专利名称：绝缘芯及包括该绝缘芯的铁路道岔用电加热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种绝缘芯及包括该绝缘芯的铁路道岔用电加热器，属于机电一体化领域。
背景技术：
在寒冷天气，铁路道岔容易因雨雪而结冰冻结造成扳动不灵活，甚至无法扳动，从 而给铁路运输带来安全隐患。随着高速铁路、城际列车的快速发展，国家相关部门强制要求 铁路道岔装置配置融雪装置。电加热器为融雪装置的发热器件，现有技术中，由于铁路道 岔用电加热器的结构为一端封闭的外壳内设置多个串接的氧化镁绝缘芯，绝缘芯两端部 为平面结构，内设有2个通孔，多个串接的绝缘芯相互配合形成2个通道，一根电热丝绕成 弹簧状，穿入绝缘芯的2个通道，两端从外壳同一端伸出，用接头固定，在绝缘芯和外壳之 间填充有氧化镁粉进行绝缘，外壳为狭长扁平的形状。由于铁路道岔用电加热器的截面为 5. 5mm* 13. 5mm的矩形，外壳的厚度要求0. 7mm,因此外壳内腔厚度只有4mm，考虑到加工的 偏差，内腔厚度尺寸< 4. 1mm，也就是说，电加热器中绝缘芯的厚度会不足4mm，其内还需设 有容纳直径约3mm的弹簧状电热丝的通孔，通孔壁至绝缘芯外侧的最小距离不到0. 5mm,因 此无法直接加工截面为矩形的外壳和绝缘芯后组装，常规的工艺为先成型截面为圆形的 外壳和圆柱状绝缘芯，绝缘芯内设有两个通孔，将穿入电热丝的绝缘芯装入外壳后，在外壳 和绝缘芯之间灌氧化镁粉，最后压扁成形至5. 5mm*13. 5mm，得到铁路道岔用电加热器。但 是，这种铁路道岔用电加热器存在以下问题，由于尺寸的限制，在压扁成型过程中，电阻丝 容易产生偏心，成品率低；耐压值为2000V左右，无法达到《客运专线铁路信号产品暂行技 术条件电加热道岔融雪系统》标准中要求的彡2400V耐压值。
发明内容本实用新型提供一种绝缘芯，用于铁路道岔用电加热器，可以大大提高铁路道岔 用电加热器的耐压值。本实用新型还提供了包括上述绝缘芯的铁路道岔用电加热器。所述铁路道岔用电加热器的绝缘芯，绝缘芯内设有通孔，所述绝缘芯的头端设有 凸出部，尾端设有凹入部，凸出部和凹入部形状相对应，通孔的两端分别位于凸出部的凸面 和凹入部的凹面的对应位置上。所述形状相对应，是指两个绝缘芯串联时，凸出部可自由放入凹入部内，并保有一 定活动的余地，这样可以使多个绝缘芯串联后可自由摆放成一定的曲线，与外壳配合后与 铁路道岔正好贴合起来。所述通孔两端的位置对应，是指两个绝缘芯按前述方式头尾串联 时，两个绝缘芯内的通孔正好可以互相连通，形成通道。作为本实用新型的优选方案，所述通孔有偶数个，优选为4个。作为本实用新型的优选方案，所述绝缘芯为轴对称结构，通孔沿轴向设置，通孔两 端分别位于的凸出部的顶面和凹入部的顶面上，所述凸出部的顶面和凹入部的顶面均与轴线垂直。上述凸出部的顶面是指凸出部沿凸出方向的最前端的端面，凹入部的顶面是指凹 入部沿凹入方向的最前端的端面。这种对称结构加工、使用都很方便。所述绝缘芯为陶瓷芯或氧化镁芯。所述铁路道岔用电加热器包括外壳、电热丝和多个第一绝缘芯，第一绝缘芯为如上所述的绝缘芯，外壳一端封闭，相邻第一绝缘芯的头端和尾端相连，使多个第一绝缘芯串 接起来置于外壳内，凹入部朝向外壳的封闭端，串接的第一绝缘芯的通孔相互配合形成多 个通道，电热丝穿过通道，两端分别与左、右引出线连接，左、右引出线伸出外壳开口端。作为优选方案，所述第一绝缘芯内设有4个通孔，串接的第一绝缘芯的通孔相互 配合形成4个通道，从左至右依次为第一通道、第二通道、第三通道和第四通道，电热丝根 据并联或串联的需要，使用2根电热丝，每根电热丝从2个通道中穿过。