающей 30% между 2 и 5 мкм. Таким образом, материал слоя лучше отражает инфракрасные лучи, чем материал керамики стенки. Его поверхность, т.е. его свободная поверхность, не покрытая другим материалом, или даже его полная масса может содержать или быть выполненной на основе окиси алюминия или циркона, в частности циркона, легированного иттрием, или кальцием, или магнием. Выражение "на основе" означает, что материал содержит более 50% по весу циркона или легированного циркона. Циркон является предпочтительным материалом, в частности, вследствие его высокого коэффициента термического расширения, что позволяет ему хорошо отслеживать деформацию металлической подложки вследствие изменения температуры. Керамика предпочтительно имеет толщину, составляющую от 20 мкм до 3 мм. Поверхность керамики может быть отполирована вручную или механически с помощью шлифовального станка для усиления инфракрасного отражения или его лучшей направленности. В случае напыления керамики нанесением в пламени рекомендуется на металлическую подложку предварительно наносить способствующий сцеплению слой, в частности типа сплава Ni-Cr-Al, называемый "Nicral". Этот способствующий сцеплению слой имеет обычно толщину, составляющую от 100 до 500 мкм. Считают, что этот способствующий сцеплению слой не является частью "слоя керамического материала". Способствующий сцеплению слой может быть нанесен любым подходящим способом, в частности с помощью плазматрона, или термическим испарением с помощью электронного пучка, или с помощью PVD. На практике проще нанести способствующий сцеплению слой и керамический слой одним и тем же способом, в частности с помощью плазматрона.
Источник тепла может быть любым источником, в частности, находящимся в печи, например пламенем или электрическим сопротивлением. Речь может идти об электрическом сопротивлении, называемым "трубчатым сопротивлением", состоящим из металлической проволоки, намотанной вокруг трубки из керамического материала. Источником тепла может быть также излучающая керамическая панель (называемая PCR на фр. яз., или керамический инфракрасный радиатор, или керамический инфракрас
ный нагреватель). PCR является керамическим блоком, содержащим электрическое сопротивление. Керамика PCR служит для удержания и защиты электрического сопротивления. Электрическое сопротивление в PCR может быть спиральным сопротивлением в форме спиральной пружины или волнообразным в плоскости.
Металлическая пластина с покрытием размещена между стенкой печи и источником тепла. Это означает, в частности, что существует нормаль к стенке, проходящая через упомянутую покрытую пластину, затем через упомянутый источник, когда она исходит от стенки. Эта нормаль проходит далее через посадочное место, предусмотренное для нагреваемого объекта, и, в необходимом случае, через сам объект. Нормаль не встречает никакого твердого элемента между стенкой пластины, когда она исходит от стенки. Нормаль не встречает никакого твердого элемента между источником тепла и посадочным местом для объекта и самим объектом, когда она исходит от источника тепла.
Пластина может содержать отверстия, в частности для крепления к стенке печи или для прохода электрических соединений, либо с целью жесткого соединения с источником, либо для обеспечения непосредственного наблюдения устройства для оптического измерения температуры (пирометра).
Предпочтительно между покрытой пластиной и источником тепла оставляют зазор. Этот зазор, заполненный окружающим воздухом, образует изолирующую воздушную подушку. Можно жестко соединить пластину и источник тепла при его жестком выполнении, в частности в случае PCR, системой стоек. Таким образом, предпочтительно оставляют первый зазор между "первой" стороной источника и покрытой пластиной, составляющий от 2 до 100 мм и предпочтительно от 10 до 60 мм. Этот первый свободный зазор соответствует зазору, находящемуся за спиной источника относительно нагреваемого объекта.
