L形狀石英電熱管的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種L形狀石英電熱管，它由一個L形狀的石英管裝嵌電熱絲、陶瓷芯、接線柱、耐高溫電源線、端蓋和外接電源線構(gòu)成。本實用新型適用于對液體加熱，既耐強(qiáng)酸高溫，又實現(xiàn)了從液體底部直接加熱。采用紅外光熱輻射、傳導(dǎo)和對流原理，管體散熱性能優(yōu)秀、升溫快、節(jié)能、環(huán)保、可維護(hù)，并解決了聚四氟乙稀管散熱慢、金屬管不能耐酸堿，傳統(tǒng)的直電熱管無法實現(xiàn)從底部中心縱橫加熱等問題，真正實現(xiàn)了電熱器材領(lǐng)域上的革新。
【專利說明】L形狀石英電熱管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電熱裝置，具體是一種用于給液體加熱升溫的裝置，它是耐強(qiáng)酸高溫(氫氟酸除外)、并直接從液體底部加熱的、安全、環(huán)保、節(jié)能、高效的單端接電的L形狀石英電熱管。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)時的電熱管分別有金屬外殼的電熱管，金屬外包聚四氟乙稀的電熱管，兩頭通電或普通石英直管等等，它們均無法既同時合理利用到電熱絲所發(fā)出的紅外光熱輻射、熱傳導(dǎo)、熱對流三種效應(yīng)，又無法同時在強(qiáng)酸高溫的情況下實現(xiàn)對液體進(jìn)行直接的底部中心加熱。且忽略利用石英(即二氧化硅)的特性來制作出一體成型的、環(huán)?？删S護(hù)的、大功率的L形狀的石英電熱管。所以，現(xiàn)時的行業(yè)現(xiàn)狀就是無法在響應(yīng)各國政策關(guān)于環(huán)保、安全、節(jié)能、高效、可維護(hù)的情況下提供出這種可浸入液體底部的、耐強(qiáng)酸高溫的、可從液體底部中央加熱的電熱產(chǎn)品，往往造成耗電、耗時、升溫效率低、管體易腐蝕溶解造成嚴(yán)重污染、不可維護(hù)造成極大浪費等等不良后果。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型就是填補和解決歷史【背景技術(shù)】中的空白和不足，提供一種同時滿足簡單合理的、非焊接的一體成型的、可維護(hù)的、耐強(qiáng)酸高溫的、能有效利用紅外光熱輻射、熱傳導(dǎo)、熱對流三種效應(yīng)的、且高效快速的、能直接從液體底部加熱的L形狀的石英電熱管。同時實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能高效的理想目標(biāo)。
[0004]并且，本實用新型中的主體部件L形狀石英管的管體在制作方法上，由于石英管的管體是單個一體成型的，底端是封口的，另一端是開口的，即類似于試管或玻璃瓶，所以可制作該管體的磨具，再采用現(xiàn)成的制作玻璃瓶的吹瓶機(jī)械，使得石英材料在吹瓶機(jī)上1300攝氏度熔融狀態(tài)下一次性吹管成形，然后冷卻脫模，這樣可減少制作工序和生產(chǎn)成本，且快捷簡單易行，產(chǎn)品形狀規(guī)格統(tǒng)一。如果沒有吹瓶機(jī)械，也可以用市場上現(xiàn)成的石英直管切割成一定長度之后，再用氫火在1250攝氏度的基礎(chǔ)上將石英直管烤至變軟，再進(jìn)行彎管和燒口封底等操作，從而實現(xiàn)制成單端開口的L形狀石英管。整管一體化，免除了二次焊接，亦因此免除了因焊接引起的表面不平整，及分子間應(yīng)力不平衡等因素導(dǎo)致的高溫狀態(tài)或冷縮熱漲過程中受力時管體容易拉裂和爆炸的危險可能性。另外，通常情況下，石英管(尤其是乳白管)自身能吸收4微米以下波長的紅外光譜，使管體本身發(fā)熱增加了熱能輻射，在5-13微米遠(yuǎn)紅外波段內(nèi)發(fā)射率達(dá)90%以上，是效率最高的選擇性吸收加熱元件材料。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，一種L形狀石英電熱管，它包括一個L形狀的石英管，石英管內(nèi)有螺旋狀的電熱絲，螺旋狀的電熱絲內(nèi)裝嵌著陶瓷芯，陶瓷芯內(nèi)部裝嵌著耐高溫電源線，電熱絲和耐高溫電源線通過接線柱與外接電源線相接，并穿過石英管頂端的塑料端蓋伸出管體外部。這樣便構(gòu)成一個L形狀石英電熱管。另外，又可以這樣實現(xiàn)，一種L形狀石英電熱管，它包括一個L形狀的石英管，石英管內(nèi)有螺旋狀的電熱絲，螺旋狀的電熱絲內(nèi)裝嵌著陶瓷芯，陶瓷芯內(nèi)部裝嵌著耐高溫電源線，電熱絲和耐高溫電源線通過接線柱與外接電源線相接，并穿過石英管頂端的塑料端蓋伸出管體外部，管體外部裝上護(hù)套。
