一种陶瓷发热棒的制作方法

文档编号:14478451
研发日期:2018/5/19

本实用新型涉及一种陶瓷发热棒。



背景技术:

陶瓷加热器是一种高效热分部均匀的加热器,能够确保热面温度均匀,消除了设备的热点及冷点,且具有长寿命、保温性能好、机械性能强、耐腐蚀、抗磁场等优点,大量应用于汽车检测传感器、汽化器、电烙铁、氧传感器等需要加热升温零部件或其他场合中。

现有的陶瓷加热棒的结构是由陶瓷棒芯及陶瓷覆盖层组成,陶瓷棒芯及陶瓷覆盖层之间印刷有电阻发热线路。现有的陶瓷加热棒的不足之处在于:陶瓷棒芯及陶瓷覆盖层之间的发热线一般呈来回往复折回的结构,在大直径,长发热区的发热棒上会导致发热区各个不同位置温度相差巨大。总所周知的陶瓷最怕的不是高温,而是受热不均。发热棒长期在发热区的温差过大的情况下工作寿命会受到严重影响,甚至是直接通电炸裂,尤其是长期工作在1000℃以上高温的发热棒。



技术实现要素:

本实用新型为解决上述技术问题,提供了一种陶瓷发热棒包括陶瓷棒芯、陶瓷覆盖层、发热线及引线。所述陶瓷棒芯设有发热区,所述发热线沿着陶瓷棒芯轴向呈往复回折,均匀分布在所述的陶瓷棒芯的发热区,并通过引线连接外部电源,所述陶瓷覆盖层紧贴发热线。所述发热线沿着陶瓷棒芯轴向方向划分为发热区前端、发热区中部和发热区末端,从散热上看,发热区中部位置由于两端均在发热导致热量聚集在发热区中部无法散发,发热区中部的散热能力明显比两边的发热区前端和发热区末端的散热能力弱,所以温度最高,也是最容易损坏的点,需要通过降低发热区中部位置的发热量,所以所述的发热区中部的发热线的截面积大于发热区前端和发热区末端的发热线的截面积。其截面积大小比例的得出方法如下:

先设计出传统的发热线截面积均相等的陶瓷发热棒,然后测试其发热区前端温度点与发热区中部的温度比,温度比为X;测试其末端温度点与发热区中部的温度比,温度比为Y。设计发热线截面积的原则必须遵循,发热区前端的发热线截面积与发热区中部的发热线截面积比为1/X。发热区末端发热线截面积与发热区中部的发热线截面积为1/Y。

进一步的,所述发热线的发热区前端靠近陶瓷棒芯的中部,所述发热线的发热区末端靠近陶瓷棒芯的末端。位于陶瓷棒芯中部的发热区末端与位于陶瓷棒芯端部的发热区前端相比,散热能力相对较差,发热区前端处的陶瓷棒较长,散热更快,所说发热区末端应该比发热区前端的发热量要小,所以所述的发热区前端的发热线的截面积小于发热区末端的发热线的截面积。

进一步的,所述发热线回折的位置设计成圆角结构。传统的加热线往往采用弯角为直角的方式,该方式的弯角位置热量不容易得到充分的分散,造成该点的局部温度较高,进而造成加热棒失效,以圆角的结构,可以克服传统散热不良的问题。

进一步的,所述陶瓷发热棒包括端头,所述端头套在陶瓷发热棒设有引线的一端端部。

进一步的,所述端头为硅胶或陶瓷。

由上述对本实用新型的描述可知,和现有技术相比,本实用新型具有如下优点:

本实用新型提供一种陶瓷发热棒,根据发热棒不同位置,散热能力不同,以及发热线线宽与发热量的关系,提出发热棒不同位置的发热线线宽不同,克服传统发热线线宽相等的发热棒发热不均匀、寿命短的缺陷。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本实用新型的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。

其中:

图1是本实用新型的结构示意图;(正视图)

图2是本实用新型的发热线示意图;(正视图)

图3是传统的发热线示意图。(正视图)

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白,以下结合附图和实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

