CN1215257C - 直喷式加热器及其专用电热管 - Google Patents
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Abstract
一种直喷式加热器用电热管，属电加热领域，包括不锈钢外壳、电热丝、定位且连接电热丝的螺栓，所述的螺栓部分置于电热管外可接通供电电源，管内抽真空的电热管以耐高温金属作电热丝，电热丝与不锈钢外壳间置有隔离用薄壁导热衬套，螺栓与不锈钢外壳间置有固定用陶瓷衬管，本发明提高了电热管内电热丝的耐温性与稳固性，使得电热管的使用次数在一千次以上，同国内的300-500次标准相比，使用寿命大幅提高，加热时间也大为缩短，使用在直喷式加热器上，不仅一次即可成功启动，而且使加热器寿命更长，性能更可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种车用加热器及其专用电热管，属电加热领域。
技术背景
以柴油、汽油为动力的机动车，因低温条件下启动较困难，常以各种形式的预热塞帮助实现低温启动，这些预热塞通常以电热丝作热源，安装在发动机汽缸盖的涡流室内，通电后的电热丝只能局部加热喷射到涡流室内的燃油，其放出的热量远远不够使整个发动机于低温条件下启动，特别是柴油车的低温启动，为了改变低温难启动的缺点，出现了如中国专利CN94240180所述的“汽车低温启动器”，其发热源采用PTC半导体陶瓷发热片，PTC发热片位于散热片之间，其外形为上口带外凸边的圆柱形，适合于安装在汽缸进气管口内，该启动器的作用在于预热进入汽缸内的空气，但这种空气的预热也仅仅是一种局部的加热，使汽缸内的温度局部得到升高，以帮助车辆的启动，对于汽油车来说，因汽油燃点低，这种帮助效应还较明显，但对于柴油车来说，因柴油的燃点在850℃左右，通过PTC发热片加热的空气进入汽缸时温度也只达到100多度，在低温状态下，这种局部的加热热量不能绝对保证汽缸能正常启动，而且无论是用预热塞预热燃油，还是用PTC预热空气，加热器的功率较大，所需加热的时间也较长，其耗电量往往超过电瓶的供电量，从而无法保证正常启动马达时所需的电瓶电量。
发明内容
本发明正是为了克服上述不足，提供一种直接喷火于汽缸，实现车辆一次快速成功启动的直喷式加热器，同时提供一种经改进的、寿命更长、耐温性高、定位稳固的该直喷式加热器专用电热管。
本发明第一目的的实现在于：一种直喷式加热器，包括一具有金属外壳的电热管，电热管内置有发热元件，一可与供电电源相接的螺栓部分置入电热管内以定位且接通发热元件，螺栓段电热管置于连接螺纹中央，发热元件段电热管设在喷火罩内，所述的喷火罩与连接螺纹通过螺纹座套接为一体，喷火罩与电热管间布有金属网，设置在螺纹座上的油气喷嘴经预热腔与所述的金属网区相通。本发明工作时，先给电热管内的发热元件通电，发热元件在很短时间内能使电热器的外壳升温至1000℃，随后打开控制油气喷嘴的电磁阀，使燃油和高压气雾状喷入预热腔，经预热腔气化后的混合气体进入金属网区，遇高温发火，油气混合物在金属网区充分燃烧，其火焰通过喷火罩上的孔喷射而出进入气缸，使气缸内温度急速升高，超过了柴油燃点，实现一次启动成功的目的。
本发明设置在喷火罩与电热管金属外壳间的金属网一般以不锈钢制得，以引导混合气体在大面积范围内发火燃烧。
