專利名稱：細長柔性電熱器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明的細長柔性電熱器涉及加熱裝置，特別涉及具有碳纖維電阻元件的柔性電熱件。
細長柔性電熱器可獨立用作電熱器而加熱暖房、家用和工業(yè)器件以及用作加熱器之類其他裝置中的部件。
背景技術：
把金屬合金用作電阻元件的細長電熱器是公知的?，F(xiàn)有技術(1)描述了一種具有電絕緣芯線的細長電熱器。金屬電阻元件卷繞在所述芯線上，而所述金屬電阻元件上有一絕緣層。
該電熱器的主要缺點是一層絕緣層的可靠性低。彎曲時和經(jīng)長期使用，金屬電阻元件會戳穿絕緣層。
現(xiàn)有技術(2)提出一種包括一根或多根電阻元件芯線的細長電熱器，芯線外部涂有兩層絕緣層。外絕緣層用防止電熱器發(fā)生彎曲的非柔性絕緣材料制成。這是一個重大缺點，因為該電熱器的應用范圍受到很大限制，它無法用于各種尺寸的加熱對象上。
與本發(fā)明最接近、從而作為本發(fā)明原型的現(xiàn)有技術(3)描述了一種多根由碳纖維絲做成的束的電阻件和兩層絕緣層的細長柔性電熱器。由彈性導熱、電絕緣聚合材料制成的第一層絕緣物融合在電阻元件的碳絲之間而固定這些碳絲。第二層絕緣用相同材料做成覆蓋層。供電接頭連接到電阻元件的自由端上。然后在其上套一絕緣管。這一電熱器的缺點是絕緣不可靠，因為在用彈性絕緣材料融合和固定電阻元件的過程中，涂層厚度在線束周長和長度上會有很大差別，從而在某些部位根本不絕緣。在這些部位上只有覆蓋層起絕緣作用。如該絕緣損壞、特別是在由于與發(fā)熱電阻元件發(fā)生接觸而損壞時，該電熱器就會短路而燒壞。該電熱器的另一個缺點是用接頭直接把電阻元件連接到供電件上而不可靠，因為受壓時脆性碳纖維與金屬之間會接觸過緊。此時一部分碳纖維會損壞，從而接觸電阻增加、過熱而燒壞觸點。在該電熱器受到機械應力(拉伸應力)時，該應力會經(jīng)接頭傳到電阻元件上，從而由于與碳纖維的機械連接強度低而損壞電熱器。因此須克服上述缺點而實現(xiàn)工作溫度范圍更寬、單位表面發(fā)熱量增加、細長柔性電熱器的可靠性提高、制造方法更簡單、有效的技術結(jié)果。
本發(fā)明概述為解決上述問題而實現(xiàn)細長柔性電熱器的上述技術結(jié)果，可把細長柔性電熱器做成為具有兩層絕緣層的碳絲線束捆(bundle)，第一層絕緣層用纖維材料做成繞組或辮子狀，第二絕緣層為聚合物涂層，電阻元件的兩端除去絕緣后用第一對突齒固定在具有三對突齒的接頭與第一絕緣層的一段之間，第二對突齒壓接第二絕緣層，第三對突齒緊固絕緣管。
在該細長柔性電熱器中，電阻元件以螺旋形卷繞在一由纖維材料制成的實心芯線上而做成具有焦碳涂層的玻璃纖維線束。電阻元件卷繞成間距大于或等于5mm。電阻元件的長度上分布有低電阻涂層段而形成高電阻分流段，其中，低電阻段的電阻為高電阻段的電阻的1/100或1/200。
把電阻元件做成束捆提高了可靠性而防止碳絲在以很小半徑彎曲時發(fā)生斷裂。電絕緣層做成繞組或辮子狀提高了可靠性，從而即使在以很小半徑彎曲時也可防止發(fā)熱電阻元件戳穿絕緣層或接觸到第二聚合物絕緣層。結(jié)果單位發(fā)熱量增加，電熱器的工作溫度范圍更寬。
此外，由于第一絕緣層用纖維制成，從而確保電熱器的壽命；并且由于在把碳纖維彎曲地連接到接頭上從而把電阻元件連接到第一絕緣層上后用接頭的突齒壓緊，從而防止碳纖維遭到損壞；因此提高了該電熱器的可靠性。這樣，接頭的突齒不與電阻元件直接接觸。壓緊力經(jīng)一柔軟層施加(到纖維絕緣層中的電阻元件線束上)。這樣可確保以低接觸電阻實現(xiàn)可靠的電連接。為了提高接頭與電絕緣層的機械連接的可靠性，接頭上設置有緊壓到其外層絕緣層剝?nèi)サ牡谝唤^緣層上的第二對突齒。而且端部設置有緊固聚合物絕緣涂層或者絕緣管的第三對突齒。
