CN110278621B - 环绕式加热器件及加热棒、液体加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环绕式加热器件，包括器件外管、分布在器件外管中一周的导热固定座、设置在导热固定座中的PTC加热组件以及中空的内支撑管，导热固定座的横截面形状为弧形，导热固定座中设有固定座腔，PTC加热组件设置在固定座腔中，内支撑管设于装配空间中，PTC加热组件的引线从导热固定座的一端引出至器件外管外；PTC加热组件包括两个发热面，两个发热面分别与器件外管以及内支撑管相对。本发明还公开了一种加热棒、液体加热器。与现有技术相比，使得PTC加热组件两面可以密实的与器件外壳、内支撑管相接触，热量更容易传到出去，提高PTC单片的功率，器件外壳各部位的发热温度均相同，从而实现高效率均匀加热，提高液体的加热效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热器件，特别涉及一种环绕式加热器件及加热棒、液体加热器。
背景技术
目前，现有的加热棒一般采用电热丝作为发热元件，在管体中加入具有导热性的氧化镁粉，以填充管体与电热丝之间的空间，由于电热丝所在管体中的位置难以确定，因此容易出现加热棒上存在温度差，也就是说，管体的不同位置其热量也不相同，导致加热效果不均匀、加热效果差，而在使用中电热丝由于不能出现干烧情况，因此，需要时刻保证水箱中或者液体加热器中的水位能够将加热棒完全或部分浸泡；若出现供水不足的情况时，则会出现加热棒炸裂的危险，这样不仅容易引起火灾，而且还危机人身安全。目前，现有PTC液体加热器液体流道绝大部分采用铝型材的材质，铝型材长期在液体中使用会存在腐蚀性问题，使用寿命较短，尤其是在北方煤改电取暖的市场中使用，加热器加热的介质是水，各个地区的水质差异很大，现有的PTC加热器无法满足耐腐蚀的要求。另外，现有PTC加热器只有单面通过式加热，热效率较低，功率容易衰减。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环绕式加热器件及加热棒、液体加热器，要解决的技术问题是提高加热器件的热效率、而且成本低、安全性高。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案实现：一种环绕式加热器件，包括中空管状的器件外管、分布在器件外管中一周的导热固定座、设置在导热固定座中的PTC加热组件以及中空的内支撑管，所述导热固定座的横截面形状为弧形，所述导热固定座设有多个，相互拼接后构成环形，以在导热固定座之间形成装配空间，所述导热固定座中设有固定座腔，所述PTC加热组件设置在固定座腔中，所述内支撑管设于装配空间中，所述内支撑管通过不锈钢胀管工艺进行膨胀，以将PTC加热组件以及导热固定座紧压固定在器件外管与内支撑管之间，所述PTC加热组件的引线从导热固定座的一端引出至器件外管外；所述PTC加热组件包括两个发热面，所述两个发热面分别与器件外管以及内支撑管相对，以通过导热固定座将热量传导至器件外管以及内支撑管上。
进一步地，所述导热固定座的其中一侧边上设有与固定座腔连通的缺口，以便于PTC加热组件的装配以及使导热固定座在被挤压时可发生形变，从而将PTC加热组件压紧。
进一步地，所述导热固定座的另一侧边上与缺口位置相对处设有插接部，所述缺口远离固定座腔的一端设有与插接部相适配的插口，以使相邻两个导热固定座4通过插接部插入插口中进行拼接。
进一步地，所述固定座腔中与插接部相对的一端腔体壁且近邻器件外管处设有朝器件外管方向延伸的固定腔凹槽，以在导热固定座上形成以受压变形部。
