专利名称：一种改进型碳纤维远红外电热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电热元件，尤其是涉及一种碳纤维远红外电热管。
背景技术：
碳纤维远红外电热管由于其远红外转换率远高于其他材料制成的电热管已被广泛使用多年，高温电加热的应用是近年的事。国家专利局公告的碳纤维电热管专利已十余项，市场上也有许多种碳纤维电热管。包括日本某些公司碳纤维电热管也有几个关键问题尚未得到很好的解决。首先，发热区和引出电极无冷区设置，发热区和引出电极之间无温度递减，引出电极几乎在与发热区等同温度下长期工作，异质材料连接会发生电阻值变化，即使是小小变化也会引起该点功率发生很大变化，过载使引出电极很快烧毁。其二，碳纤维电阻的负温度特性和物理气相沉积使碳纤维电热管长期工作后功率不但不衰减反而增大，甚至功率骤增，引起爆管。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决上述之不足而提供一种抗过载能力更强，在额定寿命时间内功率更稳定，更安全可靠的碳纤维远红外电热管。
本实用新型是通过下述技术方案来实现上述目的的本实用新型包括石英管壳、作为发热体的碳纤维线、可耐高温的支撑体、电极，支撑体设置在石英管壳内，碳纤维线缠绕在支撑体上且其两端与电极相接，位于支撑体表面两端的碳纤维线的形状为可形成冷区的直线状，直线状碳纤维线与非直线状碳纤维线的相交处设置有将其缠紧在支撑体上的扎线。
所述直线状碳纤维线的长度为8至25毫米。石英管壳为石英玻璃管壳，支撑体为石英管或可耐温1000℃以上的绝缘的柔性耐高温纤维绳，电极为由钼丝制成的发卡型电极，碳纤维线除两端外均匀平行的缠绕在支撑体上，扎线为绝缘扎线。碳纤维线末端分别与电极紧密绕缠在一起，在它们四周设置有将两者紧捆在一起的金属丝；在它们外侧设置有起遮蔽作用的金属套。
所述支撑体上缠绕有单组碳纤维线。支撑体上也可并行缠绕有双组碳纤维线，且支撑体一端设有双电极或双发卡型电极。碳纤维线由中心部分的碳纤维长丝束和外围的螺旋缠绕的碳纤维长丝束或金属组成；碳纤维线或由若干束碳纤维长丝加捻形成；碳纤维或由单束碳纤维长丝加捻形成。采用单组碳纤维线时，发卡型电极与石英管支撑体两端的固定方式采用封闭式，其封闭形状为矩形或圆锥形，发卡型电极被封闭在中心。
采用双组碳纤维线时，电极与支撑体两端的固定方式采用封闭式，形状为扁平形；两电极中间放置有石英或陶瓷绝缘体。发卡型电极与柔性耐高温纤维绳固定是将发卡型电极分别通过插入的方式设置在纤维绳两端中心，两端外侧设置有用于将二者固定扎紧的扎丝。
本实用新型的优点在于1、抗过载能力强。在额定电压1.36倍状态连续通电时间大于60小时，在额定电压1.5倍状态连续通电时间大于24小时，碳纤维电热管不爆不裂无损坏；2、在额定电压下经5000小时寿命实验，电阻或功率变化不超正负5％；3、长期使用不会发生电阻变小功率骤增的现象。4、过载实验中引出电极工作稳定，不会过热而引起石英管起泡损坏。5、采用双电极和双纤维线的结构，可实现一管双功率的功能，使得功率变化的适应性更强，应用范围更广，抗过载能力更强，在额定寿命时间内功率更稳定，更安全可靠。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型单组碳纤维管实施例结构示意图；图2为本实用新型双组碳纤维管实施例结构示意图；图3为本实用新型异形管实施例结构示意图；图4为本实用新型单组碳纤维管实施例冷区及电极连接方式放大图；图5为本实用新型双组碳纤维管实施例冷区及双电极端的电极连接方式放大图；图6为本实用新型实施例单电极端的电极固定方式放大图；图7为本实用新型实施例双电极端的电极固定方式放大图；图8为本实用新型实施例柔性耐高温纤维绳支撑体与发卡型电极固定方式放大图；图9为本实用新型实施例发卡型电极结构示意图；图10为本实用新型实施例一种碳纤维线结构示意图；图11为本实用新型实施例另一种碳纤维线结构示意图；图12为本实用新型实施例第三种碳纤维线结构示意图。
具体实施例如图1、图4、图6、图9为本实用新型单组碳纤维管示意图。本实用新型包括石英玻璃管壳1、作为支撑体的可耐高温的石英管2、作为发热体的碳纤维线3、由钼丝制成的发卡型电极4组成。发卡型电极4放入石英管2上，部分留置在外，然后封闭固定，其封闭形状为矩形或圆锥形。位于石英管2表面两端的碳纤维线31的形状为可形成冷区的直线状，直线状碳纤维线31与非直线状碳纤维线32的相交处33设置有将其缠紧在石英管2上的绝缘扎线5；直线状碳纤维线31即冷区6的长度为15毫米。碳纤维线3均匀平行地成螺旋状缠绕在石英管2上，碳纤维线3两端与发卡型电极4相接并紧密绕缠在一起，然后用钼丝7将二者扎紧，最后在它们外侧套上起遮蔽作用的金属装饰外套8。将缠好碳纤维线3的石英管2放入石英玻璃管壳1内，两端封闭，抽真空，充入惰性气体即可。
