CN115854545A

CN115854545A - 一种即热式的管道电加热器

Info

Publication number: CN115854545A
Application number: CN202111116116.8A
Authority: CN
Inventors: 贺万松; 周圣; 方枫仁
Original assignee: Jiaxing Zuopas Industry Co ltd
Current assignee: Jiaxing Zuopas Industry Co ltd
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2023-03-28

Abstract

本发明涉及电加热技术，旨在提供一种即热式的管道电加热器。该管道电加热器，包括水管，电热元件以螺旋方式缠绕在水管外侧，并由保温材料实现包裹；在水管、电热元件的各外表面与保温材料之间密实填充有导热填料。本发明在电热管元件与水管间隙间填满导热填料，能够增加传热面积，减小电热元件与水管之间的热阻，大大提高加热器热传导效率。此外，由于导热填料能够及时扩散加热元件产生的热量，因此加热元件不会升温过高，从而能够极大延长使用寿命。使用测温探头直接监测导热填料的实时温度，能够避免漏水隐患，在调控加热功率时能够迅速得到温度变化的反馈，对温度的调控会更精准。

Description

一种即热式的管道电加热器

技术领域

本发明涉及电加热技术领域，特别涉及一种即热式的管道电加热器。

背景技术

目前市场上常见的即热式的管道电加热器组件，是将螺旋形电加热管直接缠绕到水管上，或者进一步通过焊接工艺使电加热管与水管焊接在一起，然后在外边包裹保温材料。但即使如此，电加热管与水管之间的接触面积还是相对较少，传热效率有待加强，加热器无法做到更高的功率密度，因此大功率大流量的即热式加热仍是一个棘手的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种即热式的间接加热器。

为解决上述技术问题，本发明采用的解决方案是：

提供一种即热式的管道电加热器，包括水管，电热元件以螺旋方式缠绕在水管外侧，并由保温材料实现包裹；在水管、电热元件的各外表面与保温材料之间密实填充有导热填料。

作为一种改进，所述导热填料彼此相接形成一个连续的整体。

作为一种改进，所述导热填料是氧化镁、碳纤维、石墨粉或陶瓷粉中的任意一种。

作为一种改进，所述水管呈S形往复折返布置。

作为一种改进，在水管的两端以焊接或螺接的方式设置固定的接头，接头上设有用于对外连接的螺纹或卡扣。

作为一种改进，在水管内部设有用于扰流的筋板或以支杆串联的隔板。

作为一种改进，所述电热元件是金属管状电加热管、已绝缘的电加热带或电加热线，或者是待绝缘的电加热带或电加热线。

作为一种改进，所述电热元件通过钎焊、点焊、铆接或直接卷绕的方式固定在水管外侧。

作为一种改进，所述电热元件分为多段，多段之间为串联或并联的电连接，每段电热元件具有相同或不同的加热功率。

作为一种改进，按设定间距沿水管布置多个测温探头；测温探头固定在安装孔中，其测温端插入在导热填料中。

作为一种改进，所述导热填料被包裹在外包壳中，保温材料包裹在外包壳的外侧，保温材料的外部则由保温壳实现封装。

作为一种改进，所述外包壳分为上下或左右两部分，通过焊接固定、铆接固定、螺纹固定或打胶粘连使两部分形成包围结构；以外包壳作为支撑件，由电热元件和导热填料组成的加热组件完全被保温材料包裹，并最终由保温壳实现封装。

作为一种改进，在外包壳上设有电热元件的电源线引出孔和测温探头的安装孔，在保温壳上对应设有电源线引出孔和测温探头导线引出孔。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：

1、相比现有技术中的加热器结构，本发明从提高电热管表面功率密度、提高传热效率、增加保温等方面做了优化与改善。

2、本发明在电热管元件与水管间隙间填满导热填料，能够增加传热面积，减小电热元件与水管之间的热阻，大大提高加热器热传导效率。此外，由于导热填料能够及时扩散加热元件产生的热量，因此加热元件不会升温过高，从而能够极大延长使用寿命。

