专利名称：恒温电热管的制作方法
技术领域：
本发明属于一种具有温度自控的的电热(或热敏)元件。
现有的PTC材料是掺杂微量的稀土元素的钛酸钡(BaTiO3)化合物，即利用化学方法使固体陶瓷材料的电阻率具有正温度系数，广泛用作热敏元件和电热元件，其弱点是1.导热程度低不能用作大功率发热体；2.最高温度限制在300℃以下。
本发明的目的是，利用物理方法使恒温电热管的电阻率具有正度系数，用作热敏元件比现有PTC具有更大的温度应用范围；用作电热元件，可提供特大功率发热体。
本发明恒温电热管的结构有两种，一种是半封闭型，另一种是全封闭型。恒温电管由电极、绝缘套(使用安全电时不需绝缘套)、管壳构成；电极坚直装在管壳的下端的绝缘套内或绝缘杆上，如果导电液是水及其溶液，电极材料必须是吸氢金属(如铂、钯、不锈钢等)或吸附能力强的碳材料，并在电极上只能加频率大于或等于50赫兹的交流电。半封闭型恒温电热管上端有排气孔和浮阀，下端有导电液的进出通道，导电液的进出通道处可设接零电极，或让导电液通过接零电极，导电液是被加热或被传感液体。全封闭型恒温电热管是全封闭的，内有导电液和压力气囊。导电液是水及其液体，也可以是在常温下或熔溶下金属及其合金液体。当电热或外热使恒温电热管温度升高到其内导电液的沸点时，导电液沸腾产生蒸汽，温度升高，蒸汽压力增大，电极间导电液被排出或被排入压力气囊中，电极间的导电截面减少，电极间的平均电阻率上升。相反，如果温度降低，蒸汽压力减小，导电液进入电极间，使电极间导电截面增大，平均电阻率减小，然而达到使这种恒温电热管具有“PTC”性能。
本发明恒温电热管的优点是如用作温度传感元件，其温度控制范围大，特别是半封闭型恒温电热管用作传感器，能对无导电液作出反应，例如将此传感器装在电热开水器容器内，它能保证无水和水开两种状态均能关断电源，以保证电开水器的电热安全。用作电热元件时，可提供各种功率的恒温电热管。这种恒温电热管加工技术难度小，在某些热控节能方面优于现有的陶瓷PTC材料。下面结合实施例附图对本发明作进一步的描述。
附
图1为一半封闭型恒温电热管温度传感器剖视图，管壳[3]上端有一排气孔[2]，浸在液体中时，浮阀[1]由于半球面内有空气浮在液体中并将排空气孔[2]阻塞。管壳[3]是不锈钢金属冲压而成，并与不锈钢管脚[7]焊在一起兼作一电极，管脚[7]上开有多个液体的进出通道[10]，管内有一不锈钢电极[5]通过引线[8]从绝缘杆[6]的中心引出，下端具有安装螺纹[9]，当此传感器浸在液体中时，液体从通道[10]进入管内[4]，同时空气从排气孔[2]排出，液面达到浮阀之上时，浮阀将阻塞排气孔。电极间导电液体接通，当外界加热液体温度上升到沸点时，外界及管内的液体沸腾，蒸气浮至管内上端，并将液体排出管外使电极断开，以此控制加热电源断开。无液体时，电极间是空气，处在自然断开状态。
附图2也是一半封闭型恒温电热管温度传感器剖视图，其与附图1结构不同的是由非金属加工的管壳[5]自身可作浮体，当浸在液体中时，管壳是下沉的，所受重力略大于浮力，当液体沸腾时，大量汽泡产生浮至管壳[5]内使管壳上浮，其排气道[2]被绝缘杆[1]的上端锥面阻塞，排气通道阻塞后，蒸汽将管壳内液体往下排，被部分割开的绝缘棒[1]内的圆柱电极[3]将会与液体脱离接触，使以装液体的金属容器作为的一电极与电极[3]断开以控制电热电源。非金属管壳[5]上端为一锥面，内有互为120度角的三个导向叶[4]，以保证管壳[5]沿绝缘棒上下运动。绝缘棒下端开有螺纹[6]，电极脚[7]作为接线端。
附图3为一全封闭型恒温电热管温度传感器剖面图，[1]为传感器管壳感温头，由不锈钢材料加工，内有一对碳电极[2]，电极线从管内绝缘套[4]的套壁内导出，管壳上有安装螺纹[3]，两电极引线[5]绅出管外，感温头[1]和引管[8]内及气囊[7]内下端一部分充满导电液[6]，当感温头的温度升到某一限值时，导电液气化，蒸气压力将感温头内的导电液向下压到气囊内，使两电极处在断开状态，温度降低时，蒸汽压力下降，导电液在气囊内气压作用，被压入感温头内使电极导通。
