CN112136359A - 在线式高纯度化学品加热器 - Google Patents

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霍华德·J·贝斯
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Abstract

一种加热器组件，包括加热软管结构，该加热软管结构包括相对薄的热塑性导管和电阻线或电阻带，该电阻线或电阻带缠绕在导管的外周上并且与导管热连通。电阻线或电阻带对导管的表面面积的总覆盖率至少为导管的表面面积的50％，使得电阻线或电阻带加强导管。非导电编织层布置在电阻线或电阻带上。编织层能渗透导管泄漏出的蒸汽。设置有支撑构件，通过该支撑构件支撑加热软管结构。支撑构件可以容纳在流过吹扫气体的壳体中。

Description

在线式高纯度化学品加热器
技术领域
本公开涉及化学品加热器。更具体地，本公开涉及一种新的和改进的在线式(in-line)化学品加热器，与市场上目前可用的在线式化学品加热器相比，该在线式化学品加热器提供一种更具成本效益的用于加热超纯化学品的解决方案。
背景技术
在传统的在线式化学品加热器中，加热元件形成为紧凑形状(诸如螺旋形或U形)并且插入密封的压力容器中。然后，待加热的流体在包围形成的加热元件的腔室内流动。因此，流体在加热元件周围的某些区域中产生涡流。当然，这些涡流是不利的。另外，常规的在线式化学品加热器在流体流动路径内具有停滞区域，并且众所周知这些区域是不利的。其他常规的加热器设计具有带过度湍流区域的流体流动路径，并且这种区域同样是不利的。
许多工业要求使用热交换器以调节高纯度流体和/或腐蚀性流体的温度。例如，半导体工业中的微芯片制造工艺需要对用于蚀刻和/或清洗硅片和微电路线的蚀刻流体和/或清洗流体进行加热和温度调节。因为蚀刻流体/清洗流体的处理温度和热容均相对较高，所以需要相当大的热量以将蚀刻流体/清洗流体的温度升高并维持在所需水平。此外，由于这些流体本质上是腐蚀性的，因此需要使用诸如聚四氟乙烯(PTFE，由杜邦公司以商标
Figure BDA0002786322980000011
出售)或其它适合的聚合物等化学惰性材料来承载流体或者保护电阻加热元件不被腐蚀。尽管PTFE和其他这种聚合物为化学惰性，但由于它们是不良的导热体，因此是不利的。因此，由于需要采用这种化学惰性材料，热源与待加热的流体之间的热传递受到限制。
导管在间隔开的位置之间输送液体和气体。术语“导管”是指任何大致管状的细长构件，并且包括通常称为软管、管、管道等的柔性设备。这种导管可以由热塑性材料制成，并且可以为单壁构造或多壁构造，并且可以加强或不加强。在本公开中，术语“导管”涵盖所有这些构件或设备。
从成本角度来看，这种加热组件的最昂贵部分是含氟聚合物或类似化学惰性的热塑性管材。因此，减小热塑性管的厚度以减少整个加热单元的成本将是有利的。然而，特别在如果流体具有腐蚀性并可能对系统的其他组件产生不利影响时，如果管壁做的太薄，则需要对管壁进行支撑或加强，使得管壁不会破裂而导致流过管并且被加热的流体的泄漏。将电阻加热线或电阻加热带围绕在构成流体流动路径的相对薄的热塑性管上以加强管是有利的。通过这样的构造，电阻线或电阻带将不仅为流动通过管道的流体提供热源，而且还将加强管道。同时，在电阻线或电阻带的连续线圈之间设置电绝缘体将是有利的。
还期望提供一种加热组件，其采用直通流动路径，使得待加热的流体连续地流动通过管，而在管中没有任何停滞段或过度湍流段。直通的流动路径将使加热组件的长度最小化，并且减少工艺流体加热至所需温度所需的停留时间。另外，期望为加热组件提供接地面，该接地面设计为：当加热器通电时，接地面连接至大地接地。通过这种方式，如果万一发生泄漏，则将提供接地的电流路径，然后允许关闭加热器。
发明内容
根据本公开的一个实施例，加热器组件包括加热软管结构，该加热软管结构包括：热塑性的导管，其壁厚为0.003英寸至0.045英寸(0.0076厘米至0.1143厘米)之间，待加热的工艺流体流动通过该导管。电阻线或电阻带围绕导管的外周缠绕并且与导管热连通。电阻线或电阻带对导管的表面面积的总覆盖率至少为导管的表面面积的50％，使得电阻线或电阻带加强或支撑导管。非导电编织层布置在电阻线或电阻带上，其中编织层能渗透导管泄漏出的蒸汽。设置有支撑构件，通过该支撑构件支撑加热软管结构。
