[发明专利]细长柔性电热器及其制造方法

说明书

发明领域

本发明的细长柔性电热器涉及加热装置，特别涉及具有碳纤维电阻元件的柔性电热件。

细长柔性电热器可独立用作电热器而加热暖房、家用和工业器件以及用作加热器之类其他装置中的部件。

发明背景

把金属合金用作电阻元件的细长电热器是公知的。现有技术(1)描述了一种具有电绝缘芯线的细长电热器。金属电阻元件卷绕在所述芯线上，而所述金属电阻元件上有一绝缘层。

该电热器的主要缺点是一层绝缘层的可靠性低。弯曲时和经长期使用，金属电阻元件会戳穿绝缘层。

现有技术(2)提出一种包括一根或多根电阻元件芯线的细长电热器，芯线外部涂有两层绝缘层。外绝缘层用防止电热器发生弯曲的非柔性绝缘材料制成。这是一个重大缺点，因为该电热器的应用范围受到很大限制，它无法用于各种尺寸的加热对象上。

与本发明最接近、从而作为本发明原型的现有技术(3)描述了一种多根由碳纤维丝做成的束的电阻件和两层绝缘层的细长柔性电热器。由弹性导热、电绝缘聚合材料制成的第一层绝缘物融合在电阻元件的碳丝之间而固定这些碳丝。第二层绝缘用相同材料做成覆盖层。供电接头连接到电阻元件的自由端上。然后在其上套一绝缘管。这一电热器的缺点是绝缘不可靠，因为在用弹性绝缘材料融合和固定电阻元件的过程中，涂层厚度在线束周长和长度上会有很大差别，从而在某些部位根本不绝缘。在这些部位上只有覆盖层起绝缘作用。如该绝缘损坏、特别是在由于与发热电阻元件发生接触而损坏时，该电热器就会短路而烧坏。该电热器的另一个缺点是用接头直接把电阻元件连接到供电件上而不可靠，因为受压时脆性碳纤维与金属之间会接触过紧。此时一部分碳纤维会损坏，从而接触电阻增加、过热而烧坏触点。在该电热器受到机械应力(拉伸应力)时，该应力会经接头传到电阻元件上，从而由于与碳纤维的机械连接强度低而损坏电热器。因此须克服上述缺点而实现工作温度范围更宽、单位表面发热量增加、细长柔性电热器的可靠性提高、制造方法更简单、有效的技术结果。

本发明概述

为解决上述问题而实现细长柔性电热器的上述技术结果，可把细长柔性电热器做成为具有两层绝缘层的碳丝线束捆(bundle)，第一层绝缘层用纤维材料做成绕组或辫子状，第二绝缘层为聚合物涂层，电阻元件的两端除去绝缘后用第一对突齿固定在具有三对突齿的接头与第一绝缘层的一段之间，第二对突齿压接第二绝缘层，第三对突齿紧固绝缘管。

在该细长柔性电热器中，电阻元件以螺旋形卷绕在一由纤维材料制成的实心芯线上而做成具有焦碳涂层的玻璃纤维线束。电阻元件卷绕成间距大于或等于5mm。电阻元件的长度上分布有低电阻涂层段而形成高电阻分流段，其中，低电阻段的电阻为高电阻段的电阻的1/100或1/200。

把电阻元件做成束捆提高了可靠性而防止碳丝在以很小半径弯曲时发生断裂。电绝缘层做成绕组或辫子状提高了可靠性，从而即使在以很小半径弯曲时也可防止发热电阻元件戳穿绝缘层或接触到第二聚合物绝缘层。结果单位发热量增加，电热器的工作温度范围更宽。

此外，由于第一绝缘层用纤维制成，从而确保电热器的寿命；并且由于在把碳纤维弯曲地连接到接头上从而把电阻元件连接到第一绝缘层上后用接头的突齿压紧，从而防止碳纤维遭到损坏；因此提高了该电热器的可靠性。这样，接头的突齿不与电阻元件直接接触。压紧力经一柔软层施加(到纤维绝缘层中的电阻元件线束上)。这样可确保以低接触电阻实现可靠的电连接。为了提高接头与电绝缘层的机械连接的可靠性，接头上设置有紧压到其外层绝缘层剥去的第一绝缘层上的第二对突齿。而且端部设置有紧固聚合物绝缘涂层或者绝缘管的第三对突齿。

为了获得上述技术结果，在细长柔性电热器的所述制造方法中，把两层绝缘层加到做成碳纤维束的电阻元件的中间产物上，电阻元件端部的绝缘层剥去，把供电件放置到所述端部上后电阻元件的连接部与绝缘管的供电件紧贴，在卷绕碳纤维丝时把电阻元件的中间产物做成束捆，在施加第一绝缘层的过程中调节电阻元件的碳纤维丝的拉力而使其保持成束捆状，从电阻元件端部剥去的第二层绝缘层的长度比剥去的第一绝缘层的长度长约电阻元件露出的长度，然后电阻元件的该露出部分弯曲而紧固在第一绝缘层与其上有三对突齿的供电件接头之间，这些突齿压接到该电热器的所有部件上。