CN110392454B - 用于制造电加热装置的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于制造电加热装置的方法，所述方法包括以下步骤：提供由第一材料制成的套筒，所述第一材料具有第一强度；将电加热元件布置在所述套筒中；将填充材料布置到所述套筒中，使得所述电加热元件的载流部分与所述套筒电绝缘，并且使所述电加热元件在所述套筒中的位置固定；以及至少部段地压紧所述套筒、布置在所述套筒的已压紧的部段中的所述电加热元件以及布置在所述套筒的已压紧的部段中的所述填充材料，其中，在完成所述套筒的至少部段的压紧之前，在待压紧部段中布置管状部段，所述管状部段由第二材料制成，所述第二材料具有第二强度，所述第二强度高于所述第一强度。
Description
技术领域
本发明涉及电加热装置，其具有套筒，该套筒具有布置在其中的电加热元件，该电加热元件的载流部分与套筒电绝缘，电加热装置是用于电加热物体和/或介质的标准装置。
背景技术
对于这种电加热装置的许多具体实施方式，在这里，一方面存在对尽可能高的压紧的需求，以确保从电加热元件到与物体或介质接触的套筒的尽可能良好的热传导，而同时必须至少局部地限制适用的压紧，例如因为在套筒中在某些位置布置有另外的压敏元件，例如电子部件，或者因为在那里由于过强的压紧引起的变形是不期望的。通过将套筒在不同部段中以不同强度压紧来考虑这一点。
然而，到目前为止，在制造过程中实现这种方法的可靠性较低。在其他电加热筒中产生制造问题是由于护套材料的强度不足，例如当对医疗技术应用来说需要由超纯钛制成的套筒。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于制造电加热装置，尤其是加热筒或管加热体的方法，该方法尤其在其工艺可靠性方面得到改进。
根据本发明的用于制造电加热装置的方法具有以下步骤：
提供由第一材料制成的套筒，所述第一材料具有第一强度；
将电加热元件布置在所述套筒中；
将填充材料布置到所述套筒中，使得所述电加热元件的载流部分与所述套筒电绝缘，并且使所述电加热元件在所述套筒中的位置固定；以及
至少部段地压紧所述套筒、布置在所述套筒的已压紧的部段中的所述电加热元件以及布置在所述套筒的已压紧的部段中的所述填充材料。
对于本发明来说重要的是，在完成所述套筒的至少部段的压紧之前，在待压紧部段中布置管状部段，所述管状部段由第二材料制成，所述第二材料具有第二强度，所述第二强度高于所述第一强度。
这样，可以非常精确地且以工艺可靠的、高度可再现的结果实现电加热装置的压紧。这尤其适用于具有不同强烈压紧区域的电加热装置，因为这样局部地限定了实现给定压紧的区域并可以实现不同压紧程度的受控分级。此外，通过由具有更高强度的材料制成的附加的管状部段确保了压紧时的环夹紧力。
在此处应明确指出的是，当整个电加热装置同时被压紧时，当然也可以实现至少部段的压紧的步骤。
在这里，电加热元件可以是例如卷绕在卷绕体、尤其是陶瓷卷绕体上的电阻线、自承载的电阻线或嵌入和定位的螺旋加热线。
填充材料通常是具有尽可能高的导热性的电绝缘材料。尤其地，它可以是氧化镁颗粒。
因此，将该填充材料布置在套筒中可以尤其意味着填入绝缘粉末、绝缘颗粒或其他绝缘部件。
根据该方法的一个特别优选的实施方式，构成套筒的材料是铜、铝、钛或黄铜，从而提供由铜、铝、钛或黄铜制成的套筒。所有这些材料的共同之处在于它们具有相对良好的导热性，但强度不是很高。
优选地设计成在一侧封闭的管的套筒通过以下方式优选地提供，即，该套筒由实心材料切削制成，由板材拉深或分级压制。
用于待布置在待压紧部段中的管状部段的优选材料是钢，尤其是不锈钢，也就是说高强度材料。
在本发明的一个优选实施方式中提出的是，在用于至少一个管状部段的待压紧部段中布置管状部段是这样进行的，即，该管状部段如此被推动到套筒上，使得该管状部段在径向方向上围绕待压紧部段。这不仅带来特别简单的精确定位，而且还允许在压紧时产生高精度的局部作用力，尤其是通过使用压紧工具，该压紧工具至少在压紧过程开始时主要在被推动的管状部段上导入力。
根据该方法的该实施方式的一个优选改进方案提出的是，压紧如此实施，使得在压紧之后被推动的管状部段与套筒的没有管状部段被推动到的部段齐平。
但也能够将管状部段推入到套筒中。当套筒的强度太低而不能获得必要的环夹紧力时或者当需要电加热装置的均匀表面时，这尤其有用。
特别优选的是，为此利用用于形成精确限定的非压紧的或弱压紧的区域的可能性，即，至少一个电子部件，尤其是传感器、保险装置和/或开关布置在套筒中。这优选地通过将电子部件与电加热元件一起布置在套筒中，也就是说尤其是作为预构造的组件来实现。
由于管状部段如此布置在套筒上，使得该管状部段突出超过套筒，也就是说尤其是突出超过套筒的端面，因此尤其是提供了为电加热装置提供具有限定特性的连接区域的可能性。例如，可以在很大程度上避免朝电加热装置的连接端子的方向的这种不期望的热流。尤其地，能够在管状部段的突出超过套筒的区域中布置另外的管，该另外的管使套筒同心地延长。
可以是有利的是，在压紧之后再加工套筒的底部，尤其是如此再加工，使得形成平坦的端面，这可以例如通过对底部的切削加工来进行。然而同时应指出的是，通过根据本发明的方法可以在合适选择各个区域的压紧程度时在许多情况下避免压紧时的端面变形，从而舍弃这样的再加工步骤。
附图说明
以下参照示出实施例的附图详细说明本发明。在附图中：
图1a示出了电加热装置的第一变型例的所提供的部件；
图1b示出了图1a的构成部件在压紧之前的剖视图；
图1c示出了由图1a的部件制成的电加热装置在压紧之后的剖视图；
图2示出了可使用该方法制造的电加热装置在压紧之后的第二变型例；
图3示出了可使用该方法制造的电加热装置在压紧之后的第三变型例；
图4a示出了可使用该方法制造的电加热装置在压紧之前的第四变型例；
图4b示出了压紧之后的图4a的加热装置；
图5a示出了可使用该方法制造的电加热装置在压紧之前的第五变型例；
图5b示出了压紧之后的图5a的加热装置；
图6示出了可使用该方法制造的电加热装置在压紧之后的第六变型例；
图7a示出了可使用该方法制造的电加热装置在压紧之前的第七变型例；
