一種空氣加熱器的製作方法
2023-12-04 18:40:31 2
專利名稱：一種空氣加熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種空氣加熱技術，特別是一種空氣加熱器，國際專利分類號擬為Int.Cl F24H 3/04(2006.01)。
背景技術：
在生產生活中，需要熱空氣的場合很多，比如物料乾燥、供暖熱風、醫用消毒、高溫空氣燃燒等。目前空氣加熱裝置類型也很多，涉及的技術多種多樣。一般而言，空氣的加熱速度比較慢，熱空氣的溫度低，產氣量較小，熱效率不高。中國專利(參見ZL03249403.3)介紹了一種採用了在換熱室添加堆積金屬球的方法來增大空氣接觸面積的強化換熱技術，以提高熱效率，取得了不錯的效果。然而該方法的填充體為堆積的金屬球，一方面比表面積小，孔隙率低(金屬球堆積的孔隙率一般不足40％)，因而阻力增加較大，增大了空氣的動力消耗；另一方面，金屬球本身是導電體，如果不採取與電加熱元件的絕緣措施，則會出現短路問題，而增加可靠的絕緣結構，勢必會使加熱器的結構複雜化，也存在一定的安全隱患。
發明內容
針對現有技術的缺點，本發明擬解決的技術問題是，設計一種空氣加熱裝置，該裝置結構簡單，在空氣阻力增加不多的條件下，可提高熱空氣的溫度、空氣的加熱速度和熱效率，更有效地利用能源並得到需要的空氣溫度。
本發明解決所述技術問題的技術方案是設計一種空氣加熱器，包括筒形外殼及其內有外接導線的電加熱元件，其特徵在於該加熱器的筒形外殼內套裝有陶瓷或金屬內筒，在筒形外殼及內筒之間密封填充保溫材料；所述電加熱元件以串聯或並聯方式安裝在內筒內，在所述內筒和其內的電加熱元件之間填裝多孔泡沫陶瓷材料，所述內筒的一端與進氣管連通，另一端與出氣管連通；所述的出氣管上安裝有溫控器，所述內筒與所述的筒形外殼封裝為一體。
與現有技術相比，本發明的空氣加熱器內填裝有多孔泡沫陶瓷材料，並使其與加熱室內的電加熱元件組合在一起，泡沫陶瓷間的孔隙為空氣流通通道，因而具有孔隙率高，比表面積大，空氣阻力小，節省能源，熱效率高，結構簡單，體積小等優點。
圖1是本發明空氣加熱器一種實施例的軸向剖面示意圖；圖2是本發明空氣加熱器圖1所述實施例的徑向(A-A處)剖面示意圖；圖3是本發明空氣加熱器另一種實施例的軸向剖面示意圖；圖4是本發明空氣加熱器圖3所述實施例的徑向(A-A處)剖面示意圖；圖5是本發明空氣加熱器第三種實施例的軸向剖面示意圖；圖6是本發明空氣加熱器圖5所述實施例在位置A-A處的徑向剖面示意圖；圖7是本發明空氣加熱器圖5所述實施例在位置B-B處的徑向剖面示意圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及其附圖進一步具體描述本發明，但本發明權利要求不限於下述的實施例。
本發明設計一種空氣加熱器(以下簡稱加熱器，參見圖1-7)，包括筒形外殼2及其內有外接導線9的電加熱元件6，其特徵在於該加熱器的筒形外殼2內套裝有陶瓷或金屬內筒4，在筒形外殼2及內筒4之間密封填充保溫材料3；所述電加熱元件6以串聯或並聯方式安裝在內筒4內，在所述內筒4和其內的電加熱元件6之間填裝多孔泡沫陶瓷材料5，所述內筒4的一端與進氣管1連通，另一端與出氣管8連通；所述的出氣管8上安裝有溫控器7，所述內筒4與所述的筒形外殼2封裝為一體。
本發明加熱器所述的筒形外殼2可以採用金屬材料，實施例特別選用了不鏽鋼材料。所述的內筒4為剛玉質或碳化矽質等耐高溫的陶瓷材料製成，或者也可由不鏽鋼管制成。外殼2與內筒4的直徑大小和比例，取決於產品規格及保溫材料及保溫要求。所述在筒形外殼2與內筒4之間密封填充保溫材料3為常規所用保溫材料。
本發明所述的電加熱元件6可以是電熱絲、電熱棒或者矽碳管等電加熱元件。其結構形狀可以依據實際需要設計，例如設計為環繞絲狀(參見圖5)、柱狀、筒狀(參見圖3)或U形體(參見圖1)等。所述的電加熱元件6可以設計為串聯方式或並聯方式連接，軸向布置在內筒4中；當設計為串聯或並聯的環繞絲狀電加熱元件6布置在內筒4中時，可由所述的多孔泡沫陶瓷材料5隔開環繞絲狀電加熱元件6的各個截面(參見圖5)。所述的電加熱元件6與外部電源由連接導線9相連。外部電源具有電壓可調節性，通過調節電壓來調節電加熱功率，以滿足實際加熱的需要，實施例可以方便地在室溫～1000℃的溫度範圍內可調。電壓可調的外部電源是現有技術。
