電加熱元件的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電加熱領域，特別是涉及工業(yè)應用中的電加熱領域。電加熱元件包括布置在加熱器主體的隔室內(nèi)的加熱器筒。
【背景技術(shù)】
[0002]US 7335857B2公開了一種桿形的電加熱元件，所述電加熱元件由導電陶瓷材料制成。通過使用磁變形而將具有電絕緣外表面的圓筒形熱載體環(huán)定位在桿形電加熱元件上。桿形電加熱元件和圓筒形熱載體都定位在桿形外殼中。這種電加熱器被用作工業(yè)應用和車輛應用(尤其是柴油發(fā)動機中)的電熱塞。由于局部熱源足以初始點燃空氣-柴油混合物，因此并不需要均勻的熱分布。
[0003]WO 2012/016399A1公開了一種桿狀的電加熱器筒。該電加熱器筒具有桿狀的金屬殼體。在殼體中設置有加熱絲。殼體的其余空間填充由氧化鎂粉和硅油制成的導熱但電絕緣的材料，由此獲得均勻的熱分布。
[0004]EP 1855066公開了一種電加熱器，所述電加熱器包括由金屬管制成的階梯狀中空結(jié)構(gòu)，所述階梯狀中空結(jié)構(gòu)與液體熱載體流體連通并且填充有液體熱載體。電加熱器筒插入在兩個豎直梁之一的下端部中。電機驅(qū)動泵定位在相對的豎直梁中，以用于在中空結(jié)構(gòu)中循環(huán)液體并且由此獲得均勻的熱分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問題是提供一種簡單、可靠和柔性的電加熱器。
[0006]在獨立權(quán)利要求中描述了針對上述問題的解決方案。各從屬權(quán)利要求涉及針對本發(fā)明的進一步改進。
[0007]電加熱元件包括包封隔室的至少一個加熱器主體和插入在所述隔室中的至少一個加熱器筒，所述隔室具有內(nèi)表面。優(yōu)選地，隔室被抽真空至例如大約15Pa或更低，而隔室的內(nèi)表面可有利地涂敷至少一中無機鹽。涂層可以例如是如在Ki Chan先生的PCT申請PCT/EP2012/066894中詳細描述的涂層，所述PCT申請如在本文中完全公開那樣地引入以作為參考。加熱器筒通常包括電力供應以加熱作為熱源的轉(zhuǎn)換元件。在工程中本電加熱元件可用來代替常規(guī)結(jié)構(gòu)元件，以用于將熱量施加至一些吸熱設備，例如輥筒式干燥機等。然而，本電加熱元件允許在重量非常低和效率非常低的情況下獲得極其均勻的熱分布，因為在常規(guī)熱管技術(shù)的情況下在隔室內(nèi)不發(fā)生任何對流。此外，本發(fā)明與熱管技術(shù)的區(qū)別在于隔室的形式并非必需是管形的，但是其可以是管形的。盡管理論上還未完全理解傳熱機制，但是已經(jīng)證明本發(fā)明是非常有效的。首先，實驗數(shù)據(jù)表明通過聲子激發(fā)增強了熱交換，而在不具有涂層的金屬中聲子激發(fā)在熱傳導中僅起到較小的作用，當與電導體和絕緣體的熱導率相比時聲子激發(fā)變得明顯(參考Solid State Physics, Ashcroft Mermin, SaundersColl.Pub 1.，1976，Chap.1 和 Chap.25).)
