电锅炉加热元件制造技术

一种电锅炉加热元件，采用耐热玻璃管作为管状底材（９），在管状底材（９）的外表面相继制备界面复合电极（７）、面复合瓷质电热层（４、８），通过电极环卡（５）、电极环卡螺钉（１）与电源连接（６），控温器绝缘垫（２）和面接触控温器（３）是为防止水温超高而设置的。本实用新型专利技术是一种节能（３０％以上）、长寿命（１０万小时以上）、快速启动、结构合理、制造成本极低的电锅炉玻璃管加热元件。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种管状电锅炉加热元件，与面复合瓷质电热层、面复合电极有关，它属于一种节能、长寿命、快速启动、结构合理、制造成本极低的电锅炉加热元件。
技术介绍
沿用了上百年历史的电热丝元件始终在电锅炉行业占绝对统治地位，约96％以上的电锅炉采用电热丝为电发热体制成的电热管作为电锅炉加热元件。这种电锅炉加热元件的功率密度通常高达20-60瓦/平方厘米，在这样高的功率密度下通电加热，造成了一系列难以克服的性能缺陷，如耗电极高(俗称电老虎)、寿命较短(工作寿命仅2000-5000小时)、加热不均匀(电锅炉元件表面易结水垢)、需经常维修更换电锅炉加热元件(电热丝工作温度高，造成电热管超温爆裂，导致电锅炉维修费用较高)。电锅炉行业共同认知的理论和实践是电锅炉加热元件的性能/寿命与加热元件的功率密度成反比，就是说“电锅炉加热元件的功率密度越低，其性能/寿命就越好”。但降低电热丝加热元件的功率密度就意味着若干倍的提高元件成本和元件体积。国外采用耐高温氧化的特殊钢种和精度极高的电热丝拔丝技术，虽然加热元件体积降下来了，但加热元件成本仍比普通电热丝锅炉元件高出5-10倍。这是电锅炉行业延续至今一直未能解决的技术难题。也就是说，电锅炉行业至今仍未能开发出替代电热丝元件的新型电锅炉加热元件。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种不采用电热丝作为电发热体的新型电锅炉加热元件。本技术采用金属管作为管状底材，在管状底材的内/外表面制备绝缘防腐层，在管状底材外表面的绝缘防腐层上面，相继制备界面过渡层、面复合电极、面复合瓷质电热层，通过电极环卡与电源连接。本技术设计原理本技术采用无缝、薄壁金属管作为管状底材。绝缘防腐层的作用是(1)将金属管与管内的水隔绝，起到防腐蚀和防漏电的作用；(2)作为面复合瓷质电热层的绝缘底层；界面过渡层的作用是提高面复合瓷质电热层的牢固度，防止在通电加热和断电冷却的反复冷热循环中，面复合瓷质电热层因膨胀系数不匹配而产生微观裂纹(甚至剥落)；面复合电极的作用是导入和引出电流(与电源连接)，使面复合瓷质电热层的电流分布更均匀；面复合瓷质电热层的作用是在电流通过时，直接将电能转换成热能，并经界面热传导的方式，将热能直接传导给管内流动的水。本技术的特点是管状加热元件外表面的整个瓷质电热层既是加热面，又是界面导热面，这是电热丝根本无法实现的一体化的复合面加热方式，是目前公认的具有“单向导热性”(单向导热系数高达0.98以上)的加热方式(电热丝属于非紧密接触的点/线加热方式，不具有单向导热性，热效率较低)。具有加热面积大(加热元件功率密度大幅降低，达到电热丝元件无法实现的0.2--8瓦/平方厘米的极优化的低功率密度)，导热界面大、导热热阻小(导热速率接近无穷大)等技术优势，实现了向管内的“平衡加热”(加热元件无需工作在高温下，很低的温度梯度即能实现向管内的、接近无穷大的导热速率)。上述独特的技术优势，使本技术在性能方面实现了重大突破，热效率高达98％以上(节电达30％以上)，工作寿命长达10万小时以上， 本技术制造方法本技术采用耐热玻璃管(长度不限)作为管状底材(硼硅玻璃、95玻璃、高硼玻璃、微晶玻璃、钢化或强化玻璃均可)。在承受水压达标的情况下，玻璃管的壁厚应尽可能薄一些(壁厚1.5-8.0毫米)，这样有利于传热。本技术的面复合电极是银基电极，采用银基电极的标准印刷/烧结工艺制备在管状底材外表面的适当部位，面复合电极的导电界面应匹配元件的工作电流强度。