一種電加熱管及其制備方法與流程

本發明屬于電加熱技術領域，具體涉及一種電加熱管及其制備方法。

背景技術：

電加熱管(亦稱電加熱棒)是將電能轉化為熱能的電器元件，是電加熱領域的關鍵部件，廣泛應用于家電、汽車、紡織、食品、機械制造、燒水器具等領域。現有的電加熱管是以金屬管為外殼，沿管內中心軸向均布螺旋電熱合金絲(鎳鉻、鐵鉻合金)，管內空隙填充具有良好導熱性能的絕緣介質——氧化鎂砂或含氧化鎂砂的顆粒組合物，管口兩端用硅膠或陶瓷密封。

氧化鎂砂是熔點很高的固體，導熱而不導電，其作用是將電熱絲產生的熱量導到金屬管外壁。現有的以氧化鎂砂作為導熱介質的電加熱管普遍存在耗電高、熱轉換效率低及導熱效率低的缺陷。對于使用氧化鎂砂做填充物的傳統電加熱管，例如當輸入功率為1500瓦時，加熱管外壁溫度也只能夠達到約290攝氏度。在目前國家和社會要求節能降耗和注重環境保護的大背景下，作為電加熱管的導熱介質的氧化鎂砂已經越來越不能滿足實際需求。

另外，現有技術中的電加熱管采用電熱絲作為發熱元件，電熱絲通常是完整的一根并且纏繞在起支撐作用的棒或管的外周，這種電加熱管無法精確地控制加熱溫度，而且一旦電熱絲發生斷裂，將導致整個電加熱管無法正常工作，必須馬上更換整個電加熱管，給用戶造成諸多不便。

公開號為CN104344541A的中國專利文獻公開了一種用于加熱系統的電加熱器，其中使用的電加熱管以金屬管為外殼，沿管內中心軸向均布螺旋電熱合金絲，在管內的空隙中填充氧化鎂砂，管口兩端用硅膠或陶瓷密封。該電加熱器使用的電加熱管使用氧化鎂砂作為導熱介質。

公開號為CN103442465A的中國專利文獻公開了一種電加熱管，包括殼體，殼體內設有加熱絲，所述加熱絲外周填充導熱絕緣材料，其中所述導熱絕緣材料由氧化鎂砂、填充顆粒物組成，所述填充物顆粒由硅橡膠、氧化鋁、二氧化鈦和陶瓷顆粒組成，導熱率最高可達到1.98-3.1W/M·℃。

公開號為CN102740518A的中國專利文獻公開了一種融霜加熱管，管體材質為鋁箔，管體內設有電熱絲，電熱絲的材質為鐵鉻合金，在管內空隙填充壓實氧化鎂砂。這種電發熱管同樣采用了氧化鎂砂作為導熱介質。

本領域中有進一步提高電加熱管的熱轉換效率及導熱效率并進一步降低電加熱管耗電量、提高電加熱管的加熱控制精度、減少故障率的強烈需求，因此需要對現有技術中的電加熱管的結構做出進一步的改進。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種電加熱管及其制備方法，所有解決的技術問題是如何提高電加熱管的加熱控制精度、減少故障率以及如何降低電加熱管耗電量。

為實現上述目的，本發明所述電加熱管包括殼體、螺旋狀加熱帶和相變蓄熱體，所述螺旋狀加熱帶固定設置在殼體中，螺旋狀加熱帶的一端端部露出在殼體之外；所述相變蓄熱體填充在殼體中，并且相變蓄熱體充滿殼體與螺旋狀加熱帶之間的間隙空間；所述螺旋狀加熱帶包括第一加熱絲、第二加熱絲、第三加熱絲、第一金屬箔和第二金屬箔，第一金屬箔和第二金屬箔相對設置并互相貼合在一起，所述第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲夾在第一金屬箔和第二金屬箔之間，所述第一金屬箔和第二金屬箔卷繞成螺旋狀，所述第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲分別與第一供電導線、第二供電導線和第三供電導線連接，所述第一供電導線、第二供電導線和第三供電導線各自獨立地控制所述第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲的加熱功率；所述第一金屬箔和第二金屬箔之間設置有粘合劑層，所述第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲埋設在粘合劑層中，第一金屬箔和第二金屬箔通過粘合劑層粘合在一起；第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲不與第一金屬箔和第二金屬箔接觸。

