一种具有内镀膜加热管的加热器的制作方法

1.本发明涉及加热器技术领域，具体涉及一种具有内镀膜加热管的加热器。


背景技术：

2.石英电热器因具有光谱辐射匹配吸收特性好、长期使用辐射性能不退变、热转换效率高、工作温度高、选择范围宽、升温快、热惯性小、耐高温、耐腐蚀、化学热性能稳定性、使用寿命长、绝缘强度高、是清洁型的无污染加热器等特点而被广泛应用，特别是卫生要求高的家用电器，比一般加热元件节能30％左右，采用陶瓷帽封装型的石英管最高耐温达800℃，在现代工业领域具有广泛应用前景。
3.速热式热水器大都采用陶瓷或石英玻璃材质的加热管作为热源，陶瓷或石英玻璃材质的加热管是利用涂覆在管体表面的电热膜通电后产生热量的原理来对流经管内的水进行加热；现有加热管上的电热膜直接与外界接触，空气中的水汽和灰尘极易氧化电热膜，进而造成电热膜腐蚀，导致电热膜使用寿命较短；而且一旦环境温度急剧变化时，电热膜很容易开裂，因此热震稳定性较差，同时，电热膜产生的热量很大一部分向外流失，导致热效率较低。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种具有内镀膜加热管的加热器，该加热器结构简单、新颖，通过在外套管内套设加热管，可以对从进液管进入加热器内的液体进行持续加热，被加热后的液体从出液管流出，加热效果优异，大幅提升了加热管的热震稳定性，同时提升热效率，且消除了安全隐患。
5.本发明的目的通过下述技术方案实现：一种具有内镀膜加热管的加热器，包括外套管，所述外套管内套设有若干贯通外套管两端的加热管，所述外套管的两端设有封板，所述封板对应于加热管设有贯穿孔，所述加热管的两端分别穿过贯穿孔设置，所述外套管的侧壁设有进液管和出液管，所述进液管和出液管分别设置于所述外套管的两端部；所述外套管的材质为石英材质。
6.优选的，所述加热管包括石英管、喷镀于所述石英管内管壁的电热膜层，以及印刷于所述石英管两端内管壁的银电极，两个银电极均与所述电热膜连接；优选的，所述电热膜和银电极的外表面还涂覆有绝缘隔热涂层，所述绝缘隔热涂层采用绝缘隔热材料喷涂而成。
7.本发明中的加热器结构简单、新颖，通过在外套管内套设加热管，可以对从进液管进入加热器内的液体进行持续加热，被加热后的液体从出液管流出，加热效果优异，大幅提升了加热管的热震稳定性，而采用在加热管内侧壁镀电热膜方式可进一步增加电热膜与石英槽体之间的结合紧密度，另外可以有效克服以往电热膜在外力或热应力作用下容易开裂或脱落的问题，同时在电热膜和银电极的外部涂覆有绝缘涂层可以有效解决漏电等缺陷，提升热效率，且消除了安全隐患。
8.优选的，所述绝缘隔热材料包括如下重量份的原料：磷酸铝4-8份、氮化硅陶瓷粉末3-7份、石英石10-20份、刚玉粉10-20份、树脂6-12份、钛酸钡1-3份、木节粘土1-5份、固化剂1-3份、促进剂1-3份和有机载体1-3份。
9.本发明中的绝缘隔热材料采用上述原料制得，而利用上述原料制得绝缘隔热材料具有很好的绝缘、隔热性能，以及极好的实用性，良好的耐高温强度，在较高的温度下保留了其较高的硬度等其他一些物理性能，从而使得加热管也具有非常良好的耐高温强度。而其中添加少量钛酸钡可以提高绝缘隔热材料在电场下的电位移，进一步提高绝缘隔热材料的介电常数和储能密度，而添加的磷酸铝具有一定的防火性可进一步辅助提升该绝缘隔热材料的阻燃隔热效果；同时磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、石英石、刚玉粉在复配环氧树脂中的分散性良好，可以进一步提升各原料之间的分散性，协同上述各原料在的优势，使得最终制得的绝缘隔热材料具有很好的绝缘和隔热性能；而树脂和有机载体的加入可以进一步提升该绝缘隔热材料的粘接性，便于涂覆成膜；另外通过在电热膜的表面设置绝缘隔热涂层可以有效克服以往电热膜在外力或热应力作用下容易开裂或脱落的问题，同时在绝缘隔热涂层和银电极的外部涂覆有绝缘涂层可以有效解决漏电等缺陷，综合提升了该电热膜的电热转化率。
10.优选的，所述树脂为3240型环氧酚醛树脂、e51型环氧树脂、双酚f环氧树脂、4,4
’‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂中的至少一种。
11.优选的，所述固化剂为甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物与二氨基二苯砜和/或酚醛树脂nl固化剂组成混合物固化剂；更优选的，所述固化剂是由甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物、二氨基二苯砜和酚醛树脂nl固化剂按照重量比为0.8-1.2:0.6-1.0:0.4-0.8组成的混合固化剂。
12.本发明中采用的甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物具有良好的耐高温性能，将其与为二氨基二苯砜和酚醛树脂nl固化剂混合作为固化剂添加到绝缘隔热材料的配方中大大提高了其耐高温性能，酚醛树脂nl固化剂是3240型环氧酚醛树脂和双酚f环氧树脂的高效低素养固化剂。nl固化剂毒性低，基本无刺激味，绝缘隔热材料固化后强度高、耐蚀性好，使用用量少，操作方便，贮存期长。
13.优选的，所述促进剂为促进剂dmp-30。
14.优选的，所述有机载体为石蜡。
15.有机载体可以提升磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、石英石、刚玉粉在树脂中的分散作用，进而解决了以往各原料之间分散性差，导致利用其制备获得的绝缘隔热材料均匀性差的问题，使绝缘隔热材料具有较好的强度。
16.优选的，所述绝缘隔热材料通过如下步骤制得：
17.s1、按照重量份，将磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、石英石、刚玉粉、钛酸钡和木节粘土混合均匀得到混合物a，备用；
18.s2、将步骤s1中得到混合物a转移至球磨机中以200-400r/min的转速进行球磨1-3h，得到混合物b，备用；
19.s3、按照重量份，称取有机载体并融化，再加入树脂、固化剂和促进剂混合搅拌均匀后加入步骤s2中得到的混合物b中加热至100-120℃搅拌3-4h，得到浆料，备用；
20.s4、将步骤s3中的到浆料涂覆在电热膜的表面置于温度为200-500℃的空气炉中
进行预烧100-200min，得到含有绝缘隔热材料层的电热膜。
21.本发明中的绝缘隔热材料通过上述方法制得，而利用上述方法制得绝缘隔热材料具有很好的绝缘、隔热性能，以及极好的实用性。
22.本发明的有益效果在于：本发明的加热器结构简单、新颖，通过在外套管内套设加热管，可以对从进液管进入加热器内的液体进行持续加热，被加热后的液体从出液管流出，加热效果优异，大幅提升了加热管的热震稳定性，而采用在加热管内侧壁镀电热膜方式可进一步增加电热膜与石英槽体之间的结合紧密度，另外可以有效克服以往电热膜在外力或热应力作用下容易开裂或脱落的问题，同时在电热膜和银电极的外部涂覆有绝缘涂层可以有效解决漏电等缺陷，提升热效率，且消除了安全隐患。
附图说明
23.图1是本发明的立体结构示意图；
24.图2是本发明的另一视角的立体结构示意图；
25.图3是本发明的透视图；
26.图4是本发明的加热管的结构示意图。
27.附图标记为：1-外套管、11-进液管、12-出液管、2-加热管、21-石英管、3-封板、31-贯穿孔、32-银电极和4-绝缘隔热涂层。
具体实施方式
28.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-4对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
29.实施例1
30.一种具有内镀膜加热管2的加热器，包括外套管1，所述外套管1内套设有若干贯通外套管1两端的加热管2，所述外套管1的两端设有封板3，所述封板3对应于加热管2设有贯穿孔31，所述加热管2的两端分别穿过贯穿孔31设置，所述外套管1的侧壁设有进液管11和出液管12，所述进液管11和出液管12分别设置于所述外套管1的两端部；所述外套管1的材质为石英材质。
