CN109631135A - 一种碳纤维加热管密封装置、采暖装置、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提出了一种碳纤维加热管密封装置、采暖装置、系统及方法，利用该密封装置将单端碳纤维加热管接线端密封固定在其所在的管路中，包括密封套，所述密封套套在单端碳纤维加热管靠近接线端的位置，所述密封套的一端为圆筒状，一端为锥状，该锥状与其所配合的管路的开口端的斜面相吻合。所述密封套圆筒状的一端设置有调整保护垫，利用压紧螺母旋转施加力至调整保护垫、密封套，在压紧螺母旋紧套在管路前端外螺纹上时，密封套与管路的开口端紧密结合，形成密封腔。本公开的密封装置利用密封套与管体的内侧斜面相配合的方式，密封性更好，且压紧压紧螺母在旋紧的过程中并不带动密封套的旋转，避免了对单端碳纤维加热管施加力导致的损坏。
Description
技术领域
本公开涉及采暖设备技术领域，特别是涉及一种碳纤维加热管密封装置、采暖装置、系统及方法。
背景技术
碳纤维电加热元件是新兴的但已经非常成熟的一种电热转换元件，相比于传统的电阻丝电加热元件具有电热转换效率高、远红外辐射加热强度高、加热速度快、使用寿命长等特点，广泛应用于各种形式电暖设备。
发明人在研究使用中发现，碳纤维电加热元件所存在的缺点：外壁为石英玻璃管，使用过程中易碎，大大限制了它的应用范围。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开实施例子提供了一种碳纤维加热管密封装置，为一种高效的采暖装置。
为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：
一种碳纤维加热管密封装置，利用该密封装置将单端碳纤维加热管接线端密封固定在其所在的管路中，包括密封套，所述密封套套在单端碳纤维加热管靠近接线端的位置，所述密封套的一端为圆筒状，一端为锥状，该锥状与其所配合的管路的开口端的斜面相吻合；
所述密封套圆筒状的一端设置有调整保护垫，利用压紧螺母旋转施加力至调整保护垫、密封套，在压紧螺母旋紧套在管路前端外螺纹上时，密封套与管路的开口端紧密结合，形成密封腔。
进一步的技术方案，所述调整保护垫为圆形，中部开有孔，孔的形状与单端碳纤维加热管接线端的扁平形状相吻合。
进一步的技术方案，所述管路的外周面设置有外螺纹，压紧螺母的内侧设置有与外螺纹相吻合的内螺纹，压紧螺母的两端开孔，直径不等；
所述压紧螺母设置有内螺纹的一端的内径较大，大于密封套圆筒所在的外径，压紧螺母与密封套圆筒外表面存在间隙，旋紧压紧螺母时密封套不随压紧螺母的旋转而旋转；
所述压紧螺母的另一端内径较小，小于密封套的外径，在压紧螺母旋紧时，能够通过调整保护垫给密封套横向的力，使得密封套与管路的开口端的斜面紧密接触。
本公开的实施例子还公开了一种碳纤维加热管采暖装置，包括若干单端碳纤维加热管，所述若干单端碳纤维加热管设置在加热循环管路中，所述单端碳纤维加热管均通过上述碳纤维加热管密封装置实现与所在加热循环管路的密封连接，所述单端碳纤维加热管的悬空端通过加热管支撑架固定在加热循环管路内。
进一步的技术方案，所述加热管支撑架套在所述单端碳纤维加热管上，加热管支撑架包括直径大小可调的圆形环，圆形环连接两个支撑腿，通过支撑腿支撑在加热循环管路内。
进一步的技术方案，所述加热循环管路的进水端通过进水管分别连接至回水管路及补水管路，在所述回水管路上设置有循环泵，循环泵连接至回水口，在所述补水管路上设置有三通阀，所述三通阀一端连接至进水管，一端连接至膨胀罐，另一端连接至软化水罐，所述软化水罐连接至补水口。
更进一步的技术方案，所述软化水罐进水端所在管路及出水端所在管路分别设置有手动控制阀。
进一步的技术方案，所述循环泵进水端所在管路及出水端所在管路分别设置有手动控制阀。
更进一步的技术方案，所述循环泵进水端所在管路还设置有Y型过滤阀。
