專利名稱：紅外輻射源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外輻射源，其具有至少一電導(dǎo)熱體，該電導(dǎo)熱體位于一長形的、兩個(gè)端部的、由石英玻璃制成的套管中，該套管在其側(cè)壁上具有至少一由石英玻璃制成的凸起(elevation)，該側(cè)壁朝向該至少一導(dǎo)熱體，這減小了該套管的內(nèi)徑。
背景技術(shù)：
這樣的紅外輻射源可以參考US 6,057,532。其中公開了一紅外輻射源，其具有由碳化纖維制成的一導(dǎo)熱體，該導(dǎo)熱體位于由石英玻璃制成的一套管中。其中公開了定位腔，用于定位并使長形的、帶狀的導(dǎo)熱體在套管內(nèi)位于中心，當(dāng)沿該套管的橫截面觀察時(shí)，定位腔為點(diǎn)狀并徑向相對(duì)地位于該套管的內(nèi)壁上。在該定位腔的區(qū)域內(nèi)，該套管的外徑局部改變。該定位腔具有一U形輪廓，通過該輪廓將一帶狀導(dǎo)熱體的邊緣導(dǎo)入，以防止將該帶扭曲。
在EP 0 446 458 B1中公開了一種用于一般照明的具有類似結(jié)構(gòu)的鹵素白熾燈。其中公開了一種由石英玻璃制成的長形燈泡，其兩端都密封，其中設(shè)有能夠沿螺線連續(xù)盤繞的燈絲。在燈泡中沿垂直于燈軸線的方向插入桿架(yoke)以支撐該燈絲，從而局部改變了該燈泡的外徑。
因此，根據(jù)US 6,057,532或EP 0 446 458 B1的燈都通過在套管或燈泡壁的外徑區(qū)域的附加的、隨后的變形而形成。此過程是能量密集的、并帶有通過變形而損壞該套管或燈泡的危險(xiǎn)。該套管壁厚的必然改變可能會(huì)導(dǎo)致泄漏、或甚至是燈的破損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種紅外輻射源，其導(dǎo)熱體的發(fā)射溫度(emittingtemperature)在≥1000℃范圍，優(yōu)選在1000℃至1250℃范圍內(nèi)，該紅外輻射源能夠以有成本效益的方式制造得堅(jiān)固耐用。
該目的通過如下方案實(shí)現(xiàn)至少將一個(gè)導(dǎo)熱體設(shè)計(jì)成加熱線圈，該套管在加熱線圈區(qū)域具有固定不變的外徑，該凸起在其朝向該加熱線圈的表面具有凸面形狀，并且該加熱線圈僅在該特定凸起的最高點(diǎn)與該凸起接觸。
這樣的設(shè)置導(dǎo)致了在該加熱線圈和該套管之間完全的點(diǎn)或線接觸，使得該套管的外徑不必改變。該加熱線圈可以直接放置在該套管中，而不需要例如隔板(spacer)等附加的安裝部件。
通過基本上相同的壁厚，使得紅外輻射源的易斷裂性變得最小。此外，從該加熱線圈至該套管的熱傳導(dǎo)變得最小，使得直到溫度高于臨界溫度大約200℃時(shí)，該套管才出現(xiàn)脫玻作用(devitrification)，在套管和加熱線圈之間的平面接觸導(dǎo)致該套管的脫玻作用。令人驚奇的是，已顯示出由于在該加熱線圈和該套管之間的完全的點(diǎn)或線接觸，當(dāng)該加熱線圈到達(dá)臨界溫度以上時(shí)，即使沒有對(duì)該套管進(jìn)行附加的冷卻，在根據(jù)本發(fā)明的紅外輻射源中，該套管也不會(huì)出現(xiàn)脫玻作用。原因是通過該套管的散熱和從該套管本身發(fā)出的熱輻射使得該凸起能夠充分的冷卻，以使脫玻作用或者根本不會(huì)出現(xiàn)，或者萬一在該加熱線圈和凸起之間的接觸點(diǎn)出現(xiàn)了脫玻作用，脫玻作用也不會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)凸起。
因此，該紅外輻射源能夠制造得更快、更具成本效益，并且具有較低的不合格率。
已經(jīng)證明，如果凸起從該套管的一端到另一端限定出至少一條線是有利的。
該至少一條線可以由一單一的、長形的凸起形成。該直線型凸起可以具有相同的或變化的橫截面。
然而，該至少一條線還可以由一連串的單獨(dú)的凸起形成。該直線型凸起優(yōu)選具有相同的橫截面。