进一步地，所述导热固定座包括一固定座底座以及一固定座顶盖，所述固定座底座与固定座顶盖相互卡接，所述固定座底座与内支撑管相邻设置，固定座顶盖与器件外管相邻设置，所述固定座底座与内支撑管相对的一端面为内凹的弧面，所述固定座腔设于固定座底座与固定座顶盖相对的一端上，所述固定座顶盖与固定座底座相对的一端面上设有朝固定座底座方向延伸的卡扣，在固定座底座上与卡扣位置相对应处设有卡槽，实现固定座顶盖与固定座底座相互卡接固定。
进一步地，所述固定座顶盖上与卡扣相邻的两端上设有展臂，在每个固定座底座上，其中一个卡槽中设有突出至固定座底座外的插臂，另一个卡槽与该侧的展臂之间形成插接槽，相邻两个导热固定座之间通过插臂插入插接槽中进行拼接。
进一步地，所述固定座腔上位于内支撑管的一端两侧以及固定座顶盖上与固定座腔相对的一端两侧分别设有第一变形凹槽、第二变形凹槽。
本发明还公开了一种加热棒，包括所述的环绕式加热器件。
本发明还进一步地公开了一种液体加热器，包括所述的环绕式加热器件，所述内支撑管的两端伸出至器件外管外，所述内支撑管的两端为与内支撑管的管腔连通的进出水口，以使液体从内支撑管一端的进出水口进入内支撑管的管腔并从另一端的进出水口流出，并对进入内支撑管管腔中的液体进行加热。
本发明还更进一步地公开了一种液体加热器，包括外管体以及所述的环绕式加热器件，所述外管体为中空结构，外管体的其中一端为封闭面，另一端为连通外管体管腔的管体开口，所述环绕式加热器件从管体开口插入外管体中，环绕式加热器件与外管体设置在同一直线上，所述环绕式加热器件与外管体之间设置有流道，所述外管体的管壁上且位于管体开口的一端设有与流道连通的接头管，所述内支撑管的两端均伸出至器件外管外，所述内支撑管的两端分别设有与内支撑管的管腔连通的第一进出口、第二进出口，所述管体开口上设有通过焊接的方式与外管体密封连接的盖板，盖板将管体开口封闭，在盖板上设有供内支撑管的管体伸出的第一通孔，所述内支撑管设有第二进出口的一端从第一通孔伸出外管体外，所述第一通孔与内支撑管的管体密封连接，以防止水溢出；液体从第二进出口进入内支撑管中进行一次加热并从第一进出口进入流道中进行二次加热后从接头管流出或液体从接头管进入流道中进行一次加热并从第一进出口进入内支撑管中进行二次加热后从第二进出口流出，实现对液体的二次加热。
本发明与现有技术相比，设置一管状的器件外壳、环形分布在器件外壳管腔中一周的导热固定座、设置在导热固定座中的PTC加热组件以及中空的内支撑管，通过对内支撑管采用不锈钢胀管工艺以在内支撑管上形成膨胀部，实现将导热固定座以及PTC加热组件紧压固定在器件外壳与内支撑管之间，使得PTC加热组件两面可以密实的与器件外壳、内支撑管相接触，热量更容易传到出去，提高PTC单片的功率，器件外壳各部位的发热温度均相同，从而实现高效率均匀加热，提高液体的加热效果；由于PTC加热组件的发热面与器件外壳以及内支撑管相对，从而能够将加热器产生的热量绝大多数传导到被加热的液体中，提高了热量的有效率，节约能源，同时，此种结构热传导路径简单有效，PTC加热芯不会由于热量集聚导致热击穿，更加安全，由于采用PTC加热组件，因此加热器的安全性高；将本发明的环绕式加热器件用于液体加热器中，将器件外壳与外管体之间以及内支撑管作为加热容器或件内支撑管作为加热容器，以将液体引入进行加热，由于PTC加热组件的发热面分别与器件外壳以及内支撑管相对，实现对液体进行均匀加热，以及降低能耗。
附图说明
图1是本发明环绕式加热器件的结构示意图一。
图2是本发明环绕式加热器件的结构示意图二。
图3是本发明PTC加热组件的结构示意图。
图4是本发明导热固定座的第一种结构示意图。
图5是本发明导热固定座的第二种结构示意图。
图6是本发明加热棒的结构示意图。
图7是本发明直通式液体加热器的结构示意图。
图8是本发明可二次加热的液体加热器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明公开了一种环绕式加热器件，包括中空管状的器件外管1、分布在器件外管1中一周的导热固定座4、设置在导热固定座4中的PTC加热组件2以及中空的内支撑管3，所述器件外管1可以采用一端具有开口，另一端具有封闭面的管体，当然还可采用两端均具有开口的管体；内支撑管3采用两端均具有开口的管体，器件外管1与内支撑管3设置在同一直线上；
