CN101375634A - 用于热风装置的加热部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热风装置的加热部件(1)，具有设置在空气流(L)中的带有至少一个用于所述空气流(L)的空气通道(14、14′、14″)的加热电阻(3、3′)、用于将电能转换成热的发热体(4、4′)和由耐热材料构成的用于所述发热体(4、4′)的支撑部分(5、5′)。所述加热电阻(1)基本完全由陶瓷制成。所述支撑部分(5、5′)具有电绝缘的陶瓷材料，而所述发热体(4、4′)具有导电的陶瓷材料。所述支撑部分(5、5′)的陶瓷材料和所述发热体(4、4′)的陶瓷材料相互材料配合地连接。

Description

用于热风装置的加热部件

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的用于热风装置的具有设置在空气流中的加热电阻的加热部件，该加热部件包括至少一个用于将电能转换成热的发热体和由耐热材料构成的用于所述发热体的支撑部分。

这种加热部件在热风装置中是公知的，这些热风装置可作为各种实施方式的热风机、热风模块或热风系统，例如作为空气加热器或热空气焊接机在市场上得到。这种设置在空气流或气流中的加热部件的主体通常由陶瓷材料或其它合适的耐热的材料构成，并位于加热管中，在加热管的一端例如吹入空气或气体。加热部件例如通过中央的销钉固定在设置在空气流入侧的固定部分上。通过该固定部分还对被主体的支撑部分容纳的加热电阻进行电连接。通常还有一个陶瓷保护片位于加热部件的空气流出侧，陶瓷保护片主要具有空气通道。该保护片可移动，并与支撑部分分离，且同样位于销钉状的固定部分上。作为用于加热电阻的发热体，通常使用螺旋形的加热丝，这些加热丝在支撑部分中相互隔开，且必要时相互绝缘。其中加热丝可以设置在支撑部分的从空气流入侧延伸至空气流出侧的空气通道中，或者设置在支撑部分的外壳上。在施加电压的情况下，这些加热丝将空气和支撑部分加热。

这种装置由DE 198 39 044 A1已知，对于这种装置而言，加热丝呈螺旋状地设置在支撑部分中的空气通道内。这种加热部件的制造成本非常高昂，导致单件成本比较高。另外，操作不当例如会通过流入空气或流出空气的减少而引起空气流的减小，这通常会导致由于加热丝被烧断而损毁加热部件。出于这个原因，在市场上得到的热空气机具有附加的传感器，以便防止所述热空气机不希望的过热。

由GB 1 564 630 A已知一种用于热风装置的高负载电加热部件，该加热部件具有至少三个相互邻接的并联地接有电压的由陶瓷材料构成的层。这些层中的一层的电阻通过掺杂以通常的物质元素而低于未掺杂的那些层的电阻。其中陶瓷材料系指公知的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物或硅化物。加热部件的电特性由掺杂层确定，其中在该掺杂层和未掺杂层之间设有由高纯度陶瓷材料构成的阻挡层。

因此，本发明的目的在于，提供一种改进的加热部件，其加热电阻的功能可靠性较高，特别是改善了从发热体至空气的热传递，由此提高了效率。

根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的加热部件得以实现。其它有益的改型可由从属权利要求得到。

根据本发明，加热电阻具有至少两个相互同轴设置的加热部件，这两个加热部件的管状的支撑部分在径向上相互间隔并限定相互同轴定向的空气通道。通过具有发热体的管的数量，可以改变电路径，由此可以影响电阻。代替具有较厚的壁厚的两个管，例如可以使用具有较薄的壁厚的多个管。这相比于具有通常结构的基本上也可以设有导电的陶瓷层的加热部件具有特殊的优点。这些管形成相互间同轴设置的用于空气流穿流的空气通道，且用作发热体的支撑部分。如前所述，这些管的内侧和外侧具有作为发热体的导电的陶瓷层。管状的空气通道由于其横截面较大而具有有利的对空气流的阻力，从而空气几乎可以不受阻碍地流经支撑部分。空气经过加热电阻的管的被加热的内侧和外侧，在这种情况下受到加热，并通过加热部件的流出口将热量排出。

