專利名稱：碳纖維電熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電熱裝置，特別是一種以碳纖維為電熱材料的電熱裝置，直接用于液體、流體加熱。
背景技術(shù)：
近幾年來，隨著城市建設(shè)步伐的加快，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，能源越來越成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)，如何提高能源的利用率，增大其效率，越來越成為各個廠商競相研究的重點(diǎn)，也是其產(chǎn)品提供市場占有率的一種途徑。
目前，常使用的碳纖維電鍋爐、碳纖維電熱水器等，都是以熱媒體油作介質(zhì)，屬于間接換熱，難以做到面狀均勻發(fā)熱，流量小、升溫時間長、難以在120攝氏度以上的高溫條件下長期穩(wěn)定工作、且熱效率低、耗電量大。
針對這種市場情況，又結(jié)合一種新的市場需求，提出了一種碳纖維電熱裝置，它改變了現(xiàn)有技術(shù)形成的狀況。它面狀發(fā)熱均勻、使用壽命長達(dá)幾十年、因發(fā)射遠(yuǎn)紅外射線而具有輻射和傳導(dǎo)的雙重加熱做用，節(jié)能效果顯著，是電鍋爐、電熱水器的換代產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和現(xiàn)有市場的欠缺，提供一種碳纖維電熱裝置，該碳纖維電熱裝置節(jié)能效果顯著，熱效高，是電鍋爐、電熱水器的換代產(chǎn)品。適用性強(qiáng)、制作簡單、成本低廉，具有廣泛的適用性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供了一種碳纖維電熱裝置，包括箱體，所述箱體內(nèi)插設(shè)有碳纖維電熱體，所述碳纖維電熱體由碳纖維電熱層以及敷設(shè)在該碳纖維電熱層表面的絕緣導(dǎo)熱層構(gòu)成；所述碳纖維電熱層上設(shè)有用于連接電源電纜的電極。
上述技術(shù)方案中，碳纖維電熱體可為平板狀；所述箱體設(shè)有流體進(jìn)口和流體出口。
上述碳纖維電熱體可為管狀，該碳纖維電熱體套設(shè)在導(dǎo)熱管的外側(cè)，形成內(nèi)熱管，該內(nèi)熱管的兩個端口分別設(shè)置在所述箱體的外側(cè)。
上述碳纖維電熱體還可為多個套管狀碳纖維電熱體，每個碳纖維電熱體內(nèi)部分別套設(shè)有導(dǎo)熱管，形成多個內(nèi)熱管，該多個內(nèi)熱管采取串聯(lián)或并聯(lián)方式連接形成設(shè)置在所述箱體內(nèi)的內(nèi)加熱組，該內(nèi)加熱組的兩個端口分別設(shè)置在所述箱體的外側(cè)。
本發(fā)明的碳纖維電熱裝置改變了原有技術(shù)中的不足。它面狀發(fā)熱均勻、使用壽命長達(dá)幾十年、因發(fā)射遠(yuǎn)紅外射線而具有輻射和傳導(dǎo)的雙重加熱做用，使被加熱物質(zhì)升溫快、流量大、產(chǎn)品性能穩(wěn)定且溫度均勻、耐高溫，可在500℃條件下長期穩(wěn)定工作，在保護(hù)狀態(tài)下可達(dá)1700℃以上、能量轉(zhuǎn)換效率為100％、熱能利用效率在98％以上，其用電量僅是傳統(tǒng)產(chǎn)品的60％左右，節(jié)能效果顯著，是電鍋爐、電熱水器的換代產(chǎn)品。適用性強(qiáng)、制作簡單、成本低廉，具有廣泛的適用性。
碳纖維電熱裝置可用做熱水器及供暖鍋爐；工業(yè)液體、流體的加熱。如依其原理可制作成小型懸掛式即熱型家用熱水器、泳池和海水養(yǎng)殖的恒溫供熱、集中供暖的水循環(huán)加熱、醫(yī)藥、石油化工生產(chǎn)用熱等大型鍋爐或加熱器。
使用電壓為36-380伏；形狀、大小、口徑等視需要而定；使用溫度因所選材料耐溫性決定，一般在0-500℃，在保護(hù)狀態(tài)下可達(dá)1700℃以上。
