本發(fā)明屬于電加熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型復(fù)合電加熱管及其制備方法。

背景技術(shù)：

電加熱管(亦稱電加熱棒)是專門將電能轉(zhuǎn)化為熱能的電器元件，是電加熱領(lǐng)域的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于家電、汽車、紡織、食品、機械制造、發(fā)電廠、燒水器具等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的電加熱管是以金屬管為外殼，沿管內(nèi)中心軸向均布螺旋電熱合金絲(鎳鉻、鐵鉻合金)，管內(nèi)空隙填充具有良好絕緣導(dǎo)熱性能的介質(zhì)——氧化鎂砂或含氧化鎂砂的顆粒組合物，管口兩端用硅膠或陶瓷密封。

氧化鎂砂是熔點很高的固體，導(dǎo)熱而不導(dǎo)電，其作用是將電熱絲發(fā)出的熱量導(dǎo)到金屬管外壁?，F(xiàn)有的以氧化鎂砂作為導(dǎo)熱介質(zhì)的電加熱管普遍存在耗電高、熱轉(zhuǎn)換效率低及導(dǎo)熱效率低的缺陷。氧化鎂作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)，熱傳導(dǎo)慢，自身熱損耗大。對于使用氧化鎂砂做填充物的傳統(tǒng)電加熱管，例如當(dāng)輸入功率為1500瓦時，加熱管外壁溫度也只能夠達到約290攝氏度。在目前國家和社會要求節(jié)能降耗和注重環(huán)境保護的大背景下，作為電加熱管的導(dǎo)熱介質(zhì)的氧化鎂砂已經(jīng)越來越不能滿足實際需求。

另外，現(xiàn)有技術(shù)中的電加熱管采用電熱絲作為發(fā)熱元件，電熱絲通常是完整的一根并且纏繞在起支撐作用的棒或管的外周，這種電加熱管無法精確地控制加熱溫度，而且一旦電熱絲發(fā)生斷裂，將導(dǎo)致整個電加熱管無法正常工作，必須馬上更換整個電加熱管，給用戶造成諸多不便。

例如公開號為CN104344541A的中國專利文獻公開了一種用于加熱系統(tǒng)的電加熱器，其中使用的電加熱管以金屬管為外殼，沿管內(nèi)中心軸向均布螺旋電熱合金絲，在管內(nèi)的空隙中填充氧化鎂砂，管口兩端用硅膠或陶瓷密封。該電加熱器使用的電加熱管使用氧化鎂砂作為導(dǎo)熱介質(zhì)。

公開號為CN103442465A的中國專利文獻公開了一種電加熱管，包括不銹鋼空管，不銹鋼空管內(nèi)設(shè)有加熱絲，所述加熱絲外周填充導(dǎo)熱絕緣材料，其中所述導(dǎo)熱絕緣材料由氧化鎂砂、填充顆粒物組成，所述填充物顆粒由硅橡膠、氧化鋁、二氧化鈦和陶瓷顆粒組成，導(dǎo)熱率最高可達到1.98-3.1W/M·℃。

公開號為CN102740518A的中國專利文獻公開了一種融霜加熱管，管體材質(zhì)為鋁箔，管體內(nèi)設(shè)有電熱絲，電熱絲的材質(zhì)為鐵鉻合金，在管內(nèi)空隙填充壓實氧化鎂砂。這種電發(fā)熱管同樣采用了氧化鎂砂作為導(dǎo)熱介質(zhì)。

本領(lǐng)域中有進一步提高電加熱管的電-熱轉(zhuǎn)換效率及導(dǎo)熱效率、加快熱量傳遞速度并進一步降低電加熱管耗電量、提高電加熱管的加熱控制精度、減少故障率的強烈需求，因此需要對現(xiàn)有技術(shù)中的電加熱管的結(jié)構(gòu)做出進一步的改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型復(fù)合電加熱管及其制備方法，所有解決的技術(shù)問題是如何提高電加熱管的電-熱轉(zhuǎn)換效率、加快熱量傳遞速度、提高電加熱管的加熱控制精度、減少故障率以及如何降低電加熱管耗電量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述新型復(fù)合電加熱管包括本發(fā)明所述新型復(fù)合電加熱管包括不銹鋼空管、螺旋狀加熱帶和超導(dǎo)液體，所述螺旋狀加熱帶固定設(shè)置在不銹鋼空管中，螺旋狀加熱帶的兩端端部露出在不銹鋼空管之外；所述超導(dǎo)液體填充在不銹鋼空管中，并且超導(dǎo)液體充滿不銹鋼空管與螺旋狀加熱帶之間的間隙空間；所述螺旋狀加熱帶包括第一加熱絲、第二加熱絲、第三加熱絲、第一金屬箔、第二金屬箔和絕緣隔片，第一金屬箔和第二金屬箔相對設(shè)置并互相貼合在一起，所述第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲以及絕緣隔片夾在第一金屬箔和第二金屬箔之間，第一加熱絲和第三加熱絲位于絕緣隔片與第二金屬箔之間，第二加熱絲位于絕緣隔片與第一金屬箔之間，所述第一金屬箔和第二金屬箔卷繞成螺旋狀，所述第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲分別與第一供電導(dǎo)線、第二供電導(dǎo)線和第三供電導(dǎo)線連接，所述第一供電導(dǎo)線、第二供電導(dǎo)線和第三供電導(dǎo)線各自獨立地控制所述第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲的加熱功率。

