CN209371498U - 一种ptc液体加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PTC液体加热器，包括柱状的金属主体、PTC发热组件，所述金属主体中设有至少三条流道，在金属主体的外周壁上且位于相邻两条流道之间设有嵌入槽，所述PTC发热组件设于嵌入槽中，PTC发热组件包括两个相对设置的发热面，每个PTC发热组件的发热面均与其相邻的流道相对；在金属主体的两端上分别设有结构相同的分液器，分液器包括接头座，在接头座的一端设有与管道相连的主管，另一端设有数量与流道数量相等的分流管，分流管与主管连通，以实现将进入主管的液体通过分流管分流至各流道中。与现有技术相比，将PTC发热组件的两个发热面均对流道进行加热，这样能够提高PTC发热组件发热功率。

Description

一种PTC液体加热器

技术领域

本实用新型涉及一种加热器，特别涉及一种用于电采暖锅炉用的PTC液体加热器。

背景技术

我国北方冬季取暖存在很多问题，如小煤炉燃烧效率低，低空排放，对大气环境质量影响非常大。同时还有很大的潜在危害，大量的煤灰和粉尘易导致肺病，燃烧未尽的废煤容易导致煤气中毒及火灾，大量的废煤垃圾量大而且难以清理，浪费大量的人力、物力。电采暖则是一种安全、清洁、舒适的取暖方式，免除了煤的储存、搬运，也免除了煤灰的排放和煤气中毒的威胁，减轻了大气污染。目前，我国经济不断发展壮大，电力设施建设已经能够满足人民群众的各项生活需求，所以，运用电采暖等清洁能源取暖将成为必然趋势。

鉴于以上情况，国家为改善空气质量，提高人民生活水平，大力推广煤改电采暖。随着北方供暖系统煤改电采暖项目的推进，对于采暖锅炉电加热器的需求也越来越大，由于PTC液体加热器相对合金电热管更安全的特性，已逐渐成为电采暖锅炉使用的主流。

目前，市场上传统的PTC液体加热器有以下缺点：

1、现有产品采用单通道液体流道，然后将PTC发热组件贴在管道外壁上，由于PTC发热组件在工作时两面都会发热，采用将PTC发热组件贴在管道外壁的方式，PTC发热组件只有一个加热面对液体流道进行加热，这样不仅热损失大，而且会导致PTC发热组件的单位(单片PTC元件)发热功率降低，只有70W-90W左右；

2、现有的产品因PTC发热组件只有一个发热面加热液体，另一个发热面则没有任何用处，因此PTC发热组件在正常工作时外表工作温度很高，外表面的温度可以达到200℃左右，大量的热量散发到空气中，即使采取保温措施也会带来较多的无用热量损失，无用热量的损失降低了采暖设备电热转化率，浪费电能；而且产品的外表面温度可达到200℃，而液体的温度只有60℃，产品的铝型材内部温度温差太大，放置PTC发热组件的腔体两侧的屈服区域(变形区)只有0.8-1.5㎜的厚度，长期工作会导致放置PTC发热组件的金属腔体中薄弱的屈服区域出现金属疲劳，PTC发热组件与被加热面产生间隙，从而导致热量传递效率低下，产品使用寿命大大缩短，部分产品使用一年后发热功率衰减30％-50％。

3、现有技术的分液器和集液器采用板式并排管道式结构，此种结构各个液体流道中液体的流速均不同，导致各个PTC发热组件的功率相差很大，这样在工业电锅炉中应用会导致三相电不平衡，浪费资源。

4、现有技术的这种产品是主管道与分管道垂直并排式的结构排布，加热器内部液体结冰后会导致爆管，通不过冰冻实验(冰冻实验内容：电锅炉出入水管使用软管连接，在水充满管路的情况下置于(-10±5℃)环境中2小时，在室温条件下解冻后可耐0.6MP的气压)。

