提供一种为了大范围加工的目的将选择的窄带宽热红外（ＩＲ）辐射或能量直接射入制品中的系统。根据目标实体的特定吸收带特性选择照射波长以产生所希望的热传输效率。本发明专利技术的应用可以包括加热、提高或保持制品的温度，或者在不同的工业、医疗、消费或商业环境的范围内激发目标物。该系统尤其可应用于需要或者受益于能够以具体选择的中红外波长照射或者使辐射产生脉冲或注入的操作。当该系统以较高的速度并在与目标无接触的环境中运行时是特别有利的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于特定波长热照射和处理的方法和系统本申请基于并要求2007年6月8日提交的美国临时专利申请No60/933，818的优先权，通过引用将其全部引入本文。相关申请本申请涉及于2004年12月3日提交的题为“一种用于特定波长热照射和处理 的方法和系统”的美国序列号11/003，679，于2006年2月9日提交的题为"一种用于特 定波长热照射和处理的方法和系统"的美国序列号11/351,030以及于2006年6月7日 提交的题为"一种用于基于激光的特定波长红外照射处理的方法和系统"的美国序列号 11/448，630。
技术介绍
本专利技术涉及为了大范围加热、加工或处理的目的将所选择的热红外(IR)波长的 辐射或能量直接射入目标实体。如下所述，这些目的可以包括加热、升高或保持制品的温 度，或者在不同的工业、医疗、消费或商业环境的范围内激发目标。本文所述的方法和系统 尤其适用于需要或者受益于能够以特定选择的波长照射或者使照射产生脉冲或射入的操 作。当目标以较高的速度并且在与目标无接触的环境中移动时，本专利技术是特别有利的。本 专利技术提供高度程序可控的用于各种各样应用的选定窄波长的红外系统。该照射系统在至少 一种形式下包括被设置为以匹配目标的特定吸收性质的波长照射目标的多个窄带照射源。 在一种形式下，本专利技术教导一种新颖和新型红外照射系统，其由最优选新类型的窄波长固 态辐射发射器件(RED)的工程阵列构成，在本文中稍后将具体地提及其一种变型。本文为 了举例描述了这些设备以及替换或变型，但可以采取可能包括多种形式的窄带照射源例如 二极管、激光二极管(或其它种类的激光器件)或其它固态发射器件的各种形式。更具体地说，本专利技术涉及一种为了在某些方式下影响目标的温度将波长最适合的 红外辐射射入目标的新颖且有效的方法。提到实例的小样本，供红外射入的“目标”可以来 自多种物品，其范围从制造操作中的单个元件到在材料的连续式线圈上的处理区域到蒸煮 过程中的食物或者到治疗环境中的病人。虽然下文所述的本专利技术的具体实施方式是特别涉及塑料瓶预成型件再热操作的 实例，但是其中所含的原理同样应用于许多其它被关注的情况。它还应用于一段塑料瓶吹 塑操作，其中恰好在吹塑成型操作之前逐次进行注塑操作。在该应用中，例如，本专利技术的方 法和装置提供优于已知技术的类似优点，但采用不同的传感和控制来处理在进入该工艺的 再热部分的入口处初始温度的变化。通常，理想的红外加热系统最好用最小的能耗提高目标的温度。这样的系统可以 包括能够直接将其电能输入转化为针对目标具有选定的单一或窄带波长的辐射电磁能输 出的器件，使包含照射的能量被该目标部分或全部吸收并转化为热。电输入转化为辐射电 磁输出越高效，系统能够越高效地运行。越高效地对准辐射的电磁波仅照射目标上希望的 区域，系统将越高效地完成它的工作。所选择的供使用的辐射发射器件应该具有瞬时“开” 和瞬时“关”的特性，以致未照射目标时不浪费输入或输出能量。受照射的目标越高效地吸 收辐射的电磁能直接将其转化为热，该系统能够越高效地运行。对于最优的系统，必须小心适当地选择，使系统输出波长匹配目标的吸收特性。对于本专利技术不同的目标应用，多半将不 同地选择这些波长以最好地适应不同材料的不同吸收特性以及适应不同的希望结果。相反，在本领域和工业中众所周知，对于各种各样的工艺和处理使用大量不同类 型的辐射加热系统。先前可用于这样的目的的技术产生相对宽的发射的辐射电磁能谱带。 它们可以被称为红外加热、处理或处理系统，然而实际上它们经常产生远超出红外光谱的 辐射能。通常将光谱的红外部分分成三个波长类别。通常将这些分类为近红外、中红外和 远红外波长带。虽然对于这些一般区域没有清楚地确定精确的边界点，普遍接受的是近红 外区跨越介于可见光和1. 5微米之间的范围。中红外区跨越从1. 5微米到5微米的范围。 