如图4所示，所述导热固定座4沿器件外管1的轴向延伸设置，导热固定座4的横截面形状为弧形，所述导热固定座4设有多个，相互拼接后构成环形，以在构成环形的这些导热固定座4之间形成装配空间5，装配空间5的中心与器件外管1的轴线设置在同一直线上，所述导热固定座4中设有固定座腔41，固定座腔41沿导热固定座4长度方向设置并贯穿导热固定座4的两端，所述PTC加热组件2设置在固定座腔41中，所述内支撑管3设于装配空间5中，所述内支撑管3通过不锈钢胀管工艺进行膨胀，以将PTC加热组件2以及导热固定座4紧压固定在器件外管1与内支撑管3之间，所述内支撑管3可以为整体膨胀或局部膨胀，所述PTC加热组件2的引线21从导热固定座4的一端引出至器件外管1外；如图3所示，所述PTC加热组件2包括两个发热面22，所述两个发热面22分别与器件外管1以及内支撑管3相对，以通过导热固定座4将热量传导至器件外管1以及内支撑管3上。
在本发明中，器件外管1、内支撑管3均采用不锈钢材料制成，以使其能够抗锈，延长使用寿命，导热固定座4采用铝合金材料制成，以实现能够在进行不锈钢胀管工艺时能够进行略微形变。
如图3所示，本发明的PTC加热组件2包括片状的PTC发热元件23、电极片24以及绝缘纸25，所述PTC发热元件23设有多个，沿导热固定座4的长度方向依次排列设置，PTC发热元件23包括相对的两个表面以及一周侧边，所述PTC发热元件23的两个表面为发热面22，在这两个表面上涂布有电极涂层，电极片24设有两块，分别设置在PTC发热元件23的两端表面上，与电极涂层接触，两个电极片24上分别设有引线21，其中一个电极片24作为正极，另一个电极片24作为负极，两块电极片24将PTC发热元件23夹在其中形成一个整体，绝缘纸25缠绕在该整体的外表面；所述PTC发热元件23为陶瓷PTC发热元件，在PTC加热组件2的两端可分别填充有密封胶，从而对PTC加热组件2进行密封。
实施例1
如图4所示，导热固定座4可以采用以下结构实现：在本发明中，每个导热固定座4的结构以及形状均相同，每个导热固定座4上其中一个与相邻导热固定座4相对的一侧上设有与固定座腔41连通的缺口42，以便于PTC加热组件2的装配以及使导热固定座4在被挤压时可发生形变，从而将PTC加热组件2压紧；具体地，导热固定座4包括与器件外管1以及与内支撑管3相对的固定座表面401以及与相邻的导热固定座4相对的侧面402，这两个固定座表面401形成导热面，以与PTC加热组件2的发热面22相对，缺口42设置在其中一个侧面402上，并且沿导热固定座4的长度方向设置。
如图4所示，每个导热固定座4上与缺口42相对的另一侧且与缺口42位置相对处设有插接部43，所述缺口42远离固定座腔41的一端设有与插接部43相适配的插口44，以使相邻两个导热固定座4通过插接部43插入插口44中进行拼接，从而对导热固定座4进行相对的限定，以便于装配；具体地，插接部43设置在与缺口相对的另一个侧面402上，插接部43沿导热固定座4的长度方向设置，缺口42、插口44以及插接部43均设置在靠近与器件外管1相对的固定座表面401的位置处。
如图4所示，插接部43的横截面形状为月牙形，其凹口与插口44相对，插口44为与插接部43的外部形状相适配的弧形。
如图4所示，在上述实施例1的基础上，固定座腔41中与插接部43相对的一端腔体壁且近邻器件外管1处设有朝器件外管1方向延伸的固定腔凹槽45，以在导热固定座4上形成以受压变形部46，当内支撑管3进行不锈钢胀管工艺后，内支撑管3对导热固定座4进行挤压，受压变形部46在挤压的过程中变形，从而使固定座腔41变形，将PTC加热组件2的发热面与固定座腔41紧密接触，最终实现将导热固定座4以及PTC加热组件2紧压固定在内支撑管3与器件外管1之间。
