柔性石墨片纏繞式電加熱管的制作方法
【專利摘要】一種柔性石墨片纏繞式電加熱管，包括作為電加熱元件的超薄柔性石墨片、絕緣體、作為電極的紫銅箔，其中：超薄柔性石墨片纏繞設(shè)置于絕緣體的外表面，紫銅箔設(shè)置于超薄柔性石墨片的兩端并與電源相連；本實(shí)用新型加熱器的熱流密度可達(dá)到0.6～0.8MW/m2；同時(shí)解決高熱流密度下加熱管外表面溫度過(guò)高存在的安全性問(wèn)題和加熱管內(nèi)部流體區(qū)域發(fā)生沸騰不穩(wěn)定現(xiàn)象導(dǎo)致的爆管問(wèn)題，安全性很好。
【專利說(shuō)明】柔性石墨片纏繞式電加熱管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種日常用品領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種柔性石墨片纏繞式電加熱管。

【背景技術(shù)】
[0002]即熱式電熱水器在我們的日常生活中應(yīng)用得越來(lái)越廣泛，相對(duì)于貯水式電熱水器來(lái)說(shuō)，其體積小功率大，加熱速度快。要保證即熱式電熱水器的安全，最重要的是看其加熱方法。目前的加熱方法都或多或少地存在一些問(wèn)題，還有待改進(jìn)。
[0003]通過(guò)調(diào)查現(xiàn)有即熱式電熱水器的現(xiàn)狀，我們發(fā)現(xiàn)金屬電熱管加熱容易結(jié)水垢，而且在高熱流密度下容易燒壞，表面鍍膜加熱對(duì)鍍膜工藝要求比較嚴(yán)格，成本較高，另外，現(xiàn)有的采用鍍膜石英管加熱的即熱式電熱水器存在爆管問(wèn)題，安全性能不好。
[0004]石墨片是一種全新的導(dǎo)熱材料，其沿兩個(gè)方向?qū)峋鶆?，表面可以與金屬、塑膠、不干膠等其它材料組合以滿足更多的設(shè)計(jì)功能和需要；具有高的導(dǎo)熱系數(shù)(150?1200W/m.k)，其導(dǎo)熱性能比金屬的導(dǎo)熱還好，其耐溫可達(dá)400°C，熱阻低，是一種比較理想的加熱材料。目前已經(jīng)具備穩(wěn)定和高效的石墨片的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，柔性石墨片的成本低廉，耐高溫且性能穩(wěn)定，為我們的新型電加熱器的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
[0005]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN103801227A公開(kāi)(公告)日2014.05.21，公開(kāi)了一種人造金剛石石墨管式加熱結(jié)構(gòu)，其用于對(duì)一合成柱進(jìn)行加熱，其包括葉臘石塊、鋼帽、石墨片、石墨管、陶瓷杯以及鋼杯；其中，所述葉臘石塊位于最外層；所述鋼帽分別設(shè)置于葉臘石塊的頂部和底部；所述鋼帽的底部抵接于石墨片上；所述鋼杯、陶瓷杯、石墨管依次包覆于合成柱上；所述石墨片位于石墨管的上下兩端；所述石墨管為無(wú)接口的石墨管。該技術(shù)的人造金剛石石墨管式加熱結(jié)構(gòu)采用壓制的石墨管，其密度高且均勻，同時(shí)沒(méi)有接口，對(duì)合成柱加熱時(shí)具有發(fā)熱均勻，加熱速度快，有利于金剛石的生長(zhǎng)。但該技術(shù)采用石墨管作為加熱元件，發(fā)熱元件的電阻會(huì)很小，需要匹配特殊的小電壓大電流電源才能使用，因此只適用于特殊的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，而不能普遍適用于常規(guī)民用220伏或110伏的電源。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種柔性石墨片纏繞式電加熱管，采用厚度為0.0lmm?0.5mm超薄柔性石墨片作為加熱元件，纏繞在絕緣體表面對(duì)被加熱物體進(jìn)行加熱，在石墨片外面包裹絕緣絕熱材料，進(jìn)行電絕緣和保溫處理。本實(shí)用新型具有穩(wěn)定耐用、高能高效、成本低廉和制作工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，通過(guò)控制其厚度和纏繞方式容易加工并匹配合適的電阻，適用于各種不同的電源類型；其良好的柔性特點(diǎn)，也適用于各種不同形狀和功率的被加熱物體，可廣泛應(yīng)用于各類電加熱設(shè)備，既適用于大批量工業(yè)生產(chǎn)，也使用于實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)易高能加熱器的設(shè)計(jì)和制作。
[0007]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本實(shí)用新型包括:作為電加熱元件的超薄柔性石墨片、絕緣體、作為電極的紫銅箔，其中:超薄柔性石墨片纏繞設(shè)置于絕緣體的外表面，紫銅箔設(shè)置于超薄柔性石墨片的兩端并與電源相連。