3、基于接口的设置，本发明的管道电加热器可以连续对接多个用于实际使用。由于进出口加热介质温度需求不同，可以选择多个功率不同的管道电加热器。同时，由于在每个管道电加热器的内部可以设有多段电热元件和多个测温探头，用户可以根据输出介质的温度需求，调节管道电加热器或不同段电热元件的加热功率，以实现最优的加热效果。

4、与现有技术中普遍在水管内部设置测温器件的做法不同的是，本发明改为测温探头直接监测导热填料的实时温度，通过对电热元件的温度控制从而间接实现对水温的调节。这样做的好处包括：首先，能够避免测温探头穿过水管壁而导致的漏水隐患。其次，电热元件的功率调整与加热后的水温控制之间存在较大的时间迟滞现象，在调节时因精确性差导致水温波动过大；本发明中导热填料与电热元件的实时温度基本相同，因此在调控加热功率时能够迅速得到温度变化的反馈，故对温度的调控会更精准。

附图说明

图1是本发明管道电加热器的内部结构示意图。

图2是管道电加热器的外部结构示意图。

图3是外包壳的安装示意图。

图4是水管缠绕电热元件的示意图。

附图标记为：1接头；2水管；3电热元件；4导热填料；5外包壳；6保温材料；7保温壳；8测温探头；9安装孔；10测温探头导线引出孔；11电源线引出孔。

具体实施方式

本申请中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

本发明中的即热式的管道电加热器，包括水管2、电热元件3、导热填料4、外包壳5、保温材料6和保温壳7。其中，电热元件3以螺旋方式缠绕在水管外侧，在水管2、电热元件3的各外表面与外包壳5之间密实填充有导热填料4，导热填料4彼此相接形成一个连续的整体。保温材料6包裹在外包壳5的外侧，保温材料6的外部则由保温壳7实现封装。

为了在有限布置空间最大限度增加换热距离，水管2呈S形往复折返布置。在水管2的两端以焊接或螺接的方式设置固定的接头1，接头1上设有用于对外连接的螺纹或卡扣。为了提高换热效率，在水管2内部设有用于扰流的筋板或以支杆串联的隔板。

电热元件3可选金属管状电加热管、已绝缘的电加热带或电加热线，或者是待绝缘的电加热带或电加热线。为强化固定效果，电热元件3可通过钎焊、点焊、铆接或直接卷绕的方式固定在水管2的外侧。考虑到用户加热温度的需求多样化，可选将电热元件3分为多段，多段之间为串联或并联的电连接，每段电热元件3可以具有相同或不同的加热功率。这样可以在水管2的末端选择稍低功率加热以满足不同出水温度的需求，同时实现节能环保。

导热填料4可选氧化镁、碳纤维、石墨粉或陶瓷粉中的任意一种，均为导热性强、耐高温的材料。

外包壳4分为上下或左右两部分，可通过焊接固定、铆接固定、螺纹固定或打胶粘连使两部分形成包围结构。以外包壳4作为支撑件，使得由电热元件3和导热填料4组成的加热组件可以处于保温壳7的中央位置，从而能够完全被保温材料6包裹。保温材料6则最终由保温壳7实现封装，保温壳7的具体形状和尺寸则可以根据产品实际安装空间确定。

为了延长产品使用寿命、避免后期因漏水导致的维护问题，更为了温度调控及时、精准，本发明不采用现有技术中普遍在水管内部设置测温器件的做法，而是改为直接测量导热填料4的实时温度。根据导热填料4的测量温度，对加热组件的加热功率进行实时调整从而间接实现对水温的调节。为此，该产品中按设定的间距沿水管布置了多个测温探头8。测温探头8固定安装在设于外包壳5上的安装孔9中，其测温端插入在导热填料4中。在保温壳7上对应设有测温探头导线引出孔10。电热元件3的接线端与电源线相接，电源线从外包壳5和保温壳7上对应设置的电源线引出孔11引出，与外部电源相接。

