一种复合电加热管的制作方法

本实用新型属于电加热技术领域，具体涉及一种新型复合电加热管及其制备方法。

背景技术：

电加热管(亦称电加热棒)是专门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、发电厂、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绝缘导热性能的介质——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，其作用是将电热丝发出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。氧化镁作为热传导介质，热传导慢，自身热损耗大。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。

例如公开号为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，包括不锈钢空管，不锈钢空管内设有加热丝，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电-热转换效率及导热效率、加快热量传递速度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：

本实用新型的目的在于提供一种新型复合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电-热转换效率、加快热量传递速度、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，本实用新型所述新型复合电加热管包括本实用新型所述新型复合电加热管包括不锈钢空管、螺旋状加热带和超导液体，所述螺旋状加热带固定设置在不锈钢空管中，螺旋状加热带的两端端部露出在不锈钢空管之外；所述超导液体填充在不锈钢空管中，并且超导液体充满不锈钢空管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、第二金属箔和绝缘隔片，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以及绝缘隔片夹在第一金属箔和第二金属箔之间，第一加热丝和第三加热丝位于绝缘隔片与第二金属箔之间，第二加热丝位于绝缘隔片与第一金属箔之间，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。

所述第一接头和第三接头位于绝缘隔片与第二金属箔之间，所述第二接头位于绝缘隔片与第一金属箔之间。

所述第一供电导线和第三供电导线位于绝缘隔片与第二金属箔之间，所述第二供电导线位于绝缘隔片与第一金属箔之间。

所述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。

所述第一金属箔的上表面上设有第一粘合剂层，第二加热丝埋设在第一粘合剂层中，第一粘合剂层的上表面上设有绝缘隔片，绝缘隔片的上表面上设有第一加热丝、第一接头与第一供电导线、第三加热丝、第三接头和第三供电导线，第二金属箔的下表面上设有第二粘合剂层，第二金属箔和第二粘合剂层覆盖在第一加热丝、第一接头与第一供电导线、第三加热丝、第三接头和第三供电导线上，第一金属箔和第二金属箔通过第一粘合剂层和第二粘合剂层粘合在一起。

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。

本实用新型所述新型复合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第一粘合剂层，将第二加热丝埋设在第一粘合剂层中，并将第二加热丝通过第二接头与第二供电导线连接，将绝缘隔片覆盖在第一粘合剂层的上方，绝缘隔片和第一金属箔将第二加热丝夹在中间；将第一加热丝和第三加热丝分别通过第一接头和第三接头与第一供电导线和第三供电导线连接好以后，互相平行地铺设在绝缘隔片的上表面上，使第一加热丝、第二加热丝和第三加热丝互相平行；在第二金属箔的下表面上涂覆第二粘合剂层，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、第一粘合剂层、第二粘合剂层以及绝缘隔片夹在中间，使第一金属箔和第二金属箔通过第一粘合剂层和第二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：将步骤一制成的螺旋状加热带固定设置在不锈钢空管中，将不锈钢空管抽成真空，将超导液体充入不锈钢空管中，使超导液体充满螺旋状加热带与不锈钢空管之间的间隙空间；

步骤三：将不锈钢空管密封，制成所述电加热管。

本实用新型具有如下优点：本实用新型所述的新型复合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，电加热管中设置有超导液体，采用超导液体作为传导介质，提高了电热转换率，加快了热传导速度，降低了自身热损耗。

附图说明

图1是本实用新型所述新型复合电加热管的结构示意图。

图2是图1中B-B’方向的截面剖视图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1和图2所示，本实用新型所述新型复合电加热管包括不锈钢空管7、螺旋状加热带1和超导液体5，所述螺旋状加热带1固定设置在不锈钢空管7中，螺旋状加热带1的两端端部露出在不锈钢空管7之外；所述超导液体5填充在不锈钢空管7中，并且超导液体5充满不锈钢空管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、第二金属箔6和绝缘隔片12，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以及绝缘隔片12夹在第一金属箔4和第二金属箔6之间，第一加热丝2a和第三加热丝2c位于绝缘隔片12与第二金属箔6之间，第二加热丝2b位于绝缘隔片12与第一金属箔4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。

