IPC分类号：
A47J41/02 | A47J36/36 | B65D81/38
发明人：
希拉姆·拉达克里希南 | 小戴维·H·雷德 | 阿尔内·H·雷德 | 彼得·罗奇
摘要：
提供了绝热模块，该绝热模块包括：第一壳体和第一部件，该第一壳体和第一部件在该第一壳体和第一部件之间具有第一密封且抽空的绝热空间，和电流载体，该电流载体被构造成引起感应加热。还提供了在包括增材制造和其它应用的各种应用中利用所公开的绝热模块的方法。
技术问题语段：
在各种应用中，需要一种绝热模块来在保持工作材料保温的同时加热工作材料。
技术功效语段：
本专利提供了一种适用于高性能应用的绝热模块，可用于诸如增材制造和材料加工等领域。该模块具有可控制的加热工作材料并使其绝热的功能，通过密封和抽空的绝热空间实现。该模块还包括电流载体和对感应加热敏感的材料，通过感应加热线圈实现对第一部件的加热。该技术效果可以提高工作材料的温度，同时实现绝热的效果。
权利要求：
1.一种绝热模块，包括：
非传导的第一壳体；
传导的第一部件，
所述第一壳体围绕所述第一部件设置，
(a)所述第一壳体包括密封且抽空的绝热空间，(b)所述第一壳体和所述第一部件之间具有第一密封且抽空的绝热空间，所述第一部件包括密封且抽空的绝热空间，或(a)、(b)和(c)中的任一项或多项；和
电流载体，所述电流载体被构造成引起感应加热。
2.一种绝热模块，包括：
传导的第一壳体；
非传导的第一部件，
所述第一壳体围绕所述第一部件设置，
(a)所述第一壳体包括密封且抽空的绝热空间，(b)所述第一壳体和所述第一部件之间具有第一密封且抽空的绝热空间，所述第一部件包括密封且抽空的绝热空间，或(a)、(b)和(c)中的任一项或多项；和
电流载体，所述电流载体被构造成引起感应加热。
3.一种绝热模块，包括：
非传导的第一壳体；
非传导的第一部件，
所述第一壳体围绕所述第一部件设置，
(a)所述第一壳体包括密封且抽空的绝热空间，(b)所述第一壳体和所述第一部件之间具有第一密封且抽空的绝热空间，所述第一部件包括密封且抽空的绝热空间，或(a)、(b)和(c)中的任一项或多项；和
电流载体，所述电流载体被构造成引起感应加热。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的绝热模块，进一步包括第二密封且抽空的空间，所述第二密封且抽空的空间围绕所述第一壳体设置，所述第二密封且抽空的空间可选地被构造成容纳由所述电流载体形成的热量。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的绝热模块，其中，所述绝热模块被构造成使得所述第一密封且抽空的绝热空间内的流体连通。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的绝热模块，其中，所述电流载体围绕所述第一壳体设置，所述集电器可选地接触所述第一壳体或可选地被集成到所述第一壳体中。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的绝热模块，其中，所述电流载体被设置在所述第一密封且抽空的绝热空间内，所述集电器可选地接触所述第一壳体和所述第一部件中的一个或二者，或者可选地被集成到所述第一壳体和所述第一部件中的一个或二者中。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的绝热模块，其中，所述电流载体被设置在所述第一部件内，所述集电器可选地接触所述第一部件或可选地被集成到所述第一部件中。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的绝热模块，其中，所述电流载体被构造成对被设置在所述第一部件内的工作材料进行感应加热。
10.根据权利要求1至5中的任一项所述的绝热模块，其中，所述电流载体被构造成对设置在所述第一壳体的外部的工作材料进行感应加热。
11.根据权利要求1至5中的任一项所述的绝热模块，其中，所述第一壳体包括陶瓷。
