[实用新型]一种电加热棒

说明书

技术领域

本实用新型涉及电加热技术领域，具体讲是一种电加热棒。

背景技术

现有加热棒大都采用电阻丝发热的原理，这种加热棒在一般情况下能够满足要求，但对于细长深孔大功率加热时（如加热段长度超过6米、加热温度300℃以上的情况），由于受表面热负荷及制造工艺的限制，加热功率、寿命以及安全问题难以达到使用要求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种电加热棒的结构方式，具有结构简单，安全可靠的优点。

本实用新型的技术方案是：一种电加热棒，其特征在于，包括芯棒、外套管、短接环，外套管和芯棒都是导体，外套管套装在芯棒上，芯棒和外套管端部以短接环相连接并导通，除短接环之外的外套管内表面与芯棒外表面之间绝缘，芯棒和外套管分别设置接线端，使用时电源分别连接芯棒和外套管的接线端。

芯棒和外套管套装的结构简单，刚度更强，不易受到变形影响，寿命更强。

作为本实用新型结构上的一种改进，芯棒与外套管之间以刚性绝缘材料分段支撑。刚性绝缘材料分段支撑，进一步提高了电加热棒整体结构的刚度，提高了耐用性和寿命。

作为刚性绝缘材料的一种较佳实施例，所述分段支撑芯棒与外套管间隙的刚性绝缘材料是刚玉。刚玉具有较好的刚度、绝缘性能和耐热性能，耐用性更强。所述刚性绝缘材料还可以采用其他类似的材料，如陶瓷等。

外套管上具有电流，有较大安全隐患，作为本实用新型在安全方面上所做的一种改进，芯棒直流电阻大于外套管。芯棒、短接环、外套管串联连接，根据分压原理，串联电路中电阻较大的元件所分得的电压更大，在芯棒直流电阻大于外套管情况下，外套管上所分得的电压更小，因此安全性能更强。

作为本实用新型所做的另一种改进，芯棒和外套管接线端连接交流电源，芯棒电阻率大于外套管，芯棒的半径、套管壁厚分别大于或等于其本身的趋肤深度。当电加热棒的外接电源是交流电的情况下，电加热棒的内部产生电磁场，在“趋肤效应”作用下，电流集中在芯棒表面和外套管表面的薄层，从而使得在交流情况下的电阻要大于直流情况下的电阻，在通过相同电流情况下，发热功能更强。此外，在芯棒的半径、套管壁厚分别大于或等于其本身的趋肤深度的情况下，因为电阻与其电阻率的开方呈正比，因此芯棒电阻率大于外套管也就保证了芯棒的交流电阻大于外套管，从而保证了安全。

在芯棒的直流电阻大于外套管的情况下，芯棒和外套管接线端连接交流电源，芯棒电阻率大于外套管，芯棒的半径大于或等于其本身的趋肤深度。当外套管的壁厚小于其趋肤深度的情况下，外套管的交流电阻等于其直流电阻，而趋肤效应使得芯棒的交流电阻增大了，芯棒的交流电阻≥芯棒的直流电阻≥外套管的交流电阻，也能保证安全。而当外套管的壁厚大于或等于其趋肤深度的情况下，同样能够保证芯棒的交流电阻大于外套管。

特别要指出的是，芯棒与外套管之间以刚性绝缘材料分段支撑的结构能够改善电加热棒中的电磁场，效果更好。

作为本实用新型电加热棒的一种进一步改进，芯棒和外套管的一种或两种是铁磁性导体。铁磁性材料更加有利于磁场的产生，增加了趋肤效应的效果，因此提高了安全性能。另外，当外套管是铁磁性材料时，因为“邻近效应”的作用，外套管的电流集中在外套管的内表面，更进一步的保证了安全。

作为本实用新型电加热棒的芯棒和外套管为铁磁性导体的一种较佳实施方式，芯棒的材质是不锈钢，外套管的材质是碳钢。不锈钢和碳钢均是铁磁性导体，磁场改善效果明显；不锈钢电阻率约是碳钢的5倍，分压效果明显；使用过程中，不锈钢的芯棒不会产生锈蚀，耐用性更好。

在外套管采用碳钢的情况下，使用一段时间后，外套管内壁会产生氧化皮，长期使用时氧化皮易脱落，脱落的氧化皮存留在外套管与芯棒之间的空腔中，易导致外套管与芯棒短路。为解决这个问题，提出了以下改进：在外套管内壁安装有不锈钢衬管。不锈钢衬管本身不会产生氧化皮，它阻挡了氧化皮的脱落，避免了短路隐患。

本实用新型的发热部件是芯棒，使用后，芯棒发热较大，为了便于接线，提出了以下改进：芯棒末端连接有铜棒，铜棒与芯棒接线端相连。铜的电阻率要远远低于不锈钢，趋肤效应更小，发热更小，接线端温度较低，便于接线。

本实用新型提出一种不同于现有电加热棒的结构形式，能够适应细长深孔大功率加热的要求；同时利用了分压原理，使得外套管分得的电压更低，安全性更强。在交流电作用下，利用了趋肤效应和邻近效应，使得外套管外壳的电压更低，保证了安全。同时提出芯棒和外套管的优选材质，进一步解决了外套管是碳钢情况下的内壁氧化皮剥落所造成的短路隐患。