这样设置可以使导热固定座形成相互咬合的一个环形体，便于施工，每个导热固定座设置成开口方式方便安装PTC加热芯体，大大提高了工作效率，同时有利于在PTC加热组件内部以及外部涂布导热硅胶，另外，更有效的解决液压胀管时各个位置受力均匀，PTC加热组件也同样可以有效受到液压胀管的力，从而使PTC加热组件与各部件紧密结合，从而提供热传导率。
实施例2
导热固定座4还可以采用以下结构实现，如图5所示，在本发明中，每个导热固定座4的结构以及形状均相同，所述导热固定座4包括一固定座底座47以及一固定座顶盖48，所述固定座底座47与固定座顶盖48相互卡接，所述固定座底座47与内支撑管3相邻设置，固定座顶盖48与器件外管1相邻设置，固定座顶盖48与器件外管1相对的一端面为外凸的弧面，形成导热面，以在紧压后与器件外管1的管腔紧贴，所述固定座底座47与内支撑管3相对的一端面为内凹的弧面，形成导热面，以在紧压后与内支撑管3的表面紧贴，所述固定座腔41设于固定座底座47与固定座顶盖48相对的一端上，所述固定座顶盖48与固定座底座47相对的一端面两侧上对称设置有朝固定座底座47方向延伸的卡扣481，在固定座底座47上与卡扣481位置相对应处设有卡槽471，实现固定座顶盖48与固定座底座47相互卡接固定；具体地，卡扣481沿固定座顶盖48的长度方向设置，卡槽471沿固定座底座47的长度方向设置。
如图5所示，固定座顶盖48上与卡扣481相邻的两端上设有展臂482，在每个固定座底座47上，其中一个卡槽471中设有突出至固定座底座47外的插臂472，另一个卡槽471与该侧的展臂482之间形成插接槽49，相邻两个导热固定座4之间通过插臂472插入插接槽49中进行拼接；具体地，展臂482于插臂472的延伸方向平行，当所有导热固定座4拼接后，每个插臂472刚好插入对应位置的插接槽49中。
如图5所示，在上述实施例2的基础上，在固定座腔41上位于内支撑管3的一端两侧以及固定座顶盖48上与固定座腔41相对的一端两侧分别设有第一变形凹槽473、第二变形凹槽483，以使内支撑管3在膨胀后对导热固定座4进行紧压时，固定座顶盖48以及固定座底座47发生形变，从而将PTC加热组件2的两个发热面22与固定座顶盖48以及固定座腔41紧密接触。
如图6所示，本发明还公开了一种加热棒，包括上述的环绕式加热器件，由于环绕式加热器件的结构在前文已经进行了详细的阐述，在此不再赘述，所述器件外管1作为加热棒的外壳，所述器件外管1的一端为封闭面101、另一端为开口102，引线21从开口102的一端引出，所述器件外观1位于开口102的一端外壁设有一周凸环103，凸环103的横截面为T字形，本发明的加热棒中器件外管1插入水箱中器件外管1设有开口102的一端位于水箱外。
如图6所示，当然还可以采用将器件外管1与内支撑管3为一体形成结构。
如图7所示，本发明还公开了一种液体加热器，包括上述的环绕式加热器件，由于环绕式加热器件的结构在前文已经进行了详细的阐述，在此不再赘述，下面对液体加热器的具体结构进行详细说明，所述内支撑管3的两端伸出至器件外管1外，所述内支撑管3的两端为与内支撑管3的管腔连通的进出水口31，以使液体从内支撑管3一端的进出水口31进入内支撑管3的管腔并从另一端的进出水口31流出，并对进入内支撑管3管腔中的液体进行加热，在内支撑管3伸出器件外管1两端的管体外壁上设有外螺纹。
