[发明专利]一种产生均匀曲面温度场的电热装置

说明书

本发明涉及一种产生均匀曲面温度场的电热装置，包括金属镂空壳层电极、电流接线柱、曲面基台、旋转支撑机构，所述金属镂空壳层电极包括偶数跟首尾相连的栅型结构和两个相邻的电流栅板，所述电流栅板由电流接线柱接入外电路，所述曲面基台布置在金属镂空壳层电极下方，所述曲面基台内表面设有水冷通道并与带动其转动的旋转支撑机构相连。其优点在于，镂空壳层电极与曲面基台均采用一体化设计，机械加工难度小，加工精度高，批量加工的一致性优异。

技术领域

本发明属于电热领域，尤其是涉及一种产生曲面均匀温度场的电热装置方法。

背景技术

表面工程与涂层技术领域，通常需要针对外表面非平面的旋转曲面进行处理，如半球、抛物面、双曲面、椭球面等，其表面的温度均匀性是决定曲面涂层质量优劣的决定性因素。火焰加热、辐射加热等方式，对1000摄氏度的高温区、和大面积曲面温度场的均匀性难以保证。而对于化学催化反应、耐高温涂层制备、化学气相沉积等技术领域而言，在保证大面积曲面温度均匀的条件下，还要求加热体为多孔或者镂空结构，以提高反应面积或者促进涂层在曲面基台表面的生长，因此电极加热成为首要选择。采用多个具有内凹加热曲面的加热体，如椭圆柱形、抛物柱形或椭圆、抛物复合柱形，虽然能够实现曲面均匀受热，但加工成本较高，多加热体布置与温度调节控制环节负责，成本高，故障率高。

发明内容

本发明针对以上技术方法的不足，提出了一种基于直流电热功率与温度场分布设计、核心部件一体化精密加工、提供均匀曲面温度场的电热技术方案，该设计方案不仅可以有效提高曲面控温精度与设备批量加工的一致性，解决了多电极设计、布置、温度场控制难题，且有效降低加热装置的体积和功耗。技术方案为：

一种产生均匀曲面温度场的电热装置，包括金属镂空壳层电极、电流接线柱、曲面基台、旋转支撑机构，所述金属镂空壳层电极包括偶数跟首尾相连的栅型结构和两个相邻的电流栅板，所述电流栅板由电流接线柱接入外电路，所述曲面基台布置在金属镂空壳层电极下方，所述曲面基台内表面设有水冷通道并与带动其转动的旋转支撑机构相连。

进一步的，所述金属镂空壳层电极顶部中心位置设有镂空孔，所述栅型结构均匀分布，相邻栅型结构之间存在间隙。

进一步的，所述栅型结构包括首栅板和尾栅板，两者端部连接，所述首栅板和尾栅板之间设有栅格，所述栅格与镂空孔连通，一个电流栅板与其相邻的首栅板端部连接，另一电流栅板与其相邻的尾栅板端部连接。

进一步的，所述金属镂空壳层电极是金属半球经由顶点在半球轴线上的圆锥曲线沿半球轴线旋转切除得到，其通过轴线和圆周阵列化镂空形成首尾相接的栅型结构，相邻的栅型结构之间进行镂空处理，从而得到所述镂空壳层电极。

进一步的，所述镂空壳层电极的栅型结构的截面面积自顶点到径面逐渐增大，其电热功率随栅格的减小而减小，并在曲面基台表面形成均匀温度场。

进一步的，栅型结构径面处间距D_r不大于曲面基台至镂空壳层电极的间距D，顶点处沿轴线镂空孔的半径R_t不大于曲面基台至镂空壳层电极的间距D，栅型结构在顶点处的截面积S₁不大于镂空孔周围栅极结构之间连接的截面积S₂，栅型结构在径面的截面积S₃不大于径面处栅型结构之间连接的截面积S₄。

进一步的，所述镂空壳层电极、曲面基台材质，可以为含有钛、铌、镍、铬、石墨、钼、钽、钨、碳化钼耐高温材料的一种或者几种组成的合金或者复合材料。

进一步的，所述曲面基台是镂空壳层电极内部旋转双曲面沿法线方向的等距面，所述曲面基台至镂空壳层电极的间距D，不小于2.0mm。

进一步的，所述水冷通道安装在圆锥形的旋转支撑机构上。

有益效果