上述电热丝的并联 或串联可以由本领域的技术人员根据公知常识和现有技术确定具体的电热丝排布方式。在 铁路道岔用电加热器要求外壳引出电热丝的一端(即外壳开口端)为冷端并弯曲的状态 下，引出线与电热丝的连接必须在外壳内部完成，原因在于由于电热丝的引出线采用高温 聚四氟乙烯线，发热量小，引出线与电热丝的端部连接后，引出线经过一段中空的外壳伸出 外壳开口端，这段中空的外壳必然温度低，同时由于其内部只穿过柔性的引出线，因此可以 为弯曲状态。这种情况下，所述铁路道岔用电加热器需要采用下述优选方案才能达到绝缘 和耐压的要求1.对于电热丝采用并联方式的情况，所述铁路道岔用电加热器还包括第二绝缘 芯，第二绝缘芯的尾端设有凹入部，第二绝缘芯内设有2个通孔，分别为左、右通孔，第二绝 缘芯尾端的凹入部与第一绝缘芯的头端凸出部形状相对应，串接起来的第一绝缘芯靠近外 壳开口端的头端与第二绝缘芯的尾端相连，使第二绝缘芯的左通孔与第一绝缘芯的第一、 二通道连通，第二绝缘芯的右通孔与第一绝缘芯的第三、四通道连通，电热丝为并联的两 根，一根从第一通道中穿过，在靠近外壳封闭端的第一绝缘芯尾端伸出后从第四通道中穿 过，另一根从第二通道中穿过，在靠近外壳封闭端的倒数第二个第一绝缘芯的尾端伸出后 从第三通道中穿过，从第一、二通道伸出的电热丝的端部在第二绝缘芯的左通孔中与左引 出线连接，从第三、四通道伸出的电热丝的端部在第二绝缘芯的右通孔中与右引出线连接， 左、右引出线伸出外壳开口端。2.对于电热丝采用串联方式的情况，所述铁路道岔用电加热器还包括第二绝缘芯 和第三绝缘芯，第二绝缘芯的尾端设有凹入部，第二绝缘芯内设有2个通孔，分别为左、右 通孔，第三绝缘芯的头端设有凸出部，尾端设有凹入部，第三绝缘芯内两侧设有2个通孔， 分别为第一、二孔，中间设有连接孔，第一、二孔的两端均分别位于第三绝缘芯的凸出部和 凹入部上，连接孔的开口端位于第三绝缘芯的凹入部上，第三绝缘芯的尾端凹入部与第一 绝缘芯的头端凸出部形状相对应，第三绝缘芯的头端凸出部与第二绝缘芯的尾端凹入部形 状相对应，串接起来的第一绝缘芯和第三绝缘芯、第二绝缘芯顺序头端和尾端相连，第二绝 缘芯的头端朝向外壳开口端，使第三绝缘芯的第一孔与第一通道连通，第三绝缘芯的连接 孔与第二、三通道连通，第三绝缘芯的第二孔与第四通道连通，第二绝缘芯的左、右通孔分 别与第三绝缘芯的第一、二孔连通，电热丝为串联的两根，一根从第一通道中穿过，在靠近 外壳封闭端的第一绝缘芯尾端伸出后从第二通道中穿过，另一根从第三通道中穿过，在靠 近外壳封闭端的第一绝缘芯尾端伸出后从第四通道中穿过，从第二、三通道伸出的电热丝的端部在第三绝缘芯的连接孔内连接，从第一通道伸出的电热丝的端部穿过第三绝缘芯的 第一孔、在第二绝缘芯的左通孔中与左引出线连接，从第四通道伸出的电热丝的端部穿过 第三绝缘芯的第二孔、在第二绝缘芯的右通孔中与右引出线连接，左、右引出线伸出外壳开□端。上述第二绝缘芯是具有以下特点的绝缘芯绝缘芯内设有2个通孔，绝缘芯的尾 端设有凹入部，通孔的一端位于凹入部上。其凹入部的形状可以根据与之串接的绝缘芯的 形状来确定。上述第三绝缘芯是具有以下特点的绝缘芯绝缘芯内的两侧设有2个通孔，中间 设有连接孔，通孔的两端均分别位于第三绝缘芯的凸出部和凹入部上，连接孔的开口端位 于第三绝缘芯的凹入部上。其凸出部和凹入部的形状可以根据与之串接的绝缘芯的形状来 确定。所述连接孔可以是通孔或盲孔。