[0009]所述的超薄柔性石墨片的厚度為0.0lmm?0.5mm。
[0010]所述的超薄柔性石墨片外層設(shè)有絕緣絕熱材料，該絕緣絕熱材料采用但不限于玻璃纖維布和/或聚四乙稀高溫布。
[0011]所述的絕緣體采用但不限于石英玻璃、陶瓷、陽(yáng)極氧化絕緣鋁合金或其組合。
[0012]所述的柔性石墨片纏繞式電加熱管，可以實(shí)現(xiàn)0.6?0.8MW/m2的熱流密度可達(dá)，且石墨的電阻率具有負(fù)溫度效應(yīng)，其制成的加熱管不會(huì)隨時(shí)間而降低功率。
[0013]技術(shù)效果
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用超薄柔性石墨片作為電加熱元件，其導(dǎo)熱系數(shù)高，加熱管表面的溫度均勻性好，且石墨片耐高溫，加熱過(guò)程中能夠保持良好的完整性?？梢詫?shí)現(xiàn)極高的熱流密度(0.6?0.8MW/m2)。
[0015]對(duì)于I支有效加熱長(zhǎng)度(電極之間的距離)為10mm長(zhǎng)，外徑為20mm的電加熱管，加熱功率可以達(dá)到約3700?4900kW的功率；同時(shí)解決高熱流密度下加熱管外表面溫度過(guò)高存在的安全性問(wèn)題和加熱管內(nèi)部流體區(qū)域發(fā)生沸騰不穩(wěn)定現(xiàn)象導(dǎo)致的爆管問(wèn)題，安全性很好。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例1
[0019]如圖1所示，本實(shí)施例包括:絕緣加熱管基體1、纏繞于加熱管基體外表面超薄柔性石墨片3及其兩端的紫銅箔電極2和石墨片外層包裹絕緣絕熱材料4。
[0020]所述的絕緣加熱管基體采用了導(dǎo)熱性很好的氧化鋁陶瓷管I，它是一種以氧化鋁Al2O3為主體的陶瓷材料，具有較好的傳導(dǎo)性、機(jī)械強(qiáng)度高，而且耐高溫性，在0.8MW/m 2高熱流密度下，陶瓷管外表面的溫度不超過(guò)400°C，安全性好。
[0021]所述的加熱管的加熱元件采用石墨片3，其導(dǎo)熱系數(shù)高，加熱管表面的溫度均勻性好，且石墨片耐高溫，加熱過(guò)程中能夠保持良好的完整性。且柔性石墨片易于剪裁，可以根據(jù)不同的需要方便的制作出不同形狀并匹配電源、功率和電阻；同時(shí)超薄柔性石墨片具有很好的柔韌性能完美的纏繞或貼合在被加熱絕緣體表面和具有優(yōu)異的橫向?qū)嵝阅?000ff/m.K，能實(shí)現(xiàn)熱量高效的傳遞，使設(shè)計(jì)出的加熱器具有高能高效的特點(diǎn)。
[0022]所述的加熱管在超薄柔性石墨片兩端采用紫銅箔2作為電極接普通電源，石墨片外層包裹絕緣絕熱材料4例如玻璃纖維布、聚四乙稀高溫布等進(jìn)行電絕緣和保溫處理。這種水電分離式電加熱管可以實(shí)現(xiàn)極高的熱流密度。
[0023]本實(shí)施實(shí)例中，所述的陶瓷管I長(zhǎng)度為120mm，直徑為16mm，石墨片3厚度為0.05mm，長(zhǎng)度為800mm，寬度為4mm ;把石墨片以蛇形纏繞的方式纏繞在陶瓷管I外占據(jù)80mm管長(zhǎng)，在石墨片3的兩端分別連上紫銅箔電極2，然后在石墨片外表面包裹一層高溫絕緣絕熱玻璃纖維布4并粘貼固定，此方法制作簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，制作的加熱管功率可達(dá)到3KW以上，熱流密度可達(dá)到70W/cm2，具有很好的實(shí)用價(jià)值。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性石墨片纏繞式電加熱管，其特征在于，包括:作為電加熱元件的超薄柔性石墨片、絕緣體、作為電極的紫銅箔，其中:超薄柔性石墨片纏繞設(shè)置于絕緣體的外表面，紫銅箔設(shè)置于超薄柔性石墨片的兩端并與電源相連； 所述的超薄柔性石墨片的厚度為0.0lmm?0.5mm ； 所述的超薄柔性石墨片外層設(shè)有絕緣絕熱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性石墨片纏繞式電加熱管，其特征是，所述的絕緣絕熱材料采用玻璃纖維布和/或聚四乙稀高溫布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性石墨片纏繞式電加熱管，其特征是，所述的絕緣體采用石英玻璃、陶瓷、陽(yáng)極氧化絕緣鋁合金或其組合。
【文檔編號(hào)】H05B3/42GK204244496SQ201420795093
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】龔圣捷, 王馳, 梅勇, 顧漢洋, 陳書(shū)琦, 馬衛(wèi)民 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)