[0006]為了更好地實現(xiàn)好本實用新型，本實用新型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中有以下注意事項:
[0007]第一，關(guān)于石英管的取材規(guī)格方面:一方面，L形狀的底端封口的石英管，外表特征是L形狀的，上下兩邊呈垂直狀態(tài)，管體轉(zhuǎn)彎角位是直角，即轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)角和外角均為直角，石英管的底端是封口的，另一端即頂端接電線處是開口的。第二方面，石英管的外表特征是L形狀的，上下兩邊呈垂直狀態(tài)，管體轉(zhuǎn)彎角位是圓弧形的，即轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)角和外角均有一定的弧度，內(nèi)弧的半徑是0.01—10厘米，外弧的半徑是0.01—20厘米，石英管的底端是封口的，另一端即頂端接電線處是開口的。第三方面，所述的L形狀的底端封口的石英管，它的底邊水平長度是10——200厘米，它的垂直高度是10——200厘米，它的管體外部直徑是0.4—10厘米，它的管壁厚度是0.1—3厘米。考慮到安全節(jié)能和便于安裝，建議不要超出上述取值范圍，建議其中最佳取值是:底邊水平長度是36厘米，垂直高度是90厘米，管體外部直徑是3.5厘米，內(nèi)徑是2.9厘米，管壁厚度是0.3厘米，管體轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)弧半徑是5厘米，外弧半徑是8.5厘米。
[0008]第二，關(guān)于陶瓷芯的材料和結(jié)構(gòu)方面:一方面，陶瓷芯是由陶瓷珠構(gòu)成，且由陶瓷珠用耐高溫電源線串連起來而成為陶瓷芯，陶瓷珠的外表直徑0.19——5厘米，高度
0.1—5厘米，內(nèi)孔直徑0.1—4.9厘米。第二方面，陶瓷芯是由陶瓷環(huán)構(gòu)成，且由陶瓷環(huán)用耐高溫電源線串連起來而成為陶瓷芯，陶瓷環(huán)的外表直徑0.19—5厘米，高度0.1—5厘米，內(nèi)孔直徑0.1—4.9厘米。本實用新型的陶瓷芯是由5—60個陶瓷珠或陶瓷環(huán)構(gòu)成，考慮到安全節(jié)能和便于安裝，最佳取值是:外徑2厘米，高度2厘米，內(nèi)徑0.6厘米。
[0009]第三，關(guān)于電熱絲的材質(zhì)形狀規(guī)格方面，電熱絲的絲體直徑是0.01——0.5厘米，電熱絲卷成每圈直徑相等、間距相等且平行排列的螺旋形狀，其卷成螺旋狀后的內(nèi)孔直徑參數(shù)是0.2——6厘米之間，外徑是0.3——8厘米。電熱絲宜采用鐵鉻鋁合金或碳纖合金的材質(zhì)，該類電熱絲絲體較柔軟，易于安裝，且壽命長。最佳取值為內(nèi)孔直徑是2.2厘米，外徑2.29厘米。
[0010]第四，關(guān)于耐高溫電源線的材質(zhì)規(guī)格方面，可以采用兩種:一種是行業(yè)內(nèi)現(xiàn)成的通用的耐高溫電源線，即聚四氟乙烯編織套包硅膠包銅芯；另一種是直接采用鎳鉻合金不銹鋼絲做耐高溫電源線。在本實用新型當(dāng)中，兩種耐高溫電源線都需要用到，鎳鉻合金不銹鋼絲用作貫穿并固定陶瓷芯，因為它有一定的硬度強(qiáng)度且抗銹蝕；而通用的聚四氟乙烯編織套包硅膠包銅芯種類的耐高溫電源線則用于連接電熱絲和外部電源線，因為它柔軟和外表絕緣，便于裝配。