图7b示出了压紧之后的图7a 的加热装置。
具体实施方式
只要在示出仍未压紧的电加热装置的一些图中绘制了箭头，这些箭头就分别指示在哪个方向上进行系统的压紧。
图1a示出了为实施另外的方法步骤而提供的电加热装置100的部分预构造的部件。尤其可以看到在此构成为卷绕有电阻线111的卷绕体112的电加热元件110，以及由铜制成的套筒130和由不锈钢制成的管状部段140。当然，铜和不锈钢都具有强度，并且不锈钢的强度高于铜的强度。
就此而言，电加热元件110也预构造成电子元件150，即这里是温度传感器，布置在卷绕体的端侧上，并且已经建立了与连接线160的连接。
在图1b中至少部段的压紧的工艺步骤之前的电加热装置100的示图中，电加热元件110已经布置在套筒130中，并且以氧化镁粉末形式的填充材料 120也已经布置在套筒130中，使得电加热元件110的载流部分，即电阻线 111与套筒130电绝缘并且使电加热元件110在套筒130中的位置固定。
然后，通过电加热装置100的至少部段的压紧的方法步骤将该布置转换成图1c所示的形式。尤其地，这里仅进行由不锈钢制成的管状部段140的区域中的压紧，使得该电加热装置100具有已压紧部段101和未压紧部段 102，在该未压紧部段102中布置有电子部件150。在这里，压紧如此实施，使得管状部段140现在与电加热装置100的未压紧部段102中的套筒130的走向齐平地伸展。
图2示出了可使用该方法制造的电加热装置200的第二变型例，该电加热装置200在至少部段的压紧之后具有：已压紧部段201，未压紧部段202、 203，具有电阻线211和卷绕的卷绕体212的电加热元件210，填充材料220，套筒230，管状部段240，电子部件250和连接线260。
与电加热装置100的不同之处在于，管状部段240不连同包括电加热装置200和套筒230的连接侧的端部区域，从而产生第二非压紧区域203。例如，这对于连接线260和电加热元件210和/或电子部件250之间的某些类型的电连接会是有意义的。
图3示出了可使用该方法制造的电加热装置300的第三变型例，该电加热装置300在至少部段的压紧之后具有：已压紧部段301，未压紧部段302、 303，具有电阻线311和卷绕的卷绕体312的电加热元件310，填充材料320，套筒330，管状部段340，电子部件350和连接线360。
与在电加热装置200中不同，在电加热装置300中，管状部段340突出超过套筒330的连接侧的端部区域，其中，在管状部段340的突出超过套筒 330的区域中布置有附加的管370，在该实施例中又是不锈钢管，该附加的管370使套筒330同心地延长。这样可以减少向连接侧的热传递。
图4a和图4b示出了可使用该方法制造的电加热装置400的第四变型例，该电加热装置400在至少部段的压紧之前或之后具有：已压紧部段401，未压紧部段402，具有电阻线411和卷绕的卷绕体412的电加热元件410，填充材料420，套筒430，管状部段440，电子部件450和连接线460。
与电加热装置100的不同之处在于，管状部段440是围绕套筒430的另外的套筒441的组成部分，其中，两个套筒430、441在压紧之前在待压紧区域中分别具有比在未压紧区域中更大的横截面。
图5a和图5b示出了可使用该方法制造的电加热装置500的第五变型例，该电加热装置500在至少部段的压紧之前或之后具有：已压紧部段501，未压紧部段502，具有电阻线511和卷绕的卷绕体512的电加热元件510，填充材料520，套筒530，管状部段540和连接线560。
就此而言，电加热装置500与电加热装置300具有相似性，因为与在该电加热装置300中一样，管状部段540在连接侧方向上突出超过套筒530。然而，与在电加热装置300中不同，在根据图5a和图5b的实施方式中，在该区域中没有配置另外的管。在这里，与电加热装置300的另一不同之处在于，套筒530具有加强的底部531，该底部531具有显著增加的壁厚。当要通过尤其是切削再加工、例如通过车削来补偿在压紧时该底部的意外变形时，这是特别合适的。此外，也存在电子部件。
图6示出了可使用该方法制造的电加热装置600的第六变型例，该电加热装置600在至少部段的压紧之后具有：已压紧部段601，具有电阻线611 和卷绕的卷绕体612的电加热元件610，填充材料620，套筒630，管状部段 640和连接线660。
电加热装置600在结构上类似于电加热装置500，但与在电加热装置500 中不同，在底部侧存在热电偶650并且管状部段640完全收纳套筒630。
图7a和图7b示出了可使用该方法制造的电加热装置700的第七变型例，该电加热装置700在至少部段的压紧之前或之后具有：已压紧部段701，未压紧部段702，具有电阻线711和卷绕的卷绕体712的电加热元件710，填充材料720，套筒730，管状部段740，电子部件750和连接线760。
与根据图1a至图1c的电加热装置100的不同之处在于，管状部段740 被推入到套筒730中并且不被推动到套筒730上。
附图标记说明：
100，200，300，400，500，
600，700 电加热装置
101，201，301，401，501，
601，701 已压紧部段
102，202，302，303，402，
403，502，602 未压紧部段
110，210，310，410，510，
610，710 电加热元件
111，211，311，411，511，
611，711 电阻线
112，212，312，412，512，
612，712 卷绕体
120，220，320，420，520，
620，720 填充材料
130，230，330，430，530，
630，730 套筒
140，240，340，440，540，
640，740 管状部段
150，250，350，450，650，
750 电子部件
370 管
441 套筒
531 底部
650 热电偶
Claims (13)
1.一种用于制造电加热装置(100，200，300，400，500，600，700)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供由第一材料制成的套筒(130，230，330，430，530，630，730)，所述第一材料具有第一强度；