因本發(fā)明的產(chǎn)品加熱穩(wěn)定迅速，從而大大縮短單位工作時間；使用壽命長，從而大大降低單位工作成本；熱效率極高，從而大大節(jié)省單位工作能耗；技術(shù)的廣泛適用性，可滿足各種方式的加(換)熱要求、并能衍生眾多新產(chǎn)品，從而大大提高工業(yè)技術(shù)水平。因此本發(fā)明技術(shù)無論是在工業(yè)或民用領(lǐng)域產(chǎn)品的應(yīng)用，都會產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益及環(huán)境效益。
下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明發(fā)熱樹脂碳纖維電熱體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明板式碳纖維電熱裝置的一個實(shí)施例的示意圖；圖3為本發(fā)明單向加熱管式碳纖維電熱體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的一個單向加熱管式碳纖維電熱裝置實(shí)施例的示意圖；圖5為本發(fā)明的又一個單向加熱管式碳纖維電熱裝置實(shí)施例的示意圖；圖6為雙向加熱管式碳纖維電熱體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的一個雙向加熱管式碳纖維電熱裝置實(shí)施例的示意圖。
附圖標(biāo)記說明1-碳纖維電熱層； 2-絕緣層； 3-電極；4-電源電纜； 5-鋼護(hù)板； 6-碳纖維電熱體；7-箱體； 8-電控制器；9-流體進(jìn)口；10-流體出口；11-傳感器； 12-導(dǎo)熱管材；13-支架。
具體實(shí)施例方式
碳纖維電熱裝置的制作按碳纖維電熱體形狀的不同而分為板式碳纖維電熱裝置和管式碳纖維電熱裝置；其碳纖維電熱體按發(fā)熱材料形態(tài)的不同分為發(fā)熱樹脂和發(fā)熱(氈)布兩種。
圖1為本發(fā)明發(fā)熱樹脂碳纖維電熱體的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，把由短切碳纖維(或同石墨的混合物)與高溫膠粘樹脂按一定比例配制而成的碳纖維電熱層1，均勻的涂在絕緣層2(云母板、絕緣纖維布或高溫絕緣涂料等)中間；并在其兩端用高溫導(dǎo)電膠固定好電極3，同時引出電源電纜，待固化后用鋼護(hù)板5，如不銹鋼、防腐鋼板(或管)等嚴(yán)密包裹即成為板(或管)狀樹脂碳纖維電熱體。
發(fā)熱(氈)布碳纖維電熱體是按產(chǎn)品用途需要及功率的不同而將碳纖維(氈)布制作成不同形體，如圓狀、板狀、條狀或板狀螺旋形等；并在其兩端用高溫導(dǎo)電膠固定好電極，同時引出電源電纜；云母板的(或絕緣纖維布、高溫絕緣涂料等)制作外形和碳纖維發(fā)熱體相同，只是每邊比碳纖維氈寬五至十毫米，把接好電極的碳纖維發(fā)熱體，用高溫膠粘樹脂平整的粘貼在上、下兩層云母板(或絕緣纖維布、高溫絕緣涂料等)中間；待其完全固化后用防腐碳鋼板(或管)緊密封閉包裹(預(yù)留導(dǎo)線穿管)即成板(或管)式碳纖維(氈)布電熱體。
圖2為本發(fā)明板式碳纖維電熱裝置的一個實(shí)施例的示意圖。如圖2所示，將板式碳纖維電熱體6插(埋)入板式碳纖維電熱裝置的箱體7中固定，并從電極3連接電纜4至控制器8，碳纖維電熱體6由碳纖維電熱層1以及敷設(shè)在該碳纖維電熱層表面的絕緣導(dǎo)熱層構(gòu)成。
如圖2所示，上述箱體設(shè)有流體進(jìn)口9和流體出口10。
上述電控制器8中的溫控儀通過設(shè)置在電熱裝置箱體內(nèi)的傳感器11收集溫度信號，依靠繼電器控制碳纖維發(fā)熱體和強(qiáng)制循環(huán)水泵而達(dá)到控制被加熱的液體或流體的溫度及流速的目的。
上述絕緣導(dǎo)熱層可為設(shè)置在平板狀碳纖維電熱層上、下兩面的云母板、絕緣纖維布或高溫絕緣涂料。
在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，上述碳纖維電熱體還可為多個分組設(shè)置，且各組碳纖維電熱體并排或穿叉設(shè)置在所述箱體內(nèi)。
