專利名稱：碳陶加熱管及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外電熱元件，尤其是一種碳陶加熱管。
背景技術(shù)：
目前市場上電熱設(shè)備的電熱元件種類很多，但大體上可分為三類，分別介紹如下1.合金電熱元件合金電熱絲是用高阻合金材料制成，一般采用鐵鉻鋁或鎳鉻合金制成電阻絲，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)二次加工再制成各種電熱元件。這種合金電阻絲經(jīng)高溫使用冷卻后易變脆，使用時間越長，冷卻后脆性越嚴(yán)重，抗震性差，使用壽命短，電-熱轉(zhuǎn)換效率低。另外其外的金屬管與電熱絲之間的絕緣填充材料常用結(jié)晶氧化鎂，由于金屬管端頭的密封問題，遇潮后絕緣性下降，有漏電的危險。
2.遠(yuǎn)紅外電熱元件常見的遠(yuǎn)紅外電熱元件包括金屬管和石英管。金屬管遠(yuǎn)紅外電熱元件是在上述合金電熱元件的金屬管外涂一層遠(yuǎn)紅外輻射涂層，由于金屬管與紅外輻射涂料的熱膨脹系數(shù)不同，使用后容易產(chǎn)生紅外輻射涂層脫落的問題。
石英管遠(yuǎn)紅外電熱元件則是在直徑為12～18mm的石英管內(nèi)安裝帶有引出端的螺旋合金電熱絲，螺旋合金電熱絲的內(nèi)徑與石英管內(nèi)徑吻合，石英管兩端用耐熱絕緣材料密封。由于石英管質(zhì)脆，通電后必須小心翼翼，防止劇烈震動和外力撞擊震裂石英管和震斷電熱絲。而且石英管電熱元件發(fā)熱溫度很高，難以承受冷熱急劇變化，如遇水珠飛濺到石英管表面會發(fā)生爆裂。同時石英管電熱元件在發(fā)熱時有可見光產(chǎn)生，電-熱轉(zhuǎn)換鋁率較低。
3.PTC電熱元件PTC電熱元件是一種具有正溫度系數(shù)的半島體發(fā)熱元件，采用燒結(jié)工藝制成的化合物。由于各個元件特性難以一致，所以元件升溫速度不同，多個元件串聯(lián)使用時電壓降分布迅速變化。由此產(chǎn)生惡性循環(huán)，壓降越大溫升越高的元件越有可能發(fā)生擊穿。使用時必須對元件嚴(yán)格挑選，才有可能獲得較高的輸入功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的電-熱轉(zhuǎn)換效率低、壽命短、輸入功率難以保證等技術(shù)問題，提供一種使用壽命長、絕緣性好、耐氧化、抗沖擊震動、電-熱轉(zhuǎn)換效率高的碳陶加熱管。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種碳陶加熱管，設(shè)有碳陶發(fā)熱基體1，在碳陶發(fā)熱基體1的兩端接有電極引出棒2，碳陶發(fā)熱基體1外套有保護(hù)管3，碳陶發(fā)熱基體1與保護(hù)管3之間填充有絕緣導(dǎo)熱粉4。
所述的碳陶發(fā)熱基體1由碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、紅外輻射粉按體積比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5構(gòu)成。
所述的合金氧化物為氧化鈦或氧化鉻或氧化鋯。
所述的紅外輻射粉為LaCrO3或Ti02-ZrO2-Nb202。
所述的絕緣導(dǎo)熱粉4為無水氧化鎂粉與鑭系稀土元素的混合物，鑭系稀土元素占絕緣導(dǎo)熱粉(4)總體積的8-12％。
一種碳陶加熱管的加工方法，其特征在于包括如下步驟a.將碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、紅外輻射粉按體積比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5混合，攪拌均勻，用化學(xué)固化法加工成碳陶發(fā)熱基體1，其兩端應(yīng)與電極引出棒2固定；b.將固定有電極引出棒2的碳陶發(fā)熱基體1置于保護(hù)管3中央，在保護(hù)管3與碳陶發(fā)熱基體1之間添充絕緣導(dǎo)熱粉4；c.密封端頭。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點1.因為發(fā)熱基體是按比例將碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、紅外輻射粉用化學(xué)固化法制成，加熱管遇水珠不會發(fā)生報裂現(xiàn)象，熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性及耐氧化性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)；2.發(fā)熱基體改變了以往電熱絲高溫后易變脆的特點，經(jīng)久耐用；經(jīng)實驗其正常使用壽命在5萬小時以上，與金屬管狀加熱管國家標(biāo)準(zhǔn)要求的3000小時相比，高出15倍之多；3.在發(fā)熱基體內(nèi)加入了紅外輻射涂料，克服了現(xiàn)有技術(shù)紅外輻射涂層易脫落的缺點，能長久發(fā)出1-33微米的紅外輻射波，電-熱轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)99％以上；4.發(fā)熱基體的特殊配方改變了碳粉的電阻特性，使原來碳元素電阻的負(fù)溫度特性變成正溫度特性，具有溫度自限、無明火、安全可靠的特性，各單個元件間特性能很好保持一致，電場均勻分布，在各元件串聯(lián)使用時，溫升均勻，不會出現(xiàn)元件擊穿現(xiàn)象，能夠獲得較大的功率，適用不同場合。