面复合电极的方块电阻为0.01--0.0001欧姆/方块，宽度为3--20毫米，厚度为0.1--0.8毫米(形状和长度不限)。本技术的面复合瓷质电热层采用“碳/硅基标准复合材料和标准工艺”制备在管状底材表面，同时搭接在面复合电极上，与面复合电极的搭接界面应能承受工作电流。面复合瓷质电热层的方块电阻为3-120欧姆/方块，功率密度为0.1--6瓦/平方厘米，厚度为0.05--0.8毫米(形状适当)。本技术通常采用电极环卡(国家标准允许时，可采用焊接方式连接电源)与电源连接(普通交流或直流、低压或高压电源)；根据国家安全标准的要求，可在面复合瓷质电热层表面的适当部位安装控温器，以实现自动限温保护；面复合电极/面复合瓷质电热层与玻璃管内水流之间的耐压、泄漏电流应符合国家安全标准。本技术的有益效果●实现了一体化的复合面加热方式，单向导热系数高达0.98以上，热效率高，节电效果显著(达30％以上)；●本技术热惰性小、热启动快、具有快热快冷的特性，通水通电5-8分钟即可连续供给热水，断电后的余热很小，冷却很快； ●采用耐热玻璃作为管状底材，具有绝缘性好、耐高压性极强、防腐蚀、不易结水垢、透明等特点(采用抗震、防冲击结构，可避免玻璃易碎的弱点)；●面复合电极、面复合瓷质电热层均采用无机/硅酸盐材料制成，绝无有机高分子材料，长期使用不老化、不变质，性能稳定，使用寿命极长(达10万小时以上)；●全部基础材料均为普通化工原料(绝无稀贵材料)，因此，本技术的制造成本很低，平均约为5元-8元/千瓦元件，具有极强的市场竞争力(在经济方面完全可以和电热丝元件竞争)；●采用本技术制造的电锅炉，在保温隔热结构方面可极其简化，这样即可减小电锅炉的整机体积，又可大幅降低制造成本；●本技术极易实现元件标准化(玻璃管加热元件的维修、更换十分方便)，同一种玻璃管加热元件，通过串/并联，可十分方便的制成不同加热功率的系列电锅炉加热机芯、进而制成系列电锅炉整机产品；●本技术的投资费用不高，设计原理和制造工艺有中级技术人员既可胜任，生产环节的操作工人属于熟练工种。●独特的优越性能、低廉的制造成本使本技术在电锅炉领域具备了极强的市场竞争力和广阔的市场前景，在今后的十年中，本技术必将在电锅炉领域广泛替代电热丝加热元件，而成为新一代节能/环保电锅炉的核心电热元件。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1电锅炉玻璃管加热元件结构示意图。图2螺纹锁紧式外连接结构示意图。图3法兰螺纹锁紧式外连接结构示意图。图4螺栓/法兰拉紧式外连接结构示意图。图中1.电极环卡螺钉，2.控温器绝缘垫，3.面接触控温器，4.面复合瓷质电热层，5.电极环卡，6.电源，7.面复合电极，8.面复合瓷质电热层，9.管状底材，10.外连接管件，11.电锅炉玻璃管加热元件，12.外护套，13.橡胶密封圈，14.绝缘内护套，15.外连接管件，16.法兰锁紧件，17.外护套，18.橡胶密封圈，19.电锅炉玻璃管加热元件，20绝缘内护套，21.外连接管件，22.法兰，23.外护套，24.拉紧螺栓，25.电锅炉玻璃管加热元件，26.橡胶密封圈，27.绝缘内护套。具体实施方式实施例1(图1)管状底材(7)选用长800毫米、直径50毫米、壁厚2.5毫米的高硼玻璃管作为管状底材(9)，在管状底材(9)的外表面的适当部位制备面复合电极(7)，面复合电极(7)采用银基电极的标准印刷/烧结工艺制备，面复合电极(7)的宽度为15毫米，厚度为0.50毫米，方块电阻小于0.0001欧姆/方块；面复合瓷质电热层(4、8)采用“碳/硅基标准复合材料和标准工艺”制备在管状底材(9)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电锅炉玻璃管加热元件，其特征是：在管状底材（９）的外表面相继制备面复合电极（７）和面复合瓷质电热层（４、８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹维平，
申请(专利权)人：尹维平，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]