根据本公开的另一实施例，提供了用于制造加热器组件的方法。该方法包括设置热塑性的导管，热塑性的导管的壁厚在0.003英寸至0.045英寸(0.0076厘米至0.1143厘米)之间。电阻线或电阻带位于导管周围。用电阻线或电阻带加强导管，使得电阻线或电阻带对导管的外表面面积的总覆盖率至少为导管的外表面面积的50％。在电阻线或电阻带上定位非导电编织层，以限定加热软管结构。将加热软管结构安装在支撑构件上。
这种加热器组件的一个优点是热塑性的导管具有相对薄的壁，并且因此减轻了导管的热塑性材料的较差传热特性。同时，通过电阻线或电阻带适当地加强热塑性的导管，使得加强的热塑性的导管不具有破裂的趋势。另外，由于减少了导管中使用的热塑性塑料的量，因此降低了这种加热器组件的成本。此外，在电阻线或电阻带上可以布置编织层，其中编织层能渗透导管泄漏出的蒸汽。编织层是非导电的，从而使电阻线或电阻带电绝缘。另外，通过加强的热塑性导管提供了直线超纯流动路径，该直线超纯流动路径允许使导热组件的总长度尽可能短，从而最小化待加热的流体与热塑性导管之间的接触面积，因此还可以提高待加热流体的纯度，并且最小化停留时间。
附图说明
本公开可以采取某些部件和部件布置的物理形式，该物理形式的几个实施例将在本说明书中详细描述并且在附图中示出，这些附图形成本说明书一部分并且其中：
图1是通过根据本公开的一个实施例的加热器结构的截面图；
图2是通过采用图1的加热器结构的加热器组件的缩小尺寸的截面图；
图3是通过根据本公开的另一实施例的加热器结构的一部分的截面图；
图4是通过根据本公开的加热器结构的一部分的又一实施例的截面图；
图5是通过根据本公开的另一实施例的加热器组件的截面图；
图6是图5的加热器组件的侧视图；
图7是图6的加热器组件的透视图；
图8是通过根据本公开的加热器组件的又一实施例的截面图；
图9是图8的加热器组件的缩小侧视图，该图示出了其他组件；
图10是关于根据本公开的加热器结构的多个特征的图表；并且
图11是根据本公开的又一实施例的加热器组件的截面图。
具体实施方式
现在参考附图，其中所示出的只是为了说明本公开的几个实施例，而不是为了限制本公开，图1示出了根据本公开的加热器组件的一个实施例。在该实施例中，加热器组件10包括诸如管或软管12等管状导管，该导管由适合的化学惰性热塑性材料制成，诸如聚四氟乙烯(PTFE，由特拉华州的杜邦公司以商标
Figure BDA0002786322980000041
出售)、全氟烷氧基树脂(PFA)或氟化乙烯丙烯(FEP)材料等。这些含氟聚合物是耐热的并且也是相对柔性的。然而，包含含氟聚合物的导管通常不具有高强度。这在导管具有延长的长度并且需要支撑其自身重量的情况下是值得关注的。此外，导管可能加热到的高温可能会对含氟聚合物导管的强度产生不利影响。此外，这种含氟聚合物材料是不良的导热体。另外，含氟聚合物管对某些气体(特别是酸性气体)表现出一定程度的渗透性。
在一个实施例中，导管的厚度可以在0.003英寸至0.045英寸(0.0076厘米和0.1143厘米)之间。例如，管或软管12的壁厚可以在0.01英寸至0.03英寸(0.025厘米至0.076厘米)之间，或更优选地在0.018英寸至0.020英寸(0.046厘米至0.051厘米)之间。应当理解的是，导管12设置相对薄的壁可提高通过导管的导热，从而使加热器组件效率更高。如可以理解的那样，旨在待加热的工艺流体流过导管12。该管或软管(如果需要，可以是挤压式的)包括限定流体流动路径16的内壁14和外壁18。外壁18周围缠绕有诸如电阻线或电阻带20等柔性加热元件，柔性加热元件与导管12为传热关系。电阻线或电阻带20接合并支撑或加强导管12。