31.所述加热管2包括石英管21、喷镀于所述石英管21内管壁的电热膜层，以及印刷于所述石英管21两端内管壁的银电极32，两个银电极32均与所述电热膜连接。
32.所述电热膜和银电极32的外表面还涂覆有绝缘隔热涂层4，所述绝缘隔热涂层4采用绝缘隔热材料喷涂而成。
33.所述绝缘隔热材料包括如下重量份的原料：磷酸铝4份、氮化硅陶瓷粉末3份、石英石10份、刚玉粉10份、树脂6份、钛酸钡1份、木节粘土1份、固化剂1份、促进剂1份和有机载体1份；所述促进剂为促进剂dmp-30；所述有机载体为石蜡。
34.所述树脂为3240型环氧酚醛树脂。
35.所述固化剂是由甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物、二氨基二苯砜和酚醛树脂nl固化剂按照重量比为0.8:0.6:0.4组成的混合固化剂。
36.所述绝缘隔热材料通过如下步骤制得：
37.s1、按照重量份，将磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、石英石、刚玉粉、钛酸钡和木节粘土
混合均匀得到混合物a，备用；
38.s2、将步骤s1中得到混合物a转移至球磨机中以200r/min的转速进行球磨1h，得到混合物b，备用；
39.s3、按照重量份，称取有机载体并融化，再加入树脂、固化剂和促进剂混合搅拌均匀后加入步骤s2中得到的混合物b中加热至100℃搅拌3h，得到浆料，备用；
40.s4、将步骤s3中的到浆料涂覆在电热膜的表面置于温度为200℃的空气炉中进行预烧100min，得到含有绝缘隔热材料层的电热膜。
41.实施例2
42.一种具有内镀膜加热管2的加热器，包括外套管1，所述外套管1内套设有若干贯通外套管1两端的加热管2，所述外套管1的两端设有封板3，所述封板3对应于加热管2设有贯穿孔31，所述加热管2的两端分别穿过贯穿孔31设置，所述外套管1的侧壁设有进液管11和出液管12，所述进液管11和出液管12分别设置于所述外套管1的两端部；所述外套管1的材质为石英材质。
43.所述加热管2包括石英管21、喷镀于所述石英管21内管壁的电热膜层，以及印刷于所述石英管21两端内管壁的银电极32，两个银电极32均与所述电热膜连接。
44.所述电热膜和银电极32的外表面还涂覆有绝缘隔热涂层4，所述绝缘隔热涂层4采用绝缘隔热材料喷涂而成。
45.所述绝缘隔热材料包括如下重量份的原料：磷酸铝5份、氮化硅陶瓷粉末4份、石英石13份、刚玉粉13份、树脂7份、钛酸钡1.5份、木节粘土2份、固化剂1.5份、促进剂1.5份和有机载体1.5份；所述促进剂为促进剂dmp-30；所述有机载体为石蜡。
46.所述树脂为e51型环氧树脂。
47.所述固化剂是由甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物、二氨基二苯砜和酚醛树脂nl固化剂按照重量比为0.9:0.7:0.5组成的混合固化剂。
48.所述绝缘隔热材料通过如下步骤制得：
49.s1、按照重量份，将磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、石英石、刚玉粉、钛酸钡和木节粘土混合均匀得到混合物a，备用；
50.s2、将步骤s1中得到混合物a转移至球磨机中以250r/min的转速进行球磨1.5h，得到混合物b，备用；
51.s3、按照重量份，称取有机载体并融化，再加入树脂、固化剂和促进剂混合搅拌均匀后加入步骤s2中得到的混合物b中加热至105℃搅拌3.2h，得到浆料，备用；
52.s4、将步骤s3中的到浆料涂覆在电热膜的表面置于温度为270℃的空气炉中进行预烧125min，得到含有绝缘隔热材料层的电热膜。
53.实施例3
54.一种具有内镀膜加热管2的加热器，包括外套管1，所述外套管1内套设有若干贯通外套管1两端的加热管2，所述外套管1的两端设有封板3，所述封板3对应于加热管2设有贯穿孔31，所述加热管2的两端分别穿过贯穿孔31设置，所述外套管1的侧壁设有进液管11和出液管12，所述进液管11和出液管12分别设置于所述外套管1的两端部；所述外套管1的材质为石英材质。