已經(jīng)證明其是有利的，即如果沿該套管的橫截面觀看，至少三個(gè)凸起均勻地分布于該套管的內(nèi)徑上，以使該加熱線圈除了所述凸起外，不與該套管的任何其他部分接觸。凸起的最大數(shù)量受限于技術(shù)及經(jīng)濟(jì)原因。沿該套管的橫截面觀看，如果5至6個(gè)凸起均勻地分布于該套管的內(nèi)徑上，已被發(fā)現(xiàn)是特別有利的。
此外，已經(jīng)證明其是有利的，即如果該套管具有一縱向軸線，并且該至少一條線平行于該套管的該縱向軸線或螺旋地環(huán)繞該縱向軸線延伸。
在另一個(gè)有利的實(shí)施例中，該套管還可以具有一縱向軸線，由此，凸起環(huán)繞該套管的縱向軸線限定至少一條圓環(huán)線。由一單一的長形凸起形成至少一條圓環(huán)線是有利的。該直線型凸起可以具有相同的或變化的橫截面。
另外還已證明，如果該至少一條線由一連串的單獨(dú)的凸起形成是有利的。從而該直線型凸起有利地具有相同的橫截面。
優(yōu)選是，該套管的內(nèi)徑在該凸起的區(qū)域大約減小10％～20％。對(duì)于內(nèi)徑為18mm、具有環(huán)形橫截面的基本上是圓柱形的套管，例如，凸起的范圍約為1mm是有利的，以使凸起區(qū)域的內(nèi)徑減小到大約16mm。
已經(jīng)證明，使用由鎢絲、碳化纖維材料、石墨、石墨紙、鐵鉻鋁合金、鎳鉻合金、或鎳鉻鐵合金制成的加熱線圈是有利的。
已經(jīng)證明，當(dāng)該加熱線圈由鎢絲、碳化纖維材料、石墨、或石墨紙制成時(shí)，采用其中封裝至少一電導(dǎo)熱體的方式密封套管的端部，對(duì)該套管是有利的。
已經(jīng)證明，當(dāng)該加熱線圈由鐵鉻鋁合金、鎳鉻合金、或鎳鉻鐵合金制成時(shí)，至少在套管的一端開口，以使氧化氣氛包圍該至少一電導(dǎo)熱體，對(duì)該套管是有利的。
此外，套管設(shè)計(jì)成具有兩個(gè)管道的雙套管、該套管在該兩個(gè)管道中的至少一個(gè)內(nèi)具有一加熱線圈，已顯示出對(duì)該套管是有利的。


圖1至圖6a示出了根據(jù)本發(fā)明的紅外輻射源。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的紅外輻射源的縱向剖視圖；圖1a示出沿圖1中的紅外輻射源的A-A’線的橫截面圖；圖2示出適用于本發(fā)明的紅外輻射源的套管的縱向剖視圖；圖2a示出沿圖2中的套管的B-B’線的橫截面圖；圖3示出適用于本發(fā)明的紅外輻射源的套管的縱向剖視圖；圖3a示出沿圖3中的套管的C-C’線的橫截面圖；圖4示出適用于本發(fā)明的紅外輻射源的套管的縱向剖視圖；圖4a示出沿圖4中的套管的D-D’線的橫截面圖；
圖5示出適用于本發(fā)明的紅外輻射源的套管的縱向剖視圖；圖5a示出沿圖5中的套管的E-E’線的橫截面圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的具有雙套管的紅外輻射源的縱向剖視圖；及圖6a示出沿圖6中的紅外輻射源的F-F’線的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一紅外輻射源1的縱向剖視圖，該紅外輻射源具有由石英玻璃制成的并且內(nèi)直徑為18mm的一套管2，在凸起3的區(qū)域該直徑減小為16mm。在其內(nèi)徑上，套管2具有由石英玻璃制成的凸起3，其從套管2的一端沿直線延伸到另一端。由碳化纖維材料制成的加熱線圈4位于套管2中，其方式為該加熱線圈4的外徑僅在凸起的最高點(diǎn)處與凸起3相接觸。然而，實(shí)際上，對(duì)于紅外輻射源1，僅在絕緣(isolated)的情況下，加熱線圈4的螺旋區(qū)域才置于凸起3上。套管2在其兩端由本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的沖壓密封圈2a、2b密封，通過電線5a、5b和氣密式嵌入到?jīng)_壓密封圈2a、2b中的薄鉬箔片6a、6b，來獲得加熱線圈4的電接觸?？刹僮骷訜峋€圈4在溫度高達(dá)1200℃時(shí)具有較長的工作壽命。對(duì)于由碳化纖維材料制成的加熱線圈4，獲得了大于90W/cm的輸出功率。對(duì)于在兩端開口的套管中的、由鐵鉻鋁合金制成的加熱線圈，可獲得大于50W/cm的輸出功率。