Можно окружить источник тепла совокупностью пластин по изобретению за исключением одной стороны (стороны, называемой "открытой"), для лучшего направления тепла в направлении открытой стороны, соответствующей желаемому направлению нагрева. Такая конфигурация позволяет лучше задержать воздушную подушку, имеющуюся между источником тепла и пластиной. В этом случае первый зазор между первой стороной источника и покрытой пластиной имеет уже заданную величину (от 2 до 100 мм и предпочтительно от 10 до 60 мм), при этом другие зазоры между пластиной и источником на других не открытых сторонах обычно меньше упомянутого первого зазора, в частности меньше 8 мм.
Предпочтительно металлическая пластина покрыта керамическим материалом на двух основных сторонах.
Печь по изобретению может быть именно туннельной печью. В частности, нагреваемый объект может быть размещен внутри туннельной печи.
Источник и покрытая пластина (расположенная между стенкой печи и источником) образуют модуль. Именно источник и пластина могут быть жестко соединены вместе, например системой стоек. Печь по изобретению может содержать несколько таких расположенных рядом модулей. Эти модули могут запитываться независимо один от другого с учетом положения нагреваемого объекта и формы нагреваемого объекта. Если объект перемещается в печи, например в туннельной печи, можно также регулировать питание источника (в частности, электропитание, когда речь идет о питании электросопротивлений) в зависимости от положения объекта в печи.
Пластина по изобретению расположена, по меньшей мере, между источником и стенкой печи. Она может также, кроме того, благодаря особой форме, которую ей придают, окружать, по меньшей мере, частично, источник с боковых сторон, чтобы ориентировать боковое излучение к месту расположения нагреваемого объекта. Эта особая форма может быть придана пластине (перед нанесением керамического покрытия) посредством штамповки, изгибания, либо соединения, в частности сваркой, различных отрезков пластин. Пластина по изобретению может также являться совокупностью пластин, одна из которых является "дном" между источником и стенкой, а другие являются "боковыми", т.е. расположенными вокруг источника. Разумеется, сохраняют зазор между источником и местом размещения нагреваемого объекта.
Стороны или боковые стенки оставляют обычно тепловой след на стекле (из-за отсутствия объекта между ними и стеклом). Этот след обнаруживается техникой поляроскопии. В соответствии с этой техникой поляризующий фильтр (который размещают на пути светового потока для поляризации) расположен между источником света и стеклом, изготавливаемым по изобретению (со сторонами или боковыми стенками); второй поляризующий фильтр размещен между стеклом и наблюдателем. Направление поляризации второго фильтра ориентировано на 90° относительно первого фильтра. Если были использованы стороны или боковые стенки, в этом случае появляются контрастные линии в зоне обработанного стекла. Эти линии свидетельствуют о более низкой температуре этих пластин.
Таким образом, модуль может, например, содержать источник тепла (в частности, типа электросопротивления или PCR) и боковые пластины (расположенные перпендикулярно стенки печи) и пластину днища (расположенную между источником и стенкой печи), при этом каждая пластина выполнена в соответствии с изобретением, т.е. металлической и покрытой плотно прилегающим слоем керамического материала. Боковые пластины могут быть, например, в количестве четырех. Покрытие расположено на основной стороне пластины напротив источника. Покрытие той же природы может быть также размещено на другой основной стороне пластины. Можно также представить себе конструкцию, в соответствии с
которой покрыта только одна сторона каждой из боковых пластин и одна сторона пластины днища. Можно также представить себе конструкцию, в соответствии с которой покрыты только одна сторона боковых пластин и обе стороны пластины днища. Можно также представить себе конструкцию, в соответствии с которой боковые пластины покрыты с обеих сторон, а пластина днища покрыта с одной стороны. Можно также представить себе конструкцию, в которой боковые пластины покрыты с обеих сторон и пластина днища также покрыта с обеих сторон.
В случае расположенных рядом модулей обычно можно боковые пластины использовать для двух расположенных рядом модулей, в этом случае они покрыты керамикой с обеих сторон.
Изобретение касается также использования металлической пластины, покрытой плотно прилегающим слоем (в частности, нанесенным плазматроном) керамического материала на одной из своих поверхностей для ориентации теплового излучения.