12.根据权利要求2或3所述的绝热模块，其中，所述第一部件包括陶瓷。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的绝热模块，其中，所述第一壳体和所述第一部件中的一个或二者包括至少部分地不透过磁场的屏蔽件。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的绝热模块，其中，所述第一部件中限定有内腔。
15.根据权利要求14所述的绝热模块，其中，所述内壳的所述内腔限定有近端和远端。
16.根据权利要求15所述的绝热模块，其中，(a)所述近端限定截面，(b)所述远端限定截面，并且(c)所述近端的所述截面不同于所述远端的所述截面。
17.根据权利要求14至16中的任一项所述的绝热模块，其中，所述第一部件的所述内腔与流体源以流体方式连通。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的绝热模块，其中，所述第一壳体和所述第一部件中的至少一个本质上抵抗感应热量的形成。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的绝热模块，其中，所述电流载体的特征在于是螺旋形。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的绝热模块，其中，所述电流载体与被构造成对通过所述电流载体传递的电流进行调制的装置通信。
21.根据权利要求1至20中的任一项所述的绝热模块，进一步包括设置在所述第一部件内的一定量的热敏工作材料。
22.根据权利要求1至21中的任一项所述的绝热模块，进一步包括设置在所述第一壳体外部的一定量的热敏工作材料。
23.根据权利要求21至22中的任一项所述的绝热模块，其中，所述热敏工作材料包括金属。
24.根据权利要求23所述的绝热模块，其中，所述热敏工作材料的特征在于是线。
25.根据权利要求22至24中的任一项所述的绝热模块，其中，所述热敏工作材料包括聚合物材料。
26.根据权利要求22至25中的任一项所述的绝热模块，其中，所述热敏工作材料包括焊剂材料。
27.根据权利要求1至26中的任一项所述的绝热模块，进一步包括被构造成由所述电流载体感应加热的元件。
28.根据权利要求27所述的绝热模块，其中，所述元件被设置在所述第一部件内。
29.根据权利要求27所述的绝热模块，其中，所述元件被设置在所述第一密封且抽空的绝热空间内部。
30.根据权利要求27所述的绝热模块，其中，所述元件被设置在所述第一壳体外部。
31.根据权利要求1所述的绝热模块，其中，所述第一部件的特征在于在构造上是罐或管，所述第一部件具有限定所述第一部件的内部容积的内部表面。
32.根据权利要求31所述的绝热模块，其中，所述第一壳体的特征在于在构造上是管状或是罐。
33.根据权利要求32所述的绝热模块，其中，所述第一部件和所述第一壳体围绕第一轴线被彼此共轴地布置。
34.根据权利要求32至33中的任一项所述的绝热模块，其中，所述第一部件包括形成在其中的凹陷，所述凹陷延伸到所述第一部件的所述内部容积中。
35.根据权利要求34所述的绝热模块，进一步包括围绕所述电流载体设置的线圈容器，所述线圈容器被设置在所述凹陷内部，并且所述电流载体被至少部分地设置在所述线圈容器内。
36.根据权利要求35所述的绝热模块，其中，所述线圈容器包括内壁、外壁和形成在所述内壁和所述外壁之间的密封且抽空的空间。
37.根据权利要求36所述的绝热模块，其中，从所述绝热模块的所述第一轴线径向向外且正交地延伸的线延伸穿过所述线圈容器、所述凹陷、所述第一部件和所述第一壳体。
38.一种方法，包括：操作根据权利要求1至37中的任一项所述的绝热模块的所述电流载体，以便通过感应加热来增加设置在所述绝热模块的所述内壳内的工作材料的温度。
39.根据权利要求38所述的方法，进一步包括加热所述工作材料、以使所述工作材料能够流动。
40.根据权利要求38至39中的任一项所述的方法，其中，所述工作材料是聚合物材料、金属材料或聚合物材料和金属材料的任何组合。
41.根据权利要求38至40中的任一项所述的方法，其中，所述工作材料由所述电流载体感应加热。
42.根据权利要求38至41中的任一项所述的方法，其中，所述工作材料被加热成实现所述材料的相变。
43.根据权利要求38至42中的任一项所述的方法，进一步包括传送所述模块内的所述工作材料，以便实现工件的增材制造。