如图8所示，本发明还公开了一种液体加热器，包括外管体200以及上述的环绕式加热器件，所述外管体200为中空结构，外管体200的其中一端为封闭面206，另一端为连通外管体200管腔的管体开口203，所述环绕式加热器件300从管体开口203插入外管体200中，环绕式加热器件300与外管体200设置在同一直线上，所述环绕式加热器件300与外管体200之间设置有流道201，所述外管体200的管壁上且位于管体开口203的一端设有与流道201连通的接头管202，所述内支撑管3的两端均伸出至器件外管1外，所述内支撑管3的两端分别设有与内支撑管3的管腔连通的第一进出口32、第二进出口33，所述管体开口203上设有通过焊接的方式与外管体200密封连接的盖板204，盖板204将管体开口203封闭，在盖板204上设有供内支撑管3的管体伸出的第一通孔205，当然，在盖板204上还设置有供引线21引出的孔，孔与引线21之间密封，密封可采用设置密封圈实现，所述内支撑管3设有第二进出口33的一端从第一通孔205伸出外管体200外，所述第一通孔205与外管1焊接，实现密封；第一进出口32位于外管体200的管腔中；液体从第二进出口33进入内支撑管3中进行一次加热并从第一进出口32进入流道201中进行二次加热后从接头管202流出或液体从接头管202进入流道201中进行一次加热并从第一进出口32进入内支撑管3中进行二次加热后从第二进出口33流出，实现对液体的二次加热；具体地，外管体200的内径大于环绕式加热器件的外径，以形成流道201；接头管202的轴线与外管体200的轴线垂直，在接头管202的外管壁上设有外螺纹；内支撑管3设有第二进出口33的一端管体外壁上设有外螺纹。
如图8所示，内支撑管3与封闭面206相对的一端端部与封闭面206之间相互抵接，第一进出口32设置在内支撑管3朝封闭面206方向伸出器件外管1的管体外壁上；具体地，第一进出口32分布在内支撑管3管体外壁一周。
采用上述的液体加热器，能够对液体进行二次加热，在同等流量的液体加热器中，本发明能够实现二次加热，提高了加热效率以及加热效果。
本发明的目的：
1、采用陶瓷PTC作为热源加热，比电热管以及其他的加热材料安全、电热转化率高，可以达到99％。
2、流道通体采用不锈钢设计，耐腐蚀性以及可以减少水垢产生。
3、PTC两面给液体加热，有效的解决PTC单面给液体加热因温差大导致功率衰减，另，提升了PTC单片功率，实现了高效的热传导率。
4、成本降低，采用不锈钢流道相对紫铜流道成本大大降低。耐腐蚀性大大提高。
Claims (9)
1.一种环绕式加热器件，其特征在于：包括中空管状的器件外管(1)、分布在器件外管(1)中一周的导热固定座(4)、设置在导热固定座(4)中的PTC加热组件(2)以及中空的内支撑管(3)，所述导热固定座(4)的横截面形状为弧形，所述导热固定座(4)设有多个，相互拼接后构成环形，以在导热固定座(4)之间形成装配空间(5)，所述导热固定座(4)中设有固定座腔(41)，所述PTC加热组件(2)设置在固定座腔(41)中，所述内支撑管(3)设于装配空间(5)中，所述内支撑管(3)通过不锈钢胀管工艺进行膨胀，以将PTC加热组件(2)以及导热固定座(4)紧压固定在器件外管(1)与内支撑管(3)之间，所述PTC加热组件(2)的引线(21)从导热固定座(4)的一端引出至器件外管(1)外；所述PTC加热组件(2)包括两个发热面(22)，所述两个发热面(22)分别与器件外管(1)以及内支撑管(3)相对，以通过导热固定座(4)将热量传导至器件外管(1)以及内支撑管(3)上；
所述导热固定座(4)的其中一侧边上设有与固定座腔(41)连通的缺口(42)，以便于PTC加热组件(2)的装配以及使导热固定座(4)在被挤压时可发生形变，从而将PTC加热组件(2)压紧。
2.根据权利要求1所述的环绕式加热器件，其特征在于：所述导热固定座(4)的另一侧边上与缺口(42)位置相对处设有插接部(43)，所述缺口(42)远离固定座腔(41)的一端设有与插接部(43)相适配的插口(44)，以使相邻两个导热固定座(4)通过插接部(43)插入插口(44)中进行拼接。