热塑性材料(特别是含氟聚合物)在用于传热应用中效率不高。实际上，热塑性材料更适合用作隔热体材料而不是传热材料。然而，热塑性材料对腐蚀性化学品的耐受性和清洁度是高度理想的。结果，必须采用具有相对大的表面面积的热塑性管或软管来传送足够热量以供使用。由于这种热塑性材料的传热性不良，因此电阻线圈需要覆盖管或软管的表面面积的很大比例，这是因为只有直接位于电阻线下方的那些导管区域才传热给流过管或软管的工艺流体。
由于管或软管12的壁相对较薄，因此需要通过电阻线或电阻带对管或软管进行加强以防止管的破裂以及随之发生的在加热软管结构中被加热的流体的释放。在一个实施例中，电阻线或电阻带对管或软管的外表面面积的总覆盖率大于管的外壁表面的50％，使得电阻线或电阻带也用于加强管。应当认识到，电阻线或电阻带对管或软管外壁的总覆盖率可能会基于管的厚度以及成品加热软管结构的温度和压力等级而变化。
大多数加热软管结构使用适当规格和适合合金的单螺旋电阻线以在给定施加电压下达到期望的加热功率。大多数加热器组件的典型设计目标是使用尽可能少的电阻线。相反的是，在本公开中使用的电阻线比典型使用的电阻线多得多。实际上，电阻线的使用量以重量计是在与典型加热软管设计相比时的近五倍。在某种程度上，这是由于所公开的管状导管中所采用的热塑性材料的不良传热能力。但是，同样有必要使用这么多的电阻线或电阻带以支撑相对较薄的壁的管或软管。
有时，在加热器设计中使用双螺旋电阻线。所使用的电阻线或电阻带的螺旋的数量可以或多或少地取决于所需的功率和电压。在本公开的一个实施例中，采用了相对较小规格的电阻线的三螺旋设计(见图4)。这种三螺旋电阻线或电阻带设计远远多于典型加热器元件中使用的电阻线或电阻带。增加线的数量并且减小导线之间的间隔的一个益处是，这种设计将减小沿管或软管的热梯度，从而提高加热器组件的性能。例如，20规格(直径0.32英寸，0.81厘米)的三螺旋电阻线将提供每英寸(2.54厘米)导管长度5到7匝(圈)的螺旋。
如所提及的，由于带将为相对薄的热塑性管道提供更多支撑和覆盖，因此还考虑了带型导线。然而，这种带可能更难以缠绕在管或软管上。可以考虑的是，用电阻线或电阻带覆盖导管的外表面的50％至70％是有利的。可以考虑的是，导线或带的最小覆盖面积是导管的表面面积的50％。然而，覆盖面积可以达到100％。为了达到100％的覆盖率，需要在组装之前氧化电阻线圈，以防止电阻线圈的连续匝之间短路。在一个实施例中，电阻线或电阻带的功率密度可以在2瓦每平方英寸(0.31w/cm2)至50瓦每平方英寸(7.75w/cm2)之间。例如，功率密度可以在5瓦每平方英寸至20瓦每平方英寸之间(0.78w/cm2至3.10w/cm2)。
图10示出了具有各种导线尺寸的布线布局的各种类型的表格。在分别以美国测量系统和公制系统列出测量值的表中，每个示例的瓦数、电压、安培数、电阻和管道外径均相同。更具体地说，瓦数为2000瓦，电压为460伏，安培数为4.35安，并且电阻为105.80欧姆。每种情况下的管道外径为0.551英寸(1.4厘米)。每种情况的不同之处在于，导线和带的间隔、美国线规的导线尺寸和样式(XX表示两根线，XXX表示三根线)，单位为in.(英寸)/cm(厘米)的导线直径、每in./cm的欧姆数、线的匝数、间距、单位为in2/cm2的管面积、单位为w/in2或w/cm2的功率密度、单位为in./cm的线圈之间的间隙、单位为in./cm的缠绕长度和单位为in./cm的螺旋长度、以及单位为in./cm的当导线就位在管上时管和导线组合的最大外径。
可以期望使用具有多个平行螺旋的较小直径的导线，以改善传热并且还改善对相对薄壁导管的支撑。换句话说，导线的直径越大，导线对管或软管的壁提供的支撑越少，并且为流过管或软管的工艺流体提供的有效传热面积越小。在一个实施例中，导线可以缠绕在金属心轴上，并且然后套在导管上。这可能是有利的，使得在将导线缠绕到导管上的过程中，相对薄壁的热塑性的导管不必支撑导线。在一个实施例中，导线可以具有的最大规格为10(直径为0.102英寸，0.25厘米)，以及最小的规格为34(直径为0.006英寸，0.015厘米)。通常的是，导线可能为19(0.040英寸，0.11厘米)至24(0.022英寸，0.056厘米)之间任意规格的导线。
在一个实施例中，导线可以是镍铬合金型线(NiCr)，该镍铬合金型线可以是80％的镍和20％的铬或可以包括其他元素或物质。瑞典的山特维克(Sandvik)集团以商标
