小型单端输入双路铠装电热器的制作方法

本实用新型涉及加热器领域，特别涉及一种小型单端输入双路铠装电热器。

背景技术：

单端输入电热器是一种管状电热元件，在前端封口的金属管装入高电阻电热合金丝作为发热材料，高电阻电热合金丝周围填充良好绝缘性能、高导热系数的填充料，金属管后端开口封装后，制成金属管发热的单端输入电加热器，广泛应用在航天、航空等领域。然而，目前广泛使用的单端输入电热器各处的发热功率相同，使得单端输入电热器的金属管各处温度均较高，会加速金属管后端封装处老化速度，导致单端输入电热器可靠性下降、使用寿命缩短。此外，由于这种单端输入电热器金属管的功率损耗大，电能浪费严重，无法有效满足航天、航空苛刻条件的使用要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种小型单端输入双路铠装电热器，其结构简单、紧凑，功率损耗小、可靠性能高，能有效满足航空、航天等苛刻条件的使用要求。

本实用新型的技术方案是：一种小型单端输入双路铠装电热器，包括金属套管，金属套管的前端封口，金属套管的后端套设封装套，所述金属套管的管腔内设有四根沿轴向延伸的电热丝，这四根电热丝通过绝缘导热填充物相互隔开，且与金属套管的内壁之间留有间距，其中两根电热丝的前端通过焊接相连，构成呈U形弯曲的第一加热元件，余下两根电热丝的前端通过焊接相连，构成呈U形弯曲的第二加热元件，所述金属套管的前段经拉拔缩径，通过盘卷形成呈螺旋盘绕延伸的小径发热段，金属套管的后段形成大径过渡段，所述四根电热丝位于金属套管小径发热段的丝段缩径，至小于或等于电热丝位于金属套管大径过渡段的丝段直径的1/2，所述各电热丝的后端外伸至封装套中，分别与对应的电源引线焊接相连，所述封装套内填充绝缘导热填充物，且通过高温有机密封胶封口。

所述电热丝位于金属套管小径发热段的丝段直径d为0.1-0.2mm，所述电热丝位于金属套管大径过渡段的丝段直径d₁为0.2-0.4mm。

所述绝缘导热填充物采用金属氧化物MgO。

所述第一加热元件、第二加热元件相互平行且具有间隔距离t。

所述电热丝经拉拔缩径，使电热丝位于金属套管小径发热段的丝段与电热丝位于金属套管大径过渡段的丝段之间为平滑过渡连接。

采用上述技术方案具有以下有益效果：

1、其中两根电热丝的前端通过焊接相连，构成呈U形弯曲的第一加热元件，余下两根电热丝的前端通过焊接相连，构成呈U形弯曲的第二加热元件，金属套管内设置有两个加热元件，两个加热元件相互独立，提高电热电缆的可靠性，同时，两个加热元件的发热功率高，满足苛刻条件的使用需求。

2、金属套管的前段经拉拔缩径，形成呈螺旋盘绕延伸的小径发热段，金属套管的后段形成大径过渡段，四根电热丝位于金属套管小径发热段的丝段缩径，至小于或等于电热丝位于金属套管大径过渡段的丝段直径的1/2。在电流相同的情况下，电热丝的发热量与其电阻值成正比关系，电热丝直径越大，电阻越小，发热功率越小，电热丝直径越小，电阻越大，发热功率越高。由于电热丝位于金属套管大径过渡段的直径至少为电热丝位于金属套管小径发热段直径的两倍，使电热丝在大径过渡段的发热功率远小于在小径发热段的发热功率，小径发热段的发热量大，满足加热使用需求，大径过渡段的发热量小，温度增量小，避免对金属套管后端的封口造成不良影响，延长电热电缆的使用寿命，同时，有效降低电热电缆的功率损耗。金属套管的管径与电热丝的直径相适应，满足电热丝装配空间的需求，且使小径发热段结构紧凑化。

3、电热丝经拉拔缩径，使电热丝位于金属套管小径发热段的丝段与电热丝位于金属套管大径过渡段的丝段之间为平滑过渡连接，保证电热丝大径段、小径段连接处的电阻值为平滑变化，使电热丝的发热功率由大径段、连接处、小径段平滑增大。

下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型封装套的结构示意图；

图3为本实用新型金属套管大径过渡段的结构示意图；

图4为本实用新型金属套管小径发热段的结构示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为图4的B-B剖视图。

附图中，1为金属套管，1a为小径发热段，1b为大径过渡段，2为封装套，3为电热丝，4为绝缘导热填充物，5为第一加热元件，6为第二加热元件，7为电源引线，8为高温有机密封胶。

具体实施方式

参见图1至图6，为一种小型单端输入双路铠装电热器的具体实施例。小型单端输入双路铠装电热器包括金属套管1，金属套管1的前端封口，金属套管1的后端套设封装套2，本实施例中，金属套管采用型号为Inconel600的合金管，合金管壁s厚度为0.1-0.2mm，合金管的前端开口通过封头焊封口，套设在合金管后端的封装套2的尺寸为Φ5.4mm*30mm。所述金属套管1的管腔内设有四根沿轴向延伸的电热丝3，这四根电热丝3通过绝缘导热填充物4相互隔开，且与金属套管1的内壁之间留有间距，具体为，四根电热丝均采用Cr₂₀Ni₈₀合金丝，绝缘导热填充物采用纯度为99.4%的MgO金属氧化物。其中两根电热丝的前端通过激光焊接相连，构成呈U形弯曲的第一加热元件5，余下两根电热丝的前端通过激光焊接相连，构成呈U形弯曲的第二加热元件6，第一加热元件5、第二加热元件6相互平行且具有间隔距离t，具体为，该间隔距离t为0.17mm。所述金属套管1的前段经拉拔缩径，再通过盘卷形成呈螺旋盘绕延伸的小径发热段1a，小径发热段1a的直径D为1.2mm，金属套管1的后段形成大径过渡段1b，小径发热段1a的直径D与大径过渡段D₁的变径量（（D₁²-D^2））/D₁²）不低于25%。所述四根电热丝3位于金属套管小径发热段1a的丝段经拉拔缩径，至小于或等于电热丝位于金属套管大径过渡段的丝段直径的1/2，电热丝3位于金属套管小径发热段1a的丝段与电热丝3位于金属套管大径过渡段的丝段之间为平滑过渡连接，电热丝3位于金属套管小径发热段1a的丝段直径d为0.1-0.2mm，电热丝3位于金属套管大径过渡段1b的丝段直径d₁为0.2-0.4mm，本实施例中，电热丝3位于金属套管小径发热段1a的丝段直径d设为0.135mm。所述各电热丝3的后端外伸至封装套2中，分别与对应的电源引线7焊接相连，所述封装套2内填充绝缘导热填充物4，且通过高温有机密封胶8封口。

本实用新型小型单端输入双路铠装电热器的重量≤10g，输入电压为28V，发热功率为8-10W，功率损耗≤3%。

本实用新型小型单端输入双路铠装电热器的使用方法为，以安装在航空飞行器发动机5N绿色单元推力器上为例。航空飞行器发动机的任务是根据制导、导航与控制分系统的需要，提供初始轨道捕获、轨道保持、轨道机动和姿态控制与保持所需的力或力矩，小型单端输入双路铠装电热器安装在发动机推力器催化床内，电热器第一加热元件对应的两根电源引线连接电压为28V的电源（直流），第二加热元件作备份用。小型单端输入双路铠装电热器对推力器催化床加热，保证推力器催化床内的绿色推进剂达到350℃以上催化温度，达到推力器点火温度要求。