[0011]第五，關(guān)于護(hù)套。由于石英管受撞擊易碎，在L形狀石英電熱管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)裝配好之后，再在外表加裝護(hù)套。護(hù)套的材料可以采用現(xiàn)成的耐酸堿的塑料管(例如聚四氟乙稀塑料管)制作而成。具體的制作方法是:根據(jù)L形狀石英管的長度、高度和直徑取材，用兩段塑料管分別套入L形狀石英管的管體外，轉(zhuǎn)彎角位(即連接處)用高溫熔融焊接的方法沾合成L形狀即可；注意:無論護(hù)套表面的開孔數(shù)量和程度多么頻密，如果電熱管外表加裝了護(hù)套，必定會影響電熱管本身的散熱，并導(dǎo)致電熱管容易燒毀或縮短使用壽命，所以在不必要的情況下，建議不要加裝護(hù)套。
[0012]技術(shù)原理分析:首先，由于石英管能吸收并向外輻射電熱絲產(chǎn)生的紅外光和熱能；第二，電熱絲產(chǎn)生的強(qiáng)大熱能又可通過石英管的管體傳導(dǎo)出去；第三，由于石英管管體是L形狀的，電熱絲安裝延伸并水平橫向充滿管體的底部，該管的底端能有效延伸至液體的底部中心加熱，按照熱的對流原理，熱量自管體產(chǎn)生，輻射和傳導(dǎo)給液體的底部，再根據(jù)熱能上升的原理方式在液體內(nèi)部向上對流擴(kuò)散傳播，使得液體受熱均勻，不至于局部散失或傳不到底部。
[0013]至于非單端接電的、非L形狀的石英電熱管根本不能做到同時利用熱的這三種傳播效能，當(dāng)然也就無法實現(xiàn)高效節(jié)能的目的。至于非一體成型的、靠焊接的異形石英電熱管，其安全系數(shù)存在爭議而且難以維護(hù)，不能實現(xiàn)安全環(huán)保的目標(biāo)。至于金屬外殼的電熱管根本不能耐強(qiáng)酸高溫，燒壞后無法維護(hù)且必須丟棄，不能實現(xiàn)安全環(huán)保的目標(biāo)。至于聚四氟乙稀的電熱管，其散熱能力相對欠佳，而且制作方面受諸多因素影響，造價成本高，燒壞后無法維護(hù)且必須丟棄，不能實現(xiàn)安全環(huán)保的目標(biāo)。
[0014]因此，本實用新型達(dá)到的有益效果是，造出一種能同時滿足簡單合理、一體成型的、可維護(hù)的、耐強(qiáng)酸高溫的、能有效利用紅外光熱輻射、熱傳導(dǎo)、熱對流三種效應(yīng)的、能直接從液體底部加熱的L形狀的石英電熱管，且安全、環(huán)保、節(jié)能。本實用新型的面世正好彌補行業(yè)內(nèi)的缺陷，并且，本實用新型無論從外觀、結(jié)構(gòu)、用料和利用熱能的方式等方面均有別于市場上現(xiàn)有的電熱器材，所以本實用新型是一種技術(shù)和概念上的創(chuàng)新，對社會有正面的利益作用和積極上進(jìn)的推動意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的外觀示意圖；其中石英管的外表特征是L形狀，上下兩邊呈垂直狀態(tài)，管體轉(zhuǎn)彎角位是圓弧形的，即轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)角和外角均有弧度。
[0016]圖2是本實用新型的豎直剖面圖。
[0017]圖3是本實用新型中的陶瓷芯零部件(即單個陶瓷珠)的外觀示意圖。
[0018]圖4、圖5、圖6是本實用新型中的陶瓷芯零部件(即單個陶瓷珠)的三視圖，其中圖4是主視圖，圖5是左視圖，圖6是俯視圖。
[0019]圖7是本實用新型中的陶瓷芯零部件(即單個陶瓷珠)的正面豎直剖面圖。
[0020]圖8是本實用新型中的陶瓷芯的外觀示意圖，即多個陶瓷珠被耐高溫電源線串連而形成陶瓷芯的外觀示意圖。
[0021]圖9是將陶瓷芯整體穿進(jìn)羅旋狀的電熱絲中間內(nèi)孔情況下的外觀示意圖。
[0022]圖10是由耐高溫電源線、陶瓷芯、電熱絲、接線柱、塑料端蓋和外接電源線構(gòu)成的發(fā)熱芯總成的外觀示意圖。
[0023]圖11是本實用新型L形狀石英電熱管加裝上護(hù)套之后的外觀示意圖。
[0024]圖12也是本實用新型的外觀示意圖，其中石英管的外表特征是L形狀的，上下兩邊呈垂直狀態(tài)，管體轉(zhuǎn)彎角位是直角，即轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)角和外角均為直角，石英管的底端是封口的，另一端即頂端接電線處是開口的。
