一种电加热管及其制备方法与流程

本发明属于电加热技术领域，具体涉及一种电加热管及其制备方法。

背景技术：

电加热管(亦称电加热棒)是将电能转化为热能的电器元件，是电加热领域的关键部件，广泛应用于家电、汽车、纺织、食品、机械制造、烧水器具等领域。现有的电加热管是以金属管为外壳，沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝(镍铬、铁铬合金)，管内空隙填充具有良好导热性能的绝缘介质——氧化镁砂或含氧化镁砂的颗粒组合物，管口两端用硅胶或陶瓷密封。

氧化镁砂是熔点很高的固体，导热而不导电，其作用是将电热丝产生的热量导到金属管外壁。现有的以氧化镁砂作为导热介质的电加热管普遍存在耗电高、热转换效率低及导热效率低的缺陷。对于使用氧化镁砂做填充物的传统电加热管，例如当输入功率为1500瓦时，加热管外壁温度也只能够达到约290摄氏度。在目前国家和社会要求节能降耗和注重环境保护的大背景下，作为电加热管的导热介质的氧化镁砂已经越来越不能满足实际需求。

另外，现有技术中的电加热管采用电热丝作为发热元件，电热丝通常是完整的一根并且缠绕在起支撑作用的棒或管的外周，这种电加热管无法精确地控制加热温度，而且一旦电热丝发生断裂，将导致整个电加热管无法正常工作，必须马上更换整个电加热管，给用户造成诸多不便。

公开号为CN104344541A的中国专利文献公开了一种用于加热系统的电加热器，其中使用的电加热管以金属管为外壳，沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝，在管内的空隙中填充氧化镁砂，管口两端用硅胶或陶瓷密封。该电加热器使用的电加热管使用氧化镁砂作为导热介质。

公开号为CN103442465A的中国专利文献公开了一种电加热管，包括壳体，壳体内设有加热丝，所述加热丝外周填充导热绝缘材料，其中所述导热绝缘材料由氧化镁砂、填充颗粒物组成，所述填充物颗粒由硅橡胶、氧化铝、二氧化钛和陶瓷颗粒组成，导热率最高可达到1.98-3.1W/M·℃。

公开号为CN102740518A的中国专利文献公开了一种融霜加热管，管体材质为铝箔，管体内设有电热丝，电热丝的材质为铁铬合金，在管内空隙填充压实氧化镁砂。这种电发热管同样采用了氧化镁砂作为导热介质。

本领域中有进一步提高电加热管的热转换效率及导热效率并进一步降低电加热管耗电量、提高电加热管的加热控制精度、减少故障率的强烈需求，因此需要对现有技术中的电加热管的结构做出进一步的改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电加热管及其制备方法，所有解决的技术问题是如何提高电加热管的加热控制精度、减少故障率以及如何降低电加热管耗电量。

为实现上述目的，本发明所述电加热管包括壳体、螺旋状加热带和相变蓄热体，所述螺旋状加热带固定设置在壳体中，螺旋状加热带的一端端部露出在壳体之外；所述相变蓄热体填充在壳体中，并且相变蓄热体充满壳体与螺旋状加热带之间的间隙空间；所述螺旋状加热带包括第一加热丝、第二加热丝、第三加热丝、第一金属箔和第二金属箔，第一金属箔和第二金属箔相对设置并互相贴合在一起，所述第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝夹在第一金属箔和第二金属箔之间，所述第一金属箔和第二金属箔卷绕成螺旋状，所述第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝分别与第一供电导线、第二供电导线和第三供电导线连接，所述第一供电导线、第二供电导线和第三供电导线各自独立地控制所述第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝的加热功率；所述第一金属箔和第二金属箔之间设置有粘合剂层，所述第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝埋设在粘合剂层中，第一金属箔和第二金属箔通过粘合剂层粘合在一起；第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝不与第一金属箔和第二金属箔接触。