远红外区通常被认为在5微米和14微米以上之间。先前已经用于工业、商业和医疗、热处理或加工设备的辐射红外源产生很少局限 于一部分红外光谱的宽带波长。虽然它们的宽带输出最高可以在红外光谱的特定范围内， 但是它们典型地具有完全延伸到相邻区域中的输出尾部。例如，本领域众所周知并被用于各种加工加热操作的石英红外加热灯常产生在 0. 8 1微米范围内的最大输出。虽然该输出最高可以在0. 8 1微米之间，但这些灯具有 在从紫外线(UV)穿过可见并超出到中红外内约3. 5微米的一组连续宽波长带内的实质性 输出。显然，虽然石英灯的最大输出在近红外范围内，但是有在可见范围内和在中红外范围 内的实质性输出。因此，对于任何给定的加热、加工或处理，应用能够选择最希望的优选波 长的现有广谱红外源是不可能的。宽谱处理或加工是固有的并且已经被广泛使用，因为在 开发出例如上述相关申请之前没有切实可行的替代。在许多目标中主要的温升是由于吸收 了一个以上窄带波长的热IR能量。因而，浪费了大部分宽带IR输出能。尽管如此，石英红外照明在工业中被广泛用于分散元件以及连续材料加工业。典 型地采用各种方法来帮助将来自石英灯的辐射导向正在加工的包括各种反射器型的目标 上。无论怎样将能量聚集在目标上，典型地连续对石英灯供能。这是真实的，无论正在加工 的目标是连续生产的制品或分散的元件。其原因主要是由于石英灯典型地按秒数量级测量 的较慢的热响应时间。 具体需要提高能量注入的区域涉及吹塑操作。更具体地，在拉伸吹塑成型操作之 前塑料瓶拉伸吹塑成型系统热调节预成型件。该工艺的一个方面作为再热操作在本领域已 知。在再热操作中，通过注塑或压塑工艺的方法已经成型的预成型件被允许热稳定到室温。 然后，将预成型件送入拉伸吹塑系统，其早期将预成型件加热到其中该热塑性预塑材料处 于最适宜随后的吹塑操作的温度。在将预成型件沿通往该机器吹塑部分的路径输送通过加 热部分的同时满足该条件。在吹塑部分，首先将预成型件机械拉伸，然后吹成大容量的器皿 或容器。能耗成本构成采用吹塑操作制造的成品的主要成本。更具体地，迄今技术水平下 在拉伸吹塑机的再热部分中将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)预成型件从环境温度加热或热 调节到105°C所需的能量是相当大的。根据所有高效制造的测量结果，从经济和环境的观 点，减少与拉伸吹塑系统的热调节部分的操作相关的能量消耗速率显然是有利的。为了进一步解释，现行办法是将容器暴露于来自构成通道的许多石英红外W-VII 灯的辐射能。来自每个灯的能量是自然可变的，因而对容器不同部分的照射度的可调整性提供了微细的测量。来自灯的大量能量根本没有被容器吸收，或者被吸收到大气和机械支 撑中，因而显著地降低了总效率。进行了一些努力来减轻不希望的加热；在1)冷却容器的 外壳(合乎需要的)以及2)通过穿过不必要地热风的对流使更多的能量结合到容器中的 努力中围绕通道吹气。 现有方法的缺点是对空气和相邻结构的不必要的加热，在容器上辐照度分布的调 节性不好，需要大的物理间隔，不能有选择地加热预成型件上的具体点或带，迅速使热分布 适应新要求的能力降低，例如对不同尺寸容器的许多转接，以及由此产生的随之发生的问 题。例如，容器预成型件对光的不完全吸收导致用于通道的更多维护动力，从装置内部的环 境中除去余热的更多维护动力，用于通道以允许更平缓本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在成型或加工操作之前非接触热处理具有多层或多个吸收峰的塑料目标组件的系统，其包含：用于以促进辐射加热的应用的方式设置所述塑料目标组件的位置的装置；和热监控部，塑料组件被设置于其中供曝光，所述热监控部包含用于发射与该组件的第一层所希望的吸收特性相匹配的至少第一窄波长带的辐射能的第一组一种以上固态窄带加热元件，以及用于发射至少第二窄波长带的辐射能的第二组一种以上固态窄带辐射加热元件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐W科克伦，小诺埃尔E摩根，丹伍德E罗斯三世，马克W莫尔，
申请(专利权)人：普瑞斯克技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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