[0008]加熱器主體可以具有任何形式，但是尤為合適的是桿形。加熱器筒可以例如包括適用歐姆定律的任何材料，即當施加電流至其時產(chǎn)生熱量的材料。因而，對材料施加電流足以激活熱源。這種加熱器筒通常是可獲得的，往往為桿形或棒形。
[0009]例如，加熱器主體可以具有桿狀中空外形，所述中空外形具有面對的第一狹窄側(cè)部和第二狹窄側(cè)部，所述第一狹窄側(cè)部和第二狹窄側(cè)部由端蓋封閉。這種加熱器主體可以由一般可獲得的金屬部件非常容易地制成。作為替代，可以使用其它材料，例如尤其是玻璃或石英體(例如，玻璃或石英管)。此外，中空外形的內(nèi)表面可容易地完全清潔，尤其是去除油污。同樣，應當至少從隔室的內(nèi)表面除去灰塵和氧化物。隨后，可由端蓋封閉隔室，所述端蓋優(yōu)選也已經(jīng)得到清潔。
[0010]所述至少一個加熱器筒可以是例如商業(yè)可獲得的電加熱桿。加熱器筒可以由各端蓋中的至少一個支撐，使得在加熱器筒和中空外形的內(nèi)表面之間留有空間。例如，加熱器筒可具有外表面殼，所述外表面殼與隔室的內(nèi)表面間隔開。在加熱器主體由中空外形制成的情況下，所述中空外形的內(nèi)徑可大于例如桿形加熱器筒的外徑。
[0011]優(yōu)選地，加熱器筒與桿狀中空外形共軸對齊并且設置在所述中空外形內(nèi)。這確保了在加熱器主體的表面上具有尤為均勻的熱分布。
[0012]加熱器主體優(yōu)選具有通道，以用于對隔室抽真空和/或用于利用至少一種無機鹽涂覆加熱器主體的內(nèi)表面?？梢匀缭谏暾圥CT/EP2012/066894中描述的那樣地施加涂層。作為替代，可以使用例如汽相沉積技術(shù)的其它涂敷技術(shù)。
[0013]可以在對隔室抽真空之后永久地封閉該通道。在隔室內(nèi)優(yōu)選具有15Pa或更低的壓力。
[0014]制造本電加熱元件極其簡單。例如，開始時人們可以以中空外形作為電加熱器主體，并且完全清潔內(nèi)表面。中空外形可以由例如鋁、不銹鋼(例如，材料號1.4301/組分:X5CrNi 18-10或者材料號1.4404/組分X2CrNiMol7_12_2)或者碳鋼的金屬制成，并且至少應當從所述中空外形的內(nèi)表面清理掉灰塵、氧化物、油等。隨后，由各端蓋封閉所述中空外形。一個端蓋優(yōu)選支撐加熱器筒，因而在附接各個端蓋時將加熱器筒插入中空外形的隔室內(nèi)。另一端蓋可以具有作為通道的通孔，所述通道用于對隔室抽真空和/或用于裝入水溶液，例如在上述Ki Chan先生的專利申請中所公開的端蓋。隨后，通過將真空泵連接至通道，經(jīng)由通道將隔室抽真空至優(yōu)選105Pa。隨后，將一定量的水溶液填充到隔室中。在每平方米的內(nèi)部空間表面中注入的液體體積應當介于100ml至500ml之間。因而，所述內(nèi)部空間表面是內(nèi)表面31 (參見圖1)加上加熱器筒的表面以及界定隔室的端蓋20表面、端蓋40表面部分。例如，使用直徑為44mm、長度為2m的管形外形，人們應當添加約150ml的涂敷液體。所述涂敷液體的體積是內(nèi)部空間的容積的約5% (3至8%)。為此，人們優(yōu)選將三通閥的第一支管連接至通道，將第二支管連接至真空泵，而第三支管連接至具有水溶液的注射器。當將注射器和已抽真空的隔室鹽浸處理至流體連通時，預定體積的水溶液被真空吸入至隔室內(nèi)。此時可永久地密封該通道。在密封之前，人們優(yōu)選可以再次連接真空泵，以確保隔室內(nèi)部的壓力優(yōu)選為至少約15Pa或更低。當首先將電流施加至加熱器筒時，對內(nèi)表面進行涂敷并且增強電加熱元件的熱傳導。
【附圖說明】
[0015]在下文中，將通過示例、參考附圖并基于實施例的示例來描述本發(fā)明，而不限制總的發(fā)明構(gòu)思。
[0016]圖1示出了電加熱器元件的一個示例。
【具體實施方式】
[0017]在圖1中，示出了優(yōu)選的電加熱器元件I。電加熱器元件I具有作為加熱器主體30的中空外形。加熱器主體30的狹窄側(cè)部由端蓋20、端蓋40封閉。一個端蓋20具有支撐板24以用于支撐桿狀加熱器筒10，所述桿狀加熱器筒共軸地插入加熱器主體30的隔室50內(nèi)。在隔室50的外側(cè)是連接器銷15、16以用于將加熱器筒10連接至電源，例如電力線。加熱器筒10具有殼體12和加熱器芯部11，所述加熱器芯部作為熱源并且其材料遵循歐姆定律。換句話說，加熱器芯部11包含電力供應以加熱轉(zhuǎn)換元件。替代性地或附加地也可以使用任何其它加熱器筒10。
