专利名称：高效低能耗电热暖气的制作方法
技术领域：
本适用新型涉及暖气领域，特别是一种高效低能耗电热暖气。
在现行的取暖设备及器具中，存在着结构、能耗和环保方面的以下缺陷其一，能源浪费严重，传统的取暖设备，不仅要消耗锅炉、管道等设备和材料，而且这些设备和材料在供热过程中散发的热量被白白浪费，现行的取暖器具中高温发热体的很大一部分能量，被转化成光能和化学能等无用或有害能，从而造成能源浪费；其二，环境污染严重，传统的供热锅炉，不论是燃煤还是燃油，都因不能完全燃烧等原因产生有害的废气、废渣，现行的取暖器具，是靠高温发热体直接向空气中排热取暖，造成严重的温度不均和空气干燥而影响环境；其三，供热系统复杂庞大，冷热水两种管道要穿墙连接设置在各个房间中的暖气片，既不美观，施工又麻烦。
本适用新型的目的是针对上述缺陷，提供一种直接在暖气片内加装电热管加热取暖的高效低能耗电热暖气，它不仅节省锅炉、管道等大量的原材料，而且还节约能源，改善环境，使用方便。
本适用新型的目的是这样实现的设有与暖气片构成的水通道中有螺纹连接的电热管的发热部分，浸泡在与暖气片相通的热水中，暖气片的外侧设有加水、排气阀，此阀的下口与暖气片内的热水构成可开关的水、气通道，此阀的上口可以打开，也可以关闭，暖气片中的热水从此口注入。暖气片的外侧还设有电源引线插头，温控调压器、电线槽、温控器、热敏电阻和保护电热管引线的护罩。暖气片中的热水由电热管加热并保温，由暖气片散热取暖。温控调压器和温控器根据热水的冷热状况，分别自动调节、控制电热管中电热体各时间段取用功率的大小和电路的通断。
上述的暖气片，可以是由上下两个多边形或圆弧形空芯柱与中间的两个或多个多边形或圆弧形空芯柱，共同构成的全部空芯部分相通的金属水容器，也可以是空芯板式金属水容器，这种水容器的中间空芯柱的外表面或空芯板的上下板面及两个侧面，可以有或者没有彼此相互平行的多片直齿状金属片。
上述的温控器，是由串接在电加热主电路上的动断触点和与该触点紧密接触的感温元件组成，当暖气片中的水温在设定温度上下变化时，感温元件因热涨或冷缩产生的体积变化，促使与它紧密接触的动断触点断开或恢复接通，从而控制电路的通断。
上述的热敏电阻，可以是具有正温度电阻特性的热敏感元件，也可以具有负温度电阻特性的热敏感元件，当其为正温度电阻特性时，可以直接串联到电热体主电路中，也可以作为可控硅导通角控制元件。而具有负温度电阻特性的热敏电阻，就只能作为可控硅导通角的控制元件了。
上述的温控调压器，可以由电源开关电路、过流保护电路、温度控制电路、控制电源电路、可控硅导通角控制电路，可控硅调压主电路、电热体二极管单向导电电路、电加热主电路接线方式转换电路和接地保护电路组成。接通电源开关，经过过流保护电路，控制电源电路和电加热主电路被接通，改变电加热主电路转换开关的接通工作状态，温控调压器与温控器，热敏电阻及电热管中的电热体可以组合成以下四种工作方式一是由热敏电阻的电阻值决定可控硅导通角的可控硅调压温控加热；二是由于热敏电阻作为电热体或热敏电阻与其它电热体串接的主电路变电阻温控加热；三是二极管与电热体串接的半压温控加热；四是只有温控器的动断触点与电热体串接的全压温控加热。
上述的电热管，其金属套管一端密封，另一开口端焊接一穿孔螺母，其共同内腔有内外两层耐高温陶瓷管或者有内外两层氧化镁、石英砂等耐高温粉末材料，把电热体、电热体的两端导线及金属套管相互隔开，其间隙用氧化镁或石英砂等耐高温粉末材料填实，两根导线分别焊连在电热体的两端，并穿过套于穿孔螺母内的陶瓷堵头与外电路连接，导线引出端及陶瓷堵头周围全部缝隙用耐高温粘合剂密封。电热体可以是由金属电阻丝绕成，也可以是热敏电阻元件。