将电加热元件(110，210，310，410，510，610，710)布置在所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)中；
将填充材料(120，220，320，420，520，620，720)布置到所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)中，使得所述电加热元件(110，210，310，410，510，610，710)的载流部分与所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)电绝缘，并且将所述电加热元件(110，210，310，410，510，610，710)在所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)中的位置固定；
在套筒(130，230，330，430，530，630，730)的至少一个部段径向上或至少一个部段径向之中布置管状部段(140，240，340，440，540，640，740)，所述管状部段(140，240，340，440，540，640，740)由具有大于所述第一强度的第二强度的第二材料制成；以及
压紧所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)上具有所述管状部段(140，240，340，440，540，640，740)的所述至少一个部段，所述至少一个部段包括布置在其内的所述电加热元件(110，210，310，410，510，610，710)和所述填充材料(120，220，320，420，520，620，720)，从而所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)上具有所述管状部段(140，240，340，440，540，640，740)的所述至少一个部段被压紧的程度大于所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)上不具有所述管状部段(140，240，340，440，540，640，740)的其他部段，从而导致所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)上具有所述管状部段(140，240，340，440，540，640，740)的所述至少一个部段相对于所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)上不具有所述管状部段(140，240，340，440，540，640，740)的其他部分具有更大的压实度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)由铜、铝、或钛制成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在待压紧部段中布置由钢制成的管状部段(140，240，340，440，540，640，740)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述管状部段(140，240，340，440，540，640，740)由不锈钢制成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述布置所述管状部段(140，240，340，440，540，640，740)的步骤包括将所述管状部段(140，240，340，440，540，640，740)推动到所述套筒(130，230，330，430，530，630，730)上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述压紧步骤导致被推动的所述管状部段(140，240，340，440，540，640)与所述套筒(130，230，330，430，530，630)的没有被管状部段(140，240，340，440，540，640)推动到的部段齐平。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述布置所述管状部段(740)的步骤包括将所述管状部段(740)推入到所述套筒(730)中。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将至少一个电子部件(150，250，350，450，650，750)布置在所述套筒(130，230，330，430，630，730)中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个电子部件包括传感器、保险装置和/或开关。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电子部件(150，250，350，450，650，750)与所述电加热元件(110，210，310，410，610，710)一起布置在所述套筒(130，230，330，430，630，730)中。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管状部段(340，440，540)如此布置在所述套筒(330，430，530)上，使得所述管状部段突出超过所述套筒(330，430，530)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述管状部段(340)的突出超过所述套筒(330)的区域中布置有附加的管(370)，所述附加的管(370)使所述套筒(330)同心地延长。
13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述套筒由黄铜制成。
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