本發明所述填充的多孔泡沫陶瓷材料(以下簡稱泡沫陶瓷)5結構形狀沒有特別限制，可根據所使用的電加熱元件6的結構而設計，可以是整體式結構，也可以是分散式結構。所述的泡沫陶瓷5為氧化鋁質、碳化矽質或氧化鋯質材料，其平均孔徑為0.5～3mm，孔隙率為0.7～0.9。所述的泡沫陶瓷5填裝在所述的電加熱元件6周圍，可與電加熱元件6直接接觸，或者所述的泡沫陶瓷5經骨架(圖中未畫出)填裝在所述的電加熱元件6周圍，骨架構成電加熱元件6的外延，可以傳遞熱能。與現有技術相比，本發明所述的泡沫陶瓷5不存在導電短路問題，因此安裝結構簡單，使用相對安全。
本發明加熱器的空氣通道簡單說是由所述的進口管1、內置的電加熱元件6及其填裝滿泡沫陶瓷5的內筒(即加熱室或換熱室)4和出口管8構成。工作時，電加熱元件6的熱量依靠輻射和傳導傳給其周圍泡沫陶瓷5，使整個內筒4(換熱室)有了比較均勻的溫度場，並且由於泡沫陶瓷5具有的比表面積大、導熱性好的特性，等效地增大了與空氣接觸的換熱表面積，大大強化了換熱過程，因而提高了空氣的加熱速度和效率，縮短了加熱時間，也節省了能源。同時，因為所述泡沫陶瓷的孔隙率高，一般可以達到85％以上，填充後對空氣流通的流動阻力增加並不大，克服了現有技術阻力大的不足。
本發明所述的空氣進氣管1和熱空氣出氣管8可以設置為沿所述內筒4的軸向布置(參見圖1)，也可以設置為沿所述內筒4的徑向布置(參見圖3-7)。當然，所述的空氣進氣管1和熱空氣出氣管8也可以分別設計為沿所述內筒4的軸向布置和沿所述內筒4的徑向布置。這主要取決於實際需要。無論空氣進氣管1和熱空氣出氣管8沿所述內筒4是軸向布置還是徑向布置，它們分別設計在加熱器的兩端。這樣可以使空氣流動順暢，減少動力消耗，有利於提高效率。它也可克服現有技術空氣進氣管和熱空氣出氣管設計在加熱器同端增大氣流阻力的不足。儘管如此，如果實際需要，本發明也不排除所述加熱器空氣進氣管1和熱空氣出氣管8設計在加熱器同端的結構形式。
本發明加熱器在所述的出氣管8上安裝有溫控器7，用來監測和控制輸出熱空氣的溫度。當輸出熱空氣的溫度低於設定值時，控制器調節加熱電源電壓增大功率，反之減小加熱功率，使出口熱空氣達到設定的溫度要求，滿足實際需要。本發明實施例所述的溫控器7為鎳鉻-鎳矽熱電偶。
本發明未述及之處適用於現有技術。
權利要求
1一種空氣加熱器，包括筒形外殼及其內有外接導線的電加熱元件，其特徵在於該加熱器的筒形外殼內套裝有陶瓷或金屬內筒，在筒形外殼及內筒之間密封填充保溫材料；所述電加熱元件以串聯或並聯方式安裝在內筒內，在所述內筒和其內的電加熱元件之間填裝多孔泡沫陶瓷材料，所述內筒的一端與進氣管連通，另一端與出氣管連通；所述的出氣管上安裝有溫控器，所述內筒與所述的筒形外殼封裝為一體。
2.根據權利要求1所述的空氣加熱器，其特徵在於所述多孔泡沫陶瓷材料為氧化鋁質、碳化矽質或氧化鋯質材料，平均孔徑為0.5～3mm，孔隙率為0.7～0.9。
3.根據權利要求1或2所述的空氣加熱器，其特徵在於所述電加熱元件為電熱絲、電熱棒或者矽碳管，結構形狀為環繞絲狀、柱狀、筒狀或U形體。
4.根據權利要求1或2所述的空氣加熱器，其特徵在於所述的溫控器為鎳鉻-鎳矽熱電偶。
全文摘要
本發明涉及一種空氣加熱器，包括筒形外殼及其內有外接導線的電加熱元件，其特徵在於該加熱器的筒形外殼內套裝有陶瓷或金屬內筒，在筒形外殼及內筒之間密封填充保溫材料；所述電加熱元件以串聯或並聯方式安裝在內筒內，在所述內筒和其內的電加熱元件之間填裝多孔泡沫陶瓷材料，所述內筒的一端與進氣管連通，另一端與出氣管連通；所述的出氣管上安裝有溫控器，所述內筒與所述的筒形外殼封裝為一體。本發明空氣加熱器具有孔隙率高，比表面積大，空氣阻力小，節省能源，熱效率高，結構簡單等優點。
文檔編號F24H3/02GK101017024SQ20071005690
公開日2007年8月15日 申請日期2007年3月12日 優先權日2007年3月12日
發明者王恩宇, 吳晉湘, 劉聯勝 申請人:河北工業大學