CN1555213A - 碳陶加热管及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碳陶加热管，设有碳陶发热基体1，在碳陶发热基体1的两端接有电极引出棒2，碳陶发热基体1外套有保护管3，碳陶发热基体1与保护管3之间填充有绝缘导热粉4。电热转换率高达99.6％，耐氧化不易断裂，使用寿命长达5万小时以上，高于国家标准15倍之多，与现有技术相比，具有热响应快、耐高温氧化、抗冲击、电－热转换率高、使用寿命长等特点。

Description

碳陶加热管及加工方法

技术领域：

本发明涉及一种红外电热元件，尤其是一种碳陶加热管。

背景技术：

目前市场上电热设备的电热元件种类很多，但大体上可分为三类，分别介绍如下：

1.合金电热元件

合金电热丝是用高阻合金材料制成，一般采用铁铬铝或镍铬合金制成电阻丝，在此基础上，经二次加工再制成各种电热元件。这种合金电阻丝经高温使用冷却后易变脆，使用时间越长，冷却后脆性越严重，抗震性差，使用寿命短，电-热转换效率低。另外其外的金属管与电热丝之间的绝缘填充材料常用结晶氧化镁，由于金属管端头的密封问题，遇潮后绝缘性下降，有漏电的危险。

2.远红外电热元件

常见的远红外电热元件包括金属管和石英管。金属管远红外电热元件是在上述合金电热元件的金属管外涂一层远红外辐射涂层，由于金属管与红外辐射涂料的热膨胀系数不同，使用后容易产生红外辐射涂层脱落的问题。

石英管远红外电热元件则是在直径为12～18mm的石英管内安装带有引出端的螺旋合金电热丝，螺旋合金电热丝的内径与石英管内径吻合，石英管两端用耐热绝缘材料密封。由于石英管质脆，通电后必须小心翼翼，防止剧烈震动和外力撞击震裂石英管和震断电热丝。而且石英管电热元件发热温度很高，难以承受冷热急剧变化，如遇水珠飞溅到石英管表面会发生爆裂。同时石英管电热元件在发热时有可见光产生，电-热转换铝率较低。

3.PTC电热元件

PTC电热元件是一种具有正温度系数的半岛体发热元件，采用烧结工艺制成的化合物。由于各个元件特性难以一致，所以元件升温速度不同，多个元件串联使用时电压降分布迅速变化。由此产生恶性循环，压降越大温升越高的元件越有可能发生击穿。使用时必须对元件严格挑选，才有可能获得较高的输入功率。

发明内容：

本发明的目的是为了解决现有技术所存在的电-热转换效率低、寿命短、输入功率难以保证等技术问题，提供一种使用寿命长、绝缘性好、耐氧化、抗冲击震动、电-热转换效率高的碳陶加热管。

本发明的技术解决方案是：一种碳陶加热管，设有碳陶发热基体1，在碳陶发热基体1的两端接有电极引出棒2，碳陶发热基体1外套有保护管3，碳陶发热基体1与保护管3之间填充有绝缘导热粉4。

所述的碳陶发热基体1由碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、红外辐射粉按体积比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5构成。

所述的合金氧化物为氧化钛或氧化铬或氧化锆。

所述的红外辐射粉为LaCrO3或Ti0₂-ZrO₂-Nb₂0₂。

所述的绝缘导热粉4为无水氧化镁粉与镧系稀土元素的混合物，镧系稀土元素占绝缘导热粉(4)总体积的8-12％。

一种碳陶加热管的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

a.将碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、红外辐射粉按体积比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5混合，搅拌均匀，用化学固化法加工成碳陶发热基体1，其两端应与电极引出棒2固定；

b.将固定有电极引出棒2的碳陶发热基体1置于保护管3中央，在保护管3与碳陶发热基体1之间添充绝缘导热粉4；

c.密封端头。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

1.因为发热基体是按比例将碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、红外辐射粉用化学固化法制成，加热管遇水珠不会发生报裂现象，热稳定性、导热性及耐氧化性能优于现有技术；