所述第一加热丝通过第一接头与第一供电导线连接，所述第二加热丝通过第二接头与第二供电导线连接，所述第三加热丝通过第三接头与第三供电导线连接。

所述第一接头、第二接头和第三接头设置在第一金属箔和第二金属箔之间，第一金属箔和第二金属箔将所述第一接头、第二接头和第三接头完整地覆盖。

优选地，所述第一金属箔和第二金属箔的厚度为200-300μm。

优选地，所述第一金属箔和第二金属箔的宽度为20-35mm。

优选地，所述第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝的直径为300-450μm。

所述相变蓄热体由10-20质量％的聚乙二醇和80-90质量％的十水硫酸钠溶液混合而成，其中十水硫酸钠溶液中硫酸钠的浓度为20-30质量％。

所述相变蓄热体由10-20质量％的聚乙二醇和80-90质量％的六水氯化镁溶液混合而成，其中六水氯化镁溶液中氯化镁的浓度为5-10质量％。

本发明所述电加热管的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在第一金属箔上均匀地涂覆一层粘合剂层，将第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝分别通过第一接头、第二接头和第三接头与第一供电导线、第二供电导线和第三供电导线连接好以后，互相平行地埋设在粘合剂层中，将第二金属箔对齐压在第一金属箔上，使第一金属箔和第二金属箔将第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝、第一接头、第二接头和第三接头、第一供电导线、第二供电导线和第三供电导线以及粘合剂层夹在中间，使第一金属箔和第二金属箔通过粘合剂层粘合在一起；第一供电导线、第二供电导线和第三供电导线的端部预留与外部电源连接的接头；静置45分钟以后，将粘合在一起的第一金属箔和第二金属箔卷绕成螺旋状，制成螺旋状加热带；

步骤二：将10-20质量％的聚乙二醇和80-90质量％的十水硫酸钠溶液混合均匀，其中十水硫酸钠溶液中硫酸钠的浓度为20-30质量％；或者将10-20质量％的聚乙二醇和80-90质量％的六水氯化镁溶液混合均匀，其中六水氯化镁溶液中氯化镁的浓度为5-10质量％，制成相变蓄热体；

步骤三：将步骤一制成的螺旋状加热带固定设置在壳体中，在壳体内螺旋状加热带与壳体之间的间隙空间中充满步骤二制成的相变蓄热体，密封，制成所述电加热管。

本发明具有如下优点：本发明所述的电加热管及其制备方法利用多根电热丝组成螺旋状加热带，每根电热丝均可以单独控制，提高了电加热管的加热控制精度，同时不同的电热丝互不影响，一根电热丝断裂不会导致整个电加热管报废，减少了故障率，同时电加热管中设置有相变蓄热体，有效降低了电加热管耗电量。

附图说明

图1是本发明所述电加热管的结构示意图。

图2是本发明所述螺旋状加热带的截面剖视图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明所述电加热管包括壳体7、螺旋状加热带1和相变蓄热体5，所述螺旋状加热带1固定设置在壳体7中，螺旋状加热带1的一端端部露出在壳体7之外；所述相变蓄热体5填充在壳体7中，并且相变蓄热体5充满壳体7与螺旋状加热带1之间的间隙空间；所述螺旋状加热带1包括第一加热丝2a、第二加热丝2b、第三加热丝2c、第一金属箔4和第二金属箔6，第一金属箔4和第二金属箔6相对设置并互相贴合在一起，所述第一加热丝2a、第二加热丝2b和第三加热丝2c夹在第一金属箔4和第二金属箔6之间，所述第一金属箔4和第二金属箔6卷绕成螺旋状，所述第一加热丝2a、第二加热丝2b和第三加热丝2c分别与第一供电导线8a、第二供电导线8b和第三供电导线8c连接，所述第一供电导线8a、第二供电导线8b和第三供电导线8c各自独立地控制所述第一加热丝2a、第二加热丝2b和第三加热丝2c的加热功率；如图2所示，所述第一金属箔4和第二金属箔6之间设置有粘合剂层10，所述第一加热丝2a、第二加热丝2b和第三加热丝2c埋设在粘合剂层10中，第一金属箔4和第二金属箔6通过粘合剂层10粘合在一起；第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝不与第一金属箔和第二金属箔接触。

所述第一加热丝2a通过第一接头3a与第一供电导线8a连接，所述第二加热丝2b通过第二接头3b与第二供电导线8b连接，所述第三加热丝2c通过第三接头3c与第三供电导线8c连接。

