大功率碳-陶复材电热管及其加工工艺制造技术

本公开提出了大功率碳

【技术实现步骤摘要】
大功率碳
‑
陶复材电热管及其加工工艺


[0001]本公开属于加热
，尤其涉及大功率碳
‑
陶复材电热管及其加工 工艺。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构 成在先技术。
[0003]碳纤维电热管作为加热元件，得到了广泛的应用，包括供热系统中的 加热元件等，但是现有的碳纤维电热管适用于小功率的加热需求，当具体 的应用场合中需要大功率的加热需求时，目前的碳纤维电热管由于其结构 本身的限制无法实现。
[0004]专利技术人在研究中发现，目前的碳纤维电热管存在以下技术问题：
[0005]1、多数碳纤维电热管内部电热体均是螺旋式的结构，热辐射面积和热 交换面积小，热交换的效率不高。
[0006]2、由于制作发热螺旋体的原材料是碳纤维丝，其产生远红外的强度是 固定的。
[0007]3、螺旋结构的电热体在制作过程中易产生毛刺，在通电后毛刺易产生 打火导致碳纤维螺旋电热体损坏从而影响其使用寿命。
[0008]4、现有的外接电源电极电热管大都采用碳纤维螺旋电热体
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先压接在钼 片或镍片上，然后点焊在钼杆上，之后钼杆再点焊在钼片上
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再次点焊在钼 杆上形成：(1)碳纤维电热体
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(2)钼片压接
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(3)钼杆点焊
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(4)钼片 连接
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(5)点焊钼杆再对外壳石英材料的加热封装的出口方式，由于钼片太 薄，断面截面面积小允许可通过电流小，若在大功率的大电流工作状态下， 则钼片无法承载易导致钼片烧毁，该结构限制了不能制作大功率的碳纤维 电热管，使其应用范围得到限制。
[0009]5、碳纤维电热管的密封端采用的是石英玻璃热压密封，同时将内外通 电电极钼片和钼杆一并热压封在其内，由于大功率工作状态下通过电流大， 钼片电极截面小，极易产生高温烧毁爆裂造成端部密封损坏。