所述第一加熱絲通過第一接頭與第一供電導線連接，所述第二加熱絲通過第二接頭與第二供電導線連接，所述第三加熱絲通過第三接頭與第三供電導線連接。

所述第一接頭、第二接頭和第三接頭設置在第一金屬箔和第二金屬箔之間，第一金屬箔和第二金屬箔將所述第一接頭、第二接頭和第三接頭完整地覆蓋。

優選地，所述第一金屬箔和第二金屬箔的厚度為200-300μm。

優選地，所述第一金屬箔和第二金屬箔的寬度為20-35mm。

優選地，所述第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲的直徑為300-450μm。

所述相變蓄熱體由10-20質量％的聚乙二醇和80-90質量％的十水硫酸鈉溶液混合而成，其中十水硫酸鈉溶液中硫酸鈉的濃度為20-30質量％。

所述相變蓄熱體由10-20質量％的聚乙二醇和80-90質量％的六水氯化鎂溶液混合而成，其中六水氯化鎂溶液中氯化鎂的濃度為5-10質量％。

本發明所述電加熱管的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：在第一金屬箔上均勻地涂覆一層粘合劑層，將第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲分別通過第一接頭、第二接頭和第三接頭與第一供電導線、第二供電導線和第三供電導線連接好以后，互相平行地埋設在粘合劑層中，將第二金屬箔對齊壓在第一金屬箔上，使第一金屬箔和第二金屬箔將第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲、第一接頭、第二接頭和第三接頭、第一供電導線、第二供電導線和第三供電導線以及粘合劑層夾在中間，使第一金屬箔和第二金屬箔通過粘合劑層粘合在一起；第一供電導線、第二供電導線和第三供電導線的端部預留與外部電源連接的接頭；靜置45分鐘以后，將粘合在一起的第一金屬箔和第二金屬箔卷繞成螺旋狀，制成螺旋狀加熱帶；

步驟二：將10-20質量％的聚乙二醇和80-90質量％的十水硫酸鈉溶液混合均勻，其中十水硫酸鈉溶液中硫酸鈉的濃度為20-30質量％；或者將10-20質量％的聚乙二醇和80-90質量％的六水氯化鎂溶液混合均勻，其中六水氯化鎂溶液中氯化鎂的濃度為5-10質量％，制成相變蓄熱體；

步驟三：將步驟一制成的螺旋狀加熱帶固定設置在殼體中，在殼體內螺旋狀加熱帶與殼體之間的間隙空間中充滿步驟二制成的相變蓄熱體，密封，制成所述電加熱管。

本發明具有如下優點：本發明所述的電加熱管及其制備方法利用多根電熱絲組成螺旋狀加熱帶，每根電熱絲均可以單獨控制，提高了電加熱管的加熱控制精度，同時不同的電熱絲互不影響，一根電熱絲斷裂不會導致整個電加熱管報廢，減少了故障率，同時電加熱管中設置有相變蓄熱體，有效降低了電加熱管耗電量。

附圖說明

圖1是本發明所述電加熱管的結構示意圖。

圖2是本發明所述螺旋狀加熱帶的截面剖視圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

如圖1和圖2所示，本發明所述電加熱管包括殼體7、螺旋狀加熱帶1和相變蓄熱體5，所述螺旋狀加熱帶1固定設置在殼體7中，螺旋狀加熱帶1的一端端部露出在殼體7之外；所述相變蓄熱體5填充在殼體7中，并且相變蓄熱體5充滿殼體7與螺旋狀加熱帶1之間的間隙空間；所述螺旋狀加熱帶1包括第一加熱絲2a、第二加熱絲2b、第三加熱絲2c、第一金屬箔4和第二金屬箔6，第一金屬箔4和第二金屬箔6相對設置并互相貼合在一起，所述第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c夾在第一金屬箔4和第二金屬箔6之間，所述第一金屬箔4和第二金屬箔6卷繞成螺旋狀，所述第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c分別與第一供電導線8a、第二供電導線8b和第三供電導線8c連接，所述第一供電導線8a、第二供電導線8b和第三供電導線8c各自獨立地控制所述第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c的加熱功率；如圖2所示，所述第一金屬箔4和第二金屬箔6之間設置有粘合劑層10，所述第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c埋設在粘合劑層10中，第一金屬箔4和第二金屬箔6通過粘合劑層10粘合在一起；第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲不與第一金屬箔和第二金屬箔接觸。