所述第一接头3a、第二接头3b和第三接头3c设置在第一金属箔4和第二金属箔6之间，第一金属箔4和第二金属箔6将所述第一接头3a、第二接头3b和第三接头3c完整地覆盖。

优选地，所述第一金属箔4和第二金属箔6的厚度为200-300μm。

优选地，所述第一金属箔4和第二金属箔6的宽度为20-35mm。

优选地，所述第一加热丝2a、第二加热丝2b和第三加热丝2c的直径为300-450μm。

所述相变蓄热体5由10-20质量％的聚乙二醇和80-90质量％的十水硫酸钠溶液混合而成，其中十水硫酸钠溶液中硫酸钠的浓度为20-30质量％。

所述相变蓄热体5由10-20质量％的聚乙二醇和80-90质量％的六水氯化镁溶液混合而成，其中六水氯化镁溶液中氯化镁的浓度为5-10质量％。

本发明所述电加热管的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在第一金属箔4上均匀地涂覆一层粘合剂层10，将第一加热丝2a、第二加热丝2b和第三加热丝2c分别通过第一接头3a、第二接头3b和第三接头3c与第一供电导线8a、第二供电导线8b和第三供电导线8c连接好以后，互相平行地埋设在粘合剂层10中，将第二金属箔6对齐压在第一金属箔4上，使第一金属箔4和第二金属箔6将第一加热丝2a、第二加热丝2b和第三加热丝2c、第一接头3a、第二接头3b和第三接头3c、第一供电导线8a、第二供电导线8b和第三供电导线8c以及粘合剂层10夹在中间，使第一金属箔4和第二金属箔6通过粘合剂层10粘合在一起；第一供电导线8a、第二供电导线8b和第三供电导线8c的端部预留与外部电源连接的接头；静置45分钟以后，将粘合在一起的第一金属箔4和第二金属箔6卷绕成螺旋状，制成螺旋状加热带；

步骤二：将10-20质量％的聚乙二醇和80-90质量％的十水硫酸钠溶液混合均匀，其中十水硫酸钠溶液中硫酸钠的浓度为20-30质量％；或者将10-20质量％的聚乙二醇和80-90质量％的六水氯化镁溶液混合均匀，其中六水氯化镁溶液中氯化镁的浓度为5-10质量％，制成相变蓄热体5；

步骤三：将步骤一制成的螺旋状加热带固定设置在壳体7中，在壳体7内螺旋状加热带1与壳体7之间的间隙空间中充满步骤二制成的相变蓄热体5，密封，制成本发明所述电加热管。

本发明所述的相变蓄热体5在将电加热管内螺旋状加热带发出的热量导出至加热管壳体外壁的过程中会发生相变，从而显著提升导热效能。本发明所述的相变蓄热体5的导热率可以达到8.15-9.34W/m·K，相变潜热可以达到192-243J/g。

所述的相变蓄热体5在发生相变前后其体积不会发生显著变化，不会对电加热管的壳体内壁造成额外压力而导致管壁破裂，从而保证了密封电加热管的使用安全。使用该相变蓄热体的电加热管，经5000次通电工作测试，产品运行安全稳定，没有发生填充材料的泄漏，且导热效率和耗电量都没有明显劣化。

本发明所述电加热管相比于使用氧化镁砂作为导热介质的传统电加热管，显著提升了热转换效率和热传导效率，相比于传统的电加热管，单位负荷所产生的热量大大提高，从而能够进一步降低电加热管的耗电量。例如，对于使用氧化镁砂做填充物的传统电加热管，当输入功率为1500瓦时，加热管外壁温度也只能够达到约290摄氏度。而将上述传统电加热管中的氧化镁砂替换为本发明的相变蓄热体后，在输入功率达到200瓦时，电加热管壳体外壁的温度即能达到300摄氏度左右，在一些具体的实施方案中，达到了296-343摄氏度；当输入功率达到300瓦时，电加热管壳体外壁的温度即能达到500摄氏度左右，在一些具体的实施方案中，达到了485-539摄氏度。可见，本发明的技术方案能够使电加热管显著节能，提升了热转换效率和热传导效率。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。