有鉴于此，开发出一种新型多流道的PTC液体加热器以克服上述现有技术存在的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种PTC液体加热器，要解决的技术问题解决单片PTC发热元件功率低，热损失大及功率衰减过快的缺陷。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案实现：一种PTC液体加热器，包括柱状的金属主体、PTC发热组件，所述金属主体中设有至少三条流道，所述流道沿金属主体的轴线方向延伸且流道沿金属主体的周向均匀分布，每条流道均贯穿金属本体的两端面，以形成流道入口、流道出口，在金属主体的外周壁上且位于相邻两条流道之间设有嵌入槽，嵌入槽沿金属主体的轴线方向设置，所述PTC发热组件设于嵌入槽中，所述PTC发热组件包括两个相对设置的发热面，每个PTC发热组件的发热面均与其相邻的流道相对，以实现相邻两个PTC发热组件中至少一个发热面与该相邻两个PTC发热组件之间的流道相对且为该相邻两个PTC发热组件之间的流道进行加热；在金属主体的两端上分别设有结构相同的分液器，所述分液器包括接头座，在接头座的一端设有与管道相连的主管，另一端设有数量与流道数量相等的分流管，分流管与主管连通，以实现将进入主管的液体通过分流管分流至各流道中，所述分液器通过紧固件与金属主体紧密连接。

进一步地，所述嵌入槽与PTC发热组件之间设有间隙，间隙内设有导热嵌入块，以将PTC发热组件紧密地卡在嵌入槽中，使PTC发热组件的其中一发热面与嵌入槽的其中一侧槽壁贴合，另一发热面则与导热嵌入块的表面贴合。

进一步地，所述导热嵌入块与PTC发热组件之间设有导热金属板。

进一步地，所述嵌入槽中设有导热嵌入块，所述导热嵌入块与嵌入槽紧密连接，在导热嵌入块中设有发热组件装配腔，所述发热组件装配腔沿嵌入槽的长度方向设置且贯穿导热嵌入块的两端面，所述导热嵌入块与相邻两侧的流道相对的两面形成导热面，所述PTC发热组件紧密地插设在发热组件装配腔中且两侧的发热面与对应位置的导热面相贴合。

进一步地，所述分流管的管体分别插设在流道的流道入口以及流道出口中。

进一步地，所述PTC发热组件包括两片金属电极板以及夹在两片金属电极板之间的PTC发热元件，在两片金属电极板外包覆有导热绝缘层，所述金属电极板上设有引线，引线从嵌入槽中引出至金属本体外。

进一步地，所述主管中设有分隔板，以将主管分隔成与分流管数量相等的隔离道，每个隔离道分别与分流管一一对应且连通，以实现液体在进入主管中前对液体进行分流。

进一步地，所述接头座上且位于相邻两个分流管之间设有引线通孔。

进一步地，所述嵌入槽的两侧槽壁与嵌入槽的底面之间的夹角大于90度。

进一步地，所述导热嵌入块的横截面形状为梯形。

本实用新型与现有技术相比，通过在柱状的金属主体中设置至少三条流道，在相邻两条流道之间设置一PTC发热组件，并使每个PTC发热组件的发热面与相邻的流道相对，从而将PTC发热组件的两个发热面均对流道进行加热，这样能够提高PTC发热组件发热功率；而且发热面均与流道相对，使得金属本体的表面温度降低；通过金属嵌入块将PTC发热组件紧密卡在金属本体的嵌入槽中，避免了需要通过外部施加压力迫使放置PTC发热组件的腔体变形从而将PTC发热组件紧固在加热器上时而导致长期使用时出现金属疲劳而导致的腔体与PTC发热组件之间出现松动，影响加热功率严重下降的现象；通过金属嵌入块将PTC发热组件紧密卡在金属本体的嵌入槽中还能够使PTC发热组件的两个发热面分别与金属嵌入块以及嵌入槽的槽壁紧密接触，保证良好的导热性；通过设置三条流道，并均匀加热后在排出，能够保证各个PTC发热组件的散热条件、功率一致。

附图说明

图1是本实用新型的外部结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例1的分解结构示意图；

图4是本实用新型的PTC发热组件的内部结构示意图；

图5是本实用新型分液器的正面结构示意图；

图6是本实用新型分液器的背面结构示意图；

图7是本实用新型分液器中设有密封圈的结构示意图；

图8是本实用新型具有6条流道的结构示意图；

图9是本实用新型实施例2中PTC发热组件与导热嵌入块之间的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，本实用新型公开了一种PTC液体加热器，包括柱状的金属主体1、PTC发热组件2，其中：