3.根据权利要求1或2所述的环绕式加热器件，其特征在于：所述固定座腔(41)中与插接部(43)相对的一端腔体壁且近邻器件外管(1)处设有朝器件外管(1)方向延伸的固定腔凹槽(45)，以在导热固定座(4)上形成以受压变形部(46)。
4.根据权利要求1所述的环绕式加热器件，其特征在于：所述导热固定座(4)包括一固定座底座(47)以及一固定座顶盖(48)，所述固定座底座(47)与固定座顶盖(48)相互卡接，所述固定座底座(47)与内支撑管(3)相邻设置，固定座顶盖(48)与器件外管(1)相邻设置，所述固定座底座(47)与内支撑管(3)相对的一端面为内凹的弧面，所述固定座腔(41)设于固定座底座(47)与固定座顶盖(48)相对的一端上，所述固定座顶盖(48)与固定座底座(47)相对的一端面上设有朝固定座底座(47)方向延伸的卡扣(481)，在固定座底座(47)上与卡扣(481)位置相对应处设有卡槽(471)，实现固定座顶盖(48)与固定座底座(47)相互卡接固定。
5.根据权利要求4所述的环绕式加热器件，其特征在于：所述固定座顶盖(48)上与卡扣(481)相邻的两端上设有展臂(482)，在每个固定座底座(47)上，其中一个卡槽(471)中设有突出至固定座底座(47)外的插臂(472)，另一个卡槽(471)与该侧的展臂(482)之间形成插接槽(49)，相邻两个导热固定座(4)之间通过插臂(472)插入插接槽(49)中进行拼接。
6.根据权利要求4或5所述的环绕式加热器件，其特征在于：所述固定座腔(41)上位于内支撑管(3)的一端两侧以及固定座顶盖(48)上与固定座腔(41)相对的一端两侧分别设有第一变形凹槽(473)、第二变形凹槽(483)。
7.一种加热棒，其特征在于：包括如权利要求1-6任意一项所述的环绕式加热器件。
8.一种液体加热器，其特征在于：包括如权利要求1-6任意一项所述的环绕式加热器件，所述内支撑管(3)的两端伸出至器件外管(1)外，所述内支撑管(3)的两端为与内支撑管(3)的管腔连通的进出水口，以使液体从内支撑管(3)一端的进出水口进入内支撑管(3)的管腔并从另一端的进出水口流出，并对进入内支撑管(3)管腔中的液体进行加热。
9.一种液体加热器，其特征在于：包括外管体(200)以及如权利要求1-6任意一项所述的环绕式加热器件，所述外管体(200)为中空结构，外管体(200)的其中一端为封闭面(206)，另一端为连通外管体(200)管腔的管体开口(203)，所述环绕式加热器件(300)从管体开口(203)插入外管体(200)中，环绕式加热器件(300)与外管体(200)设置在同一直线上，所述环绕式加热器件(300)与外管体(200)之间设置有流道(201)，所述外管体(200)的管壁上且位于管体开口(203)的一端设有与流道(201)连通的接头管(202)，所述内支撑管(3)的两端均伸出至器件外管(1)外，所述内支撑管(3)的两端分别设有与内支撑管(3)的管腔连通的第一进出口(32)、第二进出口(33)，所述管体开口(203)上设有通过焊接的方式与外管体(200)密封连接的盖板(204)，盖板(204)将管体开口(203)封闭，在盖板(204)上设有供内支撑管(3)的管体伸出的第一通孔(205)，所述内支撑管(3)设有第二进出口(33)的一端从第一通孔(205)伸出外管体(200)外，所述第一通孔(205)与内支撑管(3)的管体密封连接，以防止水溢出；液体从第二进出口(33)进入内支撑管(3)中进行一次加热并从第一进出口(32)进入流道(201)中进行二次加热后从接头管(202)流出或液体从接头管(202)进入流道(201)中进行一次加热并从第一进出口(32)进入内支撑管(3)中进行二次加热后从第二进出口(33)流出，实现对液体的二次加热。
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