為了獲得上述技術結(jié)果，在細長柔性電熱器的所述制造方法中，把兩層絕緣層加到做成碳纖維束的電阻元件的中間產(chǎn)物上，電阻元件端部的絕緣層剝?nèi)?，把供電件放置到所述端部上后電阻元件的連接部與絕緣管的供電件緊貼，在卷繞碳纖維絲時把電阻元件的中間產(chǎn)物做成束捆，在施加第一絕緣層的過程中調(diào)節(jié)電阻元件的碳纖維絲的拉力而使其保持成束捆狀，從電阻元件端部剝?nèi)サ牡诙咏^緣層的長度比剝?nèi)サ牡谝唤^緣層的長度長約電阻元件露出的長度，然后電阻元件的該露出部分彎曲而緊固在第一絕緣層與其上有三對突齒的供電件接頭之間，這些突齒壓接到該電熱器的所有部件上。
在制作電阻元件的中間產(chǎn)物的過程中，碳纖維絲以螺旋形卷繞成束捆，而在形成繞組和辮子狀第一絕緣層時，導熱纖維材料調(diào)節(jié)碳纖維絲的拉力而使其保持束捆狀。這是一種自動過程，無需進行調(diào)節(jié)。不釋放有害化合物。此外，無需為了提高傳熱性在聚合材料中添加金屬添加劑。第二絕緣層也是自動擠壓成形。電阻件不再是融合在絕緣層中。在從電阻元件端部剝?nèi)ソ^緣層時，所剝?nèi)サ牡诙^緣層的長度比第一絕緣層的剝?nèi)ラL度多出約為電阻元件露出部分的長度。由于電阻件不再是融合在絕緣層中，因此制造過程簡化，質(zhì)量高而不會損壞電阻元件。
把電阻元件彎曲后緊固在第一絕緣層與接頭之間簡化了電阻元件的壓接，因為在壓接后無需進行調(diào)節(jié)。
對專利和期刊進行檢索的結(jié)果表明本申請滿足專利的“新穎性”要求。
由于對細長柔性電熱器存在需求，而它可用公知方法、公知組件和公知材料制成，因此本發(fā)明滿足“實用性”要求。由于本發(fā)明細長柔性電熱器的可靠性、工作溫度范圍和單位表面發(fā)熱量提高，因此滿足“創(chuàng)造性”要求。
附圖的簡要說明

圖1為電熱器的工作部分，其中，1為由纖維材料制成的第一絕緣層，2為由聚合材料制成的第二絕緣層，3為電阻元件。
圖2簡示出電阻元件與接頭之間的連接，其中，4為接頭，5為接頭的一對突齒。
圖3為把該電熱器連接到接頭上的一部件，其中，6為第二對突齒，7為第三對突齒。
該細長柔性電熱器的制作方法如下在多根(a cluster of)碳纖維絲卷繞而成的束捆上，編織或繞制絕緣材料絲，然后套上擠壓成形的聚合物絕緣層(第二絕緣層)。在編織和繞制過程中控制絲的拉應力而保持束捆狀。這樣獲得第一絕緣層的比編織(繞制)絲的厚度大兩倍的均勻厚度。這樣只需一個加工周期即可制成第一纖維和第二聚合物絕緣層。把所得到的半成品切出長度一定的一段段。把每一段兩端的第一和第二絕緣層剝?nèi)ァＫ鶆內(nèi)サ牡谝唤^緣層的長度約等于由接頭的第一對突齒壓接的長度。所剝?nèi)サ牡诙^緣層的長度約為第一絕緣層剝?nèi)ラL度的兩倍。電阻元件露出部分彎曲180°后放到接頭上用第一對突齒緊固。用一壓機壓接突齒，從而確保同時用第一對突齒壓接彎曲的電阻元件與第一絕緣層、用第二對突齒壓接第二絕緣層和用第三對突齒壓接第二絕緣層或者絕緣管。
對本發(fā)明一實施例的說明在一絞合架(TK-160I型)上用URAL N-22型的10根碳纖維絲絞合成一30-40轉(zhuǎn)/米的束捆。在SP-16型編織機上用線密度為200tex的16根硅絲編織在所述束捆上后送到ENS 45×25型擠壓成形機。在所述擠壓成形機中把PVC型第二絕緣層加到纖維絕緣層上。第一絕緣層的厚度為0.8mm，第二絕緣層的厚度為1.0mm。