所述第一加熱絲2a通過第一接頭3a與第一供電導線8a連接，所述第二加熱絲2b通過第二接頭3b與第二供電導線8b連接，所述第三加熱絲2c通過第三接頭3c與第三供電導線8c連接。

所述第一接頭3a、第二接頭3b和第三接頭3c設置在第一金屬箔4和第二金屬箔6之間，第一金屬箔4和第二金屬箔6將所述第一接頭3a、第二接頭3b和第三接頭3c完整地覆蓋。

優選地，所述第一金屬箔4和第二金屬箔6的厚度為200-300μm。

優選地，所述第一金屬箔4和第二金屬箔6的寬度為20-35mm。

優選地，所述第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c的直徑為300-450μm。

所述相變蓄熱體5由10-20質量％的聚乙二醇和80-90質量％的十水硫酸鈉溶液混合而成，其中十水硫酸鈉溶液中硫酸鈉的濃度為20-30質量％。

所述相變蓄熱體5由10-20質量％的聚乙二醇和80-90質量％的六水氯化鎂溶液混合而成，其中六水氯化鎂溶液中氯化鎂的濃度為5-10質量％。

本發明所述電加熱管的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：在第一金屬箔4上均勻地涂覆一層粘合劑層10，將第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c分別通過第一接頭3a、第二接頭3b和第三接頭3c與第一供電導線8a、第二供電導線8b和第三供電導線8c連接好以后，互相平行地埋設在粘合劑層10中，將第二金屬箔6對齊壓在第一金屬箔4上，使第一金屬箔4和第二金屬箔6將第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c、第一接頭3a、第二接頭3b和第三接頭3c、第一供電導線8a、第二供電導線8b和第三供電導線8c以及粘合劑層10夾在中間，使第一金屬箔4和第二金屬箔6通過粘合劑層10粘合在一起；第一供電導線8a、第二供電導線8b和第三供電導線8c的端部預留與外部電源連接的接頭；靜置45分鐘以后，將粘合在一起的第一金屬箔4和第二金屬箔6卷繞成螺旋狀，制成螺旋狀加熱帶；

步驟二：將10-20質量％的聚乙二醇和80-90質量％的十水硫酸鈉溶液混合均勻，其中十水硫酸鈉溶液中硫酸鈉的濃度為20-30質量％；或者將10-20質量％的聚乙二醇和80-90質量％的六水氯化鎂溶液混合均勻，其中六水氯化鎂溶液中氯化鎂的濃度為5-10質量％，制成相變蓄熱體5；

步驟三：將步驟一制成的螺旋狀加熱帶固定設置在殼體7中，在殼體7內螺旋狀加熱帶1與殼體7之間的間隙空間中充滿步驟二制成的相變蓄熱體5，密封，制成本發明所述電加熱管。

本發明所述的相變蓄熱體5在將電加熱管內螺旋狀加熱帶發出的熱量導出至加熱管殼體外壁的過程中會發生相變，從而顯著提升導熱效能。本發明所述的相變蓄熱體5的導熱率可以達到8.15-9.34W/m·K，相變潛熱可以達到192-243J/g。

所述的相變蓄熱體5在發生相變前后其體積不會發生顯著變化，不會對電加熱管的殼體內壁造成額外壓力而導致管壁破裂，從而保證了密封電加熱管的使用安全。使用該相變蓄熱體的電加熱管，經5000次通電工作測試，產品運行安全穩定，沒有發生填充材料的泄漏，且導熱效率和耗電量都沒有明顯劣化。

本發明所述電加熱管相比于使用氧化鎂砂作為導熱介質的傳統電加熱管，顯著提升了熱轉換效率和熱傳導效率，相比于傳統的電加熱管，單位負荷所產生的熱量大大提高，從而能夠進一步降低電加熱管的耗電量。例如，對于使用氧化鎂砂做填充物的傳統電加熱管，當輸入功率為1500瓦時，加熱管外壁溫度也只能夠達到約290攝氏度。而將上述傳統電加熱管中的氧化鎂砂替換為本發明的相變蓄熱體后，在輸入功率達到200瓦時，電加熱管殼體外壁的溫度即能達到300攝氏度左右，在一些具體的實施方案中，達到了296-343攝氏度；當輸入功率達到300瓦時，電加熱管殼體外壁的溫度即能達到500攝氏度左右，在一些具體的實施方案中，達到了485-539攝氏度。可見，本發明的技術方案能夠使電加熱管顯著節能，提升了熱轉換效率和熱傳導效率。

雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施例對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。