Figure BDA0002786322980000071
出售这种材料。山特维克将商标
Figure BDA0002786322980000072
应用于导线或带(扁线)形式的镍铬(NiCr)合金系列。它广泛用于各种电阻加热线应用中。然而，其他期望的电阻线材料可以包括铜镍线(CuNi)或者铁铬铝线(FeCrAl)。从提供良好的耐化学性和具有高的相对电阻以及高温稳定性的角度来看，镍铬合金是有利的。
通过调节整体设计的功率密度，可以防止电阻线或电阻带熔化导管12。通常，功率密度可以在每平方英寸的管道表面为9瓦至17瓦(1.40w/cm2至2.64w/cm2)之间。在正常操作条件下，这会在线圈和导管中被加热的工艺流体之间产生可接受的温差。
某些软件可以用于监测加热元件(即，加热线圈)的温度上升速率。在管道中不存在工艺流体时，可能在无意间打开加热结构的情况下，加热元件温度将异常快地上升，并在达到加热元件的正常温度极限之前触发保险。通过这种方式，如果简单地将加热元件在其温度极限处关闭，则加热元件中存储的能量被抑制或防止导管熔化。
在一个实施例中，可以提供一种温度控制系统以控制流向柔性加热元件的电能，以控制加热元件的加热程度以及导管12中的工艺流体的所达到的加热程度。例如，如果需要，温度控制系统可以一体地安装在加热软管结构上。
非导电编织层24可以以接触关系布置在电阻线或电阻带上。在一个实施例中，非导电编织层可以是玻璃纤维编织物。也可以考虑其他类型的非导电材料用于编织层。编织层的厚度在某种程度上取决于加热器设计的电压。可以考虑的是，编织层的厚度将不小于0.010英寸(0.025厘米)且不大于0.060英寸(0.152厘米)。在一个实施例中，编织层可以为约0.015英寸(0.038厘米)厚。由于多种理由，认为编织层是有利的。首先，在组装期间，编织层为电阻线或电阻带提供机械支撑，以防止盘绕状线或盘绕状带被应用到管上时被拉伸。换言之，在加热器组件的制造期间，编织层保持盘绕状电阻线或盘绕状电阻带。这确保了电阻线的均匀间隔，以用于热分布和导管的支撑。第二，编织层提供加热软管结构的线圈与围绕中心支撑件的盘绕状加热软管结构的后续匝之间电绝缘。第三，编织层通过作为芯体以吸收可能从损坏的薄壁导管泄漏的任何工艺流体，从而进行泄漏检测。换言之，编织层或编织元件提供了在工艺流体通过导管12泄漏的情况下产生接地故障的方法。最后，如下文所述，编织层为渗透物提供了路径，以便通过吹扫气体易于去除渗透物。
现参考图2，加热器组件30包括支撑构件34，加热软管结构10可以缠绕在支撑构件34上。更特别地，加热软管结构10足够柔软，以使其可以缠绕在支撑构件34的外表面36上。在该实施例中，支撑构件34可以是包括第一端40和第二端42的实心构件(诸如圆柱体)。紧固件46可以延伸至限定在支撑构件34的第一端和第二端中的适合的孔中。应当理解的是，取决于使用加热器组件的加热装置的空间要求，支撑构件还可以具有除圆柱体之外的几何形状。然而，由于加热软管结构10需要具有最小的弯曲半径，所以期望支撑构件具有圆角边缘。因此，支撑构件34可以具有卵形或椭圆形的横截面以及圆形的横截面。在其他实施例中，支撑构件34可以是中空的，使得其包括内部腔室。在一个实施例中，加热软管结构10在支撑构件34上的卷绕可以使得导管的环彼此联系或彼此接触。在这种情况下，编织层24可以在加热软管构造的匝之间提供电绝缘。
支撑构件34可以由廉价的陶瓷(诸如堇青石或滑石)制成。可替代地，支撑构件可以是中空金属结构，该中空金属结构也可以用作接地面。然而，需要封闭这种中空构件的端部以便引导吹扫气体流到螺旋加热器结构上。在一个实施例中，支撑构件34的直径至少可以为导管12的直径的4倍。
支撑构件可以封闭在壳体或外壳50中。在某些实施例中，外壳可以为密封外壳，以防止流体(诸如气体)在除限定位置以外的位置流入或流出外壳。壳体可以包括第一端盖52、第二端盖54以及安装于一对相反端盖的环形侧壁56。在一个实施例中，壳体也可以为柱形。当然，还取决于应用的空间要求，壳体可以具有其他形状。在第一端盖52上可以安装有工艺流体入口或连接件60，该工艺流体入口或连接件60与热塑性管或导管12流体地连接，以允许工艺流体流过连接件并且随后流过热塑性管。然后，工艺流体通过此视图中不可见的连接件从管的其他端流出。