如图2所示，金属主体1采用铝合金材料制成，在金属主体1中设有至少三条流道11，所述流道11沿金属主体1的轴线方向延伸且流道11沿金属主体1的周向均匀分布，三条流道11的尺寸相同，在本实用新型中，流道11的横截面可以为圆形或矩形；每条流道11均贯穿金属本体1的两端面，以形成流道入口12、流道出口(图中未示出)，在金属主体1的外周壁上且位于相邻两条流道11之间设有嵌入槽14，嵌入槽14的深度大于流道11的最大宽度；嵌入槽14沿金属主体1的轴线方向延伸设置，在本实用新型中，嵌入槽14贯穿了金属主体1的两端面；所述PTC发热组件2设于嵌入槽14中，所述PTC发热组件2包括两个相对设置的发热面21(图4所示)，每个PTC发热组件2的发热面21均与其相邻的流道11相对，以实现相邻两个PTC发热组件2中至少一个发热面21与该相邻两个PTC发热组件2之间的流道11相对且为该相邻两个PTC发热组件2之间的流道11进行加热；

如图6所示，在金属主体1的两端上分别设有结构相同的分液器6，所述分液器6包括接头座65，在接头座65的一端设有与管道相连的主管61，另一端设有数量与流道11数量相等的分流管62，分流管62与主管61连通，以实现将进入主管61的液体通过分流管62分流至各流道11中，在主管61的外壁上设有用于与管道连接的外螺纹，所述分液器6通过紧固件5与金属主体1紧密连接。

本实用新型通过将两个相邻的PTC发热组件2中的其中一个发热面21共同对设置在该相邻两个PTC发热组件2之间的流道11进行加热，使得热损失降低，同时也提高了PTC液体加热器的工作效率。

如图5所示，在接头座65上设有用于与金属主体1紧固的紧固件通孔67，紧固件通孔67均匀分布在接头座65上，相应地，如图2所示，在金属主体1的两个端面上设有与紧固件通孔67对应的紧固件螺孔13，接头本体1通过紧固件5穿过紧固件通孔67后与紧固件螺孔13螺纹连接以实现固定；如图5所示，在接头座65上还设有引线通孔66，PTC发热组件2的引线25从引线通孔66中伸出。

如图5所示，本实用新型中引线通孔66具体设置在接头座65上且位于相邻两个分流管62之间，这样能够不用考虑分液器6的装配方向，将引线25从对应位置上的引线通孔66中伸出即可。

如图2所示，在本实用新型中，流道11沿金属主体1的周向均匀分布一周。

本实用新型中PTC发热组件2与嵌入槽14的装配结构可采用如下两种方案实现。

实施例1

如图2所示，所述嵌入槽14与PTC发热组件2之间设有间隙26，该间隙26内设有导热嵌入块4，以将PTC发热组件2紧密地卡在嵌入槽14中，同时以使PTC发热组件2的其中一发热面21与嵌入槽14对应一侧槽壁贴合，另一发热面21则与导热嵌入块4对应的一侧表面贴合，导热嵌入块4将PTC发热组件2的热量传导至与该导热嵌入块4相邻的流道11，从而对该侧流道11进行加热，在本实用新型中，PTC发热组件2与导热嵌入块4的设置位置均相同，以保证每个流道11中至少有一个PTC发热组件2的发热面21与该流道11的体壁直接接触，使得对每一个流道11的加热均平均。

如图2所示，在导热嵌入块4与PTC发热组件2之间设有导热金属板3，以避免导热嵌入块4在卡入嵌入槽14中时，防止导热嵌入块4将PTC发热组件2的表面破坏；具体地，PTC发热组件2的装配通过将PTC发热组件2放置在嵌入槽14的其中一侧，以使PTC发热组件2与嵌入槽14之间形成间隙26，然后将导热金属板3放入间隙26中并紧贴PTC发热组件2的发热面21，然后将导热嵌入块4插入PTC发热组件2与嵌入槽14之间的间隙26中，以实现了将PTC发热组件2紧密地卡在嵌入槽14中。

在该实施例1中，导热嵌入块4的横截面形状与间隙26的横截面形状相适配。

实施例2

如图9所示，本实用新型中导热嵌入块4与PTC发热组件2之间的结构还可以采用如下方式实现，所述嵌入槽14中设有导热嵌入块4，所述导热嵌入块4的紧密地卡设在嵌入槽14中，在导热嵌入块4中设有发热组件装配腔41，所述发热组件装配腔41沿嵌入槽14的长度方向设置且贯穿导热嵌入块4的两端面，所述导热嵌入块4与相邻两侧的流道11相对的两面形成导热面42，所述PTC发热组件2紧密地插设在发热组件装配腔41中且PTC发热组件2两侧的发热面21与对应位置的导热面42紧密地贴合。