本发明正是依靠电热管产生的高温，在金属网的引导下，使雾化混合物气化后于金属网区内大面积燃烧，火焰从喷火罩内喷出，气缸直接吸入火球，才确保了气缸内整体温度急速升高，超过柴油燃点，从而一次就可成功启动。
一种用于直喷式加热器的电热管，包括不锈钢外壳、电热丝以及电热丝与外壳之间充填的镁砂，一可与供电电源相接的螺栓部分置入电热管内以定位且接通电热丝，所述的螺栓与电热管外壳间也充填有镁砂。该电热管常以铁铬铝丝作发热元件，与铁铬铝丝连接的螺栓一方面能使电热丝定位置于电热管中央，另一方面可为电热丝接通电源，电热管内充填的镁砂，起隔离与绝缘作用，同时螺栓部位的镁砂也能固定螺栓，使其定位在电热管的中央。
正是由于直喷式加热器利用了该种电热管的结构，通过不锈钢外壳以金属网上的高温，使混合气体遇高温发火，通过喷火罩给气缸提供火球，使气缸温度快速超过了柴油燃点，最终实现一次即可成功启动车辆的目的。
采用上述构造电热管的直喷式加热器，确实实现了低温一次快速成功启动车辆，但由于上述电热管采用的发热材料为铁铬铝丝，因其熔点较低(1500℃)，保险系数小，加热时间不能太长，而电热丝的耐温不够又限制了电热管使用功率的增加，从而延长了加温到额定温度所需的加热时间，两者的相互矛盾直接影响了加热管的使用寿命；另外，电热管内充填的绝缘介质为氧化镁，一方面灌装镁砂操作不便，另一方面，因镁砂具有一定的流动性，特别是电热管在发热过程中，镁砂也会有移动，不能完全保证电热丝与不锈钢外壳的绝缘，用镁砂定位的螺栓因镁砂的流动性，稳固性也受到影响。
本发明另一目的的实现是通过所提供的加热管加以改进达到的，即用耐高温金属替代原有的电热丝，管内取消镁砂改抽真空，螺栓以陶瓷衬管定位，同时在电热管内设一耐高温导热衬套靠接不锈钢外壳，起传热与隔离作用。具体地说，一种用于直喷式加热器的改进电热管，包括不锈钢外壳、电热丝、定位且连接电热丝的螺栓，所述的螺栓部分置于电热管外可接通供电电源，其特征在于管内抽真空的电热管以耐高温金属作电热丝，电热丝与不锈钢外壳间置有隔离用薄壁导热衬套，螺栓与不锈钢外壳间置有固定用陶瓷衬管。本发明所指的耐高温金属电热丝，一般指钨、钼、铂等，螺旋状电热丝通过螺栓置于电热管中央，此类材质的电热丝熔点高(超过3000℃)，解决了电热丝的耐温问题；薄壁导热衬套主要起传热与隔离作用，一般由陶瓷、氧化镁等耐高温材质制得，壁厚通常在1MM以下，以保证快速将热量传至电热管的外壳和金属网上，同时其与固定螺栓的陶瓷衬管同具的绝缘作用，从根本上解决了通电后产生短路的可能性。
改进的电热管中，用以固定螺栓的陶瓷衬管与螺栓及不锈钢外壳之间均以复合耐高温胶灌封，既确保强度又使电热管的密封性能良好。
改进的电热管因采用高温易氧化的耐高温金属作发热材料，故管内采用先充惰性气体后抽真空的方法解决发热材料的抗氧化问题。为了便于抽真空，改进电热管的螺栓中央穿有一小通孔，所述的小通孔从螺栓上的单向阀开始接通电热管内空间。单向阀的设置，使抽出的气体不能倒回，气体抽出后单向阀用低熔点合金封口，确保电热管内的真空度。
正是通过对电热管的改进，提高了电热管内电热丝的耐温性与稳固性，使得电热管的使用次数在一千次以上，同国内的300-500次标准相比，使用寿命大幅提高，加热时间也大为缩短，使用在直喷式加热器上，使直喷式加热器的寿命更长，性能更可靠。
附图说明
图1为直喷式加热器的结构示意图。
图2为电热管的结构示意图。