进一步的技术方案，所述加热循环管路的外表面还设置有外壳保温层。
进一步的技术方案，所述加热循环管路的出水端所在管路还竖直连接一支路，该支路上设置有自动排气阀，位于自动排气阀的两端且位于加热循环管路的出水端所在管路上分别设置有手动控制阀。
本公开实施例子还公开了一种应用，所述碳纤维电加热采暖装置的出水口端连接至加热片的进水端，加热片的出水端连接至回水口，在加热片的出水端于回水口之间还设置有排水阀。
本公开实施例子还公开了一种应用，所述碳纤维电加热采暖装置的出水口端连接至地暖分水器的进水端，地暖分水器的出水端连接至回水口。
本公开实施例子还公开了基于上述碳纤维电加热采暖装置的控制系统，包括控制器，在入口管路上设置有温度传感器，加热循环管路的出水端所在的外壳上设置有温度传感器，两个温度传感器将采集的数据传输至控制器，控制器根据接收的数据控制单端碳纤维加热管的工作状态。
本公开实施例子还公开了基于上述碳纤维电加热采暖装置的控制系统的控制方法，包括：
当入口管路及加热循环管路的出水端的温度大于设定值时，降低单端碳纤维加热管的工作功率；
当入口管路及加热循环管路的出水端的温度小于设定值时，增大单端碳纤维加热管的工作功率；
当入口管路及加热循环管路的出水端的温度等于设定值时，保持当前单端碳纤维加热管的工作功率，持续监视入口管路及加热循环管路的出水端的温度。
进一步的技术方案，加热循环管路的加热工质包括但不限为液体水，也可以为其他液体工质，例如导热油等。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、本公开的密封装置能够实现将单端碳纤维加热管安全可靠的密封在管路中，形成密封腔，避免水的外流，利用密封套与管体的内侧斜面相配合的方式，密封性更好，且压紧压紧螺母在旋紧的过程中并不带动密封套的旋转，避免了对单端碳纤维加热管施加力导致的损坏。
2、本公开使用加热支撑架将单端碳纤维加热管支撑在循环管路中，避免了循环加热过程中循环水所施加的流动冲击力导致的单端碳纤维加热管的振动，进一步保护了单端碳纤维加热管。
3、本公开采用温控装置，实时监测循环管路中的水的温度，及时调整整个装置的温度在合理的范围内，更加智能化。
4、本公开采用软化水罐及膨胀罐，能够使得系统循环水避免产生水垢，且能够保持整个装置形成密封的管路。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例子碳纤维加热管采暖装置的结构示意图；
图2为本公开实施例子的碳纤维加热管密封装置的结构示意图；
图3为本公开实施例子碳纤维加热管采暖装置的一种应用示意图；
图4为本公开实施例子碳纤维加热管采暖装置的另一种应用示意图；
图中，1.手动控制阀；2.软化水罐；3.三通阀；4.膨胀罐；5.外壳；6.外壳保温层；7.循环水；8.密封套；9.单端碳纤维加热管；10.调整保护垫；11.压紧螺母；12.加热管支撑架；13.出水口温控采集设备；14.水位报警器；15.自动排气阀；16.回水口温控采集设备；17.循环泵；18.Y型过滤阀。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本公开的一种典型的实施方式中，参见附图1所示，公开了一种碳纤维电加热采暖装置，包括若干单端碳纤维加热管，若干单端碳纤维加热管设置在外壳内，加热外壳内的工质，被加热后的工质输送至采暖设备，可以为地暖或者壁暖设备，用于供暖或者给其他设备传递热量。
需要说明的是，关于单端碳纤维加热管9，即加热管的引线均从一端引出，使用起来更加方便，便于后续的密封，提高加热的效率。
在一种实施例子中，能量传递的工质采用水，再参见附图1所示，利用补水口进水，水先经过软化水罐2进行软化，软化后的水能够避免形成水垢，防止水管道积留水垢、经常堵塞、热效率低等现象，软化后的水经过三通阀3通过入口管路进入加热循环管路中形成循环水7。