55.所述加热管2包括石英管21、喷镀于所述石英管21内管壁的电热膜层，以及印刷于
所述石英管21两端内管壁的银电极32，两个银电极32均与所述电热膜连接。
56.所述电热膜和银电极32的外表面还涂覆有绝缘隔热涂层4，所述绝缘隔热涂层4采用绝缘隔热材料喷涂而成。
57.所述绝缘隔热材料包括如下重量份的原料：磷酸铝6份、氮化硅陶瓷粉末5份、石英石15份、刚玉粉15份、树脂9份、钛酸钡2份、木节粘土3份、固化剂2份、促进剂2份和有机载体2份；所述促进剂为促进剂dmp-30；所述有机载体为石蜡。
58.所述树脂为双酚f环氧树脂。
59.所述固化剂是由甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物、二氨基二苯砜和酚醛树脂nl固化剂按照重量比为1.0:0.8:0.6组成的混合固化剂。
60.所述绝缘隔热材料通过如下步骤制得：
61.s1、按照重量份，将磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、石英石、刚玉粉、钛酸钡和木节粘土混合均匀得到混合物a，备用；
62.s2、将步骤s1中得到混合物a转移至球磨机中以300r/min的转速进行球磨2h，得到混合物b，备用；
63.s3、按照重量份，称取有机载体并融化，再加入树脂、固化剂和促进剂混合搅拌均匀后加入步骤s2中得到的混合物b中加热至110℃搅拌3.5h，得到浆料，备用；
64.s4、将步骤s3中的到浆料涂覆在电热膜的表面置于温度为350℃的空气炉中进行预烧150min，得到含有绝缘隔热材料层的电热膜。
65.实施例4
66.一种具有内镀膜加热管2的加热器，包括外套管1，所述外套管1内套设有若干贯通外套管1两端的加热管2，所述外套管1的两端设有封板3，所述封板3对应于加热管2设有贯穿孔31，所述加热管2的两端分别穿过贯穿孔31设置，所述外套管1的侧壁设有进液管11和出液管12，所述进液管11和出液管12分别设置于所述外套管1的两端部；所述外套管1的材质为石英材质。
67.所述加热管2包括石英管21、喷镀于所述石英管21内管壁的电热膜层，以及印刷于所述石英管21两端内管壁的银电极32，两个银电极32均与所述电热膜连接。
68.所述电热膜和银电极32的外表面还涂覆有绝缘隔热涂层4，所述绝缘隔热涂层4采用绝缘隔热材料喷涂而成。
69.所述绝缘隔热材料包括如下重量份的原料：磷酸铝7份、氮化硅陶瓷粉末6份、石英石18份、刚玉粉18份、树脂10份、钛酸钡2.5份、木节粘土4份、固化剂2.5份、促进剂2.5份和有机载体2.5份；所述促进剂为促进剂dmp-30；所述有机载体为石蜡。
70.所述树脂为4,4
’‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂。
71.所述固化剂是由甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物、二氨基二苯砜和酚醛树脂nl固化剂按照重量比为1.1:0.9:0.7组成的混合固化剂。
72.所述绝缘隔热材料通过如下步骤制得：
73.s1、按照重量份，将磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、石英石、刚玉粉、钛酸钡和木节粘土混合均匀得到混合物a，备用；
74.s2、将步骤s1中得到混合物a转移至球磨机中以350r/min的转速进行球磨2.5h，得到混合物b，备用；
75.s3、按照重量份，称取有机载体并融化，再加入树脂、固化剂和促进剂混合搅拌均匀后加入步骤s2中得到的混合物b中加热至115℃搅拌3.7h，得到浆料，备用；
76.s4、将步骤s3中的到浆料涂覆在电热膜的表面置于温度为420℃的空气炉中进行预烧175min，得到含有绝缘隔热材料层的电热膜。
77.实施例5