加热电阻的支撑部分具有电绝缘的陶瓷材料，而发热体具有导电的陶瓷材料，其中支撑部分的陶瓷材料和发热体的陶瓷材料彼此材料连接。本发明的加热部件的加热电阻100％地基于陶瓷。通过新的构造方案，整个制造过程得到简化，特别是缩短了制造链，这导致单件成本的下降。本发明可以实现新式的加热部件，这种加热部件采用了最新的陶瓷技术，且在加热部件的制造过程中产生了“一体”的加热电阻，其中发热体材料连接地、即以良好的热传导设置在支撑部分上。通过与此相关的有效的、特别是迅速且均匀的从发热体至支撑部分的对所产生的热的热传递，热量可以大面积地从加热电阻传递至空气流。这一方面减小了发热体被烧断的危险，另一方面还有益于所需要的空气流，这降低了鼓风驱动机构的机械负载。

其中针对发热体可以使用诸如SiC或MoSi₂-Al₂O₃的陶瓷材料，这些陶瓷材料不仅具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和导热性，而且特别是还具有高的导电性。为了使用用于加热电阻的这些陶瓷材料，需要调节公知的导电的陶瓷的电阻值。这可以通过减小陶瓷材料的导电性本身来进行，或者通过相应地选取发热体的几何因子来进行。其中陶瓷的导电性可以通过对其导电的和非导电的材料成分的改变来影响。还可以通过有效地减小发热体的横截面来实现增大电流的电阻值。

加热电阻可以按照常规方式具有多个片状的相互邻接的用于发热体的支撑部分或者多个相互交错布置的纵长的支撑部分。这些支撑部分设有用于空气流的空气通道，或者根据其设置彼此间形成空气通道。取决于支撑部分的数量，需要或多或少费事的机械的固定技术和/或电的连接技术，其在只有一个支撑部分的情况下可以特别简单地来构造。有益地，加热电阻的支撑部分是由绝缘的陶瓷材料构成的管，在管的内侧和/或外侧上涂敷有作为导电的陶瓷层的发热体。在这种情况下，管用作发热体的支撑，同时，管内腔用作用于气流的穿流的空气通道。发热体的导电的陶瓷层大面积地且以较小的横截面涂敷到管上。该导电的陶瓷层可以通过其大的表面及其材料连接实现至支撑部分的和至在旁边经过的气流的良好的热传递。通过对导电的陶瓷层的层厚的改变，用于加热电阻的发热体的电阻值可在制造时简单地调定。

根据本发明的一种优选的实施方式，管的内部的和外部的导电的陶瓷层包夹支撑部分的热风装置的加热电阻的空气流出侧的端面，其中这些陶瓷层相互接触并彼此形成电连接。因此可以在加热电阻的端侧省去空气流出侧的使得内部的和外部的导电的陶瓷层导电地相互连接的专用的接触装置。通过对内部和外部的发热体的一体制造，降低了安装成本，这对单件成本的高低产生积极的影响。

在本发明的加热部件的一种设计中，至少两个加热电阻的管的彼此相对的外侧和内侧的导电的陶瓷层通过接触部件在空气流入侧导电地相互连接。这些接触部件安装到管状的空气通道中，且使得彼此相对的导电的陶瓷层相互电连接。它们例如可由板作成冲压-弯曲件且具有弹性。于是通过弹性力进行接触，这可以实现特别简单的安装和持久的可靠的电连接。

根据本发明的另一种优选的设计，支撑部分的最内侧的和最外侧的导电的陶瓷层在空气进入侧具有用于为加热电阻供应电能的电极。为了使得电极与发热体的导电的陶瓷层导电地连接，可以采用本领域技术人员公知的所有连接技术。

对于单个管而言，加热电流可以从内部的电极经由在管的内侧上平坦涂敷的发热体流向空气流出口，并从那里经由端侧的导电的陶瓷层，通过平坦地涂敷在管的外侧上的发热体流回至外部的电极。例如对于两个相互同轴地布置的管而言，内部的电极设置在内管的内侧，外部的电极设置在外管的外侧，并电接触相应的发热体，其中两个管通过前述接触部件导电地相互串联。相应地，加热电流流经加热部件的加热电阻的管的内外两侧。

有益地，加热电阻的发热体的导电的陶瓷层由导电的和电绝缘的物质组合而成，且发热体的导电性通过绝缘物质的混入含量来调节。通过这种方式，可以公知的在市场上可得到的陶瓷材料用于加热电阻，且可将这些陶瓷材料作为层涂敷到支撑部分上。因此，如果加热电阻的电阻值可并非单独地通过其几何因子来调节，那么可以改变陶瓷材料的导电性，直至产生合适的电阻值。