采用拉伸铝制的导热嵌入块4将PTC发热组件2从内部挤紧在嵌入槽14内，使PTC发热组件在初始及长期工作时一直处于与铝制主体紧密接触的状态，始终保持良好的导热性，区别于现有技术使用外力从PTC发热组件外部压紧，另外，在相邻两个流道11之间设置一个PTC发热组件2和多个流道11交错设置，可以实现在流量不变的情况下，增加了PTC液体加热器(加热器)结构稳定性，大大降低加热器因热胀冷缩时导致PTC发热组件松动，降低加热器的功率老化率。

将本实用新型与现有技术中的单面加热的PTC加热器进行快速老化测试数据：即将PTC加热器放置在空气中，不接入水路，把PTC加热器的电源接通，持续工作24小时、48小时；将PTC液体加热器连接在管道水路中，水路中连接循环水泵，水流速度为60L/min,在水路中加入足够量的25±2℃水，将水泵电源接通，等待水流将管路中的空气排干净，再将PTC液体加热器电源接通，将单相电参数测试仪接入到PTC液体加热器的电路中，等待PTC加热器的电功率数值稳定后读数并记录，完成后在将PTC加热器从管路中拆除。放置在空气中，不与水接触，再把PTC加热器的电源接通，持续工作24小时后再将PTC加热器接入到水路中读取电功率参数。

表1

通过测试后，试验证明：本实用新型的液体加热器电功率老化大大优于现有技术的产品。

如图3所示，分流管62的管体分别插设在流道11中，以增加分流器6与金属本体1之间连接的紧密性。

本实用新型采用设置两个分液器，分流管63分别与流道11一一对应，液体通过分液器后均匀分流后到各个流道11中，再通过均匀的另一端的分液器集中后排出，这种设计可以保障让各组PTC发热组件的散热条件一致，从而使各组PTC发热组件功率一致。另，因分液器和集液器以铝型材直线连接，各个液体通道一一对应，这样在整个加热器内部液体经过低温变成固体后，不会涨破，固体在形成过程中可以排出加热器外，因此本实用新型可以耐受极寒冰冻条件。

如图4所示，本实用新型的PTC发热组件2可以采用现有技术的PTC加热器外还可以采用以下方案实现，所述PTC发热组件2包括两片金属电极板22以及夹在两片金属电极板22之间的PTC发热元件23，PTC发热元件23与金属电极板22相对的两侧表面涂覆有导电涂层；在两片金属电极板22外包覆有导热绝缘层24，所述金属电极板22的引线25除可以从嵌入槽14中引出至金属本体1外，还可以通过引线通孔66中引出；PTC发热元件23沿金属电极板22的长度方向直线排列，一个PTC发热组件2中可以设有一个PTC发热元件23也可以设置多个，在此不做具体限定。

如图5所示，主管61中设有分隔板63，以将主管61分隔成与分流管62数量相等的隔离道64，每个隔离道64分别与分流管62一一对应且连通，以实现液体在进入主管61中前对液体进行分流，这样能够保证进入每个流道11中的液体流量相同。

如图6和图7所示，在接头座65位于分流管62外设有一周密封圈槽68，密封圈槽68中设有密封圈8。

如图2所示，本实用新型中，嵌入槽14的两侧槽壁与嵌入槽14的底面之间的夹角大于90度，以形成倒梯形，相应地，所述导热嵌入块4的横截面形状为梯形，从而增加楔合的紧密性。

如图2和图8所示，在金属主体1的外壁上且位于嵌入槽14处设有盖板7，盖板7的两侧长边延伸至嵌入槽14的两侧，所述盖板7的两侧设有弯折部71，弯折部71朝金属主体1方向延伸，在弯折部71上设有卡块72，所述金属主体1的外壁与弯折部71相对的位置处设有卡槽15，卡槽15贯穿金属主体1的两端面，卡槽15与卡块72以及弯折部71的部分形状相适配，以使卡块72能够卡入卡槽15中；所述盖板7通过卡块72与卡槽15卡接，实现盖板7与金属主体1连接固定，从而对PTC发热组件2起保护作用；具体地，卡槽15包括与第一卡槽151以及第二卡槽152，所述第一卡槽151与第二卡槽152连通，第二卡槽152的宽度与弯折部71的厚度相等，第二卡槽151的形状与卡块72的横截面形状相适配，连接时，从金属主体1的其中一端将卡块22以及弯折部71对准卡槽15，以使卡块22进入第二卡槽152，弯折部71部分位于第一卡槽151中。