78.一种具有内镀膜加热管2的加热器，包括外套管1，所述外套管1内套设有若干贯通外套管1两端的加热管2，所述外套管1的两端设有封板3，所述封板3对应于加热管2设有贯穿孔31，所述加热管2的两端分别穿过贯穿孔31设置，所述外套管1的侧壁设有进液管11和出液管12，所述进液管11和出液管12分别设置于所述外套管1的两端部；所述外套管1的材质为石英材质。
79.所述加热管2包括石英管21、喷镀于所述石英管21内管壁的电热膜层，以及印刷于所述石英管21两端内管壁的银电极32，两个银电极32均与所述电热膜连接。
80.所述电热膜和银电极32的外表面还涂覆有绝缘隔热涂层4，所述绝缘隔热涂层4采用绝缘隔热材料喷涂而成。
81.所述绝缘隔热材料包括如下重量份的原料：磷酸铝8份、氮化硅陶瓷粉末7份、石英石20份、刚玉粉20份、树脂12份、钛酸钡3份、木节粘土5份、固化剂3份、促进剂3份和有机载体3份；所述促进剂为促进剂dmp-30；所述有机载体为石蜡。
82.所述树脂为双酚f环氧树脂。
83.所述固化剂是由甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物、二氨基二苯砜和酚醛树脂nl固化剂按照重量比为1.2:1.0:0.8组成的混合固化剂。
84.所述绝缘隔热材料通过如下步骤制得：
85.s1、按照重量份，将磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、石英石、刚玉粉、钛酸钡和木节粘土混合均匀得到混合物a，备用；
86.s2、将步骤s1中得到混合物a转移至球磨机中以400r/min的转速进行球磨3h，得到混合物b，备用；
87.s3、按照重量份，称取有机载体并融化，再加入树脂、固化剂和促进剂混合搅拌均匀后加入步骤s2中得到的混合物b中加热至120℃搅拌4h，得到浆料，备用；
88.s4、将步骤s3中的到浆料涂覆在电热膜的表面置于温度为500℃的空气炉中进行预烧200min，得到含有绝缘隔热材料层的电热膜。
89.对比例1
90.本对比例与上述实施例3的区别在于：本对比例的绝缘隔热材料的原料中没有添加树脂和固化剂。本对比例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。
91.对比例2
92.本对比例与上述实施例3的区别在于：本对比例的绝缘隔热材料的原料中没有添加磷酸铝和氮化硅陶瓷粉末。本对比例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。
93.对比例3
94.本对比例与上述实施例5的区别在于：本对比例的绝缘隔热材料的原料中不含刚玉粉和钛酸钡。本对比例的其余内容与实施例5相同，这里不再赘述。
95.对实施例1，3，5和对比例1-3制得的绝缘隔热材料进行性能测试，结果如表1所示：
96.附着力：参照jb/t8554—1997《气相沉积薄膜与基体附着力的划痕试验法》的相关要求进行附着力测试，具体采用ws-2005型涂层附着力自动划痕仪进行测试，测试方法为：声发射测量方式测试，其加载速率5n/min，划痕速率2mm/min；
97.热变形温度、长期耐热温、绝缘电阻和击穿电压按照国家标准gb/t1303.1-2009及行业标准jb/t 7770-1995的要求；检测结果如表1。
98.表1
[0099][0100]
由实施例1、实施例3和实施例5的对比可知本发明制得的绝缘隔热材料具有较好的附着力、热变形温度、长期耐热温度、绝缘电阻和击穿电压等优点。
[0101]
由实施例1、3和5和对比例1-3的对比可知，同等条件下配方中添加树脂、固化剂、磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、刚玉粉和钛酸钡可使制得的绝缘隔热材料具有附着力、热变形温度、长期耐热温度、绝缘电阻和击穿电压，具有广阔的市场前景和应用价值。
[0102]