2.发热基体改变了以往电热丝高温后易变脆的特点，经久耐用；经实验其正常使用寿命在5万小时以上，与金属管状加热管国家标准要求的3000小时相比，高出15倍之多；

3.在发热基体内加入了红外辐射涂料，克服了现有技术红外辐射涂层易脱落的缺点，能长久发出1-33微米的红外辐射波，电-热转换效率高，可达99％以上；

4.发热基体的特殊配方改变了碳粉的电阻特性，使原来碳元素电阻的负温度特性变成正温度特性，具有温度自限、无明火、安全可靠的特性，各单个元件间特性能很好保持一致，电场均匀分布，在各元件串联使用时，温升均匀，不会出现元件击穿现象，能够获得较大的功率，适用不同场合。

5.所填充的绝缘导热粉中加入了镧系稀土元素，可有效地降低填充材料的吸湿性，而且其热膨胀系数与发热基体相似，具有良好的绝缘性和导热性，使热量能迅速散发出来，热惰性小，升温迅速。

综上所述，本发明与现有技术相比，具有热响应快、耐高温氧化、抗冲击、电-热转换率高、使用寿命长等特点。

附图说明：

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式：

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1所示：设有碳陶发热基体1，在碳陶发热基体1的两端接有电极引出棒2，碳陶发热基体1外套有保护管3，碳陶发热基体1与保护管3之间填充有绝缘导热粉4。

具体加工方法是：

a.将碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、红外辐射粉按体积比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5混合，搅拌均匀，用化学固化法加工成碳陶发热基体1，其两端应与电极引出棒2固定。碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、红外辐射粉的粒度应小于0.01mm。混合物中的合金氧化物可为氧化钛或氧化铬或氧化锆，红外辐射粉可为LaCrO3或Ti0₂-ZrO₂-Nb₂0₂。

b.将固定有电极引出棒2的碳陶发热基体1置于不锈钢保护管3中央，在保护管3与碳陶发热基体1之间添充绝缘导热粉4；绝缘导热粉4为无水氧化镁粉与镧系稀土元素的混合物，镧系稀土元素占绝缘导热粉4总体积的8-12％。

c.密封端头。

用耐高温300-500℃的防水密封胶封装堵头。

Claims (6)

1.一种碳陶加热管，其特征在于：设有碳陶发热基体(1)，在碳陶发热基体(1)的两端接有电极引出棒(2)，碳陶发热基体(1)外套有保护管(3)，碳陶发热基体(1)与保护管(3)之间填充有绝缘导热粉(4)。

2.根据权利要求1所述的碳陶加热管，其特征在于：所述的碳陶发热基体(1)由碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、红外辐射粉按体积比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5构成。

3.根据权利要求2所述的碳陶加热管，其特征在于：所述的合金氧化物为氧化钛或氧化铬或氧化锆。

4.根据权利要求2或3所述的碳陶加热管，其特征在于：所述的红外辐射粉为LaCrO3或TiO₂-ZrO₂-Nb₂O₂。

5.根据权利要求2或3所述的碳陶加热管，其特征在于：所述的绝缘导热粉(4)为无水氧化镁粉与镧系稀土元素的混合物，镧系稀土元素占绝缘导热粉(4)总体积的8-12％。

6.一种碳陶加热管的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

a.将碳粉、非氧化物陶瓷粉末、合金氧化物、红外辐射粉按体积比例5-8∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5混合，搅拌均匀，用化学固化法加工成碳陶发热基体(1)，其两端与电极引出棒(2)固定；

b.将固定有电极引出棒(2)的碳陶发热基体(1)置于保护管(3)中央，在保护管(3)与碳陶发热基体(1)之间添充绝缘导热粉(4)；

c.密封端头。