44.根据权利要求38至43中的任一项所述的方法，进一步包括传送所述第一密封且抽空的绝热空间内的覆盖流体。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述流体作为液体被引入，并且被蒸发成气体形式。
46.一种绝热模块，包括：第一壳体，所述第一壳体包括对感应加热敏感的材料，所述第一壳体中具有第一密封且抽空的绝热空间；和电流载体，所述电流载体被构造成引起所述对感应加热敏感的材料的感应加热。
47.一种绝热模块，包括：第一壳体，所述第一壳体包括密封且抽空的绝热空间；第一部件，所述第一部件被设置在所述第一壳体内，并且所述第一部件包括对感应加热敏感的材料，所述第一部件被设置在所述第一壳体内，所述第一部件被构造成接收消耗品；感应加热线圈，所述感应加热线圈被构造成引起所述第一部件的感应加热。
48.根据权利要求47所述的绝热模块，其中，所述第一壳体和所述第一部件在构造上呈筒形，并且彼此共轴地布置。
49.根据权利要求48所述的绝热模块，其中，所述第一部件包括平坦的底部，并且其中，所述感应加热线圈被设置在所述平坦的底部上。
技术领域：
[0003]本公开涉及绝热部件的领域。
背景技术：
[0004]在许多应用中(包括例如增材制造)，需要在使得散发到工作材料的外部环境的过量热量最小化的同时来加热工作材料。在其它应用中，需要在用于加热工作材料的模块维持相对凉爽的外部的同时来加热工作材料。因此，本领域中长期需要绝热模块，该绝热模块允许在维持被加热的工作材料的一定程度的绝热的同时加热工作材料。
发明内容：
[0005]为了满足所描述的长期需求，本公开提供了适于在包括诸如增材制造和材料加工的高性能应用的各种应用中使用的绝热模块。所公开的模块尤其允许可控制地加热工作材料，同时还使该工作材料绝热。
[0006]在一个方面，本公开提供了绝热模块，该绝热模块包括：非传导的第一壳体；传导的第一部件，该第一壳体围绕该第一部件设置，第一壳体包括密封且抽空的绝热空间，(b)所述第一壳体和第一部件之间具有第一密封且抽空的绝热空间，第一部件包括密封且抽空的绝热空间，或(a)、(b)和(c)中的任一项或多项；和电流载体，该电流载体被构造成引起感应加热。
[0007]还提供了绝热模块，该绝热模块包括：传导的第一壳体；非传导的第一部件，该第一壳体围绕该第一部件设置，第一壳体包括密封且抽空的绝热空间，(b)第一壳体和第一部件之间具有第一密封且抽空的绝热空间，第一部件包括密封且抽空的绝热空间，或(a)、(b)和(c)中的任一项或多项；和电流载体，该电流载体被构造成引起感应加热。
[0008]进一步提供了绝热模块，该绝热模块包括：非传导的第一壳体；非传导的第一部件，该第一壳体围绕该第一部件设置，第一壳体包括密封且抽空的绝热空间，(b)第一壳体和第一部件之间具有第一密封且抽空的绝热空间，第一部件包括密封且抽空的绝热空间，或(a)、(b)和(c)中的任一项或多项；和电流载体，该电流载体被构造成引起感应加热。
[0009]进一步提供了一种方法，该方法包括：操作根据本公开的绝热模块的电流载体，以便通过感应加热来增加设置在绝热模块的内壳内的工作材料的温度。
[0010]另外，提供了绝热模块，该绝热模块包括：第一壳体，该第一壳体包括对感应加热敏感的材料，该第一壳体中具有第一密封且抽空的绝热空间；和电流载体，该电流载体被构造成引起所述对感应加热敏感的材料的感应加热。
[0011]进一步公开了绝热模块，该绝热模块包括：第一壳体，该第一壳体包括密封且抽空的绝热空间；第一部件，该第一部件被设置在第一壳体内，并且该第一部件包括对感应加热敏感的材料，该第一部件被设置在该第一壳体内，该第一部件被构造成接收消耗品；感应加热线圈，该感应加热线圈被构造成引起第一部件的感应加热。
具体实施方式：
[0029]通过参考结合形成本公开的一部分的附图和示例进行的以下详细描述，可以更容易地理解本公开。应当理解，本发明不限于本文中所描述和/或示出的特定装置、方法、应用、条件或参数，并且本文中所使用的术语仅出于以示例方式描述特定实施例的目的，并且不旨在限制所要求保护的发明。