更为详细的描述如下：

水管2的两端连接有接头1，水管2的外部螺旋缠绕有电热元件3，水管2与电热元件3之间通过镍基焊料焊接在一起，电热元件3外填满导热填料4，导热填料4由外包壳5包住，在外包壳5外包裹保温材料6，最后有保温壳7包裹。电热元件3分为多段，在每段电热元件3对应的在外包壳5上钎焊安装孔9，用于安装测温探头8。

其中，接头1用于连接用户回路。水管2用于导流被加热介质(如水、咖啡、茶等饮品)，传导热量。电热元件3用于产生热量。导热填料4用于减小电热元件3与水管2之间的热阻、提高传热效率、降低加热元件温度。外包壳5用于包裹导热填料4，并作为支撑，使内部的加热组件被包裹在完美地在保温材料6中间。保温材料6用于隔离外界温度，防止内部温度散失。保温壳7用于包裹保温材料6，同时提供用户安装固定。

基于接口1的设置，本发明的管道电加热器可以连续对接多个用于实际使用。由于进出口加热介质温度需求不同，可以选择多个功率不同的管道电加热器。同时，由于在每个管道电加热器的内部可以设有多段电热元件3和多个测温探头8，用户可以根据输出介质的温度需求，调节管道电加热器或不同段电热元件3的加热功率，以实现最优的加热效果。

经测试，按同样加热功率、水管长度、保温方式构成方式搭建管道电加热器，在不使用导热填料的产品中，电热元件3的表温超过400℃时，水管1的出水温度约200℃。而本发明在使用导热填料后，电热元件3的表温约300℃，即可使水管1的出水温度达到200℃。因此，本发明的设计能够降低核心器件的使用工况温度，极大延长产品的寿命。其直接技术效果还包括，可以由此提高加热密度，在相同流量条件下可以大大提高加热功率。

最后需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种即热式的管道电加热器，包括水管，电热元件以螺旋方式缠绕在水管外侧，并由保温材料实现包裹；其特征在于，在水管、电热元件的各外表面与保温材料之间密实填充有导热填料。

2.根据权利要求1所述的管道电加热器，其特征在于，所述导热填料彼此相接形成一个连续的整体。

3.根据权利要求1所述的管道电加热器，其特征在于，所述导热填料是氧化镁、碳纤维、石墨粉或陶瓷粉中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的管道电加热器，其特征在于，所述水管呈S形往复折返布置。

5.根据权利要求1所述的管道电加热器，其特征在于，在水管的两端以焊接或螺接的方式设置固定的接头，接头上设有用于对外连接的螺纹或卡扣。

6.根据权利要求1所述的管道电加热器，其特征在于，在水管内部设有用于扰流的筋板或以支杆串联的隔板。

7.根据权利要求1所述的管道电加热器，其特征在于，所述电热元件是金属管状电加热管、已绝缘的电加热带或电加热线，或者是待绝缘的电加热带或电加热线。

8.根据权利要求1所述的管道电加热器，其特征在于，所述电热元件通过钎焊、点焊、铆接或直接卷绕的方式固定在水管外侧。

9.根据权利要求1所述的管道电加热器，其特征在于，所述电热元件分为多段，多段之间为串联或并联的电连接，每段电热元件具有相同或不同的加热功率。

10.根据权利要求1所述的管道电加热器，其特征在于，按设定间距沿水管布置多个测温探头；测温探头固定在安装孔中，其测温端插入在导热填料中。

11.根据权利要求1至10任意一项中所述的管道电加热器，其特征在于，所述导热填料被包裹在外包壳中，保温材料包裹在外包壳的外侧，保温材料的外部则由保温壳实现封装。

12.根据权利要求11所述的管道电加热器，其特征在于，所述外包壳分为上下或左右两部分，通过焊接固定、铆接固定、螺纹固定或打胶粘连使两部分形成包围结构；以外包壳作为支撑件，由电热元件和导热填料组成的加热组件完全被保温材料包裹，并最终由保温壳实现封装。

13.根据权利要求11所述的管道电加热器，其特征在于，在外包壳上设有电热元件的电源线引出孔和测温探头的安装孔，在保温壳上对应设有电源线引出孔和测温探头导线引出孔。