圖3為單向加熱管式碳纖維電熱體的結(jié)構(gòu)示意圖。單向加熱碳纖維管式電熱體單獨(dú)或串聯(lián)使用而組成的。上述碳纖維電熱體為管狀，該碳纖維電熱體套設(shè)在導(dǎo)熱管的外側(cè)，形成內(nèi)熱管，該內(nèi)熱管的兩個端口分別設(shè)置在所述箱體的外側(cè)。具體結(jié)構(gòu)為在導(dǎo)熱管材12外(或內(nèi))壁均勻涂一層絕緣層2(石英粉和高溫膠粘樹脂、絕緣纖維布或高溫絕緣涂料等的絕緣導(dǎo)熱材料)，待固化后把碳纖維電熱層1平整地包裹在其外(里)面；用導(dǎo)電膠把電極3分別在兩端牢靠固定，并引出電源電纜4后在其面層涂上高溫絕緣層2即為單向加熱碳纖維管式電熱體。
圖4為本發(fā)明的一個單向加熱管式碳纖維電熱裝置實(shí)施例的示意圖。如圖4所示，其加熱方式采用單向加熱方式。碳纖維電熱體可為多個管式碳纖維電熱體6，每個碳纖維電熱體6內(nèi)部分別套設(shè)有導(dǎo)熱管，形成多個內(nèi)熱管，該多個內(nèi)熱管采取串聯(lián)或并聯(lián)方式連接形成設(shè)置在所述箱體內(nèi)的內(nèi)加熱組，該內(nèi)加熱組的兩個端口分別設(shè)置在所述箱體的外側(cè)。內(nèi)熱管中還設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器11與外端的用于控制溫度的電控制器8連接，所述電控制器8的輸出與所述碳纖維電熱體上的所述電極3連接。
上述碳纖維電熱體還可為單個管狀，該碳纖維電熱體套設(shè)在導(dǎo)熱管的外側(cè)，形成內(nèi)熱管，該內(nèi)熱管的兩個端口分別設(shè)置在所述箱體的外側(cè)。內(nèi)熱管中還設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器與外端的用于控制溫度的電控制器連接，所述電控制器的輸出與所述碳纖維電熱體上的所述電極連接。
圖5為本發(fā)明的又一個單向加熱管式碳纖維電熱裝置實(shí)施例的示意圖。如圖所示，管式碳纖維電熱裝置也可以傾斜擱置。性能、效果與上一實(shí)施例基本相同，這里就不再累述。
圖6為雙向加熱管式碳纖維電熱體的結(jié)構(gòu)示意圖。雙向加熱管式碳纖維電熱體是在單向加熱管式碳纖維電熱體上面再做一層高溫絕緣涂料的絕緣層2(導(dǎo)熱材料)后，套裝口徑適宜的、起導(dǎo)(換)熱作用的管材12而成。
圖7為本發(fā)明的一個雙向加熱管式碳纖維電熱裝置實(shí)施例的示意圖。碳纖維電熱體6為多個套管狀碳纖維電熱體，每個碳纖維電熱體內(nèi)部分別套設(shè)有內(nèi)導(dǎo)熱管、外部分別套設(shè)有外導(dǎo)熱管，形成多個內(nèi)外熱管，該多個內(nèi)外熱管采取串聯(lián)或并聯(lián)方式連接形成設(shè)置在所述箱體7內(nèi)的雙向加熱組，該雙向加熱組的一端設(shè)置在所述箱體的外側(cè)，另一端設(shè)置在所述箱體的內(nèi)側(cè)；所述箱體上設(shè)有流體出口10。箱體內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器11，所述溫度傳感器11與外端的用于控制溫度的電控制器8連接，所述電控制器8的輸出與所述碳纖維電熱體6上的所述電極3連接。
上述碳纖維發(fā)熱體的制作應(yīng)首先防止發(fā)熱體在絕緣層間串動；其次是在引出電源電纜的套管處盡可能抽真空或嚴(yán)密封閉，以防止透氣而致使碳纖維發(fā)熱體高溫下氧化縮短使用壽命。
因本發(fā)明的產(chǎn)品加熱穩(wěn)定迅速，從而大大縮短單位工作時間；使用壽命長，從而大大降低單位工作成本；熱效率極高，從而大大節(jié)省單位工作能耗；技術(shù)的廣泛適用性，可滿足各種方式的加(換)熱要求、并能衍生眾多新產(chǎn)品，從而大大提高工業(yè)技術(shù)水平。因此本發(fā)明技術(shù)無論是在工業(yè)或民用領(lǐng)域產(chǎn)品的應(yīng)用，都會產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益及環(huán)境效益。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維電熱裝置，包括箱體，其特征在于，所述箱體內(nèi)插設(shè)有碳纖維電熱體，所述碳纖維電熱體由碳纖維電熱層以及敷設(shè)在該碳纖維電熱層表面的絕緣導(dǎo)熱層構(gòu)成；所述碳纖維電熱層上設(shè)有用于連接電源電纜的電極。