所述第一加熱絲通過第一接頭與第一供電導(dǎo)線連接，所述第二加熱絲通過第二接頭與第二供電導(dǎo)線連接，所述第三加熱絲通過第三接頭與第三供電導(dǎo)線連接。

所述第一接頭和第三接頭位于絕緣隔片與第二金屬箔之間，所述第二接頭位于絕緣隔片與第一金屬箔之間。

所述第一供電導(dǎo)線和第三供電導(dǎo)線位于絕緣隔片與第二金屬箔之間，所述第二供電導(dǎo)線位于絕緣隔片與第一金屬箔之間。

所述第一金屬箔和第二金屬箔將所述第一接頭、第二接頭和第三接頭完整地覆蓋。

所述第一金屬箔的上表面上設(shè)有第一粘合劑層，第二加熱絲埋設(shè)在第一粘合劑層中，第一粘合劑層的上表面上設(shè)有絕緣隔片，絕緣隔片的上表面上設(shè)有第一加熱絲、第一接頭與第一供電導(dǎo)線、第三加熱絲、第三接頭和第三供電導(dǎo)線，第二金屬箔的下表面上設(shè)有第二粘合劑層，第二金屬箔和第二粘合劑層覆蓋在第一加熱絲、第一接頭與第一供電導(dǎo)線、第三加熱絲、第三接頭和第三供電導(dǎo)線上，第一金屬箔和第二金屬箔通過第一粘合劑層和第二粘合劑層粘合在一起。

優(yōu)選地，所述第一金屬箔和第二金屬箔的厚度為200-300μm。

優(yōu)選地，所述第一金屬箔和第二金屬箔的寬度為20-35mm。

優(yōu)選地，所述第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲的直徑為300-450μm。

本發(fā)明所述新型復(fù)合電加熱管的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：在第一金屬箔上均勻地涂覆一層第一粘合劑層，將第二加熱絲埋設(shè)在第一粘合劑層中，并將第二加熱絲通過第二接頭與第二供電導(dǎo)線連接，將絕緣隔片覆蓋在第一粘合劑層的上方，絕緣隔片和第一金屬箔將第二加熱絲夾在中間；將第一加熱絲和第三加熱絲分別通過第一接頭和第三接頭與第一供電導(dǎo)線和第三供電導(dǎo)線連接好以后，互相平行地鋪設(shè)在絕緣隔片的上表面上，使第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲互相平行；在第二金屬箔的下表面上涂覆第二粘合劑層，將第二金屬箔對齊壓在第一金屬箔上，使第一金屬箔和第二金屬箔將第一加熱絲、第二加熱絲和第三加熱絲、第一接頭、第二接頭和第三接頭、第一供電導(dǎo)線、第二供電導(dǎo)線和第三供電導(dǎo)線、第一粘合劑層、第二粘合劑層以及絕緣隔片夾在中間，使第一金屬箔和第二金屬箔通過第一粘合劑層和第二粘合劑層粘合在一起；第一供電導(dǎo)線、第二供電導(dǎo)線和第三供電導(dǎo)線的端部預(yù)留與外部電源連接的接頭；靜置45分鐘以后，將粘合在一起的第一金屬箔和第二金屬箔卷繞成螺旋狀，制成螺旋狀加熱帶；

步驟二：將步驟一制成的螺旋狀加熱帶固定設(shè)置在不銹鋼空管中，將不銹鋼空管抽成真空，將超導(dǎo)液體充入不銹鋼空管中，使超導(dǎo)液體充滿螺旋狀加熱帶與不銹鋼空管之間的間隙空間；