图3为改进电热管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1，一种直喷式加热器，喷火罩(1)与连接螺纹(2)通过螺纹座(3)套接为一体，其内置有电热管4，电热管4以不锈钢作外壳5，以铁铬铝丝作电热丝(6)，定位且接通电热丝(6)的是一螺栓(7)，该螺栓(7)部分伸出在不锈钢外壳(5)外，用以连接供电电源，螺栓(7)与不锈钢外壳(5)间、电热丝(6)与不锈钢外壳(5)间均充填有镁砂(8)，螺栓(7)段的电热管(4)置于连接螺纹(2)中央，电热丝(6)段的电热管(4)设在喷火罩(1)内，喷火罩(1)与电热管(4)间布有不锈钢网(9)，螺纹座(3)上设有油气喷嘴(10)，其通过预热腔(11)与所述的不锈钢网(9)区相通。
实施例2，一种直喷式加热器，喷火罩(1)与连接螺纹(2)通过螺纹座(3)套接为一体，其内置有抽真空的电热管(4)，电热管(4)以不锈钢作外壳(5)，以钨丝作电热丝(6)，定位且接通电热丝(6)的螺栓(7)部分伸出在不锈钢外壳(5)外，用以连接供电电源，螺栓(7)以一陶瓷衬管(12)固定，陶瓷衬管(12)与螺栓(7)和电热管(4)外壳(5)间均灌装有耐高温复合胶(13)，螺旋形电热丝(6)与不锈钢外壳(5)间以一0.5mm厚的耐高温导热衬套(14)隔离，螺栓(7)段的电热管(4)置于连接螺纹(2)中央，电热丝(6)段的电热管(4)设在喷火罩(1)内，喷火罩(1)与电热管(4)间布有不锈钢网(9)，螺纹座(3)上设有油气喷嘴(10)，其通过预热腔(11)与所述的不锈钢网(9)区相通。
实施例3，参考实施例2，抽真空的电热管(4)以钼丝作电热丝(6)，定位且连接电热丝(6)的螺栓(7)中央穿有一小通孔(15)，该小通孔(15)从螺栓(7)上的单向阀(16)开始接通电热管(4)内空间，单向阀(16)与小通孔(15)的设置，是便于电热管(4)抽真空且使抽出的气体不能倒回，气体抽出后单向阀(16)用低熔点合金封口。
Claims (8)
1.一种直喷式加热器用电热管，包括不锈钢外壳、电热丝、定位且连接电热丝的螺栓，所述的螺栓部分置于电热管外可接通供电电源，其特征在于管内抽真空的电热管以耐高温金属作电热丝，电热丝与不锈钢外壳间置有隔离用薄壁导热衬套，螺栓与不锈钢外壳间置有固定用陶瓷衬管。
2.根据权利要求1所述的直喷式加热器用电热管，其特征在于电热管内的耐高温金属电热丝的材料为钨、钼或铂。
3.根据权利要求1或2所述的直喷式加热器用电热管，其特征在于电热丝以螺旋状置于电热管中央。
4.根据权利要求1所述的直喷式加热器用电热管，其特征在于薄壁导热衬套的壁厚在1MM以下。
5.根据权利要求1所述的直喷式加热器用电热管，其特征在于固定螺栓的陶瓷衬管与螺栓及电热管外壳之间均以复合耐高温胶灌封。
6.根据权利要求1、4、5之一所述的直喷式加热器用电热管，其特征在于电热管的螺栓中央穿有一小通孔，所述的小通孔从螺栓上的单向阀开始接通电热管内空间。
7.直喷式加热器，其喷火罩与连接螺纹通过螺纹座套接为一体，喷火罩与电热管间布有金属网，设置在螺纹座上的油气喷嘴经预热腔与所述的金属网区相通，其特征在于电热管为权利要求1-6所述的直喷式加热器用电热管之一，其中螺栓段电热管置于连接螺纹中央，发热元件段电热管设在喷火罩内。
8.根据权利要求7所述的直喷式加热器，其特征在于喷火罩与电热管间的金属网是不锈钢。
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