Изобретение касается также устройства нагрева, содержащего источник тепла, металлическую пластину, покрытую плотно прилегающим слоем керамического материала на одной из своих основных поверхностей, при этом плотно прилегающий слой расположен напротив источника, а упомянутая пластина окружает упомянутый источник тепла, причем по меньшей мере один фиксирующий стержень, связанный с источником тепла, проходит через упомянутую пластину, а упомянутая пластина состоит из нескольких частей, соединяемых вокруг упомянутого фиксирующего стержня по меньшей мере одним отверстием, причем периметр упомянутого отверстия принадлежит различным частям упомянутой пластины. Такое устройство (или модуль) особенно применимо для направления теплового излучения к нагреваемому объекту. Выражение "окружать источник тепла" означает, что этот источник полностью заключен в объеме, ограниченном внутренними поверхностями металлической пластины, как это описано ниже в случае устройств по фиг. 1 и 2. Это устройство состоит из нескольких частей, соединяемых таким образом, чтобы их было легко собирать и разбирать, и так, чтобы оно могло быть установлено в печи, изначально не предусмотренной для его установки. Соединение различных частей пластины может осуществляться системой паз/язычок или любой другой механической системой, например типа болт/гайка. Металлическая пластина содержит по меньшей мере одно отверстие, обычно два, обеспечивающего проход по меньшей мере одного стержня крепления к стенке (этот термин должен пониматься в самом широком смысле: свод, пол, боковая стенка) печи. Это отверстие разделяется между различными частями металлической пластины так, чтобы оно было образовано только тогда, когда устройство собрано. Это позволяет собирать или разбирать металлическую пластину, не затрагивая стержень, так как отверстие собирается и разбирается вокруг последнего. Таким образом, когда разбирают пластину, видно, что периметр (или контур) отверстия разделен между различными частями. Фиксирующие стержни могут служить электропроводниками для питания источника. В этом случае, они могут быть в количестве двух. Таким образом, изобретение касается также устройства для нагрева, содержащего источник тепла, металлическую пластину, покрытую нанесенным слоем керамического материала на одной из ее основных сторон, при этом упомянутая пластина окружает упомянутый источник тепла, при этом по меньше мере, один фиксирующий стержень, связанный с источником тепла, проходит через упомянутую пластину, причем упомянутая пластина выполнена из нескольких частей, соединяемых вокруг упомянутого фиксирующего стержня посредством по меньшей мере одного отверстия, при этом периметр упомянутого отверстия принадлежит различным частям упомянутой пластины. Плотно прилегающий слой расположен со стороны пластины напротив источника. В частности, источник тепла может быть электрическим и по меньшей мере два фиксирующих стержня связаны с источником тепла и проходят через пластину (в собранном состоянии), при этом по меньшей мере два электропроводных стержня питают источник тепла.
Изобретение касается также способа нагрева объекта, осуществляемого печью или устройством по изобретению. Нагрев может, в частности, служить для изгибания вследствие силы тяжести стеклянного листа, наложенного на раму для изгибания. В частности, при таком использовании покрытая металлическая пластина обычно имеет температуру от 700 до 1000°С.
Для примера сравнивают эффективность композитного барьера по изобретению с пластиной из Monalite (алюмосиликат) толщиной, равной 20 мм, с одной стороны, и пластиной из непокрытой стали 316 толщиной, равной 2 мм, с другой стороны при равных геометрических размерах. Источником является PCR, размещенный напротив стеклянного листа. Тепловой барьер по изобретению содержит пластину из нержавеющей стали 316Ti и цирконовое покрытие со стороны PCR. Устройством для измерения является устройство по фиг. 3. Печь содержит средства нагрева окружающей среды (трубчатые нагреватели) до 600°С и PCR. Между трубчатыми нагревателями и стеклом размещены экраны для исключения прямого излучения. Таким образом, стекло подвергается единственному прямому излучению от PCR. Расстояние между стеклом и PCR составляет 100 мм. Зазор между пластиной и PCR составляет 20 мм. Потребляемая электрическая мощность PCR составляет 1200 Вт. При достижении теплового равновесия измеряют температуру нагретого стеклянного листа. В таблице представлены результаты.