由于在第一绝缘芯的头端设有凸出部，尾端设有凹入部，通孔的两端分别位于凸 出部和凹入部上，将第一绝缘芯串接起来后置于外壳内，使第一绝缘芯尾端凹入部朝向外 壳的封闭端，电热丝从绝缘芯的通孔中穿过后，在靠近外壳封闭端的第一绝缘芯尾端的电 热丝与外壳之间的距离增加，从而使爬电距离增加，耐压值大大提高，同时，由于相邻的第 一绝缘芯之间为凹凸配合结构，使得第一绝缘芯之间的电热丝与外壳内壁之间的爬电距离 也增加了，从而提高电加热器的耐压值。同理，相邻的第一、二、三绝缘芯之间的电热丝与外 壳内壁之间的爬电距离增加，使电加热器的耐压值大大提高。当第一绝缘芯内设有4个通 孔时，可采用并联或串联的两根电热丝，分别从2个通道中穿过，本领域的技术人员可根据 电加热器的功率需要，选择合适的电热丝直径，优选电热丝为直丝，可以尽量减小绝缘芯中 通孔的尺寸，只要满足穿过电热丝的要求即可，在这种情况下，绝缘芯通孔尺寸为0. 6-0. 8 毫米，易于加工，可以直接成型绝缘芯和外壳，绝缘芯中穿入电热丝后，将绝缘芯装入外壳， 通过灌粉机用氧化镁粉填充外壳与发热芯之间的空隙，不仅成型工艺简单，而且由于省去 了压扁成型的步骤，成品的合格率高。为了便于装配，绝缘芯的头端凸出部应能轻松自如放 入相邻绝缘芯尾端凹入部。本实用新型构思巧妙，耐压值高，成型工艺简单，成品合格率高。
图1是本实用新型第一绝缘芯的主视图；图2是本实用新型第一绝缘芯的左视图；图3是本实用新型第一绝缘芯的仰视图；图4是串接的多个第一绝缘芯的示意图；图5是本实用新型第二绝缘芯的主视图；图6是本实用新型第二绝缘芯的左视图；图7是本实用新型第二绝缘芯的仰视图；图8是本实用新型第二绝缘芯的俯视图；图9是本实用新型第三绝缘芯的主视图；图10是本实用新型第三绝缘芯的左视图；图11是本实用新型第三绝缘芯的俯视图；[0029]图12是本实用新型在并联方式下绝缘芯和电热丝的连接示意图；图13是本实用新型在串联方式下绝缘芯和电热丝的连接示意图；图14是铁路道岔用电加热器的外壳的结构示意图。
具体实施方式
如图1-3所示，第一绝缘芯1为轴对称结构，其内均勻分布有4个沿轴向设置的通孔2 (直径0. 6士0. 05mm)，第一绝缘芯1的头端设有类似圆台形的凸出部3，尾端设有凹入 部4，凸出部3和凹入部4形状相对应，通孔2的两端分别位于凸出部3和凹入部4上，通孔 2两端所在的凸出部3和凹入部4的平面与轴线垂直。制造铁路道岔用电加热器时，将多个图1-3所示的第一绝缘芯1的头、尾相连，串 接起来，后一个第一绝缘芯的凸出部3嵌入前一个第一绝缘芯的凹入部4内，串接的第一绝 缘芯的通孔2相互配合形成4个通道，从左到右分别为第一、二、三、四通道al、a2、a3、a4, 如图4所示。然后根据实际情况选择串联或并联的方式穿入两根电热丝(直丝)。1.并联如图12所示第二绝缘芯5如图5-8所示，第二绝缘芯5的尾端设有凹入 部6，第二绝缘芯5内设有2个通孔，分别为左、右通孔bl、b2。第二绝缘芯5尾端的凹入部 6与第一绝缘芯1的头端凸出部3形状相对应，串接起来的第一绝缘芯1靠近外壳开口端 的头端与第二绝缘芯的尾端相连，使第二绝缘芯的左通孔bl与第一绝缘芯的第一、二通道 al,a2连通，第二绝缘芯的右通孔b2与第一绝缘芯的第三、四通道a3、a4连通，电热丝为并 联的两根7、8，一根7从第一通道al中穿过，在靠近外壳封闭端的第一绝缘芯1尾端伸出后 从第四通道a4中穿过，另一根8从第二通道a2中穿过，在靠近外壳封闭端的倒数第二个第 一绝缘芯1的尾端伸出后从第三通道a3中穿过，从第一、二通道al、a2伸出的电热丝7、8 的端部在第二绝缘芯的左通孔bl中与左引出线9连接，从第三、四通道a3、a4伸出的电热 丝7、8的端部在第二绝缘芯的右通孔b2中与右引出线10连接，左、右引出线9、10伸出外 壳开口端。