正是由于设置了冷区，使得碳纤维线与电极接点温度远低于发热区温度，提高了过载能力，延长了使用寿命。
如图2、图5、图7、图9为本实用新型双组碳纤维管实施例示意图。图2与图1的不同之处在于图1仅包括碳纤维线3，且两端均只有一个发卡型电极4。而图2则包括碳纤维线3a和碳纤维线3b，且一端有一个发卡型电极4a，另一端则有两个电极即发卡型电极4b和发卡型电极4c；发卡型电极4b和发卡型电极4c之间放有绝缘棒9，也可以是石英或陶瓷绝缘体。发卡型电极4b和发卡型电极4c与石英管2两端的固定方式采用封闭式，形状为扁平形。碳纤维线3a和碳纤维线3b平行均匀缠绕在石英管2上，两端也留有15毫米冷区6，其余部分的结构形式与图1相同。正是由于采用了上述双电极和双纤维线的结构，实现了一管双功率的功能，使得功率变化的适应性更强，应用范围更广，抗过载能力更强，在额定寿命时间内功率更稳定，更安全可靠。
如图3、图8、图9为本实用新型异形管实施例示意图。图3与图1的不同之处在于图1所用的支撑体为石英管2，发卡型电极4固定在石英管2两端。而图2的支撑体则为可耐温1000℃以上的绝缘的柔性耐高温纤维绳3c，两端也留有15毫米冷区6，发卡型电极4与柔性耐高温纤维绳3c的固定是将发卡型电极4通过插入的方式设置在纤维绳3c两端中心，两端外侧设置有用于将二者固定扎紧的扎丝10。其余部分的结构形式与图1相同。实施例中的碳纤维线由中心部分的碳纤维长丝束和外围的螺旋缠绕的碳纤维长丝束或金属组成。当然，碳纤维线也可由若干束碳纤维长丝加捻形成，也可由单束碳纤维长丝加捻形成。
权利要求1.一种改进型碳纤维远红外电热管，包括石英管壳、作为发热体的碳纤维线、可耐高温的支撑体、电极，支撑体设置在石英管壳内，碳纤维线缠绕在支撑体上且其两端与电极相接，其特征在于位于支撑体表面两端的碳纤维线的形状为可形成冷区的直线状，直线状碳纤维线与非直线状碳纤维线的相交处设置有将其缠紧在支撑体上的扎线。
2.根据权利要求1所述的改进型碳纤维远红外电热管，其特征在于所述直线状碳纤维线的长度为8至25毫米。
3.根据权利要求1所述的改进型碳纤维远红外电热管，其特征在于所述石英管壳为石英玻璃管壳，支撑体为石英管或可耐温1000℃以上的绝缘的柔性纤维绳，所述电极为由钼丝制成的发卡型电极，碳纤维线除两端外均匀平行的缠绕在支撑体上，所述扎线为绝缘扎线。
4.根据权利要求1或2或3所述的改进型碳纤维远红外电热管，其特征在于所述碳纤维线末端分别与电极紧密绕缠在一起，在它们四周设置有将两者紧捆在一起的金属丝；在它们外侧设置有起遮蔽作用的金属套。
5.根据权利要求1、2或3所述的改进型碳纤维远红外电热管，其特征在于所述支撑体上缠绕有单组碳纤维线。
6.根据权利要求1、2或3所述的改进型碳纤维远红外电热管，其特征在于所述支撑体上并行缠绕有双组碳纤维线，且支撑体一端设有双电极或双发卡型电极。
7.根据权利要求1、2或3所述的改进型碳纤维远红外电热管，其特征在于所述碳纤维线可以由中心部分的碳纤维长丝束和外围的螺旋缠绕的碳纤维长丝束或金属组成；也可以由若干束碳纤维长丝加捻形成；或由单束碳纤维长丝加捻形成。
8.根据权利要求6所述的改进型碳纤维远红外电热管，其特征在于所述发卡型电极与石英管支撑体两端的固定方式采用封闭式，其封闭形状为矩形或圆锥形，发卡型电极被封闭在中心。
9.根据权利要求6所述的改进型碳纤维远红外电热管，其特征在于所述电极与支撑体两端的固定方式采用封闭式，形状为扁平形；两电极中间放置有石英或陶瓷绝缘体。
10.根据权利要求3所述的改进型碳纤维远红外电热管，其特征在于所述发卡型电极与柔性耐高温纤维绳固定是将发卡型电极分别通过插入的方式设置在纤维绳两端中心，两端外侧设置有用于将二者固定扎紧的扎丝。
专利摘要本实用新型公开一种改进型碳纤维远红外电热管，包括石英管壳、作为发热体的碳纤维线、可耐高温的支撑体、电极组成，支撑体设置在石英管壳内，碳纤维线缠绕在支撑体上且其两端与电极相接，位于支撑体表面两端的碳纤维线的形状为可形成冷区的直线状，直线状碳纤维线与非直线状碳纤维线的相交处设置有将其缠紧在支撑体上的扎线；所述支撑体上可缠绕双组碳纤维线，以实现一管双功率。本实用新型的优点在于抗过载能力强，电阻或功率变化小；长期使用不会发生电阻变小功率骤增的现象；过载实验中引出电极工作稳定，不会过热而引起石英管起泡损坏；在额定寿命时间内功率更稳定，更安全可靠。
文档编号H05B3/16GK2766479SQ200420082919
公开日2006年3月22日 申请日期2004年8月17日 优先权日2004年8月17日
发明者李家俊 申请人:李家俊