在一实施例子中，加热循环管路根据实际加热的需要设置相应数量的单端碳纤维加热管，在该实施例子中，单端碳纤维加热管的数量为三个，当然，若供暖设备需要的热量小时，也可减少单端碳纤维加热管的数量，同样的，若供暖设备需要的热量大时，则需要增加单端碳纤维加热管数量或者增大单端碳纤维加热管尺寸，增大单端碳纤维加热管的加热功率。
由于水在加热循环管路中受热会膨胀，因此，为了避免水由于加热导致的膨胀的问题，在三通阀的一端还连接有膨胀罐4，当外界有压力的水或液体工质(包括初期注水、水位下降补水、加热膨胀的水)进入膨胀罐时，密封在罐内的气体被压缩，气体受到压缩后体积变小压力升高，直到膨胀罐内气体压力与水(初期注水、水位下降补水、加热膨胀的水)的压力达到一致时停止进水，当水流失压力减低时膨胀罐内气体压力大于水的压力，此时气体膨胀将水挤出。
在实施例子中，加热循环管路包括U型弯管及直管，U型弯管及直管均为横向布置，该布置方式便于水循环流动，U型弯管及直管内分别设置有单端碳纤维加热管，U型弯管通过汇管连接至直管，由于加热时，单端碳纤维加热管需要密封在管道内，因此，单端碳纤维加热管的接线端通过密封装置密封安装在U型弯管及直管的开口端。
加热后的水从出水口进入采暖设备，采暖设备吸收水的热量后供暖，释放热量后的水通过回水口在循环泵的作用下从新返回至循环水的入口管路，然后在进入加热循环管路进行加热，实现水的循环使用。加热循环管路作为外壳5，在外壳外还设置外壳保温层6，避免热能量的流失。
在一实施例子中，出水管路上还设置有水位报警器14，当水位低过设定值时，水位报警器开始报警。
循环泵的进水端及出水端分别设置有手动控制阀1，在循环泵17需要更换或者维修时，利用手动控制阀关闭管路，使得水不再循环，更换或者维修结束后，在打开手动控制阀，继续水循环，另外，在循环泵的进水端还设置有Y型过滤阀18，由于热水在采暖设备内使用时，会存在对水质的改变，因此，采用Y型过滤阀进行过滤，使得水质能够满足加热循环水的要求。
还有，在软化水罐的进水口及出水口所在的管路上分别设置有手动控制阀1，同样的道理，也能够实现在软化水罐进行维修或者加软化材料的时候，关闭其两端的手动控制阀，在材料增加完毕后，再打开其两端的手动控制阀，实现管路的正常运行。
另外，在加热循环管路出水所在的管路上的上方支路上还设置有自动排气阀15，自动排气阀管路所连接的出水管路的两端分别设置有手动控制阀1，合理设置手动控制阀，打开自动排气阀实现对整个管路的排气，避免管路中存在空气，影响加热循环。
在一种实施例子中，参见附图2所示，公开了具体的密封装置，在加热的过程中如何保持加热循环管路的密封性，提高单端碳纤维加热管的加热效率，因此，如何实现对易碎的单端碳纤维加热管进行密封是比较重要的。由于碳纤维加热管是单端的，因此，只需要在该碳纤维加热管的接线端实现与循环管路的密封固定即可，密封装置包括密封套8，密封套套在单端碳纤维加热管的接线端所在的圆筒上，为了实现更好的密封效果，该密封套的形状为一端为锥状的圆筒结构，在相应的外壳的开口端处也设置倾斜面，该倾斜面与密封套的锥状倾斜面相吻合，两者能够紧紧的配合在一起。
同时，在保护套的圆筒端还设置有调整保护垫10，该保护垫中部开有长方形或方形孔，与单端碳纤维加热管接线端的扁平形状相吻合，外壳的外端面设置有外螺纹，压紧螺母11的内侧设置有与外螺纹相吻合的内螺纹，压紧螺母的两端开孔，直径不等，设置有内螺纹的一端的内径较大，大于密封套圆筒所在的外径，这样压紧螺母与密封套圆筒外表面不接触，便于在旋转拧紧螺母时相密封套施加压力，利于保护单端碳纤维加热管，同时，压紧螺母的另一端内径较小，小于密封套的外径，这样，在压紧螺母旋转拧紧时，能够通过调整保护垫给密封套横向的力，使得密封套与外壳紧密接触。
