气体加热器加热元件制造方法技术

本发明专利技术涉及一种制造气体加热器加热元件的方法，所述气体加热器加热元件(1)在单块体(12)中具有至少一个电加热元件，在该单块体(12)中构成有具有多个通道的承载及通道结构(11)，电加热元件被引导穿过承载及通道结构(11)的通道，并且从该电加热元件可以将热量在通道之内传递到流动通过所述通道的气体上，以加热气体和/或以达到高的气体温度，该方法的特征在于以下步骤：使电加热元件成形；用至少一种涂层材料(3)至少部分地或完全地涂覆电加热元件；将经涂覆的电加热元件引入用于制造单块体的模具(5、6)中；制造包围经涂覆的电加热元件的单块体(12)；以及去除电加热元件的涂层材料(3)。材料(3)。材料(3)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体加热器加热元件制造方法


[0001]本专利技术涉及一种气体加热器加热元件制造方法，其中，气体加热器加热元件在单块体中具有至少一个电加热元件，在单块体中构造有带有多个通道的承载及通道结构，电加热元件在承载及通道结构的通道中被引导，从加热元件能将热量在通道内传递到流过通道的气体上，以加热气体和/或实现高的气体温度。

技术介绍

[0002]气体加热器特别设计用于竖直穿流，但也用于水平应用，以及特别设计用于800℃至1200℃的气体温度。在此，气体加热器由于其几何形状在可靠地达到所述温度范围内的期望的气体温度方面以及同时直至加热丝失效的相对长的运行时间方面优于传统的加热器。
[0003]气体加热器加热元件的设计基于专利EP 2 926 623 B2“加热元件和工艺加热器”，其中，制造工艺是全新的。
[0004]文献EP 2 926 623 B2公开了一种用于将气体加热到高温的加热元件，该加热元件具有至少一个设计用于让热的或要加热的气体穿流的管和在管中的电加热丝，所述电加热丝被设计用于将热量传递到流过所述加热丝的气体上。
[0005]同样，该文献也涉及一种工艺加热器，该工艺加热器具有壳体，该壳体具有气体输入部和气体出口、在气体输入部和气体出口之间的用于容纳加热元件的加热空间和用于至少一个加热元件的电接头。相应的加热元件长期以来就是已知的。它们由至少一个可供气体穿流的管构成，该管为了穿流的目的在两侧敞开，其中，在管中布置有加热丝，气体流过该加热丝并且通过与加热丝的直接接触而被加热。
[0006]根据EP 2 926 623 B2，术语“加热丝”作为上位术语不仅用于相对较细的盘绕的丝而且用于根据本专利技术的加热棒，所述加热棒具有相应的纵轴线，所述纵轴线基本上沿着或平行于所述管的轴线延伸并且在此如此程度地填充所述管，使得在加热棒与管壁之间仅留下相对小的净间距，所述间距最大为10mm并且优选地还明显更小，即使所述间距可以点状地较大。
[0007]术语“管”在文献EP 2 926 623 B2中定义为具有进入和排出开口的空腔，这相当于该文献中的承载及通道结构。
[0008]由现有技术已知不同类型的加热元件以及不同的制造方法。
[0009]EP 2 926 623 B2中的加热元件目前由弯曲的加热丝和挤出的陶瓷棒制成，所述陶瓷棒形成气体通道，因此这似乎也是唯一可实施的变型方案。陶瓷棒随后以尽可能少的中间空间并排布置，从而形成极小的旁路流。待加热的气体沿加热丝流动通过陶瓷棒。为了避免旁路流，也可以使用多重钻孔的陶瓷块代替单个陶瓷棒。此外，该文献替代地提出，用合适的材料气密地填充陶瓷棒之间的中间空间或者使用盖板。
[0010]尤其由于小部件式的结构和成本密集的陶瓷，用于气体加热器的加热元件的制造与制造和所使用的材料相关地带来高的制造耗费和高的制造成本。加热元件的竖直安装以
及竖直的气体穿流在技术上是复杂的并且因此也要成本密集地制造。利用根据EP 2 926 623 B2中的加热元件的现有技术的制造方法不能实际且经济地实现大的、高性能的气体加热器。EP 2 926 623 B2的内容也由文献DE 10 2014 102 474 A1已知。
[0011]文献DE 101 42 768 A1描述了一种用于由生坯制造陶瓷制动盘的方法，生坯由SMC和增强纤维以及随后的热解和熔体渗透制成。为了产生在热解之后具有非常复杂的内部空腔的一体式生坯，所述方法包括在一个工作步骤中在模具中在压力和温度加载下由SMC、热塑性置入体、SMC组成的夹层结构制造生坯，其中，置入体在其整个面中填充生坯并且在此通过穿孔这样设计，使得上SMC层和下SMC层至少局部地彼此连接。
[0012]在该文献中，陶瓷通过烧结生坯来生产。陶瓷制动盘中所需的冷却通道是通过烧除牺牲材料来产生。该文献仅涉及陶瓷制动盘的制造。通过烧除牺牲材料，暴露冷却通道，所述冷却通道也仅用于此。没有将加热丝引入到陶瓷体的通道中。
[0013]文献DE 24 51 175 A1公开了具有适宜的几何形状和阻力矩有利的横截面的复杂的陶瓷加热元件，其中，将对于单相至三相连接类型具有可确定功率的金属加热导体作为用于加热液体、气体和固体物质的能量导体烧结到密度、耐温度和温度变化(冲击)的、抗腐蚀的、生理中性的、介电的陶瓷材料中。加热元件可以浸入这些介质中和/或被这些介质穿流。这些加热元件的加热能力和使用寿命超过了传统的设计。这里描述了制造方法和合适的陶瓷材料。
[0014]在该文献中，陶瓷加热器
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加热丝复合产品通过连续铸造方法并且通过烧结陶瓷来制造。流动通道作为单独的通道成形到陶瓷中。加热丝周围的空间明确说明是密封的，以避免与待加热介质的接触。流动通道不是通过牺牲材料的熔化/烧除而产生，而是通过连续铸造方法成形到陶瓷中。
[0015]文献EP 1 191 002 A1描述了具有优异机械强度的氮化铝烧结体的制造，其中，阻止陶瓷颗粒从颗粒的表面和/或侧面脱离并且因此抑制游离颗粒的产生。烧结后的氮化铝烧结体含有硫。
[0016]烧结体用于制造陶瓷加热器并且通过陶瓷模铸法制造。陶瓷加热器用作用于加热硅晶片的辐射加热器。由于对硅晶片的高纯度要求，对陶瓷材料进行了特殊的选择。
[0017]该文献仅涉及用于硅晶片的辐射加热器，而不涉及气体加热器。没有通过烧除牺牲材料来产生气流通道。
[0018]文献US 2016/273 801 A1公开了一种气体加热器加热元件，所述气体加热器加热元件具有在承载及通道结构中的单块体/单块主体和至少一个贯通的被引导穿过在单块体中的承载及通道结构的加热元件。
[0019]从文献GB 499 074 A中也已知一种这样的气体加热器加热元件。然而，没有给出用于这种气体加热器加热元件的合适的制造方法。
[0020]现有技术中的问题主要在于，用于气体加热器的加热元件的制造既耗时、又成本密集，并且安装在技术上复杂地进行。