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和第三接头3c位于绝缘隔片12与第二金属箔6之间，所述第二接头3b位于绝缘隔片12与第一金属箔4之间。

所述第一供电导线8a和第三供电导线8c位于绝缘隔片12与第二金属箔6之间，所述第二供电导线8b位于绝缘隔片12与第一金属箔4之间。

所述第一金属箔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。

如图2所示，所述第一金属箔4的上表面上设有第一粘合剂层10，第二加热丝2b埋设在第一粘合剂层10中，第一粘合剂层10的上表面上设有绝缘隔片12，绝缘隔片12的上表面上设有第一加热丝2a、第一接头3a与第一供电导线8a、第三加热丝2c、第三接头3c和第三供电导线8c，第二金属箔6的下表面上设有第二粘合剂层11，第二金属箔6和第二粘合剂层11覆盖在第一加热丝2a、第一接头3a与第一供电导线8a、第三加热丝2c、第三接头3c和第三供电导线8c上，第一金属箔4和第二金属箔6通过第一粘合剂层10和第二粘合剂层11粘合在一起。

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。

本实用新型所述新型复合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上均匀地涂覆一层第一粘合剂层10，将第二加热丝2b埋设在第一粘合剂层10中，并将第二加热丝2b通过第二接头3b与第二供电导线8b连接，将绝缘隔片12覆盖在第一粘合剂层10的上方，绝缘隔片12和第一金属箔4将第二加热丝2b夹在中间；将第一加热丝2a和第三加热丝2c分别通过第一接头3a和第三接头3c与第一供电导线8a和第三供电导线8c连接好以后，互相平行地铺设在绝缘隔片12的上表面上，使第一加热丝2a、第二加热丝2b和第三加热丝2c互相平行；在第二金属箔6的下表面上涂覆第二粘合剂层11，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、第一粘合剂层10、第二粘合剂层11以及绝缘隔片12夹在中间，使第一金属箔4和第二金属箔6通过第一粘合剂层10和第二粘合剂层11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：将步骤一制成的螺旋状加热带固定设置在不锈钢空管7中，将不锈钢空管7抽成真空，将超导液体5充入不锈钢空管7中，使超导液体充满螺旋状加热带1与不锈钢空管7之间的间隙空间；

步骤三：将不锈钢空管7密封，制成本实用新型所述电加热管。

超导液体是市售产品，或者可以根据需要自由配置，制备超导液体的原料包括硫酸钾(化学纯)、重铬酸钾(化学纯)、二次蒸馏水；配比为硫酸钾0.5％(重量)、重铬酸钾2％(重量)、二次蒸馏水97.5％(重量)。制作方法：(以配制100克超导液体为例)，先将97.5克二次蒸馏水、0.5克硫酸钾和2克重铬酸钾依次放入烧杯，然后在烧杯下面加热，边加热边搅拌，溶液温度不得超过60摄氏度，待重铬酸钾和硫酸钾完全溶解后，将烧杯离开热源并冷却至室温。上述化学原料也可以采用分析纯，原料配比不变。

本实用新型所述的超导液体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不锈钢空管外壁的过程，能够显著提升导热效能。由于绝缘隔片12将第二加热丝2b与第一加热丝2a和第三加热丝2c隔离开，有效避免了第二加热丝2b与第一加热丝2a和第三加热丝2c之间的互相干扰。

本实用新型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实用新型的超导液体后，在输入功率达到200瓦时，电加热管不锈钢空管外壁的温度即能达到310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，电加热管不锈钢空管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489-549摄氏度。可见，本实用新型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实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，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，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。