取决于涂敷方式，电阻值可以不通过对单个导电的陶瓷层的涂敷来达到。因此根据本发明的一种有益的改进，导电的陶瓷层具有多个、至少两个相互层叠设置的陶瓷层。

根据本发明的另一种优选的实施方式，加热电阻的发热体的导电的陶瓷层通过一次或多次地将支撑部分浸入到以液态存在的陶瓷材料中来涂敷，及发热体的陶瓷层通过烧结工艺与加热电阻的支撑部分的陶瓷材料材料连接。

为此，用于加热电阻的发热体的导电的陶瓷材料被制备成液态，由绝缘的陶瓷材料构成的支撑部分一次或多次地浸入到上述液体中。在这种情况下，内侧、外侧和加热电阻的配属给空气流出口的端侧被涂敷有导电的陶瓷，所述陶瓷通过接下来的烧结工艺与支撑部分材料连接。通过支撑部分的浸入速度和从液态的导电的陶瓷中拉出的速度，可以影响导电的陶瓷层的厚度。但导电的陶瓷层的层厚及其电阻值基本上通过以液态存在的陶瓷的可调节的粘度来改变，其在必要时可通过多次浸入来累加，其中浸入和出来速度必须恒定。

根据本发明的一种改进，在加热时，支撑部分的热膨胀和加热电阻的发热体的陶瓷层的热膨胀大致相同。为此，对用于支撑部分和发热体的陶瓷材料进行选择，从而它们具有大致相同的膨胀系数，由此确保在整个工作温度范围内的持久的粘附。此外，由此抑制发热体的开裂，因此尽可能防止电阻值的变化。由此几乎避免在热风装置的正常使用时加热部件的损毁。

本发明的加热部件由于其管状的结构特别适于安装到设有用于产生气流的内部或外部的装置的热风装置中。带有空气流出口的壳体，具有用于容纳加热部件的圆柱形的区域、与其邻接的例如带有鼓风机的区域和接下来的把持部分，在该把持部分中与用于驱动鼓风机的电机一起设有加热部件的和/或电机的调节单元。相应地，热风装置也可以用外界空气工作，于是仅还附加地含有带有电子装置的模块，而没有电机和鼓风机。如此设计的热风机的特点在于功能可靠且寿命长的加热部件。

下面借助附图中所示的实施例详细说明本发明。图中示出:

图1为本发明的加热部件的立体图；

图2为图1的加热电阻的管的无电接头的轴向剖视图；

图3为图2的发热体的局部放大图；

图4示出根据图3的发热体的一种替代的层结构；

图5为具有两个相互同轴设置的管且具有电接触部分的加热部件的轴向剖视图；和

图6为热空气焊接机的立体图，其具有表示加热部件的视图。

图1示出向空气流L的空气流入侧10观察的本发明的具有加热电阻3、3′的加热部件1的一种实施方式。基本为管状结构的两个加热电阻3、3′相互套叠地设置在容纳管2中且具有相互同轴地设置的带有发热体4、4′的支撑部分5、5′。

发热体4、4′与容纳管2和支撑部分5、5′一样完全由陶瓷材料制成，其中容纳管2和支撑部分5、5′具有绝缘的陶瓷材料，而发热体4、4′的电阻层6、6′具有能导电的陶瓷材料。电阻层6、6′具有较小的横截面，且在加热部件1的加热电阻3、3′的空气流出侧11的内面7、7′、外面8、8′和端面9、9′上延伸。

在加热电阻3、3′上安装有用于施加电压的电极12、12′以及使得加热电阻3、3′相互串联地电连接的接触部件13。由图5可清楚地看到，电极12、12′和接触部件13设置在加热部件1的空气流入侧10。它们可以实现电流从内部的加热电阻3的电极12经过该加热电阻的在内部的支撑部分5上的电阻层6、6′经过，接触部件13朝向外部的加热电阻3′的电阻层6、6′一直流至加热电阻3′的电极12′，反之亦然。其中相互串联地导电地连接的加热电阻3、3′的内侧7、7′和外侧8、8′被均匀地加热。

加热电阻3、3′相互间隔，且与容纳管2相间隔。它们形成相互同轴地设置的空气通道14、14′、14″，这些空气通道从空气流入侧10轴向地朝向加热部件1的空气流出侧11延伸。空气流11沿着所示方向穿流加热部件1并对其持续加热。