2.串联如图13所示第二绝缘芯5结构同上，第三绝缘芯11结构如图9-11所 示，第三绝缘芯11的头端设有凸出部12，尾端设有凹入部13，第三绝缘芯内两侧设有2个 通孔，分别为第一、二孔cl、c2，中间设有连接孔c3，第一、二孔cl、c2的两端均分别位于第 三绝缘芯11的凸出部12和凹入部13上，连接孔c3为通孔，其一个开口端位于第三绝缘芯 11的凹入部13上。第三绝缘芯11的尾端凹入部13与第一绝缘芯1的头端凸出部3形状 相对应，第三绝缘芯11的头端凸出部12与第二绝缘芯5的尾端凹入部3形状相对应，串接 起来的第一绝缘芯和第三绝缘芯11、第二绝缘芯5顺序头端和尾端相连，第二绝缘芯5的头 端朝向外壳开口端，使第三绝缘芯11的第一孔cl与第一通道al连通，第三绝缘芯11的连 接孔c3与第二、三通道a2、a3连通，第三绝缘芯11的第二孔c2与第四通道a4连通，第二 绝缘芯5的左、右通孔bl、b2分别与第三绝缘芯的第一、二孔cl、c2连通，一根电热丝7从 第一通道al中穿过，在靠近外壳封闭端的第一绝缘芯1尾端伸出后从第二通道a2中穿过， 另一根电热丝8从第三通道a3中穿过，在靠近外壳封闭端的第一绝缘芯1尾端伸出后从第 四通道a4中穿过，从第二、三通道a2、a3头端伸出的电热丝7、8的端部在第三绝缘芯11的 连接孔内连接，从第一通道al伸出的电热丝7的端部穿过第三绝缘芯11的第一孔Cl、在第二绝缘芯5的左通孔bl中与左引出线9连接，从第四通道a4伸出的电热丝8的端部穿过 第三绝缘芯11的第二孔c2、在第二绝缘芯5的右通孔b2中与右引出线10连接，左、右引出 线9、10伸出外壳开口端。 最后将串接好的绝缘芯作为发热芯，置于如图14所示的直接成型的一端封闭的 外壳(截面尺寸5. 5mm*13. 5mm) 14内，第一绝缘芯的凹入部朝向外壳的封闭端，通过灌粉机 用氧化镁粉填充外壳与发热芯之间的空隙，连 接伸出外壳的引出线的两个自由端，进行检 测，绝缘> 1000ΜΩ，耐压值> 2400V，合格后，将外壳有引出线的一端密封。
权利要求一种铁路道岔用电加热器的绝缘芯，绝缘芯内设有多个通孔，其特征在于所述绝缘芯的头端设有凸出部，尾端设有凹入部，凸出部和凹入部形状相对应，通孔的两端分别位于凸出部的凸面和凹入部的凹面的对应位置上。
2.如权利要求1所述的铁路道岔用电加热器的绝缘芯，其特征在于，所述通孔有偶数个。
3.如权利要求1或2所述的铁路道岔用电加热器的绝缘芯，其特征在于，所述绝缘芯为 轴对称结构，通孔沿轴向设置，通孔两端分别位于凸出部的顶面和凹入部的顶面，所述凸出 部的顶面和凹入部的顶面均与轴线垂直。
4.如权利要求1或2所述的铁路道岔用电加热器的绝缘芯，其特征在于，所述通孔的直 径为 0. 6-0. 8mm。
5.一种铁路道岔用电加热器，包括外壳、电热丝和多个第一绝缘芯，外壳一端封闭，其 特征在于，第一绝缘芯为如权利要求1-4中任一项所述的绝缘芯，相邻绝缘芯的头端和尾 端相连，使多个绝缘芯串接起来置于外壳内，凹入部朝向外壳的封闭端，串接的绝缘芯的通 孔相互配合形成多个通道，电热丝穿过通道，两端分别与左、右引出线连接，左、右引出线伸 出外壳开口端。