[0030]此外，如在包括所附权利要求的说明书中所使用地，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数，并且对特定数值的提及至少包括该特定值，除非上下文明显另有规定。如本文中所使用地，术语“多个”意指多于一个。当表达值的范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解，该特定值形成另一个实施例。所有范围均是包含性的且可组合的，并且应该理解，步骤可以以任何顺序执行。
[0031]应当理解，为了清楚起见，在单独的实施例的上下文中的本文中所描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中以组合提供。相反，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以分开提供或以任何子组合的形式提供。为了任何和所有的目的，本文中所引用的所有文献都被整体并入本文中。
[0032]此外，对在范围中所陈述的值的提及包括在该范围内的每一个值。另外，术语“包括”应被理解为具有其标准的、开放式的含义，但也应被理解为涵盖“由…构成”。例如，包括部分A和部分B的装置可以包括除部分A和部分B之外的部件，但也可以仅由部分A和部分B形成。
[0033]如在美国专利7,681,299和7,374,063(出于任何目的和所有的目的，其通过引用被整体并入本文中)中所释，绝热空间的几何形状能够使得其将该空间内的气体分子从该空间朝向通气口或其它出口引导。真空绝热空间的宽度不需要在整个空间的长度上均是非均匀的。该空间可以包括成角度部，使得限定该空间的一个表面朝向限定该空间的另一个表面会聚。绝热空间能够包括减少或消除在其间形成了绝热空间的壁之间的直接接触的材料(例如，陶瓷线、陶瓷带、陶瓷带)。
[0034]结果是，将表面分离的距离可以在通气口附近变化，使得该距离在通气口与真空空间连通的位置附近最小。在低分子浓度的条件期间，气体分子和可变距离部之间的相互作用用于将气体分子朝向通气口引导。
[0035]该空间的分子引导几何形状提供了比施加在该结构的外部上以抽空该空间的真空深的待密封在该空间内的真空。由于本发明的几何形状显著增加了气体分子将离开该空间而不是进入该空间的可能性，因此实现了该空间内的更深的真空的这种有点违反直觉的结果。实际上，绝热空间的几何形状起到像单向阀一样的作用，以促进气体分子在一个方向上(经由由通气口限定的出口路径)自由通过，同时阻止在相反方向上的通过。
[0036]与由绝热空间的几何形状提供的更深的真空相关联的另一个益处是，无需在被抽空的空间内的吸气剂材料即可实现。在没有吸气剂材料的情况下发展这种深真空的能力在空间约束将会限制吸气剂的使用的小型装置和绝热空间宽度狭窄的装置中提供了更深的真空。
[0037]还可以包括其它真空增强特征，诸如在限定真空空间的表面上的低发射性涂层。本领域中通常已知的这种涂层的反射表面倾向于反射辐射能的热传递射线。限制辐射能穿过涂层表面增强了真空空间的绝热效果。
[0038]在一些实施例中，一种制品可以包括：第一壁和第二壁，该第一壁和第二壁以一定距离隔开，以在其间限定绝热空间；和通气口，该通气口与绝热空间连通，以提供用于气体分子从绝热空间流出的出口路径。通气口是可密封的，用于在通过通气口将气体分子抽空之后维持绝热空间内的真空。
[0039]第一壁和第二壁之间的距离在绝热空间的邻近通气口的部分中是可变的，使得在抽空的绝热空间的期间，绝热空间内的气体分子朝向通气口被导引。气体分子朝向通气口的方向给予气体分子比进入绝热空间可能性大的离开绝热空间的可能性，从而在不需要绝热空间中的吸气剂材料的情况下提供了更深的真空。
[0040]根据本发明的具有气体分子引导几何形状的结构的构造不限于任何特定种类的材料。根据本发明，用于形成结合绝热空间的结构的合适材料包括例如金属、陶瓷、准金属或其组合。
[0041]空间的会聚以以下方式提供了分子的引导。当在抽空空间期间气体分子浓度变得足够低，使得结构几何形状变为一阶效应时，空间的可变距离部的会聚壁将空间中的气体分子引向通气口。
[0042]真空空间的会聚壁部的几何形状起到类似止回阀或二极管的作用，因为极大地增加了气体分子将离开该空间而不是进入该空间的可能性。
[0043]通过将真空空间的会聚壁部模拟成面对颗粒流的漏斗，能够理解结构的分子引导几何形状对分子离开相对