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：包括外套管，所述外套管内套设有若干贯通外套管两端的加热管，所述外套管的两端设有封板，所述封板对应于加热管设有贯穿孔，所述加热管的两端分别穿过贯穿孔设置，所述外套管的侧壁设有进液管和出液管，所述进液管和出液管分别设置于所述外套管的两端部。2.根据权利要求1所述的一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：所述加热管包括石英管、喷镀于所述石英管内管壁的电热膜层，以及印刷于所述石英管两端内管壁的银电极，两个银电极均与所述电热膜连接。3.根据权利要求1所述的一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：所述外套管的材质为石英材质。4.根据权利要求2所述的一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：所述电热膜和银电极的外表面还涂覆有绝缘隔热涂层，所述绝缘隔热涂层采用绝缘隔热材料喷涂而成。5.根据权利要求4所述的一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：所述绝缘隔热材料包括如下重量份的原料：磷酸铝4-8份、氮化硅陶瓷粉末3-7份、石英石10-20份、刚玉粉10-20份、树脂6-12份、钛酸钡1-3份、木节粘土1-5份、固化剂1-3份、促进剂1-3份和有机载体1-3份。6.根据权利要求5所述的一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：所述树脂为3240型环氧酚醛树脂、e51型环氧树脂、双酚f环氧树脂、4,4
’‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂中的至少一种。7.根据权利要求5所述的一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：所述固化剂为甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物与二氨基二苯砜和/或酚醛树脂nl固化剂组成混合物固化剂。8.根据权利要求5所述的一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：所述促进剂为促进剂dmp-30。9.根据权利要求5所述的一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：所述有机载体为石蜡。10.根据权利要求5-9任一项所述的一种具有内镀膜加热管的加热器，其特征在于：所述绝缘隔热材料通过如下步骤制得：s1、按照重量份，将磷酸铝、氮化硅陶瓷粉末、石英石、刚玉粉、钛酸钡和木节粘土混合均匀得到混合物a，备用；s2、将步骤s1中得到混合物a转移至球磨机中以200-400r/min的转速进行球磨1-3h，得到混合物b，备用；s3、按照重量份，称取有机载体并融化，再加入树脂、固化剂和促进剂混合搅拌均匀后加入步骤s2中得到的混合物b中加热至100-120℃搅拌3-4h，得到浆料，备用；s4、将步骤s3中的到浆料涂覆在电热膜的表面置于温度为200-500℃的空气炉中进行预烧100-200min，得到含有绝缘隔热材料层的电热膜。

技术总结
本发明涉及加热器技术领域，具体涉及一种具有内镀膜加热管的加热器，包括外套管，所述外套管内套设有若干贯通外套管两端的加热管，所述外套管的两端设有封板，所述封板对应于加热管设有贯穿孔，所述加热管的两端分别穿过贯穿孔设置，所述外套管的侧壁设有进液管和出液管，所述进液管和出液管分别设置于所述外套管的两端部。本发明的加热器结构简单、新颖，通过在外套管内套设加热管，可以对从进液管进入加热器内的液体进行持续加热，被加热后的液体从出液管流出，加热效果优异，大幅提升了加热管的热震稳定性，同时提升热效率，且消除了安全隐患。隐患。隐患。


技术研发人员：黄日红
受保护的技术使用者：苏州实钧芯微电子有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/8/4