另外，在具体实施时，由于单端碳纤维加热管接线端通过密封装置实现在于外壳内的固定，但是单端碳纤维加热管的另一端悬空时，随着温度的升高，循环管内水不断被加热，在循环水流动的过程中会给单端碳纤维加热管悬空的一端施加不同流动冲击的力量，又由于单端碳纤维加热管的材质易碎，因此，需要增加热管支撑架12，加热管支撑架套在单端碳纤维加热管上，两个支撑腿与循环管相接处，所套在单端碳纤维加热管上的圆形孔为弹性孔。大小可调，不至于太紧夹坏单端碳纤维加热管，太大无法起到支撑作用，利用该加热管支撑架之后，单端碳纤维加热管即使在循环水的流动冲击力的作用下振动，也不至于直接与外壳相接处，而是通过加热管支撑架的缓冲后所施加至外壳上的力将大大较少，能够很好的保护单端碳纤维加热管。
在另一实施例子中，还公开了一种碳纤维电加热采暖装置的温度控制系统，为了更好的实现对上述实施例子的采暖设备的温度控制的作用，在入口管路上设置有回水口温控采集设备16，加热循环管路的出水端所在的外壳上设置有出水口温控采集设备13，具体的，温控采集设备可选择为温度传感器，通过检测入口端及出口端的温度，及时调整所加热的单端碳纤维加热管的功率，例如，当检测到入口端及出口端的温度均较低时，可以增加单端碳纤维加热管的加热功率，使得多个单端碳纤维加热管同时工作，当入口端及出口端的温度均较高时，可以减少单端碳纤维加热管的加热功率，使得其中一个或者两个单端碳纤维加热管工作，使得温度不至于太高。
具体的，上述温度控制系统可以包括控制器，控制器分别连接至上述两个温度传感器，接收两个温度传感器的采集的数据并作出判断，或者根据需要设定上下限值，进行报警等。
在一种典型的应用例子中，参见附图4，上述碳纤维电加热采暖装置的出水口端可连接至加热片的进水端，加热片的出水端连接至回水口，在加热片的出水端于回水口之间还设置有排水阀，根据需要实现对加热片的排水。
在另一种典型的应用例子中，参见附图3，上述碳纤维电加热采暖装置的出水口端可连接至地暖分水器的进水端，地暖分水器的进水端连接至回水口。
本公开上述实施例子中的加热循环管路的加热工质包括但不限为液体水，也可以为其他液体工质，例如导热油等。
本公开的实施例子是将高效的碳纤维电加热元件应用于采暖，通过增加碳纤维电加热管的尺寸、功率和根数，可广泛应用于各种大功率的电加热采暖设备或电采暖锅炉。
本公开的实施例子提供了多组单端碳纤维电加热元件应用在水加热电采暖领域；解决了单端碳纤维电加热元件水腔体的密封；解决了单端碳纤维电加热元件使用过程中因水流冲刷引起震动破碎问题；在水循环系统中增加了实时水质软化罐，避免加热过程中循环水结垢；该装置中，增加了膨胀罐，使水循环系统可以组成封闭系统。
本公开的实施例子管体材质为石英的碳纤维电加热管，应用于采暖领域，与其它相关配件组成封闭的一个循环系统，为用户提供一种新型高效的采暖装置。
上述采暖装置具体实施过程，需要经过以下步骤进行：
根据该装置型号不同、用途不同，准备不同的外壳5，该外壳5可以采用金属管、铸铁、铸钢、工程塑料和陶瓷材料通过不同的成形制造工艺组成串联的循环水流通道。
将加热管支撑架12套入单端碳纤维加热管9尾部，将密封套8套入单端碳纤维加热管9前端，将装配了密封套8和加热管支撑架12的单端碳纤维加热管9，放入外壳5的管腔中，将装配了密封套8和加热管支撑架12的单端碳纤维加热管9，通过用压紧螺母11调整保护垫10旋紧在外壳5管壁的前端外螺纹上，形成一个密封腔，防止加热水由此溢出。1.用管道接头和图示中的各种零件连接在一起，组成封闭循环系统。
具体实施时，配上控制电路，将该循环系统中部分或者全部装配在外壳内，即可应用于换热采暖。
上述实施例子中，碳纤维电加热采暖装置中各零件序号的安装顺序、排列位置、管道走向和整体结构构成均为本申请实施例子中所优选的方式。
可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳纤维加热管密封装置，其特征是，利用该密封装置将单端碳纤维加热管接线端密封固定在其所在的管路中，包括密封套，所述密封套套在单端碳纤维加热管靠近接线端的位置，所述密封套的一端为圆筒状，一端为锥状，该锥状与其所配合的管路的开口端的斜面相吻合；