[0025]圖中數(shù)字代號解釋:L形狀石英管1，接線柱(即螺絲)2，陶瓷芯3，電熱絲4，耐高溫電源線5，接線柱6，耐高溫電源線7，塑料端蓋8，接線柱9，外接電源線10，護(hù)套11。[0026]圖中相同的數(shù)字代表相同的裝置、部件器件，附圖是示意性的，用以說明本實用新型的構(gòu)成和主要特征。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型及其實施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]實施例一:參閱圖2。
[0029]以一個用電參數(shù)為:額定電壓是交流220伏特，功率是2千瓦的L形狀石英電熱管，為例說明實施方法。
[0030]材料選擇:
[0031]石英管管體1:高度90厘米，底部水平長度36厘米，外徑3.5厘米，內(nèi)孔直徑2.9厘米，管體轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)弧半徑是5厘米，外弧半徑是8.5厘米。石英管的底端是封口的，另一端即頂端接電線處是開口的，材質(zhì)是乳白色石英。數(shù)量I個。
[0032]接線柱(螺絲)2:螺絲桿0.5 X 2厘米，配2個平戒指和I個螺母。數(shù)量I套。
[0033]陶瓷芯3:材料是由20個陶瓷珠通過耐高溫電源線串連起來構(gòu)成，單個陶瓷珠的外徑2厘米，高度2厘米，內(nèi)徑0.6厘米，材質(zhì)是氧化鋁。數(shù)量I套。
[0034]電熱絲4:額定電壓交流220伏特，功率2千瓦，電熱絲卷成每圈直徑相等、間距相等且平行排列的螺旋形狀(即類似于彈簧狀)，卷成螺旋狀后內(nèi)孔直徑為2.2厘米。數(shù)量I個。
[0035]耐高溫電源線5:截面2平方毫米，長度60厘米。數(shù)量I條。
[0036]接線柱6:陶瓷小5孔接線柱(行業(yè)市場內(nèi)通稱)。數(shù)量I個。
[0037]耐高溫電源線7:截面2平方毫米，長度60厘米。數(shù)量2條。
[0038]塑料端蓋8:外徑6厘米，內(nèi)徑5.5厘米，長8厘米(行業(yè)市場內(nèi)有通用現(xiàn)成規(guī)格的)。數(shù)量I個。
[0039]接線柱9:陶瓷中5孔(行業(yè)市場內(nèi)通稱)。數(shù)量I個。
[0040]外接電源線10。2X2平方毫米，長度100厘米。數(shù)量I條。
[0041]另外，準(zhǔn)備玻璃膠一瓶。
[0042]裝配方法步驟:
[0043](一)、首先將20個陶瓷珠用耐高溫電源線5穿起來形成陶瓷芯3(即陶瓷珠串)，然后將陶瓷芯3整個穿入電熱絲4的中間內(nèi)孔，該耐高溫電源線5的一端與電熱絲4相同方向的一端用接線柱(螺絲)2擰緊固定；該耐高溫電源線5的另一端與電熱絲4的另一端用接線柱6固定；
[0044]( 二 )、將耐高溫電源線7的一端接到接線柱6上，將耐高溫電源線7的另一端接到接線柱9上，然后將外接電源線10的一端穿過塑料端蓋8，并且接到接線柱9上，這樣便形成一套發(fā)熱芯總成，再將這套發(fā)熱芯總成裝入石英管管體I內(nèi)，用木棍一直將該發(fā)熱芯推到石英管的底端盡頭。
[0045](三)、蓋上塑料端蓋8，再在塑料端蓋8與石英管管體I之間的縫隙之中涂上玻璃膠。待玻璃膠干結(jié)凝固之后，一件完整的L形狀石英電熱管成品便裝配完成，從而實現(xiàn)了本實用新型。
[0046]實施例二:L形狀石英電熱管加裝護(hù)套的實施方法，參閱圖11。[0047]護(hù)套11的材料規(guī)格:塑料管(材質(zhì)是聚四氟乙稀)2根，內(nèi)徑7厘米，外徑8厘米，其中一根的長度是38厘米，另一根的長度是92厘米，自攻螺絲2個(規(guī)格4X 15毫米)
[0048]制作和安裝方法:在塑料管的管身上開孔，孔的直徑2厘米，孔的數(shù)量80個，盡量保持相鄰兩孔的孔與孔之間的邊距小于I厘米。將兩根塑料管對應(yīng)石英管的長度分別套入L形狀石英管的管體外(即長度為92厘米的塑料管套入L形狀石英管長度為90厘米的一邊，長度為38厘米的塑料管套入L形狀石英管長度為36厘米的一邊)，轉(zhuǎn)彎角位(即連接處)用高溫熔融焊接的方法沾合，從而構(gòu)成護(hù)套，護(hù)套11靠近L形狀石英電熱管的塑料端蓋的一端，用2個自攻螺絲固定在塑料端蓋上，即可。
[0049]故障維修方法:
[0050]經(jīng)長時間使用后，如發(fā)生電熱絲4燒壞。此時，可將塑料端蓋8取下，用手緊握耐高溫電源線7，將整個內(nèi)部發(fā)熱芯總成一起拉出來，更換上新的電熱絲4，之后再按照原來的安裝方法把它裝配好，便可。