圖1a示出沿圖1中的紅外輻射源1的A-A’線的橫截面圖。如圖所示，在套管2的內(nèi)徑上的六個(gè)凸起3，具有近似半圓形的橫截面。因此，加熱線圈4僅在凸起的最高點(diǎn)與凸起3相接觸。
圖2示出適用于本發(fā)明的紅外輻射源的套管2的縱向剖視圖。在其內(nèi)徑上，套管2具有由石英玻璃制成的單獨(dú)的凸起3a，其從套管2的一端沿直線延伸到另一端。
圖2a示出沿圖2中的套管2的B-B’線的橫截面圖。如圖所示，在套管2的內(nèi)徑上的六個(gè)凸起3a，具有近似半圓形的橫截面。
圖3示出適用于本發(fā)明的紅外輻射源的另一套管2的縱向剖視圖。在其內(nèi)徑上，套管2具有由石英玻璃制成的一凸起3b，其從套管2的一端環(huán)繞套管2的縱向軸線螺旋地延伸到另一端。
圖3a示出沿圖3中的套管2的C-C’線的橫截面圖。
圖4示出適用于本發(fā)明的紅外輻射源的另一套管2的縱向剖視圖。在其內(nèi)徑上，套管2具有由石英玻璃制成的單獨(dú)的凸起3c，其從套管2的一端環(huán)繞套管2的縱向軸線螺旋地延伸到另一端。
圖4a示出沿圖4中的套管2的D-D’線的橫截面圖。如圖所示，在套管2的內(nèi)徑上的八個(gè)凸起3c，具有近似半圓形的橫截面。
圖5示出適用于本發(fā)明的紅外輻射源的另一套管2的縱向剖視圖。在其內(nèi)徑上，套管2具有由石英玻璃制成的凸起3d，其環(huán)繞套管2的縱向軸線成圓環(huán)形延伸。
圖5a示出沿圖5中的套管2的E-E’線的橫截面圖。
圖6示出具有由石英玻璃制成的套管并設(shè)計(jì)成雙套管2c、2d、2e的紅外輻射源1的縱向剖視圖。雙套管2c、2d、2e具有一第一套管2c，該第一套管通過橋2e連接到一第二套管2d。第一套管2c在其內(nèi)徑上具有由石英玻璃制成的凸起3d，該凸起環(huán)繞第一套管2c的縱向軸線成圓環(huán)形延伸。由碳化纖維材料制成的加熱線圈4位于第一套管2c中，其方式為加熱線圈4的外徑僅在凸起的最高點(diǎn)與凸起3d相接觸。第二套管2d分別具有供給管和排出管7a、7b，其適用于將第二套管2d連接到冷卻水管。
套管2c、2d在其兩端由本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的沖壓密封圈2a、2b密封，通過電線5a、5b和氣密式嵌入到?jīng)_壓密封圈2a、2b中的薄鉬箔片6a、6b，來獲得加熱線圈4的電接觸。
圖6a示出沿圖6中的紅外輻射源1的F-F’線的橫截面圖。如圖所示，在橋2e的區(qū)域?qū)⑻坠?c、2d彼此連接。套管2c具有管道2f，套管2d具有管道2g。加熱線圈4位于套管2c中，其僅在凸起的最高點(diǎn)與凸起3d相接觸。
根據(jù)本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠以簡單的方式開發(fā)出該紅外輻射源的其他實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種紅外輻射源，其中該紅外輻射源具有至少一電導(dǎo)熱體，該電導(dǎo)熱體位于一長形的、兩個(gè)端部的、由石英玻璃制成的套管中，該套管在其側(cè)壁具有由石英玻璃制成的至少一凸起，該側(cè)壁朝向至少一導(dǎo)熱體，這局部地減小了該套管的內(nèi)徑，由此將至少一導(dǎo)熱體設(shè)計(jì)為加熱線圈(4)，在該加熱線圈(4)的區(qū)域，該套管(2)具有固定不變的外徑，該凸起(3，3a，3b，3c，3d)在其朝向該加熱線圈(4)的表面上具有凸面形狀，并且該加熱線圈(4)僅在該凸起的最高點(diǎn)處與該凸起(3，3a，3b，3c，3d)相接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外輻射源，其特征在于，該凸起(3，3a，3b，3c，3d)從該套管(2)的一端到另一端限定至少一條線。
3.如權(quán)利要求2所述的紅外輻射源，其特征在于，該至少一條線由一單一的、長形的凸起(3，3b)形成。