技术实现思路

[0010]为克服上述现有技术的不足，本公开提供了大功率碳
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陶复材加热装置， 能够实现增大热辐射面积，工作状态不存在打火现象，没有冲击电流，使 用寿命增加。
[0011]为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例子提供了如下技术方案：
[0012]第一方面，公开了大功率碳
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陶复材电热管，包括：
[0013]电热体、金属电极片、金属杆电极、金属杆电极密封套及外壳体；
[0014]所述电热体由碳
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陶复合材料胚胎及包裹胚胎的碳纤维电热层构成，所 述电热体为条状对称结构，每一端依次连接金属电极片及金属杆电极；
[0015]所述电热体位于外壳体构成的腔体内，所述金属杆电极穿过外壳体的 一端且与外壳体的接触部位穿过金属杆电极密封套；
[0016]所述金属杆电极与金属电极片相连接的一端为Z字型弧状弯曲结构， 以使其在通
过大电流的情况下避免电热体受热膨胀变形时有退让性。
[0017]进一步的技术方案，所述电热体与外壳体之间还设置有径向支撑架。
[0018]优选的，所述径向支撑架制作材料采用金属弹丝、石英或陶瓷。
[0019]进一步的技术方案，所述金属杆电极Z字型弧状弯曲结构位于轴向支 撑套内，所述轴向支撑套位于壳体构成的一端腔体内。
[0020]优选的，所述轴向支撑套制作材料采用石英或陶瓷。
[0021]进一步的技术方案，所述金属电极片与电热体之间采用固定铆管进行 固定。
[0022]进一步的技术方案，所述金属电极片为钼、镍或耐高温不锈钢金属电 极片，所述金属杆电极为钼、镍或耐高温不锈钢金属杆电极。
[0023]优选的，所述金属杆电极为Z字型弧状弯曲结构形状。
[0024]优选的，所述金属电极片及金属杆电极采用点焊连接。
[0025]进一步的技术方案，所述金属杆电极密封套为中部开孔的圆柱体结构， 该圆柱体结构的外表面开设有若干凹槽，中部开孔结构为凹槽迷宫密封结 构。
[0026]进一步的技术方案，所述金属杆电极在与金属杆电极密封套接触部位 有多处环槽，用于加热粘合后与金属杆电极密封套粘合牢固。
[0027]进一步的技术方案，所述电热体为含有无机纤维编织+无机粘结剂材料 构成胚胎，碳纤维+树脂碳编织层包覆在胚胎外部形成；或
[0028]含有无机纤维+无机粘结剂材料及非金属红外材料构成胚胎，碳纤维+ 树脂碳编织层包覆在胚胎外部形成；或
[0029]含有无机纤维+树脂碳构成胚胎，碳纤维+树脂碳编织层包覆在胚胎外 部形成；或
[0030]含有无机纤维+树脂碳及非金属红外材料构成胚胎，碳纤维+树脂碳编 织层包覆在胚胎外部形成；或
[0031]含有碳纤维编织层+树脂碳形成；或
[0032]含有碳纤维编织层+树脂碳及非金属红外材料形成。
[0033]第二方面，公开了大功率碳
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陶复材电热管的加工工艺，包括：
[0034]加工电热体：石英纤维或玄武岩纤维涂覆定型材料同时交叉绕制、圆 形交叉编织或直挤拉冷挤压低温定型成为条形碳
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陶复合材料胎胚；
[0035]碳纤维涂覆定型材料交叉绕制、圆形交叉编织或直挤拉二次复合同时 采用高压力低温定型；
[0036]在高压力冷态定型的过程中清除毛刺，然后高温除污以及高温二次定 型，制成成品；
[0037]将电热体与电极铆接完成的电热体组件放入内外表面处理好的石英管 外壳内，两头高温高压压封、进行真空排气及充入保护气体而后对内腔排 气管加热封口，完成大功率碳
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陶复材电热管的制作。
[0038]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0039]本公开技术方案电热管内部电加热体结构为条状，能够实现增大热辐 射面积；条状电热体生产过程中消除了毛刺，避免了打火现象，因此提高 了使用寿命。
[0040]本公开技术方案电热体在制作过程中可以复合不同材料，制作出满足 不同要求的电热管。
[0041]本公开技术方案在电极处理上，去掉了截面积较小的钼片，直接采用 直径与电加热功率相匹配的钼、镍或耐高温不锈钢金属杆电极，可以实现 大电流、大功率、工作启动无冲击电流和热辐射强度更高的新型碳
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陶复材 电热体。
[0042]本公开技术方案通过采用石英、玻璃或陶瓷做成密封套，解决了金属 电极杆出口封装的密封问题。
[0043]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的 描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0044]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解， 本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不 当限定。
[0045]图1为本公开实施例大功率碳
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大功率碳
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陶复材电热管，其特征是，包括：电热体、金属电极片、金属杆电极、金属杆电极密封套及外壳体；所述电热体由碳
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陶复合材料胚胎及包裹胚胎的碳纤维电热层构成，所述电热体为条状对称结构，每一端依次连接金属电极片及金属杆电极；所述电热体位于外壳体构成的腔体内，所述金属杆电极穿过外壳体的一端且与外壳体的接触部位穿过金属杆电极密封套；所述金属杆电极与金属电极片相连接的一端为Z字型弧状弯曲结构，以使其在通过大电流的情况下避免电热体受热膨胀变形时有退让性。2.如权利要求1所述的大功率碳
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陶复材电热管，其特征是，所述电热体与外壳体之间还设置有径向支撑架。优选的，所述径向支撑架制作材料采用金属弹丝、石英或陶瓷。3.如权利要求1所述的大功率碳
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陶复材电热管，其特征是，所述金属杆电极Z字型弧状弯曲结构位于轴向支撑套内，所述轴向支撑套位于壳体构成的一端腔体内。优选的，所述轴向支撑套制作材料采用石英或陶瓷。4.如权利要求1所述的大功率碳
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陶复材电热管，其特征是，所述金属电极片与电热体之间采用固定铆管进行固定。5.如权利要求1所述的大功率碳
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陶复材电热管，其特征是，所述金属电极片为钼、镍或耐高温不锈钢金属电极片，所述金属杆电极为钼、镍或耐高温不锈钢金属杆电极。6.如权利要求5所述的大功率碳
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陶复材电热管，其特征是，所述金属杆电极为Z字型弧状弯曲结构。优选的，所述金属电极片及金属杆电极采用点焊连接。7.如权利要求1所述的大功率碳
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陶复材电热管，其特征是，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘逢时，李林林，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：