步驟三：將不銹鋼空管密封，制成所述電加熱管。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明所述的新型復(fù)合電加熱管及其制備方法利用多根電熱絲組成螺旋狀加熱帶，每根電熱絲均可以單獨控制，提高了電加熱管的加熱控制精度，同時不同的電熱絲互不影響，一根電熱絲斷裂不會導(dǎo)致整個電加熱管報廢，減少了故障率，電加熱管中設(shè)置有超導(dǎo)液體，采用超導(dǎo)液體作為傳導(dǎo)介質(zhì)，提高了電熱轉(zhuǎn)換率，加快了熱傳導(dǎo)速度，降低了自身熱損耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述新型復(fù)合電加熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中B-B’方向的截面剖視圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述新型復(fù)合電加熱管包括不銹鋼空管7、螺旋狀加熱帶1和超導(dǎo)液體5，所述螺旋狀加熱帶1固定設(shè)置在不銹鋼空管7中，螺旋狀加熱帶1的兩端端部露出在不銹鋼空管7之外；所述超導(dǎo)液體5填充在不銹鋼空管7中，并且超導(dǎo)液體5充滿不銹鋼空管7與螺旋狀加熱帶1之間的間隙空間；所述螺旋狀加熱帶1包括第一加熱絲2a、第二加熱絲2b、第三加熱絲2c、第一金屬箔4、第二金屬箔6和絕緣隔片12，第一金屬箔4和第二金屬箔6相對設(shè)置并互相貼合在一起，所述第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c以及絕緣隔片12夾在第一金屬箔4和第二金屬箔6之間，第一加熱絲2a和第三加熱絲2c位于絕緣隔片12與第二金屬箔6之間，第二加熱絲2b位于絕緣隔片12與第一金屬箔4之間，所述第一金屬箔4和第二金屬箔6卷繞成螺旋狀，所述第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c分別與第一供電導(dǎo)線8a、第二供電導(dǎo)線8b和第三供電導(dǎo)線8c連接，所述第一供電導(dǎo)線8a、第二供電導(dǎo)線8b和第三供電導(dǎo)線8c各自獨立地控制所述第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c的加熱功率。

所述第一加熱絲2a通過第一接頭3a與第一供電導(dǎo)線8a連接，所述第二加熱絲2b通過第二接頭3b與第二供電導(dǎo)線8b連接，所述第三加熱絲2c通過第三接頭3c與第三供電導(dǎo)線8c連接。

所述第一接頭3a和第三接頭3c位于絕緣隔片12與第二金屬箔6之間，所述第二接頭3b位于絕緣隔片12與第一金屬箔4之間。

所述第一供電導(dǎo)線8a和第三供電導(dǎo)線8c位于絕緣隔片12與第二金屬箔6之間，所述第二供電導(dǎo)線8b位于絕緣隔片12與第一金屬箔4之間。

所述第一金屬箔4和第二金屬箔6將所述第一接頭3a、第二接頭3b和第三接頭3c完整地覆蓋。

如圖2所示，所述第一金屬箔4的上表面上設(shè)有第一粘合劑層10，第二加熱絲2b埋設(shè)在第一粘合劑層10中，第一粘合劑層10的上表面上設(shè)有絕緣隔片12，絕緣隔片12的上表面上設(shè)有第一加熱絲2a、第一接頭3a與第一供電導(dǎo)線8a、第三加熱絲2c、第三接頭3c和第三供電導(dǎo)線8c，第二金屬箔6的下表面上設(shè)有第二粘合劑層11，第二金屬箔6和第二粘合劑層11覆蓋在第一加熱絲2a、第一接頭3a與第一供電導(dǎo)線8a、第三加熱絲2c、第三接頭3c和第三供電導(dǎo)線8c上，第一金屬箔4和第二金屬箔6通過第一粘合劑層10和第二粘合劑層11粘合在一起。