上述的电热管，也可以是一根弯成“U”形或U形下端再弯一圆弧勾成双“J”形的金属管内装弹簧状金属电阻丝，两者之间被氧化镁、石英砂等耐高温粉末的填实层隔开，两根导线分别焊连在电阻丝的两端并分别从金属管的两头开口处引出，导线与金属管之间的空隙用耐高温粘合剂密封，“U”形或双“J”形金属管的开口端穿过一外螺纹螺母的两小孔并焊接在该螺母上。
本适用新型因对现行的暖气设备和取暖器具的构造及控制进行了改进，从而具有以下特点一是高效节能，由于锅炉及连接管道中的热损失被免除，暖气片热量散发的速度与功率相匹配，以及电热体的相对小功率低温运行，避免了电能向光能和化学能的转化，从而使能源消耗降到最低水平。
二是省工省料，不仅节省了锅炉和连接管道，而且避免了施工安装过程中的许多麻烦。
三是灵活方便，每组暖气片自成一体，既可单独使用，也可多组同时使用，由于功耗小，在家庭现有电力配置的条件下，不影响其它电器的正常使用，应用面广，只要通电的地方，都可安装暖气。
四是保护了环境，消除了有害气体和废渣的产生以及普通取暖器具造成的环境温度不均、空气干燥的现象。
总之，本适用新型是一种容节约能源和原材料及环境保护、使用灵活方便为一体的新一代暖气设备。
以下结合附图对本适用新型作进一步描述
图1是本适用新型的结构示意图；图2是
图1中电热管8的结构示意图；图3、图4是本实用新型的电路原理图；图5、图6是
图1中热敏电阻7的电阻一温度特性曲线。
如
图1所示，本实用新型设有与暖气片1构成的水通道中，有螺纹连接的电热管8的发热部分，浸泡在与暖气片1相通的热水10中，暖气片的外侧设有与暖气片1螺纹连接的加水、排气阀2，此阀的上口可以打开，也可以关闭，暖气片的外侧还设有电源引线插头3、温控调压器4、电线槽5、温控器6、热敏电阻7和保护电热管8引线的护罩9。
由上述结构可知，当暖气片1中的热水10从加水、排气阀2的上口注入后，即可由电热管8加热并保温，由暖气片1散热取暖。电源引线插头3用于接通电源，温控调压器4，是通过温控器6和热敏电阻7感应到的暖气片1的表面温度，并据此自动或手动调节电热管8取用功率的大小，控制电路的接通与断开。(见电路原理图3、图4)上述的暖气片1，可以是由上下两个多边形或圆弧形空芯柱与中间的两个或多个多边形或圆弧形空芯柱，共同构成的全部空芯部分相通的金属水容器。也可以是空芯板式金属水容器，这种水容器的中间空芯柱的外表面或空芯板的上下板面及两个侧面，可以有或者没有彼此相互平行的多片直齿状金属片。
如图2所示，电热管8设有一端密封的金属套管15的另一开口端焊连在穿孔螺母20有螺纹的一端上，其共同内腔设有耐高温陶瓷管18，被套在其中的电热体19的两端分别焊连导线13并套上耐高温陶瓷管14后，从套于穿孔螺为20内的陶瓷堵头11的孔部引出，导线13与陶瓷管14之间、电热体19与陶瓷管18、14之间、陶瓷管18与金属套管15之间的全部间隙，用氧化镁、石英砂等耐高温粉末材料16、17填满，穿孔螺母20无螺纹开口端与陶瓷堵头11及陶瓷管14、导线13之间的缝隙，用耐高温粘合剂12粘结密封。电热体19可以是金属电阻丝绕成，也可以是热敏电阻元件。
如图3所示，本实用新型的自动控制电路、是由电源开关电路、过流保护电路温度控制电路、控制电源电路、可控硅导通角控制电路、可控硅调压主电路、电热体二极管单向导电电路、电加热主电路接线方式转换电路和接地保护电路组成。