5.所填充的絕緣導(dǎo)熱粉中加入了鑭系稀土元素，可有效地降低填充材料的吸濕性，而且其熱膨脹系數(shù)與發(fā)熱基體相似，具有良好的絕緣性和導(dǎo)熱性，使熱量能迅速散發(fā)出來，熱惰性小，升溫迅速。
綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有熱響應(yīng)快、耐高溫氧化、抗沖擊、電-熱轉(zhuǎn)換率高、使用壽命長等特點。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。如圖1所示設(shè)有碳陶發(fā)熱基體1，在碳陶發(fā)熱基體1的兩端接有電極引出棒2，碳陶發(fā)熱基體1外套有保護(hù)管3，碳陶發(fā)熱基體1與保護(hù)管3之間填充有絕緣導(dǎo)熱粉4。
具體加工方法是a.將碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、紅外輻射粉按體積比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5混合，攪拌均勻，用化學(xué)固化法加工成碳陶發(fā)熱基體1，其兩端應(yīng)與電極引出棒2固定。碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、紅外輻射粉的粒度應(yīng)小于0.01mm。混合物中的合金氧化物可為氧化鈦或氧化鉻或氧化鋯，紅外輻射粉可為LaCrO3或Ti02-ZrO2-Nb202。
b.將固定有電極引出棒2的碳陶發(fā)熱基體1置于不銹鋼保護(hù)管3中央，在保護(hù)管3與碳陶發(fā)熱基體1之間添充絕緣導(dǎo)熱粉4；絕緣導(dǎo)熱粉4為無水氧化鎂粉與鑭系稀土元素的混合物，鑭系稀土元素占絕緣導(dǎo)熱粉4總體積的8-12％。
c.密封端頭。
用耐高溫300-500℃的防水密封膠封裝堵頭。
權(quán)利要求
1.一種碳陶加熱管，其特征在于設(shè)有碳陶發(fā)熱基體(1)，在碳陶發(fā)熱基體(1)的兩端接有電極引出棒(2)，碳陶發(fā)熱基體(1)外套有保護(hù)管(3)，碳陶發(fā)熱基體(1)與保護(hù)管(3)之間填充有絕緣導(dǎo)熱粉(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳陶加熱管，其特征在于所述的碳陶發(fā)熱基體(1)由碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、紅外輻射粉按體積比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳陶加熱管，其特征在于所述的合金氧化物為氧化鈦或氧化鉻或氧化鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的碳陶加熱管，其特征在于所述的紅外輻射粉為LaCrO3或TiO2-ZrO2-Nb2O2。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的碳陶加熱管，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱粉(4)為無水氧化鎂粉與鑭系稀土元素的混合物，鑭系稀土元素占絕緣導(dǎo)熱粉(4)總體積的8-12％。
6.一種碳陶加熱管的加工方法，其特征在于包括如下步驟a.將碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、紅外輻射粉按體積比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5混合，攪拌均勻，用化學(xué)固化法加工成碳陶發(fā)熱基體(1)，其兩端與電極引出棒(2)固定；b.將固定有電極引出棒(2)的碳陶發(fā)熱基體(1)置于保護(hù)管(3)中央，在保護(hù)管(3)與碳陶發(fā)熱基體(1)之間添充絕緣導(dǎo)熱粉(4)；c.密封端頭。
全文摘要
本發(fā)明公開一種碳陶加熱管，設(shè)有碳陶發(fā)熱基體1，在碳陶發(fā)熱基體1的兩端接有電極引出棒2，碳陶發(fā)熱基體1外套有保護(hù)管3，碳陶發(fā)熱基體1與保護(hù)管3之間填充有絕緣導(dǎo)熱粉4。電熱轉(zhuǎn)換率高達(dá)99.6％，耐氧化不易斷裂，使用壽命長達(dá)5萬小時以上，高于國家標(biāo)準(zhǔn)15倍之多，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有熱響應(yīng)快、耐高溫氧化、抗沖擊、電－熱轉(zhuǎn)換率高、使用壽命長等特點。
文檔編號H05B3/12GK1555213SQ20031011944
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月21日
發(fā)明者馬放, 梁明山, 高申, 馬 放 申請人:大連現(xiàn)代采暖安裝工程有限公司