優(yōu)選地，所述第一金屬箔4和第二金屬箔6的厚度為200-300μm。

優(yōu)選地，所述第一金屬箔4和第二金屬箔6的寬度為20-35mm。

優(yōu)選地，所述第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c的直徑為300-450μm。

本發(fā)明所述新型復(fù)合電加熱管的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：在第一金屬箔4上均勻地涂覆一層第一粘合劑層10，將第二加熱絲2b埋設(shè)在第一粘合劑層10中，并將第二加熱絲2b通過第二接頭3b與第二供電導(dǎo)線8b連接，將絕緣隔片12覆蓋在第一粘合劑層10的上方，絕緣隔片12和第一金屬箔4將第二加熱絲2b夾在中間；將第一加熱絲2a和第三加熱絲2c分別通過第一接頭3a和第三接頭3c與第一供電導(dǎo)線8a和第三供電導(dǎo)線8c連接好以后，互相平行地鋪設(shè)在絕緣隔片12的上表面上，使第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c互相平行；在第二金屬箔6的下表面上涂覆第二粘合劑層11，將第二金屬箔6對齊壓在第一金屬箔4上，使第一金屬箔4和第二金屬箔6將第一加熱絲2a、第二加熱絲2b和第三加熱絲2c、第一接頭3a、第二接頭3b和第三接頭3c、第一供電導(dǎo)線8a、第二供電導(dǎo)線8b和第三供電導(dǎo)線8c、第一粘合劑層10、第二粘合劑層11以及絕緣隔片12夾在中間，使第一金屬箔4和第二金屬箔6通過第一粘合劑層10和第二粘合劑層11粘合在一起；第一供電導(dǎo)線8a、第二供電導(dǎo)線8b和第三供電導(dǎo)線8c的端部預(yù)留與外部電源連接的接頭；靜置45分鐘以后，將粘合在一起的第一金屬箔4和第二金屬箔6卷繞成螺旋狀，制成螺旋狀加熱帶；

步驟二：將步驟一制成的螺旋狀加熱帶固定設(shè)置在不銹鋼空管7中，將不銹鋼空管7抽成真空，將超導(dǎo)液體5充入不銹鋼空管7中，使超導(dǎo)液體充滿螺旋狀加熱帶1與不銹鋼空管7之間的間隙空間；

步驟三：將不銹鋼空管7密封，制成本發(fā)明所述電加熱管。

超導(dǎo)液體是市售產(chǎn)品，或者可以根據(jù)需要自由配置，制備超導(dǎo)液體的原料包括硫酸鉀(化學(xué)純)、重鉻酸鉀(化學(xué)純)、二次蒸餾水；配比為硫酸鉀0.5％(重量)、重鉻酸鉀2％(重量)、二次蒸餾水97.5％(重量)。制作方法：(以配制100克超導(dǎo)液體為例)，先將97.5克二次蒸餾水、0.5克硫酸鉀和2克重鉻酸鉀依次放入燒杯，然后在燒杯下面加熱，邊加熱邊攪拌，溶液溫度不得超過60攝氏度，待重鉻酸鉀和硫酸鉀完全溶解后，將燒杯離開熱源并冷卻至室溫。上述化學(xué)原料也可以采用分析純，原料配比不變。

本發(fā)明所述的超導(dǎo)液體5在將電加熱管內(nèi)螺旋狀加熱帶發(fā)出的熱量導(dǎo)出至加熱管不銹鋼空管外壁的過程，能夠顯著提升導(dǎo)熱效能。由于絕緣隔片12將第二加熱絲2b與第一加熱絲2a和第三加熱絲2c隔離開，有效避免了第二加熱絲2b與第一加熱絲2a和第三加熱絲2c之間的互相干擾。

本發(fā)明所述電加熱管相比于使用氧化鎂砂作為導(dǎo)熱介質(zhì)的傳統(tǒng)電加熱管，顯著提升了熱轉(zhuǎn)換效率和熱傳導(dǎo)效率，相比于傳統(tǒng)的電加熱管，單位負荷所產(chǎn)生的熱量大大提高，從而能夠進一步降低電加熱管的耗電量。例如，對于使用氧化鎂砂做填充物的傳統(tǒng)電加熱管，當(dāng)輸入功率為1500瓦時，加熱管外壁溫度也只能夠達到約290攝氏度。而將上述傳統(tǒng)電加熱管中的氧化鎂砂替換為本發(fā)明的超導(dǎo)液體后，在輸入功率達到200瓦時，電加熱管不銹鋼空管外壁的溫度即能達到310攝氏度左右，在一些具體的實施方案中，達到了296-343攝氏度；當(dāng)輸入功率達到300瓦時，電加熱管不銹鋼空管外壁的溫度即能達到500攝氏度左右，在一些具體的實施方案中，達到了489-549攝氏度。可見，本發(fā)明的技術(shù)方案能夠使電加熱管顯著節(jié)能，提升了熱轉(zhuǎn)換效率和熱傳導(dǎo)效率。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。