Природа пластины
Равновесная температура
Отсутствие пластины (сравнение)
656°С
Нержавеющая сталь 316Ti (сравнение)
660°С
Керамика Monalite (сравнение)
6 54°С
Нержавеющая сталь 316Ti, покрытая цирконом
664, 5°С
Фиг. 1 изображает собранную конструкцию, содержащую источник и барьер по изобретению. Источником является PCR 1, содержащий электрическое сопротивление 2 в керамической оболочке 3. Тепловой барьер содержит пластину 4 из нержавеющей стали 316Ti, причем сторона этой пластины, обращенная к PCR, покрыта слоем 5 циркона, нанесенного плазматроном. Между PCR и пластиной имеется некоторый зазор d для образования воздушного изолирующего слоя 6 между PCR и пластиной с покрытием. Зазор d (или зазор) между PCR и пластиной, а также жесткое соединение этих двух компонентов осуществляется с помощью стоек 7. Два электрических проводника 8, состоящие в контакте с сопротивлением внутри PCR, проходят через отверстия, выполненные в пластине (эти отверстия просверлены в металле перед нанесением керамического слоя). Эти электрические проводники электрически изолированы небольшими керамическими цилиндрами 10, расположенными друг за другом и обеспечивающими гибкость упомянутых проводов. Металлическая пластина вначале выполнена из нескольких кусков, соединенных между собой сваркой 9. Она содержит "донную часть", расположенную между источником и стенкой печи, и боковые части, размещенные вокруг PCR. Такая конструкция позволяет образовать своего рода барьерный дефлектор, окружающий источник за исключением одной открытой стороны в направлении, изображенном толстой стрелкой, которое соответствует направлению, в котором необходимо ориентировать мощность нагрева. Для ясности, толщины компонентов изображены не в масштабе.
Фиг. 2 изображает множество расположенных рядом комплектов источник/барьер, могущих, в частности, закрыть свод, или стенки, или пол печи, т.е. представляет собой своего рода керамическую отражающую "стену". Это устройство выполнено в виде набора перегородки 21 из отражающей керамики. Речь идет о легко собираемой и разбираемой модульной системе. Каждое из этих устройств содержит источник нагрева 15 PCR (сопротивление и электрические провода, выходящие из PCR, далее из пластины, не изображены), окруженный пятью металлическими пластинами: четыре боковых пластины 16 (на фиг. 2 представлены только две пластины вокруг каждого PCR) и пластина 17 дна. Боковые пластины относятся каждая к двум рядом расположенным модулям. В представленном случае каждая пластина покрыта на своих двух основных плоскостях 18 и 19 керамикой, нанесенной плазматроном. В представленном случае донная пластина 17 покрыта только со стороны PCR. Покрытие двух сторон боковых пластин 16 изолирует лучше каждый PCR от соседних, что позволяет лучше управлять температурами каждого модуля в зависимости от его положения относительно нагреваемого объекта. Таким образом, достигается гибкость системы и можно задать различные мощности расположенным рядом модулям. Отсюда видно, что различные пластины окружают источники тепла за исключением стороны, называемой "открытой" в направлении, изображенном стрелками вниз, т.е. желаемым направлением нагрева. Такое окружение источников, довольно плотное на боковых сторонах (не открытых сторонах), создает с обратной стороны PCR (также не открытая сторона) замкнутую воздушную подушку 20, служащую изоляцией. Можно также различить "первый" зазор 22 между "первой" стороной источника и покрытой пластиной с обратной стороны PCR (который составляет от 2 до 100 мм и предпочтительно от 10 до 60 мм), другие зазоры 23 между пластиной и источником на других не открытых сторонах, которые меньше упомянутого первого зазора (в частности, меньше 8 мм). Видно, кроме того, что существует нормаль 24 к перегородке 21, проходящая через пластину, затем через источник, когда она исходит от перегородки 21, при этом между упомянутой перегородкой и пластиной находится зазор.