所述密封套圆筒状的一端设置有调整保护垫，利用压紧螺母旋转施加力至调整保护垫、密封套，在压紧螺母旋紧套在管路前端外螺纹上时，密封套与管路的开口端紧密结合，形成密封腔。
2.如权利要求1所述的一种碳纤维加热管密封装置，其特征是，所述调整保护垫为圆形，中部开有孔，孔的形状与单端碳纤维加热管接线端的扁平形状相吻合。
进一步的技术方案，所述管路的外周面设置有外螺纹，压紧螺母的内侧设置有与外螺纹相吻合的内螺纹，压紧螺母的两端开孔，直径不等；
所述压紧螺母设置有内螺纹的一端的内径较大，大于密封套圆筒所在的外径，压紧螺母与密封套圆筒外表面存在间隙，旋紧压紧螺母时密封套不随压紧螺母的旋转而旋转；
所述压紧螺母的另一端内径较小，小于密封套的外径，在压紧螺母旋紧时，能够通过调整保护垫给密封套横向的力，使得密封套与管路的开口端的斜面紧密接触。
3.一种碳纤维加热管采暖装置，其特征是，包括若干单端碳纤维加热管，所述若干单端碳纤维加热管设置在加热循环管路中，所述单端碳纤维加热管均通过上述权利要求1-2任一所述的碳纤维加热管密封装置实现与所在加热循环管路的密封连接，所述单端碳纤维加热管的悬空端通过加热管支撑架固定在加热循环管路内。
4.如权利要求3所述的一种碳纤维加热管采暖装置，其特征是，所述加热管支撑架套在所述单端碳纤维加热管上，加热管支撑架包括直径大小可调的圆形环，圆形环连接两个支撑腿，通过支撑腿支撑在加热循环管路内。
进一步的技术方案，所述加热循环管路的进水端通过进水管分别连接至回水管路及补水管路，在所述回水管路上设置有循环泵，循环泵连接至回水口，在所述补水管路上设置有三通阀，所述三通阀一端连接至进水管，一端连接至膨胀罐，另一端连接至软化水罐，所述软化水罐连接至补水口。
5.如权利要求4所述的一种碳纤维加热管采暖装置，其特征是，所述软化水罐进水端所在管路及出水端所在管路分别设置有手动控制阀。
进一步的技术方案，所述循环泵进水端所在管路及出水端所在管路分别设置有手动控制阀。
更进一步的技术方案，所述循环泵进水端所在管路还设置有Y型过滤阀。
6.如权利要求3所述的一种碳纤维加热管采暖装置，其特征是，所述加热循环管路的外表面还设置有外壳保温层。
进一步的技术方案，所述加热循环管路的出水端所在管路还竖直连接一支路，该支路上设置有自动排气阀，位于自动排气阀的两端且位于加热循环管路的出水端所在管路上分别设置有手动控制阀。
7.一种应用，其特征是，权利要求3-6任一所述碳纤维电加热采暖装置的出水口端连接至加热片的进水端，加热片的出水端连接至回水口，在加热片的出水端于回水口之间还设置有排水阀。
8.一种应用，其特征是，权利要求3-6任一所述碳纤维电加热采暖装置的出水口端连接至地暖分水器的进水端，地暖分水器的出水端连接至回水口。
9.基于权利要求3-6任一所述的碳纤维电加热采暖装置的控制系统，其特征是，包括控制器，在入口管路上设置有温度传感器，加热循环管路的出水端所在的外壳上设置有温度传感器，两个温度传感器将采集的数据传输至控制器，控制器根据接收的数据控制单端碳纤维加热管的工作状态。
10.基于权利要求9所述的碳纤维电加热采暖装置的控制系统的控制方法，其特征是，包括：
当入口管路及加热循环管路的出水端的温度大于设定值时，降低单端碳纤维加热管的工作功率；
当入口管路及加热循环管路的出水端的温度小于设定值时，增大单端碳纤维加热管的工作功率；
当入口管路及加热循环管路的出水端的温度等于设定值时，保持当前单端碳纤维加热管的工作功率，持续监视入口管路及加热循环管路的出水端的温度；
加热循环管路的加热工质包括但不限为液体水。
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