图2示出在未安装的状态下的内部加热电阻3。该加热电阻的支撑部分5具有内部的电阻层6和外部的电阻层6′，这两个电阻层呈U形地包夹支撑部分5的端侧9且在空气流出侧11相互电连接。电阻层6、6′在空气流入侧10与支撑部分5的端面23间隔较小，从而它们在加热电阻3的空气流入侧10相互电分离。这可以在电阻层6、6′电接触的情况下在该区域实现相应的电流，由此支撑部分5的内侧7和外侧8被均匀地加热。

由放大图3可见，电阻层6、6′为单层结构。但必要时也可以设置较厚的电阻层6、6′，如图4所示，这些较厚的电阻层例如由三个依次涂敷的单层20、20′构成。

图6举例地示出热空气焊接机15的结构，其具有圆柱形的把持部分16和圆柱形的加热区域18，把持部分16带有与其相连接的鼓风部分17。在加热区域18中设有本发明的加热部件1，在该加热部件之后是带有驱动电机22的鼓风机19。

Claims (9)

1.用于热风装置的加热部件(1)，具有设置在空气流(L)中的带有至少一个用于所述空气流(L)的空气通道(14、14′、14″)的加热电阻(3、3′)，包括至少一个用于将电能转换成热的发热体(4、4′)和由耐热材料构成的用于所述发热体(4、4′)的支撑部分(5、5′)，其中所述支撑部分(5、5′)具有电绝缘的陶瓷材料，而所述发热体(4、4′)具有导电的陶瓷材料，所述支撑部分(5、5′)的陶瓷材料和所述发热体(4、4′)的陶瓷材料相互材料连接，并且所述加热电阻(3、3′)的支撑部分(5、5′)是由绝缘的陶瓷材料制成的管，所述发热体(4、4′)作为导电的陶瓷层涂敷在该管的内侧(7、7′)和/或外侧(8、8′)上，其特征在于，所述加热部件(1)具有至少两个相互同轴地设置的加热电阻(3、3′)，这些加热电阻的管状的支撑部分(5、5′)在径向相互间隔开，并限定相互同轴地定向的管状的空气通道(14、14′、14″)。

2.如权利要求1所述的加热部件，其特征在于，所述管的内部的和外部的导电的陶瓷层(6、6′)在所述加热部件(1)的加热电阻(3、3′)的空气流出侧(11)包夹所述支撑部分(5、5′)的端侧(9、9′)，其中这些陶瓷层(6、6′)相互接触且彼此电连接。

3.如权利要求2所述的加热部件，其特征在于，所述至少两个管的彼此对置的外侧和内侧(7、7′、8、8′)的导电的陶瓷层(6、6′)通过空气流入侧(10)的接触部件(13)相互电连接。

4.如前述权利要求中任一项所述的加热部件，其特征在于，所述加热电阻(3、3′)的支撑部分(5、5′)上的内侧的和外侧的导电的陶瓷层(6、6′)在所述空气进入侧(10)具有用于为所述加热部件(1)的加热电阻(3、3′)供应电能的电极(12、12′)。

5.如前述权利要求中任一项所述的加热部件，其特征在于，所述发热体(4、4′)的导电的陶瓷层(6、6′)由导电的物质和电绝缘的物质组成，且所述加热电阻(3、3′)的发热体(4、4′)的导电能力通过所述绝缘物质的混合含量来调节。

6.如前述权利要求中任一项所述的加热部件，其特征在于，所述发热体(3、3′)的导电的陶瓷层(6、6′)包括多个、至少两个相互叠置的陶瓷层(20、20′、20″)。

7.如前述权利要求中任一项所述的加热部件，其特征在于，所述加热电阻(3、3′)的发热体(4、4′)的导电的陶瓷层(6、6′)通过一次或多次地将所述支撑部分(5、5′)浸入到以液态存在的陶瓷材料中来涂敷，且所述发热体(4、4′)的陶瓷层(6、6′)通过烧结工艺与所述支撑部分(5、5′)的陶瓷材料材料连接。

8.如前述权利要求中任一项所述的加热部件，其特征在于，在加热时，所述支撑部分(5、5′)的热膨胀和所述发热体(4、4′)的陶瓷层(6、6′)的热膨胀大致相同。

9.带有壳体(21)的热风装置(15)，在所述壳体中设置有至少一个带有加热电阻(3、3′)的加热部件(1)，并且所述热风装置具有内部的或外部的空气产生装置(19、22)，其特征在于根据权利要求1至8中任一项所述的带有加热电阻(3、3′)的加热部件(1)。

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