壳体可以由适合的塑料材料(诸如热塑性聚丙烯)制成。在其他实施例中，如果需要，壳体可以由其他热塑性塑料或涂层钢材料或不锈钢材料制成。壳体的成本看起来会是确定用于构造壳体的材料的最重要因素，因为壳体的主要功能是封闭加热器组件并且提供容纳隔绝材料的空间以在允许吹扫气体流过壳体的同时减少热量损失。
在第一端盖52上安装有吹扫流体入口连接件66，该吹扫流体入口连接件66与工艺流体入口连接件60间隔开。第二端盖54上安装有吹扫流体出口连接件68。在壳体50内限定有环形空间或吹扫腔室72。可以认为的是，有效去除可能渗透通过加热器结构10的任何流体所需的流速可能很小。在一个实施例中，吹扫气体的流速可以是每小时0.5至5标准立方英尺(0.014m3/hr至0.142m3/hr)。可以预期的是，通过外壳或壳体50的惰性吹扫气体的低流速(通常为每小时一至两个标准立方英尺(0.03m3/hr至0.056m3/hr))会去除可能已经渗透通过热塑性热交换导管或管道的任何工艺流体。在加热器设计中关于使用吹扫气体的进一步公开可以在美国专利No.4,553,024；5,875,283以及5,919,386中找到，这些美国专利的全部公开内容通过引用整体并入本文。盘绕的管道的外表面和壳体的内壁之间的间隙或者隔绝材料所需的空间可以很小。隔绝件的敞开面积足以有效吹扫管道中的任何泄漏。壳体或外壳50因此提供了用于固定所有部件的结构构件，并且提供了惰性环境，该惰性环境允许泄漏检测和延长加热器寿命。可以认为的是，即使通过电阻线圈或电阻带20百分之百的覆盖管12的情况下，由于电阻线圈不会密封管12以防止渗透或泄漏，所以吹扫仍然是有效的。
在一个实施例中，接地面或者构件80可以封闭加热器结构10。另外，可以通过适合的紧固件84将接地面固定至支撑构件34。在其他实施例中，接地构件可以位于支撑构件和管之间。可以考虑的是，在组件中可以设置一个以上的接地面，以最小化任何潜在故障状况的反应时间。例如，如果需要，接地构件可以位于多个管之间。
在一个实施例中，可以在接地面80和壳体50的内壁之间设置隔绝层90。隔绝层可以是陶瓷材料(诸如玻璃纤维)。也可以考虑其他类型的隔绝材料(诸如硅酸钙、陶瓷纤维或硅酸铝)。实际上，如果需要，橡胶材料(诸如硅酮泡沫)也可以用作隔绝材料。
在一个实施例中，加热器组件在使用直径为0.5英寸(1.27厘米)的管的情况下，可以具有每分钟1升至10升之间的流速。在另一个实施例中，可以在具有直径为0.25英寸(0.635厘米)的管中提供每分钟0.1升至1.0升的流速。
可能有利的是，在电阻线或电阻带20上设置温度传感器，以便在温度过高的情况下，允许控制器切断加热器结构10的电源。显然期望通过调节加热器线或加热器带的整体设计的功率密度来防止电阻线或电阻带20熔化管12。如前所述，可以操作电阻线或电阻带以达到管道表面每平方英寸约9瓦至17瓦(59w/cm2至109.7w/cm2)。
现在参考图3和图4，它们示出了两种等效的电阻加热器元件设计。图3示出了加热器结构110，该加热器结构110包括导管112，该导管112上缠绕有电阻线120，该电阻线120在122处卷绕成单个螺旋。相比之下，图4示出了加热器结构130，该加热器结构130包括导管132，围绕该导管132缠绕有三螺旋线圈形式的电阻线140，该三螺旋线圈包括第一线圈142、第二线圈144和第三线圈146。应当理解的是，电阻线120或加热线130沿相应导管的轴线的相等长度上可以具有相等的电阻。因此，它们将向流过相应导管112、132的工艺流体提供相同量的热量。然而，与图3所示的线圈结构相比，图4示出的线圈结构具有两倍以上的与导管132的接触面积。因此，与图3所示的电阻线120能够支撑其导管112相比，图4所示的电阻线结构能够更好地支撑导管132，并且能够更好地向流过导管132的工艺流体传递热量。
