[发明专利]一种一体固结封装大功率电热管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一体固结封装大功率电热管，包括陶瓷护管和电热丝，电热丝由细电热丝和粗电热丝组成，细电热丝的下端和粗电热丝的下端焊接，陶瓷护管内填充有高温导热材料和绝热保温材料，高温导热材料中预埋有热电偶，陶瓷护管上设置有绝缘接线盖，绝缘接线盖上设置有接线端子。本发明还公开了一种一体固结封装大功率电热管的制备方法，该方法将电热丝固结封装在陶瓷护管内。本发明将电热丝在陶瓷护管内固结封装成大功率电热管，降低了电热管的表面负载及热传导距离，实现了能源的高效利用，提高了电热管的使用寿命，避免了高温条件下电热元件软化失效等问题，相比较于现有电热管，具有结构功能一体的特性，同时具有更高的安全及运行稳定性。

技术领域

本发明属于电热元件技术领域，具体涉及一种一体固结封装大功率电热管及其制备方法。

背景技术

金属熔化保温炉是有色冶金行业对金属进行熔化、保温、净化、提纯的核心设备，特别是在热镀锌、压铸铝等领域，该类设备每年消耗的铝、锌分别占国内铝、锌资源消耗总量的35％和50％，市场规模巨大。近年来，科研人员在该领域开发出一种浸入式的内加热技术，该技术的特点是将金属熔液的坩埚外加热方式(类似于铁锅烧“水”的模式)转变为浸入式的内加热方式(类似于“热得快”烧“水”的模式)。将内加热器直接插入金属熔体，将内加热器内部的电热元件产生的能量传输给金属熔液，从而实现了对金属熔液加热和保温的目的。由于将能量的传输方向从传统的由外转内变为从内往外传热，因而获得了显著的节能降耗效果。然而，技术人员发现市场上现有的电热元件均不能满足使用要求，普遍存在着寿命低、功率小等问题。

究其根本，存在以下几方面原因：首先，由于内加热器的尺寸限制，要求电热元件在狭小的空间内具有大的功率密度；其次，为了提高热流密度，电热材料的工作温度和表面负载也远远高于传统外部加热的方式，一般工作温度(1100℃)及表面负载(4.8W/cm²)都接近电热材料的极限；还有，高温条件下电热材料的刚性大为降低，电热元件相互之间的绝缘要求也显著增大。因此，开发满足浸入式加热工程应用状态的大功率电热管就成为该领域的迫切问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种一体固结封装大功率电热管。该电热管通过电热丝密匝缠绕，表面涂覆绝缘涂层，高温导热材料固结封装，电热丝变径焊接以及预埋控温元件等途径实现了单端接电，降低了电热管的表面负载及热传导距离，降低了电热管芯部的发热量，精准控制了电热管的许用功率，实现了能源的高效利用，提高了电热管的整体使用寿命，具有结构功能一体特性，同时具有更高的安全及运行稳定性，能够适用于有色冶金领域的工程应用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种一体固结封装大功率电热管，其特征在于，包括具有开口端的陶瓷护管和固结封装在所述陶瓷护管内的电热丝，所述电热丝由细电热丝和粗电热丝组成，所述细电热丝由密匝缠绕部分和第一引出部分组成，所述粗电热丝由竖直部分和第二引出部分组成，所述细电热丝的下端和所述粗电热丝的下端焊接并形成焊接点，所述陶瓷护管内填充有用于将密匝缠绕部分固结封装的高温导热材料，热电偶的一端预埋在所述高温导热材料内，所述高温导热材料上部填充有绝热保温材料，所述陶瓷护管的开口端设置有绝缘接线盖，所述绝缘接线盖上开设有三个接线端子孔，三个所述接线端子孔内设置有三个接线端子，所述第一引出部分、所述第二引出部分和所述热电偶均分别与三个所述接线端子连接。

上述的一体固结封装大功率电热管，其特征在于，所述细电热丝与粗电热丝的横截面积之比为1：(2～3)，所述细电热丝和粗电热丝的材质均为铁铬铝电热合金。

上述的一体固结封装大功率电热管，其特征在于，所述密匝缠绕部分的缠绕方式为单螺旋缠绕或双螺旋缠绕，所述细电热丝表面涂覆有绝缘涂层，所述粗电热丝的竖直部分位于所述陶瓷护管的轴线上。

上述的一体固结封装大功率电热管，其特征在于，所述热电偶外包裹有高温绝缘保护管，所述高温绝缘保护管的材质为氮化硅陶瓷或氧化铝陶瓷。