6.如权利要求5所述的铁路道岔用电加热器，其特征在于，所述第一绝缘芯内设有4个 通孔，串接的第一绝缘芯的通孔相互配合形成4个通道，从左至右依次为第一通道、第二通 道、第三通道和第四通道，电热丝为并联或串联的两根，每根电热丝从2个通道中穿过。
7.如权利要求6所述的铁路道岔用电加热器，其特征在于，还包括第二绝缘芯，第二绝 缘芯的尾端设有凹入部，第二绝缘芯内设有2个通孔，分别为左、右通孔，第二绝缘芯尾端 的凹入部与第一绝缘芯的头端凸出部形状相对应，串接起来的第一绝缘芯靠近外壳开口端 的头端与第二绝缘芯的尾端相连，使第二绝缘芯的左通孔与第一绝缘芯的第一、二通道连 通，第二绝缘芯的右通孔与第一绝缘芯的第三、四通道连通，电热丝为并联的两根，一根从 第一通道中穿过，在靠近外壳封闭端的第一绝缘芯尾端伸出后从第四通道中穿过，另一根 从第二通道中穿过，在靠近外壳封闭端的倒数第二个第一绝缘芯的尾端伸出后从第三通道 中穿过，从第一、二通道伸出的电热丝的端部在第二绝缘芯的左通孔中与左引出线连接，从 第三、四通道伸出的电热丝的端部在第二绝缘芯的右通孔中与右引出线连接，左、右引出线 伸出外壳开口端。
8.如权利要求6所述的铁路道岔用电加热器，其特征在于，还包括第二绝缘芯和第三 绝缘芯，第二绝缘芯的尾端设有凹入部，第二绝缘芯内设有2个通孔，分别为左、右通孔，第 三绝缘芯的头端设有凸出部，尾端设有凹入部，第三绝缘芯内两侧设有2个通孔，分别为第 一、二孔，中间设有连接孔，第一、二孔的两端均分别位于第三绝缘芯的凸出部和凹入部上， 连接孔的开口端位于第三绝缘芯的凹入部上，第三绝缘芯的尾端凹入部与第一绝缘芯的头 端凸出部形状相对应，第三绝缘芯的头端凸出部与第二绝缘芯的尾端凹入部形状相对应， 串接起来的第一绝缘芯和第三绝缘芯、第二绝缘芯顺序头端和尾端相连，第二绝缘芯的头 端朝向外壳开口端，使第三绝缘芯的第一孔与第一通道连通，第三绝缘芯的连接孔与第二、 三通道连通，第三绝缘芯的第二孔与第四通道连通，第二绝缘芯的左、右通孔分别与第三绝 缘芯的第一、二孔连通，电热丝为串联的两根，一根从第一通道中穿过，在靠近外壳封闭端 的第一绝缘芯尾端伸出后从第二通道中穿过，另一根从第三通道中穿过，在靠近外壳封闭端的第一绝缘芯尾端伸出后从第四通道中穿过，从第二、三通道伸出的电热丝的端部在第 三绝缘芯的连接孔内连接，从第一通道伸出的电热丝的端部穿过第三绝缘芯的第一孔、在 第二绝缘芯的左通孔中与左引出线连接，从第四通道伸出的电热丝的端部穿过第三绝缘芯 的第二孔、在第二绝缘芯的右通孔中与右引出线连接，左、右引出线伸出外壳开口端。
9.如权利要求5-8中任一项所述的铁路道岔用电加热器，其特征在于，电热丝为直丝。
专利摘要本实用新型涉及一种绝缘芯和包括上述绝缘芯的铁路道岔用电加热器，可以大大提高铁路道岔用电加热器的耐压值。所述铁路道岔用电加热器的绝缘芯，绝缘芯内设有通孔，所述绝缘芯的头端设有凸出部，尾端设有凹入部，凸出部和凹入部形状相对应，通孔的两端分别位于凸出部的凸面和凹入部的凹面的对应位置上。所述铁路道岔用电加热器包括外壳、电热丝和多个第一绝缘芯，第一绝缘芯为如上所述的绝缘芯，外壳一端封闭，相邻第一绝缘芯的头端和尾端相连，使多个第一绝缘芯串接起来置于外壳内，凹入部朝向外壳的封闭端，串接的第一绝缘芯的通孔相互配合形成多个通道，电热丝穿过通道，两端伸出外壳开口端。本实用新型构思巧妙，耐压值高，成型工艺简单，成品合格率高。
文档编号E01B19/00GK201567510SQ20092028352
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者王国著 申请人:南京依科电子有限公司