2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維電熱裝置，其特征在于，所述碳纖維電熱體為平板狀；所述箱體設(shè)有流體進(jìn)口和流體出口。
3.如權(quán)利要求3所述的碳纖維電熱裝置，其特征在于，所述絕緣導(dǎo)熱層為設(shè)置在所述平板狀碳纖維電熱層上、下兩面的云母片、絕緣纖維布或高溫絕緣涂料層。
4.如權(quán)利要求3或4所述的碳纖維電熱裝置，其特征在于，所述碳纖維電熱體為多個分組設(shè)置，且各組碳纖維電熱體并排或穿叉設(shè)置在所述箱體內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的碳纖維電熱裝置，其特征在于，所述碳纖維電熱體為管狀，該碳纖維電熱體套設(shè)在導(dǎo)熱管的外側(cè)，形成內(nèi)熱管，該內(nèi)熱管的兩個端口分別設(shè)置在所述箱體的外側(cè)。
6.如權(quán)利要求1所述的碳纖維電熱裝置，其特征在于，所述碳纖維電熱體為多個管狀碳纖維電熱體，每個碳纖維電熱體內(nèi)部分別套設(shè)有導(dǎo)熱管，形成多個內(nèi)熱管，該多個內(nèi)熱管采取串聯(lián)或并聯(lián)方式連接形成設(shè)置在所述箱體內(nèi)的內(nèi)加熱組，該內(nèi)加熱組的兩個端口分別設(shè)置在所述箱體的外側(cè)。
7.如權(quán)利要求1所述的碳纖維電熱裝置，其特征在于，所述碳纖維電熱體為多個套管狀碳纖維電熱體，每個碳纖維電熱體內(nèi)部分別套設(shè)有內(nèi)導(dǎo)熱管、外部分別套設(shè)有外導(dǎo)熱管，形成多個內(nèi)外熱管，該多個內(nèi)外熱管采取串聯(lián)或并聯(lián)方式連接形成設(shè)置在所述箱體內(nèi)的雙向加熱組，該雙向加熱組的一端設(shè)置在所述箱體的外側(cè)，另一端設(shè)置在所述箱體的內(nèi)側(cè)；所述箱體上設(shè)有流體出口。
8.如權(quán)利要求2、3或7所述的碳纖維電熱裝置，其特征在于，所述箱體內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器的與外端的用于控制溫度的電控制器連接，所述電控制器的輸出與所述碳纖維電熱體上的所述電極連接。
9.如權(quán)利要求5或6所述的碳纖維電熱裝置，其特征在于，所述內(nèi)熱管中還設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器與外端的用于控制溫度的電控制器連接，所述電控制器的輸出與所述碳纖維電熱體上的所述電極連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳纖維電熱裝置，包括箱體，所述箱體內(nèi)插設(shè)有碳纖維電熱體，所述碳纖維電熱體由碳纖維電熱層以及敷設(shè)在該碳纖維電熱層表面的絕緣導(dǎo)熱層構(gòu)成；所述碳纖維電熱層上設(shè)有用于連接電源電纜的電極。碳纖維電熱裝置可用做熱水器及供暖鍋爐；工業(yè)液體、流體的加熱。如依其原理可制作成小型懸掛式即熱型家用熱水器、泳池和海水養(yǎng)殖的恒溫供熱器、集中供暖的水循環(huán)加熱器、醫(yī)藥化工生產(chǎn)用熱等大型鍋爐或加熱器。因本發(fā)明的產(chǎn)品加熱穩(wěn)定迅速，大大縮短單位工作時間；使用壽命長，大大降低單位工作成本；熱效率極高，大大節(jié)省單位工作能耗；技術(shù)的廣泛適用性，可滿足各種方式的加(換)熱要求、并能衍生眾多新產(chǎn)品，大大提高工業(yè)技術(shù)水平。
文檔編號F24H1/00GK1889796SQ20061007890
公開日2007年1月3日 申請日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者付成山, 魏文才 申請人:付成山, 魏文才