现在参考图5，根据本公开的另一实施例的包括加热软管结构150的加热器组件可以包括支撑构件154，该支撑构件154具有外壁156以及限定腔室160的内壁158。在该实施例中，支撑构件可以由金属材料制成并且形成接地部162。另外，在该实施例中，加热软管结构150可以围绕支撑件154以三螺旋卷绕，并且然后可以卷绕回自身上。更特别地，加热软管结构150包括第一圈166、第二圈168和第三圈170，这些圈形成为第一层或内部圈层174并且还形成为第二层或外部圈层176。如所期望的是，这两个层174和176可以通过已知隔绝材料的膜或片彼此分开。还设置有入口歧管180和出口歧管182以用于流过加热软管结构150的工艺流体。如图5所示，壳体190封闭支撑构件154和缠绕在支撑构件上的加热软管结构150。在支撑构件154和壳体190之间设置有环形空间192以容纳管道层174和176并且允许吹扫流体流过壳体190。
在根据本公开的加热器组件的又一实施例中，如图8和图9所示，加热软管结构210缠绕在支撑构件214上。在该实施例中，支撑构件可以是实心元件，该实心元件在其外周上包括多个间隔开的肋部，该肋部限定了可以将加热器结构210缠绕其中的通道。支撑构件的第一端安装在第一基部构件222中，并且支撑构件的第二端安装在第二基部构件226中。两个基部构件222和226以及支撑构件214保持在壳体230中。壳体包括：第一端盖232，其位于与第一基座构件222相邻的位置；以及第二端盖234，其位于与第二基座构件226相邻的位置。壳体230的环形侧壁236保持在两个端盖232和234之间。壳体230中限定有吹扫腔室242。用于电阻线或电阻带的电源引线248延伸至壳体230中。现在还将参考图9，第一端盖232容纳吹扫流体入口连接件256，并且第二端盖234容纳吹扫流体出口连接件258。工艺流体入口连接件266安装在第一端盖232上。工艺流体出口连接件268安装在第二端盖234上。
已公开了一种缠绕在支撑构件上的加热软管结构。该加热软管结构包括：导管(即，任何适合的热塑性软管或管状构件)；加热器设备，其具有与管状构件热连通的电阻元件；以及编织层，其布置在加热器设备上。如果需要，还可以设置一种热调节设备，该热调节设备基于所感测的热塑性导管的温度来控制流过加热器设备的电流。
现在参考图11，公开了加热软管结构的另一实施例。在该实施例中，加热软管结构310可以包括相对薄壁的导管，一根或多根电阻线或电阻带围绕该相对薄壁的导管缠绕，并且在电阻线或电阻带上布置有非导电编织层。在该实施例中，由于加热软管结构通常不是自承式的，因此为加热软管结构提供了不同类型的支撑构件320。因此，需要构件来保持、承载、支持、支撑或抵住加热软管结构。在该实施例中，支撑构件可以是槽或类似物的形式，通过该槽或类似物支撑加热软管结构的直线延伸长度。尽如上文所讨论的实施例中所公开的在中央支撑结构的周围缠绕加热软管结构是有益的，以便最大化可以填充进给定容积的热交换面积的量，但在某些应用中，很有可能通过采用加热软管结构的连续直线长度而获得有益的结果。实际上，如果需要，加热软管结构可以绑在支撑件(诸如轨道)上。然而，也可能需要接地面或接地构件。
另外，如果期望自承式加热软管结构，则可以将薄壁管或导管以及缠绕在其上的电阻线或电阻带缠绕在非导电编织物的一个或多个外层中，一个或多个外层在一起的厚度足以为加热软管结构提供足够的刚性，使得加热软管结构可以自承。如同图11所示的线性实施例一样，只要为加热软管结构提供接地面，该实施例是可行的。
已经参照几个实施例对本公开进行描述。显然的是，其他人在阅读和理解本说明书后会进行变更和修改。其旨在包括所有这种修改和变更，只要这种修改和变更落入所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (15)

1.一种加热器组件，包括：
加热软管结构，包括：
热塑性的导管，其壁厚在0.003英寸至0.045英寸(0.0076厘米至0.1143厘米)之间，待加热的工艺流体流动通过所述导管，
电阻线或电阻带，其围绕所述导管的外周缠绕并且与所述导管热连通，其中，所述电阻线或电阻带对所述导管的表面面积的总覆盖率至少为所述导管的所述表面面积的50％，使得所述电阻线或电阻带加强或支撑所述导管，