电源开关电路，是具有两组触点的联轴开关K1，控制着电路电源的通断；过流保护电路，是由两只保险管BR1、BR2分别串联在主电路和控制电路中，其作用是当出现过电流情况时切断电源；温度控制电路，是利用温控器6上感温元件在加热或冷却时产生热涨冷缩的体积变化而获得的机械能，推动与该元件紧密接触且串联在电加热主电路中的动断触点WK断开或恢复闭合。
控制电源电路，主要由变压器B1整流桥DZ组成，其作用是给可控硅导通角控制电路提供直流电源。
可控硅导通角控制电路，主要是由三极管BG2、BG3组成两级放大器或由BG3组成单级放器，控制电源正极与放大器输入端串联热敏电阻7和电位器WT、脉冲变压器B2的次级线圈接到可控硅SCR1、SCR2的控制极上，初级线圈与双向二极管ST、电容C3组成的LC振荡电路，并联在放大器的输出端。其作用是当暖气片1的表面温度发生变化而引起热敏电阻7的电阻值发生变化，或调节电位器WT，引起电位器WT的电阻值变化时，三极管BG2集电极电位及BG3集电极脉动电压发生变化，双向二极管ST击穿，脉冲变压器B2初级线圈与C3产生LC振荡产生的脉冲列宽度也发生变化，从而使可控硅SCR1、CSR2的导通角发生变化。图3表示出的是热敏电阻7采用正温度电阻特性(见图5)元件的原理图，当采用负温度电阻特性(见图6)元件时，应去掉控制电源正负极之间BG2基极右端至BG3基隆极左端的全部元件，直接把BG3的基极接到原BG2基极的位置上。
可控硅调压主电路，是由两个极性反向并联的可控硅SCR1、SCR2组成，其作用是，它的导通角随控制极获得的脉冲列宽度变化而变化，从而改变其输出电压。
电热体二极管单向导电电路，是由大功率二极管D3与电热体19串联组成，其作用是利用二极管的单向导电特性，使电热体19得到交流电源电压一半的直流脉动工作电压。
电加热主电路接线方式转换电路，是用转换开关K2把不同的功率元件串联到电热体19电路中的电路，当K2为图示接通状态，即a3点与a1点接通，a4点与a2点接通，则极性反向并联的可控硅SCR1、SCR2被串联到电热体19的电路上，电热体19的工作电压由可控硅SCR1、SCR2的导通角决定；当K2的接通状态为a3点与a5点接通，a4点与a6点接通，a6点与a7点之间接大功率二极管D3则D3被串联到电热体19的电路上，电热体19的工作电压为输入交流电压一半的直流脉动电压，此时若a6点与a7点直接接通，则电热体19的工作电压等于电源电压。
接地保护电路就是将暖气片1和电热管8的金属套管15接地，以防止可能出现漏电伤害人体的现象。
如图4所示，当热敏电阻7为正温度电阻特性(见图5)且功率足够大时，可以把它作为一个功率元件串联到电热体19的电路上，则热体19的工作电压等于电源电压与热敏电阻7两端电压之差。
如图5、图6所示的曲线为热敏电阻7的温度一电阻特性曲线，图5为正温度电阻特性曲线，图6为负温度电阻特性曲线，根据暖气片1工作温度的需要，选择特性近似图示曲线，且工作点接近于TC点的热敏电阻7，配合调节图3中的电位器WT，使电热体19的加热功率与暖气片1的散热速率保持平衡，从而使其电能消耗趋于最小。
权利要求1.一种高效低能耗电热暖气，设有与暖气片(1)构成的水通道中，有螺纹连接的电热管(8)的发热部分，浸泡在与暖气片(1)相通的热水(10)中，暖气片(1)的外侧设有与暖气片(1)螺纹连接的加水、排气阀(2)，此阀的上口可以打开，也可以关闭，暖气片(1)的外侧还设有电源引线插头(3)，温控调压器(4)，电线槽(5)、温控器(6)、热敏电阻(7)和护罩(9)。