Фиг. 3 изображает устройство, с помощью которого определяют эффективность модуля PCR/барьер по изобретению. Речь идет о туннельной печи, внутри которой тележки 31 могут перемещаться по рельсам 32. Каждая тележка несет изгибающую раму 33, на которой расположен лист 34 стекла толщиной 2 мм. Изображенная тележка помещена под модулем 35 PCR/барьер, образованным PCR и пластиной, расположенной между PCR и стенкой 37 печи из отражающей керамики. Этот модуль расположен под сводом печи, который выполняет функцию перегородки 37 из отражающей керамики. Температура стекла измеряется пирометром 36 через отверстие, выполненное в полу печи, и через тележку. Измерения осуществлены при тепловом равновесии и неподвижной тележке 31.
Фиг. 4 изображает металлическую пластину по изобретению из двух частей 41 и 42, которые могут соединяться вокруг источника тепла. Эти пластины выполнены из плоских вырезанных, согнутых и сваренных стальных листов. Внутренние части 53 и 54 этих частей пластины покрыты цирконом с помощью плазматрона. Эти две части 41 и 42 соединяются путем вставления язычков 43 и 44 в прорези 45 и 46. При соединении края 47 и 48 сходятся. Эти края 47 и 48 содержат части отверстий (49, 50) и (51, 52), предназначенных для формирования кольцевых отверстий, когда пластина собрана. Эти два отверстия служат для прохода двух стержней крепления для соединения источника тепла с отражающей стенкой печи.
Фиг. 5 изображает часть 41 пластины по фиг. 4, установленной вокруг источника тепла 55 типа излучающей керамической панели. Этот источник удерживается в стенке печи посредством двух стержней 56 и 57. Остается только разместить часть 42 по фиг. 4 напротив части 41 (фиг. 4) для соединения вокруг пластины источника 55. Части отверстий (49, 50) смыкаются, таким образом, с частями отверстий (51, 52) для образования двух кольцевых отверстий вокруг фиксирующих стержней. Такое устройство особенно применимо для крепления на своде печи, так как стержни (56, 57) крепления являются вертикальными. Эти стержни удерживают источник тепла 55, а источник тепла удерживает металлическую пластину (41, 42). Стойки 58 и 59 из спеченного глинозема обеспечивают некоторый зазор между источником 55 и пластиной (41, 42). Эти стойки выполнены в виде трубок с разрезами, которые расположены вокруг стержней благодаря этим разрезам. Эти стойки обеспечивают наличие изолирующей воздушной подушки между источником 55 и стороной пластины, содержащей отверстия для стержней. Стержни могут служить для электропитания источника 55. В этом случае с целью электрической изоляции предусматривают две других, также разрезанных малых керамических трубки для охватывания стержней в области, где они проходят через пластину, причем эти малые трубки размещены внутри стоек 58 и 59. Внутренняя поверхность соединенной пластины, имеет форму параллелепипеда, полностью включающего в себя источник 55. Таким образом, пластина хорошо закрывает источник. Эта пластина (из двух частей) содержит четыре боковых стороны и днище. Она имеет "открытую" сторону для направления тепла вниз.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Печь для нагрева объекта, размещенного в посадочном месте, содержащая отражающую керамическую стенку и источник тепла, причем указанный источник тепла расположен между указанным посадочным местом и указанной отражающей керамической стенкой, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одну металлическую пластину, покрытую плотно прилегающим слоем керамического материала на одной из ее основных поверхностей, при этом упомянутая пластина с покрытием размещена между упомянутой стенкой и упомянутым источником, а плотно прилегающий слой расположен напротив источника, причем металлическая пластина выполнена из металла, выдерживающего рабочие температуры, в частности из стали или сплавов тугоплавких металлов, адгезия прилегающего слоя составляет по меньшей мере 10 МПа, а материал плотно прилегающего слоя имеет общее отражение инфракрасных лучей, превышающее 30% между 2 и 5 мкм.