把該半成品切割成長度為15m的一段段中間產(chǎn)品。剝?nèi)ピ撝虚g產(chǎn)品兩端的絕緣層。所剝?nèi)サ牡谝唤^緣層的長度為10mm，所剝?nèi)サ牡诙^緣層的長度為20mm。電阻線束的露出部分彎曲180°后放置到接頭上而用第一對突齒緊固。在壓機中壓接各對突齒。
現(xiàn)有專利1、DE 29 17 639，H05 B3/56，19822、EP 0 368 776，H05 B 3/56，19903、GB 1303917，H05 BB3/56，1973(與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術)
權(quán)利要求
1.一種細長柔性電熱器，包括用多根碳纖維絲繞成束的電阻元件；兩層絕緣層，第一絕緣層由導熱材料制成，第二絕緣層由聚合物涂層制成；用作供電件的接頭和；套在電阻元件與供電件的每個連接部上的絕緣管，其特征在于，電阻元件做成束捆狀，第一絕緣層做成纖維材料的繞組或辮子，供電件上有三對突齒，電阻元件的絕緣層剝?nèi)サ亩瞬坑玫谝粚ν积X緊固在接頭與一段第一絕緣層之間，第二對突齒壓接第二絕緣層，第三對突齒緊固絕緣管。
2.按權(quán)利要求1所述的細長柔性電熱器，其特征在于，電阻元件以螺旋形卷繞在一由纖維材料制成的實心芯線上。
3.按權(quán)利要求1所述的細長柔性電熱器，其特征在于，電阻元件由具有焦碳涂層的玻璃纖維束捆構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求1所述的細長柔性電熱器，其特征在于，電阻元件繞制成間距大于或等于5mm。
5.按權(quán)利要求1所述的細長柔性電熱器，其特征在于，電阻元件的長度上分布有低電阻涂層段而形成高電阻分流段，其中，低電阻段的電阻為高電阻段的電阻的1/100或1/200。
6.一種制造細長柔性電熱器的方法，其中，把兩層電絕緣層加到做成成束碳纖維絲的電阻元件的中間產(chǎn)物上，剝?nèi)ル娮柙瞬康慕^緣層剝?nèi)?，把供電件放置到所述端部上后電阻元件的連接部與絕緣管的供電件緊貼，其特征在于，在卷繞碳纖維絲時把電阻元件的中間產(chǎn)物做成束捆，在施加第一絕緣層的過程中調(diào)節(jié)電阻元件的碳纖維絲的拉力而使其保持束捆狀，從電阻元件端部剝?nèi)サ牡诙咏^緣層的長度比剝?nèi)サ牡谝粚咏^緣層的長度長約電阻元件露出的長度，然后電阻元件的該露出部分彎曲而緊固在第一絕緣層與其上有三對突齒的供電件接頭之間，這些突齒壓接到該電熱器的所有部件上。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有碳纖維電阻元件的柔性電熱件而可獨立用于加熱暖房、家用和工業(yè)器件以及用作加熱器之類其他裝置中的部件。本發(fā)明還涉及制造該柔性電熱件的方法。該電熱器包括做成碳纖維束捆的電阻元件、用導熱材料制成的繞組或辮子狀第一絕緣層、用聚合材料制成的第二絕緣層、其上有三對突齒的供電件。三對突齒之一把電阻元件的絕緣層剝?nèi)サ亩瞬烤o固在該接頭與一段第一絕緣層之間,第二對突齒壓接第二絕緣層,第三對突齒緊固絕緣管。本發(fā)明可提高單位表面發(fā)熱量、該電熱器的可靠性并使其制造更簡單、高效。
文檔編號H05B3/06GK1186587SQ96194308
公開日1998年7月1日 申請日期1996年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月29日
發(fā)明者根納季·波爾菲列耶維奇·格蘭先科夫, 彼得·阿列克謝耶維奇·科列涅夫, 伊戈爾·阿納托利耶維奇·科茲洛夫, 弗拉基米爾·阿爾卡季耶維奇·維云科夫, 安德烈·鮑里索維奇·科卡琴科, 列昂尼德·古爾維奇·舒舍林 申請人:俄－阿姆泰克國際公司