附图4为一半封闭型恒温电热管剖视图，在金属管壳[3]上有一排气孔[2]，排气孔[2]内有一浮球闭门[1]，管壳内有两块接零平板碳电极[5]和一块接火平板碳电极[6]，两块零电极[5]的上端由一块碳电极相连接，并开有蒸汽或导电液的出通道[4]，目的是使外部导电液不带电，电极外有一上端开口下端密封的圆管形绝缘套[7]，电极由金属螺纹接线柱固定在绝缘套[7]的下端上并引出三根导电引线[10]，绝缘套及接地电极[5]下端开有多个导电液进入通道[11]，保证通道外部的导电液不带电，金属管壳[3]与绝缘套[7]间有空隙[8]以使导电液热循环，并通过几个支点与绝缘套相对固定。当电极通交流电时，电极间导电液受到电热升温并在管内循环，当温度升到导电液的沸点时，导电液沸腾，管内的热通过管壳传至管外被加热导电液，使被加热导电液升温，当被加热液达到某一较高温度时，管内蒸汽压增大，并将导电液排出管外，电极间的平均电阻率增大，电阻增大，电功率减小，最后达到恒温目的。
附图5为一全封闭型恒温电热管剖视图，金属管壳[6]上端有多支小真空导热管[1]，导热管下端为一真空室[2]，真空室内两碳电极[5]用金属螺钉[4]固定在绝缘套[10]上，一般情况下两电极间充满导电液[3]，管壳上有安装螺纹套[7]，导电液经一金属管[8]与压力气囊[9]连通，金属管下端出口处有一浮阀[11]，浮阀[11]上有一金属锥面阀门[12]，电极经两引线从绝缘套[10]的套壁内引出两接线端[3]。浮阀的作用只阻止压力气囊内的气体进入真空室[2]以保证真空导热管的导热效果。当电极间通以交流电时，电热导电液汽化，蒸汽充满真空室及真空导热管，导热管与外界进行热交换，蒸汽变成液体返回电极间，这样构成热循环系统。当外界温度上升时，导热管内温度升高，蒸汽压力增大，随着蒸汽压力增大，导电液逐渐被压入压力气囊中，电阻增大，电功率减小，最后达成恒温。
权利要求
1.恒温电热管，其构成包括管壳、电极和绝缘套(或杆)、导电液等，其特征在于电极安装在管壳内的绝缘套(或杆)上，管壳上端密封或通过浮阀密封，管壳下与外界或管内的压力气囊有通道，导电液能通过通道上升入电极间或下降出电极间；
2.根据权利要求1所述的恒温电热管，其特征还在于被加热或被传感的液体用作恒温电热管的导电液体时，恒温电热管上端有排空气孔和浮阀，用作温度传感的恒温电热管浮阀的浮体可以是管壳本身，同时装有被传感液体的金属容器可作为一电极；
3.根据权利要求1所述的恒温电热管其特征还在于导电液体是水及其溶液，还可以是常温或高温下的金属导电液，用水及其溶液时，电极必须是吸氢金属(如铂、钯、不锈钢等)或碳材料制成，并且只能使用频率等于或大于50赫兹的交流电。
4.根据权利要求1所述的恒温电热管其特征还在于全封闭式恒温电热管内装有某种导电液，在恒温电热管的下端设有压力气囊，内装有一定压力的与该导电液不相溶的气体，气囊内与电极间连通的管道口处设有一浮阀(用作传感器时不需用此浮)，管道口开口向上；
5.根据权利要求3所述的全封闭恒温电热管用作恒温热管时，上端有多支抽成真空的金属导热管；
全文摘要
恒温电热管，这种管利用液体导电，并具有电阻率的正温度系数，用作温度传感时比现有PTC电热元件具有更广泛的适用范围，并能对无加热液体(如水)作出反应，用作电热元件时可提供特大功率的恒温热管，广泛适用各种电热装置电热和热控。
文档编号H01L37/00GK1143265SQ9510874
公开日1997年2月19日 申请日期1995年8月10日 优先权日1995年8月10日
发明者方福德 申请人:方福德