[0051]實驗測試、性能效果對比:
[0052]用本實用新型制作出的產(chǎn)品(即L形狀石英電熱管，以無護(hù)套的L形狀石英電熱管作為實驗品)與市面上具有較好性能的直的電熱管進(jìn)行對比測試。兩者使用相同的電壓:交流220伏特，相同的功率:2千瓦，在相同的室內(nèi)環(huán)境下(室溫28攝氏度)分別對兩個相同的水槽進(jìn)行加熱，并監(jiān)測兩水槽的水溫變化。水槽規(guī)格尺寸:長X寬X高=50X40X40厘米，分別內(nèi)裝有水的重量是75公斤。分別將兩個電熱管放置在兩個水槽的邊沿角位，將兩支水銀溫度計放置于電熱管的對角(或?qū)?，然后接通電源，在不攪拌的情況下，在相同的時間內(nèi)，兩個水槽中的水溫變化，分別得出以下參數(shù):
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種L形狀石英電熱管，它包括一個L形狀的石英管，石英管內(nèi)有螺旋狀的電熱絲，螺旋狀的電熱絲內(nèi)裝嵌著陶瓷芯，陶瓷芯內(nèi)部裝嵌著耐高溫電源線，電熱絲和耐高溫電源線通過接線柱與外接電源線相接，并穿過石英管頂端的塑料端蓋伸出管體外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L形狀石英電熱管，其特征是所述的L形狀的底端封口的石英管，石英管的外表特征是L形狀的，上下兩邊呈垂直狀態(tài)，管體轉(zhuǎn)彎角位是直角，即轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)角和外角均為直角，石英管的底端是封口的，另一端即頂端接電線處是開口的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L形狀石英電熱管，其特征是所述的L形狀的底端封口的石英管，石英管的外表特征是L形狀的，上下兩邊呈垂直狀態(tài)，管體轉(zhuǎn)彎角位是圓弧形的，即轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)角和外角均有一定的弧度，內(nèi)弧的半徑是0.0l—10厘米，外弧的半徑是0.01——20厘米，石英管的底端是封口的，另一端即頂端接電線處是開口的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L形狀石英電熱管，其特征是所述的L形狀的底端封口的石英管，它的底邊水平長度是10——200厘米，它的垂直高度是10——200厘米，它的管體外部直徑是0.4—10厘米，它的管壁厚度是0.1—3厘米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L形狀石英電熱管，其特征是所述的電熱絲的絲體直徑是0.01—0.5厘米，電熱絲卷成每圈直徑相等、間距相等且平行排列的螺旋形狀，其卷成螺旋狀后的內(nèi)孔直徑參數(shù)是0.2—6厘米之間，外徑是0.3—8厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L形狀石英電熱管，其特征是所述的陶瓷芯是由陶瓷珠構(gòu)成，且由陶瓷珠用耐高溫線串連起來而成為陶瓷芯，陶瓷珠的外表直徑0.19——5厘米，高度0.1——5厘米，內(nèi)孔直徑0.1——4.9厘米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L形狀石英電熱管，其特征是所述的陶瓷芯是由陶瓷環(huán)構(gòu)成，且由陶瓷環(huán)用耐高溫線串連起來而成為陶瓷芯，陶瓷環(huán)的外表直徑0.19—5厘米，高度0.1——5厘米，內(nèi)孔直徑0.1——4.9厘米。
8.—種L形狀石英電熱管，它包括一個L形狀的石英管，石英管內(nèi)有螺旋狀的電熱絲，螺旋狀的電熱絲內(nèi)裝嵌著陶瓷芯，陶瓷芯內(nèi)部裝嵌著耐高溫電源線，電熱絲和耐高溫電源線通過接線柱與外接電源線相接，并穿過石英管頂端的塑料端蓋伸出管體外部，管體外部裝上護(hù)套。
【文檔編號】H05B3/78GK203608385SQ201320116726
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】鐘志偉 申請人:鐘志偉