技术实现思路

[0021]本专利技术的目的在于，提供一种用于气体加热器加热元件的制造方法，该制造方法对于实现不仅小型的而且大型的、高功率的气体加热器加热元件都是可行的，并且由于降
低的制造耗费和降低的制造成本而能经济地实施。
[0022]该目的通过一种根据独立权利要求的气体加热器加热元件制造方法来实现。
[0023]气体加热器加热元件制造方法，其中，所述气体加热器加热元件在单块体中具有至少一个电加热元件，在所述单块体中构造有带有多个通道的承载及通道结构，所述电加热元件在所述承载及通道结构的通道中被引导，并且能够从所述电加热元件将热量在所述通道内传递到流过通道的气体上，以加热气体和/或实现高的气体温度，其特征在于以下步骤：
[0024]使电加热元件成形；
[0025]用至少一种涂层材料至少局部或完全地涂覆电加热元件；
[0026]将经涂覆的电加热元件引入模具中，用以单块体制造；
[0027]制造包围所述经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.气体加热器加热元件制造方法，其中，所述气体加热器加热元件(1)在单块体(12)中具有至少一个电加热元件，在所述单块体(12)中构造有带有多个通道的承载及通道结构(11)，所述电加热元件在所述承载及通道结构(11)的通道中被引导，并且能够从所述电加热元件将热量在所述通道内传递到流过通道的气体上，以加热气体和/或实现高的气体温度，其特征在于以下步骤：形成电加热元件；用至少一种涂层材料(3)至少局部或完全地涂覆电加热元件；将经涂覆的电加热元件引入模具(5、6)中，用以单块体制造；制造包围所述经涂覆的电加热元件的单块体(12)；以及去除电加热元件的涂层材料(3)。2.根据权利要求1所述的气体加热器加热元件制造方法，其特征在于，所述电加热元件构造为加热丝和/或具有变化的直径的加热丝和/或具有变化的几何结构的加热丝和/或多个不同的加热丝和/或加热栅格和/或加热栅格结构。3.根据权利要求1或2所述的气体加热器加热元件制造方法，其特征在于，所述电加热元件均匀或不均匀或局部均匀和局部不均匀构造地布置和/或形成。4.根据前述权利要求中任一项所述的气体加热器加热元件制造方法，其特征在于，所述电加热元件由三个区段构成，即第一连接区段，所述第一连接区段构造在单块体之外并且构造在气体流入侧上，通道区段，所述通道区段构成在单块体之内，和第二连接区段，所述第二连接区段构造在单块体之外并且构造在气体流出侧上。5.根据权利要求4所述的气体加热器加热元件制造方法，其特征在于，所述单块体(12)的制造借助铸模(5)进行并且具有以下步骤：将成形并且经涂覆的电加热元件放入铸模(5)中；用可去除的填充材料(7)填充铸模(5)，直至所述经涂覆的电加热元件的第一连接区段被完全覆盖；使所述可去除的填充材料(7)固化；用能固化并且在高于800℃的温度下是耐热的并且具有高电阻和高导热性的材料浇注所述铸模(5)，使得所述经涂覆的电加热元件的第二连接区段保持未浇注，并且去除所述可去除的填充材料(7)并且使耐热的材料(9)燃烧。6.根据权利要求4所述的气体加热器加热元件制造方法，其特征在于，所述单块体(12)的制造在压制模具(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：太阳火有限公司，
类型：发明
国别省市：