2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что отражающая керамическая стенка, металлическая пластина и источник тепла расположены так, что нормаль к отражающей керамической стенке проходит через упомянутую пластину, затем через упомянутый источник со стороны стенки.
3. Печь по п.2, отличающаяся тем, что отражающая керамическая стенка, металлическая пластина, источник тепла и посадочное место расположены так, что нормаль к отражающей керамической стенке проходит затем через посадочное место.
4. Печь по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что слой нанесен плазматроном или термическим испарением с использованием электронного пучка.
5. Печь по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что материал слоя отражает инфракрасные лучи лучше, чем материал стенки.
6. Печь по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что свободная поверхность плотно прилегающего слоя выполнена на основе циркона.
7. Печь по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что металлическая пластина выполнена из сплава никеля.
8. Печь по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что поверхность материала слоя выполнена на основе циркона или легированного циркона, при этом, при необходимости, способствующий сцеплению слой расположен между металлической пластиной и слоем керамического материала.
9. Печь по одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что источник тепла содержит электрическое сопротивление и является, в частности, излучающей керамической пластиной.
10. Печь по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что зазор между первой стороной источника и покрытой пластиной составляет от 2 до 100 мм.
11. Печь по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что пластина покрыта керамическим материалом с двух основных сторон.
10.
12. Печь по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что пластина окружает источник за исключением стороны, называемой открытой.
13. Печь по п.12, отличающаяся тем, что первый зазор между первой стороной источника, направленной к стенке, и покрытой пластиной составляет от 2 до 100 мм и предпочтительно от 5 до 60 мм, а также тем, что другие зазоры между пластиной и источником на других не открытых сторонах меньше упомянутого первого зазора, в частности меньше 8 мм.
14. Печь по одному из пп.1-13, отличающаяся тем, что она содержит несколько модулей, каждый из которых содержит пластину и источник.
15. Печь по п.14, отличающаяся тем, что источники модулей содержат электрические сопротивления, запитываемые независимо один от другого.
16. Устройство для нагрева, предназначенное для использования в печи по п.1, содержащее источник тепла (55), две выполненные из плоских вырезанных, согнутых и сваренных металлических листов части (41) и (42), покрытые плотно прилегающим слоем керамического материала на одной из их основных поверхностей, при этом плотно прилегающий слой расположен напротив источника тепла (55), причем упомянутые части (41) и (42) формируют сборку, внутри которой размещен упомянутый источник тепла (55), при этом предусмотрен по меньшей мере один фиксирующий стержень (56, 57), соединенный с источником тепла (55), проходящий через отверстие, выполненное в сборке упомянутых частей (41) (42) и состоящее из частей отверстий (49, 50), выполненных в одной указанной части (41), смыкающихся с частями отверстий (51, 52), выполненных в другой указанной части (42).
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что источник тепла является электрическим, что по меньшей мере два фиксирующих стержня соединены с источником тепла и проходят через упомянутые части (41, 42) и что по меньшей мере два стержня проводят электричество, потребляемое источником тепла.
18. Способ нагрева объекта, отличающийся тем, что нагрев обеспечивают печью или устройством по одному из предыдущих пунктов.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что объектом является стеклянный лист, при этом посредством нагрева обеспечивают изгибание под действием силы тяжести стеклянного листа.
20. Способ по одному из пп.18, 19, отличающийся тем, что покрытую металлическую пластину нагревают до температуры от 700 до 1000°С.
10.
12.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025702
025702
- 1 -
- 1 -
025702
025702
- 1 -
- 1 -
025702
025702
- 1 -
- 1 -
025702
025702
- 1 -
- 1 -
025702
025702
- 4 -
- 3 -
025702
025702
- 7 -
025702
025702
- 7 -
025702
025702
- 9 -