2.根据权利要求1所述的电热暖气，其特征在于暖气片(1)是由上下两个多边形或圆弧形空芯柱与中间的两个或多个多边形或圆弧形空芯柱，共同构成的全部空芯部分相通的金属水容器，或者是空芯板式金属水容器，这种水容器的中间空芯柱的外表面或空芯板的上下板面及两个侧面，有或者没有彼此相互平行的多片直齿状金属片。
3.根据权利要求1所述的电热暖气，其特征在于电热管(8)是由一端密封的金属管(15)的另一开口端焊连在穿孔螺母(20)有螺纹的一端上，其共同内腔有内外两层耐高温陶瓷管(14)、(18)，或者有内外两层氧化镁、石英砂等耐高温粉末材料(16)、(17)，把电热体(19)和电热体(19)的两端导线(13)及金属套管(15)相互隔开，其间隙用氧化镁或石英砂等耐高温粉末材料(16)、(17)填实，焊连在电热体(19)两端的导线(13)从套于穿孔螺母(20)内的陶瓷堵头(11)的孔部引出，导线(13)与陶瓷堵头(11)之间及陶瓷堵头(11)周围的全部缝隙用耐高温粘合剂(12)粘结密封。电热体(19)是由金属电阻丝绕成或者是热敏电阻元件。电热管(8)或者是由一根弯成“U”形或U形下端再弯一圆弧勾成双“J”形的金属管内装弹簧状金属电阻丝，两者之间被氧化镁、石英砂等耐高温粉末的填实层隔开，两根导线分别焊连在电阻丝的两端并分别从金属管的两头开口处引出，导线与金属管之间的空隙用耐高温粘合剂密封，“U”形或双“J”形金属管的开口端穿过一外螺纹螺母的两小孔并焊接在该螺母上。
4.根据权利要求1所述的电热暖气，其特征在于温控器(6)是由串接在电加热主电路上的动断触点WK和与该触点紧密接触的感温元件组成。
5.根据权利要求1所述的电热暖气，其特征在于热敏电阻(7)是具有正温度电阻特性的热敏元件，或者是具有负温度电阻特性的热敏元件。
6.根据权利要求1所述的电热暖气，其特征在于温控调压器(4)是由电源开关电路、过流保护电路、温度控制电路、控制电源电路，可控硅导通角控制电路，可控硅调压主电路，电热体二极管单向导电电路，电加热主电路接线方式转换电路和接地保护电路组成。
7.根据权利要求6所述的电热暖气，其特征在于可控硅导通角控制电路主要是由三极管BG2和BG3组成两级放大器或由BG3组成单级放大器，控制电源正极与放大器输入端串联热敏电阻(7)和电位器WT，脉冲变压器B2的次级接到可控硅SCR1、SCR2的控制极上，初级线圈与双向二级管ST、电容C3组成的LC振荡电路，并联在放大器的输出端。
8.根据权利要求6所述的电热暖气，其特征在于电加热主电路是由电热体(19)与温控器(6)的动断触点WK相串联的电路或者是它们与反向并接的可控硅SCR1、SCR2或二极管D3或热敏电阻(7)相串联的电路。
专利摘要本实用新型是直接用电热管对暖气片中热水加热,代替锅炉供热取暖的高效低能耗电热暖气。其特征是设有与暖气片(1)构成的水通道中,有螺纹连接的电热管(8)的发热部分,浸泡在与暖气片(1)相通的热水(10)中,暖气片(1)的外侧设有加水、排气阀(2)、电源引线插头(3)、温控调压器(4)、电线槽(5)、温控器(6)、热敏电阻(7)和护罩(9)。其优点是:能耗低,每组暖气片150W左右,各组自成一体,也可多组同时使用,节能环保,省工省料,灵活方便。
文档编号F24D13/04GK2474933SQ0122178
公开日2002年1月30日 申请日期2001年4月21日 优先权日2001年4月21日
发明者刘改成 申请人:刘改成