[發(fā)明專利]大功率碳-陶復材電熱管及其加工工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011424305.7
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112654106B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 劉逢時;李林林
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H05B3/42
• 分類號: H05B3/42;H05B3/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本公開提出了大功率碳?陶復材電熱管，包括：電熱體、金屬電極片、金屬桿電極、金屬桿電極密封套；所述電熱體由碳?陶復材胚胎及包裹胚胎的碳纖維編織電熱層構成，所述電熱體為條狀對稱結構，每一端依次連接金屬電極片及金屬桿電極；所述電熱體位于外殼體構成的腔體內，所述金屬桿電極穿過殼體的一端且與殼體的接觸部位穿過金屬桿電極密封套；所述金屬桿電極與金屬電極片相連接的一端為Z字型弧狀彎曲結構，以使其在通過大電流的情況下避免所述電熱體受熱造成膨脹變形和斷裂。

技術領域

本公開屬于加熱技術領域，尤其涉及大功率碳-陶復材電熱管及其加工工藝。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

碳纖維電熱管作為加熱元件，得到了廣泛的應用，包括供熱系統(tǒng)中的加熱元件等，但是現(xiàn)有的碳纖維電熱管適用于小功率的加熱需求，當具體的應用場合中需要大功率的加熱需求時，目前的碳纖維電熱管由于其結構本身的限制無法實現(xiàn)。

發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，目前的碳纖維電熱管存在以下技術問題：

1、多數碳纖維電熱管內部電熱體均是螺旋式的結構，熱輻射面積和熱交換面積小，熱交換的效率不高。

2、由于制作發(fā)熱螺旋體的原材料是碳纖維絲，其產生遠紅外的強度是固定的。

3、螺旋結構的電熱體在制作過程中易產生毛刺，在通電后毛刺易產生打火導致碳纖維螺旋電熱體損壞從而影響其使用壽命。

4、現(xiàn)有的外接電源電極電熱管大都采用碳纖維螺旋電熱體-先壓接在鉬片或鎳片上，然后點焊在鉬桿上，之后鉬桿再點焊在鉬片上-再次點焊在鉬桿上形成：(1)碳纖維電熱體-(2)鉬片壓接-(3)鉬桿點焊-(4)鉬片連接-(5)點焊鉬桿再對外殼石英材料的加熱封裝的出口方式，由于鉬片太薄，斷面截面面積小允許可通過電流小，若在大功率的大電流工作狀態(tài)下，則鉬片無法承載易導致鉬片燒毀，該結構限制了不能制作大功率的碳纖維電熱管，使其應用范圍得到限制。

5、碳纖維電熱管的密封端采用的是石英玻璃熱壓密封，同時將內外通電電極鉬片和鉬桿一并熱壓封在其內，由于大功率工作狀態(tài)下通過電流大，鉬片電極截面小，極易產生高溫燒毀爆裂造成端部密封損壞。

發(fā)明內容

為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本公開提供了大功率碳-陶復材加熱裝置，能夠實現(xiàn)增大熱輻射面積，工作狀態(tài)不存在打火現(xiàn)象，沒有沖擊電流，使用壽命增加。

為實現(xiàn)上述目的，本公開的一個或多個實施例子提供了如下技術方案：

第一方面，公開了大功率碳-陶復材電熱管，包括：

電熱體、金屬電極片、金屬桿電極、金屬桿電極密封套及外殼體；

所述電熱體由碳-陶復合材料胚胎及包裹胚胎的碳纖維電熱層構成，所述電熱體為條狀對稱結構，每一端依次連接金屬電極片及金屬桿電極；

所述電熱體位于外殼體構成的腔體內，所述金屬桿電極穿過外殼體的一端且與外殼體的接觸部位穿過金屬桿電極密封套；

所述金屬桿電極與金屬電極片相連接的一端為Z字型弧狀彎曲結構，以使其在通過大電流的情況下避免電熱體受熱膨脹變形時有退讓性。

進一步的技術方案，所述電熱體與外殼體之間還設置有徑向支撐架。

優(yōu)選的，所述徑向支撐架制作材料采用金屬彈絲、石英或陶瓷。

進一步的技術方案，所述金屬桿電極Z字型弧狀彎曲結構位于軸向支撐套內，所述軸向支撐套位于殼體構成的一端腔體內。

優(yōu)選的，所述軸向支撐套制作材料采用石英或陶瓷。

進一步的技術方案，所述金屬電極片與電熱體之間采用固定鉚管進行固定。