节能防爆水电分离式电热管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是一种日常用品领域的技术，具体是一种高热流密度的节能防爆水电分离式电热管。
【背景技术】
[0002]加热器的发热组件是加热器关键部件之一。高功率密度的发热组件可以大大缩短加热器烧开水的时间，为生产和生活提供极大的方便。
[0003]传统的加热器发热效率比较低，如一般的铸铝式发热器，其热流密度最大约为
0.05MW/m2。目前，市场上饮水机的加热器功率一般从100W多到500W不等，热流密度不高，在现有的技术条件下，额定功率为420W的饮水机加热时间为10分钟左右。
[0004]现有的某些饮水机采用玻璃管作为发热组件，其发热效率较高，但在把水加热到沸腾时会产生一些不稳定因素，导致玻璃管破裂，从而影响饮水机的安全性。其主要的技术难点在于如何在玻璃管表面形成有效的汽化核心，这也是如何进一步提高加热管单位面积的发热功率和保证其安全性的关键。
[0005]现有技术存在一种防止玻璃加热管在沸腾剧烈时破裂的方法，在玻璃管中加装钢丝网或弹簧，此方法由于在安装时需要让钢丝网或弹簧通过自身的弹性力与加热管内壁面紧密贴合，造成玻璃管内部应力集中而降低了其强度，长时间使用过程中还会发生弹性失效，因此并不能本质上解决沸腾爆管的安全隐患。加装钢丝网或弹簧，长期使用还会造成结垢和化学腐蚀等不良后果，影响水质和饮用水卫生安全，影响人体的健康。
[0006]经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号N101909371A公开(公告)日2010.12.08，公开了一种强安节能型防爆电加热器，加热气、油、水等介质，提高介质的温度。该防爆电加热器主要由防爆接线腔体、管板、电热管、温度传感器、测温护管、浇注树脂筒体、填充粉粒筒体、放气阀座等组成。特征是:电热管和测温护管的管口处分别焊接在法兰板上；在法兰板端面上焊接填充粉粒筒体；在填充粉粒筒体圆上焊接放气阀座；在填充粉粒筒体端面上焊接浇注树脂筒体；在浇注树脂筒体端面外圆上焊接管板；在管板的端面圆处焊接防爆接线腔体。在填充粉粒筒体中紧密填充具有绝缘、耐温、传热的粉粒；在浇注树脂筒体中浇满具有绝缘、耐温、凝后坚固的树脂。温度传感器前端部分无测温护管，温度传感器前端部分相应位置设计、制作一个Ω形膨胀节。本实用新型有足够的安全性，且节约电能。但该技术结构复杂，制造工艺比较多，无法实现很高的热流密度，而且不适合用在即时加热器的领域，其填充粉粒也不具备本实用新型中防爆净化颗粒所具有的改善流道传热性能，净化水质的作用。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种节能防爆水电分离式电热管。其热流密度比传统的石英玻璃电加热管提高一倍以上，并且从根本上解决沸腾爆管隐患，具有体积小、加热快、清洁、安全等特点。在石英玻璃管内填充防爆净化颗粒:一方面，颗粒与玻璃管表面接触部分能形成有效的汽化核心，彻底解决玻璃管爆管隐患问题。玻璃管内形成的流道结构还可以抑制沸腾过程中石英管局部过热和流动不稳定性的发生，可以大大提高单位面积的热功率；另一方面，可以根据不同区域水质特性，选用不同材质的过滤颗粒进行净化和调节水质。
[0008]本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括:基体石英玻璃管、镀在石英玻璃管外表面的金属加热膜、石英玻璃管内填充防爆净化颗粒以及包裹在金属加热膜外表面的耐高温绝热材料。
[0009]所述的电热管内流体区域填充有防爆净化颗粒，该防爆净化颗粒优选为活性炭颗粒、石英颗粒和/或矿物质颗粒。
[0010]所述的金属加热薄膜的外部设有高温绝缘绝热材料，该高温绝缘绝热材料优选聚四氟乙烯胶带和玻璃纤维布等。
[0011]所述的金属加热膜两端分别设有用于与加热电源相连的电极。
[0012]所述的电热管的底端通过流量调节阀与供水箱相连，电热管与流量调节阀之间设有橡胶转换接头。
[0013]所述的电热管的底端与橡胶转换接头之间设有圆形不锈钢细筛网，用于去除流体中的不溶性杂质并防止防爆净化颗粒下漏而堵塞管道。
[0014]所述的电热管的顶端设有出水管，该出水管上设有橡胶转换接头。
[0015]技术效果
[0016]与现有技术相比，本实用新型的技术效果包括:克服了传统电热管热流密度低的弊端，解决了在高热流密度下，电热管内部沸腾不稳定，容易产生破裂的问题，通过在电热管内填充防爆净化颗粒，该颗粒与石英玻璃管的接触点能很好的形成沸腾汽化核心并破坏热边界层，强化沸腾传热；同时减小流道截面流通面积，增加流体流速，具有流化床的特性，从而降低石英管流通截面上的传热不均匀性、强化传热和减小沸腾两相流流动不稳定性，提高了加热元件的安全性；采用了很好的电绝缘和绝热措施、并增加了水净化和水质调节的功能，可作为一款多功能、更安全可靠的核心加热元件广泛应用于水家电等领域。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型结构示意图。