非导电编织层，其布置在所述电阻线或电阻带上，其中，所述编织层能渗透所述导管泄漏出的蒸汽；以及
支撑构件，其用于所述加热软管结构。
2.根据权利要求1所述的加热器组件，其中，所述热塑性的导管包括聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基树脂(PFA)以及氟化乙烯丙烯(FEP)材料中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的加热器组件，还包括接地构件，所述接地构件与所述加热软管结构接触。
4.根据权利要求3所述的加热器组件，其中，所述接地构件包括至少一个金属箔，所述至少一个金属箔与所述编织层和所述支撑构件的金属部分接触。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的加热器组件，其中，所述支撑构件的横截面限定为圆形、卵形或具有椭圆形。
6.根据权利要求5所述的组件，其中，所述支撑构件包括内部腔室。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组件，其中，所述电阻线的直径或所述电阻带的厚度在0.006英寸(0.015厘米)至0.102英寸(0.25厘米)之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的加热器组件，其中，所述电阻线或电阻带的功率密度在2瓦/平方英寸(0.31w/cm2)至50瓦/平方英寸(7.75w/cm2)之间，更优选在5瓦/平方英寸至20瓦/平方英寸(0.78w/cm2至3.10w/cm2)之间，最优选在9瓦/平方英寸至17瓦/平方英寸(1.40w/cm2至2.64w/cm2)之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的加热器组件，其中，所述编织层的厚度在0.010英寸至0.060英寸(0.025厘米至0.152厘米)之间，并且更优选地为约0.015英寸(0.038厘米)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的加热器组件，还包括壳体，所述壳体封闭所述支撑构件和由所述支撑构件支撑的所述加热软管结构，其中，所述壳体包括：容纳所述支撑构件的腔室；与所述腔室相连通的吹扫流体入口；与所述腔室相连通的吹扫流体出口；与所述加热软管结构相连通的工艺流体入口；以及与所述加热软管结构相连通的工艺流体出口。
11.根据权利要求10所述的加热器组件，还包括隔绝层，所述隔绝层布置在所述壳体的所述腔室中并且位于所述壳体的内壁与所述编织层的外表面之间。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的加热器组件，其中，所述电阻线或电阻带以至少一个螺旋围绕所述导管缠绕。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的加热器组件，其中，所述加热软管结构的第一圈围绕所述支撑构件缠绕，并且所述第一圈被所述加热软管结构的第二圈覆盖。
14.一种制造加热器组件的方法，包括：
设置热塑性的导管，所述热塑性的导管的壁厚在0.003英寸至0.045英寸(0.0076厘米至0.1143厘米)之间；
将电阻线或电阻带卷绕在所述导管周围；
用所述电阻线或电阻带加强所述导管，使得所述电阻线或电阻带对所述导管的外表面面积的总覆盖率至少为所述导管的所述外表面面积的50％；
在所述电阻线或电阻带上定位非导电编织层，以限定加热软管结构；以及
将所述加热软管结构安装在支撑构件上或者安装于所述支撑构件。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
将带有所述加热软管结构的所述支撑件定位在外壳内，所述加热软管结构通过所述支撑件支撑；以及
引导吹扫流体通过所述外壳。
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