如图8所示，本实用新型中流道11的设置可以为3-8条，优选为以4、6、8，图8为设置6条流道11时的结构，除流道11、PTC发热组件2、嵌入槽14、盖板7等数量不同外，其余结构均相同，在此不做进一步阐述。

本实用新型中，PTC发热组件2和流道11设置至少3个或更多，如6个PTC发热组件2可使用于单一产品功率20KW-40KW的应用，且更方便接入工业三相电中使用。

Claims (10)

1.一种PTC液体加热器，其特征在于：包括柱状的金属主体(1)、PTC发热组件(2)，所述金属主体(1)中设有至少三条流道(11)，所述流道(11)沿金属主体(1)的轴线方向延伸且流道(11)沿金属主体(1)的周向均匀分布，每条流道(11)均贯穿金属主体(1)的两端面，以形成流道入口、流道出口，在金属主体(1)的外周壁上且位于相邻两条流道(11)之间设有嵌入槽(14)，嵌入槽(14)沿金属主体(1)的轴线方向设置，所述PTC发热组件(2)设于嵌入槽(14)中，所述PTC发热组件(2)包括两个相对设置的发热面(21)，每个PTC发热组件(2)的发热面(21)均与其相邻的流道(11)相对，以实现相邻两个PTC发热组件(2)中至少一个发热面(21)与该相邻两个PTC发热组件(2)之间的流道(11)相对且为该相邻两个PTC发热组件(2)之间的流道(11)进行加热；在金属主体(1)的两端上分别设有结构相同的分液器(6)，所述分液器(6)包括接头座(65)，在接头座(65)的一端设有与管道相连的主管(61)，另一端设有数量与流道(11)数量相等的分流管(62)，分流管(62)与主管(61)连通，以实现将进入主管(61)的液体通过分流管(62)分流至各流道(11)中，所述分液器(6)通过紧固件(5)与金属主体(1)紧密连接。

2.根据权利要求1所述的一种PTC液体加热器，其特征在于：所述嵌入槽(14)与PTC发热组件(2)之间设有间隙(26)，间隙(26)内设有导热嵌入块(4)，以将PTC发热组件(2)紧密地卡在嵌入槽(14)中，使PTC发热组件(2)的其中一发热面(21)与嵌入槽(14)的其中一侧槽壁贴合，另一发热面(21)则与导热嵌入块(4)的表面贴合。

3.根据权利要求2所述的一种PTC液体加热器，其特征在于：所述导热嵌入块(4)与PTC发热组件(2)之间设有导热金属板(3)。

4.根据权利要求1所述的一种PTC液体加热器，其特征在于：所述嵌入槽(14)中设有导热嵌入块(4)，所述导热嵌入块(4)与嵌入槽(14)紧密连接，在导热嵌入块(4)中设有发热组件装配腔(41)，所述发热组件装配腔(41)沿嵌入槽(14)的长度方向设置且贯穿导热嵌入块(4)的两端面，所述导热嵌入块(4)与相邻两侧的流道(11)相对的两面形成导热面(42)，所述PTC发热组件(2)紧密地插设在发热组件装配腔(41)中且两侧的发热面(21)与对应位置的导热面(42)相贴合。

5.根据权利要求1所述的一种PTC液体加热器，其特征在于：所述分流管(62) 的管体分别插设在流道(11)的流道入口以及流道出口中。

6.根据权利要求1所述的一种PTC液体加热器，其特征在于：所述PTC发热组件(2)包括两片金属电极板(22)以及夹在两片金属电极板(22)之间的PTC发热元件(23)，在两片金属电极板(22)外包覆有导热绝缘层(24)，所述金属电极板(22)上设有引线(25)，引线(25)从嵌入槽(14)中引出至金属主体(1)外。

7.根据权利要求1所述的一种PTC液体加热器，其特征在于：所述主管(61)中设有分隔板(63)，以将主管(61)分隔成与分流管(62)数量相等的隔离道(64)，每个隔离道(64)分别与分流管(62)一一对应且连通，以实现液体在进入主管(61)中前对液体进行分流。

8.根据权利要求1所述的一种PTC液体加热器，其特征在于：所述接头座(65)上且位于相邻两个分流管(62)之间设有引线通孔(66)。

9.根据权利要求1所述的一种PTC液体加热器，其特征在于：所述嵌入槽(14)的两侧槽壁与嵌入槽(14)的底面之间的夹角大于90度。

10.根据权利要求2所述的一种PTC液体加热器，其特征在于：所述导热嵌入块(4)的横截面形状为梯形。