请参阅图1和图2,一种陶瓷发热棒包括陶瓷棒芯1、陶瓷覆盖层、发热线2及引线3。所述陶瓷棒芯1设有发热区,所述发热线2沿着陶瓷棒芯1轴向呈往复回折,均匀分布在所述的陶瓷棒芯1的发热区,并通过引线3连接外部电源,所述陶瓷覆盖层紧贴发热线2。所述发热线2沿着陶瓷棒芯1轴向方向划分为发热区前端21、发热区中部22和发热区末端23,从散热上看,发热区中部22位置由于两端均在发热导致热量聚集在发热区中部22无法散发,发热区中部22的散热能力明显比两边的发热区前端21和发热区末端23的散热能力弱,所以温度最高,也是最容易损坏的点,需要通过降低发热区中部22位置的发热量,所以所述的发热区中部22的发热线2的截面积大于发热区前端21和发热区末端23的发热线2的截面积。其截面积大小比例的得出方法如下:

先设计出传统的发热线2截面积均相等的陶瓷发热棒,然后测试其发热区前端21温度点与发热区中部22的温度比,温度比为X;测试其末端温度点与发热区中部22的温度比,温度比为Y。设计发热线2截面积的原则必须遵循,发热区前端21的发热线2截面积与发热区中部22的发热线2截面积比为1/X。发热区末端23发热线2截面积与发热区中部22的发热线2截面积为1/Y。

请参阅图3,是目前主流的横截面一致的电阻膜印刷线路4,也对应划分成三个发热区,分别是第一发热区41、第二发热区42和第三发热区43。第一发热区41靠近陶瓷棒芯的中部、,第三发热区43靠近陶瓷棒芯的末端。

试验一:

记发热区前端21和第一发热区41为测温点A,记发热区中部22和第二发热区42为测温点B,记发热区末端23和第三发热区43为测温点C。本实施例对本实用新型不同型号的发热棒和传统的发热棒进行测温,测温结果如下:

测试结论:由于发热棒的特性,在等线宽布线下,发热区中间部位与边缘散热环境的不同,导致发热区上的发热不均匀,温差较大。发热区前端(靠近引线)由于瓷体较长温度比发热区末端(靠近空气)要更低,发热区中间位置由于两端均在发热导致热量聚集在发热区中间无法散发,所以温度最高。也是最容易损坏的点。每一种不同的型号由于尺寸不同,发热区长度不同对应的发热不均匀情况也各有不同。在本实用新型的情况下设计的发热棒将发热区中的高温区域发热线加粗,根据R=(L*ρ)/S达到相应的降低电阻的目的,将低温区域的发热线线宽相应的减小,根据R=(L*ρ)/S达到相应的提高电阻的目的,最后,根据串联电路中电压分配与电阻分配成正比的特征。高温区域分配的电压较小,相对的功率也较小,产生的热量也较小,低温区域分配的电压较大,相对的功率也较大,产生的热量也较大。此消彼长,达到均匀发热的目的。

试验二:

两种不同布线方式各取5种不同型号,在相同的情况下的进行寿命对比测试。将加热棒通220V电压,加热至1000℃以上3分钟,模拟高温工作环境,接着断电风冷4分钟,记为试验一次。

传统布线方式的试验数据如下:

本实用新型布线方式的试验数据如下:

测试结论:本实用新型布线方式的产品发热更均匀,瓷体表面发热区温差较小,没有特别集中的超高温发热区,对瓷体的损伤较小,直接对寿命起到了明显的提升。

本实施例中,所述发热线2回折的位置设计成圆角结构。传统的加热线往往采用弯角为直角的方式,该方式的弯角位置热量不容易得到充分的分散,造成该点的局部温度较高,进而造成加热棒失效,以圆角的结构,可以克服传统散热不良的问题。

由上述对本实用新型的描述可知,和现有技术相比,本实用新型具有如下优点:

本实用新型提供一种陶瓷发热棒,根据发热棒不同位置,散热能力不同,以及发热线线宽与发热量的关系,提出发热棒不同位置的发热线线宽不同,克服传统发热线线宽相等的发热棒发热不均匀、寿命短的缺陷。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述,显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围之内。

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