[0018]與端蓋20相對的是具有通道42的端蓋40，如上所述例如經(jīng)由三通閥通過所述通道可以將隔室50與真空泵和/或用于注射水溶液的注射器相連，這允許首先對隔室抽真空隨后注射預定量的水溶液。在裝入液體并且選擇性地附加抽真空之后，例如通過焊接或粘結(jié)可以密封通道。也可以通過使用其它涂敷技術(shù)(例如，汽相沉積)而施加涂層。
[0019]附圖清單
[0020]I 電加熱元件
[0021]10 加熱器筒
[0022]11 電加熱芯部
[0023]12 (桿狀)殼體
[0024]15 連接器銷
[0025]16 連接器銷
[0026]20 端蓋
[0027]24 支撐板
[0028]30 加熱器主體
[0029]31 內(nèi)表面
[0030]40 端蓋
[0031]42 通道 / 入口
[0032]50 隔室
【主權(quán)項】
1.一種電加熱元件(I)，所述電加熱元件至少包括: -加熱器主體(30)，所述加熱器主體包封具有內(nèi)表面(31)的隔室(50)， -至少一個加熱器筒(10)，所述至少一個加熱器筒被插入到隔室50內(nèi)，其特征在于， 隔室(50)被抽真空，并且所述隔室的內(nèi)表面(31)被涂敷至少一種無機鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱元件(I)，其特征在于， 加熱器主體(30)是具有面對的第一狹窄側(cè)部和第二狹窄側(cè)部的桿狀中空外形，所述第一狹窄側(cè)部和第二狹窄側(cè)部由端蓋(20、40)封閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電加熱元件(I)，其特征在于， 所述至少一個加熱器筒(10)是電加熱桿(11)，所述電加熱桿由至少一個端蓋(20)支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電加熱元件(I)，其特征在于， 所述加熱器筒(10)被共軸地定位在桿狀中空外形(30)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的電加熱元件(I)，其特征在于， 所述加熱器筒(10)具有外表面殼(13)，所述外表面殼與隔室(50)的內(nèi)表面(31)間隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任一項所述的電加熱元件(I)，其特征在于， 所述桿狀中空外形(30)的內(nèi)徑大于加熱器筒(10)的外徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的電加熱元件(I)，其特征在于， 所述加熱器主體(30)具有通道(42)以用于對隔室(50)抽真空和/或裝入至少一種無機鹽的水溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電加熱元件(I)，其特征在于， 在對隔室(50)抽真空之后永久地封閉通道(42)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的電加熱元件(I)，其特征在于， 所述隔室(50)內(nèi)的壓力為15Pa或更低。
【專利摘要】一種電加熱元件1，其包括至少加熱器主體30和至少一個加熱器筒10，所述加熱器主體包封具有內(nèi)表面31的隔室50，所述至少一個加熱器筒插入隔室50內(nèi)，如果對隔室50抽真空并且對隔室的內(nèi)表面涂敷至少一種無機鹽，則所述電加熱元件提供了尤為均勻的熱分布。
【IPC分類】H05B3-42
【公開號】CN104718796
【申請?zhí)枴緾N201280076129
【發(fā)明人】陳奇
【申請人】量子技術(shù)集團(新加坡)私人有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2012年8月30日
【公告號】EP2891380A1, US20150201464, WO2014032722A1