4.如權(quán)利要求3所述的紅外輻射源，其特征在于，該直線型凸起(3，3b)具有相同的橫截面。
5.如權(quán)利要求3所述的紅外輻射源，其特征在于，該直線型凸起(3，3b)具有變化的橫截面。
6.如權(quán)利要求2所述的紅外輻射源，其特征在于，該至少一條線由一連串的單獨(dú)的凸起(3a，3c)形成。
7.如權(quán)利要求6所述的紅外輻射源，其特征在于，該直線型設(shè)置的凸起(3a，3c)具有相同的橫截面。
8.如權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的紅外輻射源，其特征在于，該套管(2)具有一縱向軸線，并且該至少一條線平行于該套管(2)的該縱向軸線延伸。
9.如權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的紅外輻射源，其特征在于，該套管(2)具有一縱向軸線，并且該至少一條線螺旋地環(huán)繞該套管(2)的該縱向軸線延伸。
10.如權(quán)利要求1所述的紅外輻射源，其特征在于，該套管(2)具有一縱向軸線，并且該凸起(3a，3d)環(huán)繞該套管(2)的該縱向軸線限定至少一條圓環(huán)線。
11.如權(quán)利要求10所述的紅外輻射源，其特征在于，該至少一條圓環(huán)線由一單一的、長形的凸起(3d)形成。
12.如權(quán)利要求11所述的紅外輻射源，其特征在于，該直線型凸起(3d)具有相同的橫截面。
13.如權(quán)利要求11所述的紅外輻射源，其特征在于，該直線型凸起(3d)具有變化的橫截面。
14.如權(quán)利要求10所述的紅外輻射源，其特征在于，該至少一條線由一連串的單獨(dú)的凸起(3a)形成。
15.如權(quán)利要求14所述的紅外輻射源，其特征在于，該直線型設(shè)置的凸起(3a)具有相同的橫截面。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的紅外輻射源，其特征在于，該加熱線圈(4)由鎢絲制成。
17.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的紅外輻射源，其特征在于，該加熱線圈(4)由碳化纖維材料、石墨或石墨紙制成。
18.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的紅外輻射源，其特征在于，該加熱線圈(4)由鐵鉻鋁合金、鎳鉻合金或鎳鉻鐵合金制成。
19.如權(quán)利要求16或17所述的紅外輻射源，其特征在于，該套管(2)采用其中封裝至少一電導(dǎo)熱體的方式在其端部被氣密式密封。
20.如權(quán)利要求18所述的紅外輻射源，其特征在于，該套管(2)在其端部的至少一端開口，以使氧化氣氛包圍該至少一電導(dǎo)熱體。
21.如權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的紅外輻射源，其特征在于，該套管(2)設(shè)計(jì)為具有兩個(gè)管道(2f，2g)的雙套管(2c，2d，2e)，該套管(2)在兩個(gè)管道(2f，2g)中的至少一個(gè)內(nèi)具有該加熱線圈(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅外輻射源，其具有至少一電導(dǎo)熱體，該電導(dǎo)熱體位于一長形的、兩個(gè)端部的、由石英玻璃制成的套管中，該套管在其側(cè)壁具有由石英玻璃制成的至少一凸起，該側(cè)壁朝向至少一導(dǎo)熱體，這局部地減小了該套管的內(nèi)徑。將至少一導(dǎo)熱體設(shè)計(jì)為加熱線圈。在該加熱線圈的區(qū)域，該套管具有固定不變的外徑，該凸起在其朝向該加熱線圈的表面上具有凸面形狀，并且該加熱線圈僅在該凸起的最高點(diǎn)處與該凸起相接觸。
文檔編號(hào)H05B3/06GK1541725SQ20041004202
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
發(fā)明者S·格羅布, J·舍爾策, S·利諾, S 格羅布 申請(qǐng)人:賀利氏諾萊特有限公司