[0018]图2为实施例的发热体立体结构图。
【具体实施方式】
[0019]下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0020]实施例1
[0021]如图1所示，本实施例包括:基体石英玻璃管4、镀在石英玻璃管外表面的金属加热膜6以及包裹在金属加热膜外表面的耐高温绝热材料11。
[0022]所述的基体石英玻璃管4内的流体区域填充有各种防爆净化颗粒3，该颗粒与石英玻璃管的接触点能很好的形成沸腾汽化核心并破坏热边界层，强化沸腾传热；同时减小流道截面流通面积，增加流体流速，具有流化床的特性，从而降低石英管流通截面上的传热不均匀性、强化传热和减小沸腾两相流流动不稳定性，从而有效地提高传热热流密度，并且保证石英玻璃管不会破裂。
[0023]所述的防爆净化颗粒3可以为活性炭颗粒、石英颗粒或矿物质颗粒，有对水进行净化和调节水质的功效。例如:如活性炭可以有效吸附水中的小分子结构和大分子结构的不良物质；硅铝酸盐矿物质具有独特的离子交换能力、静电吸引力及吸附能力、筛分和催化能力，具有较高的机械强度、热稳定性和很强的耐酸耐碱性；麦饭石是一种天然的具有生物效应和医疗作用的二长岩类斑岩石，它含有人体所必需的钾、钠、钙、镁、磷常量元素和锌、铁、砸、铜、锶、碘、氟、偏硅酸等十八种微量元素，具有医疗保健，净化水质的功能，在通常条件下，麦饭石溶出液中四种微量元素偏硅酸、Sr、Zn、F含量可达到或接近国家饮料矿泉水标准。
[0024]本实施例采用高温绝缘绝热材料对金属加热薄膜6进行绝缘和绝热，提高使用安全性以及加热器的热效率。
[0025]所述的金属加热膜6两端的2个电极X，Y，可以通过导线夹连接到加热电源上。
[0026]所述的电热管的底端通过一个橡胶转换接头I与流量调节阀8连接，流量调节阀进口端连接供水箱7。
[0027]所述的电热管底端与橡胶转换接头之间放置有一层很薄的圆形不锈钢细筛网2，用于去除流体中的不溶性杂质并防止防爆净化颗粒3下漏而堵塞管道。
[0028]所述的电热管的顶端通过一个橡胶转换接头5接出一根出水管供用户使用10。
[0029]使用过程中，通过导线夹连接电热管的加热电极，并接通电源加热，通过流量调节阀来控制进入电热管的流体流量大小，用户就可以在出水管处即时地获得开水或热水。
【主权项】
1.一种节能防爆水电分离式电热管，其特征在于，包括:基体石英玻璃管、镀在石英玻璃管外表面的金属加热膜、石英玻璃管内填充防爆净化颗粒以及包裹在金属加热膜外表面的耐高温绝热材料。
2.根据权利要求1所述的节能防爆水电分离式电热管，其特征是，所述的电热管内流体区域填充有防爆净化颗粒。
3.根据权利要求1所述的节能防爆水电分离式电热管，其特征是，所述的金属加热薄膜的外部设有高温绝缘绝热材料，该高温绝缘绝热材料为聚四氟乙烯胶带和玻璃纤维布。
4.根据权利要求1所述的节能防爆水电分离式电热管，其特征是，所述的金属加热膜两端分别设有用于与加热电源相连的电极。
5.根据权利要求1所述的节能防爆水电分离式电热管，其特征是，所述的电热管的底端通过流量调节阀与供水箱相连，电热管与流量调节阀之间设有橡胶转换接头。
6.根据权利要求1所述的节能防爆水电分离式电热管，其特征是，所述的电热管底端与橡胶转换接头之间设有用于去除流体中的不溶性杂质并防止防爆净化颗粒下漏而堵塞管道的圆形不锈钢细筛网。
7.根据权利要求1所述的节能防爆水电分离式电热管，其特征是，所述的电热管的顶端设有出水管，该出水管上设有橡胶转换接头。
8.根据权利要求2所述的节能防爆水电分离式电热管，其特征是，所述的防爆净化颗粒为活性炭颗粒、石英颗粒和/或矿物质颗粒。
【专利摘要】一种节能防爆水电分离式电热管，包括：基体石英玻璃管、镀在石英玻璃管外表面的金属加热膜、石英玻璃管内填充防爆净化颗粒以及包裹在金属加热膜外表面的耐高温绝热材料。本实用新型通过向石英玻璃管内加入防爆净化颗粒，一方面为管内流体区域提供了特殊的流道结构进而实现强化传热，抑制沸腾过程中石英玻璃管局部过热和流动不稳定性的发生，从而很好的防止石英管破裂，另一方面可以根据不同区域水质特性来进行净化和调节水质。同时通过在金属加热膜外面包裹耐高温绝热材料，减少了电热管的热量损失，具有节能的特性。
【IPC分类】F24H1-10, F24H9-18
【公开号】CN204421317
【申请号】CN201420801359
【发明人】龚圣捷, 梅勇, 陈书琦, 顾汉洋, 王驰, 马卫民
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月16日