CN105246178A - 电加热器专用电气引接装置及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电加热器专用电气引接装置及其加工工艺<b>，</b>该引接装置具有导电柱或杆、玻璃绝缘体和金属底板；导电柱或杆通过玻璃绝缘体烧结穿设在金属底板上。为得到上述引接装置，本发明采取的加工工艺为：1、导电柱或杆、金属底板的净化和氧化处理；2、石墨模具的净化；3、装模；4、烧结；由于本发明采取了上述方案，与现有技术相比，按照上述加工工艺制得的电气引接装置，其结构更加简单、其接线柱与底板连接处的粘接力、抗压强度更大，更经久耐用且耐高温耐腐蚀、使用寿命更长。

Description

电加热器专用电气引接装置及其加工工艺

技术领域

本发明涉及到电加热器附件，具体涉及到一种电加热器专用电气引接装置及其加工工艺，其应用于抽真空或充导热介质的电加热器（棒）或电磁加热器（棒）、导热油炉中，做为此类产品的电源与工作部件导电端连接、密闭、隔离使用。

背景技术

充装导热介质的电加热棒（或加热器）正常工作时内部导热介质温度通常在100℃～200℃以内，导热油炉温度则更高为200～350℃；使用环境多位于北方野外露天环境，最低-30℃；对介质的加热温度在10～100℃；以电磁加热棒为例，其结构如图1所示：由图1可知接线柱贯通于两室之间做为电气连接之用，右侧为接线室供电源接线之用，左侧为加热室内部充满导热介质。

目前，电气引接装置是以环氧树脂浇封接线柱（或以环氧树脂为粘结剂的陶瓷接线柱），其用在以上环境中常出现下列问题：

1、当加热棒工作时温度升高，其内部导热介质体积随温度变化而膨胀变大，此时内部压力大于外部压力，反之导热介质体积收缩而呈现真空状，此时外部压力大于内部，由于棒体其它部件均为钢管（或板）焊接，因此要求接线柱结合面必须能够承受与棒体相等压力，而不损坏。

2、当加热棒（或器）反复由环境最低温度-30℃加热工作至最高温度200℃或350℃时，导电柱绝缘材料的体积、粘结力常因温度、压力变化而出现绝缘材料老化、裂纹、粘结力下降或导电柱松动等不良现象；

3、当导电柱通过大电流或中高频电流时，在导电柱与底板粘接面（或接线柱套管），由于圆环效应而产生电磁感应热，出现局部高温，导致粘接面处绝缘材料老化、脱落形成缝隙而泄漏导热介质。

由以上几点可知，电加热器、导热油炉的工作环境要求较高，因此封装接线柱材料必须满足以上压力、温度、机械强度时方能使用在此环境中。

环氧树脂浇封工艺是一种用途很广泛的密封固化工艺，通常由环氧树脂与聚酰胺树脂（又叫固化剂）两种材料按一种比例混合，经自然或加温凝固后变为固态；在防爆电气中常用于隔爆腔与增安腔过渡导电装置的密封，固化后具有一定的密封性、粘接力和机械强度，使用温度在100℃以内，部分改进树脂可使用在100℃～160℃温度内，如改进型8639A（浇封）与8639B（固化剂）。该环氧树脂浇封工艺如下：a、浇封对净化处理：先将被胶封零件的胶封处用砂布进行打磨，然后放在装有金属洗涤剂溶液的搪瓷盆(60。C水加3％金属洗涤剂)中洗净。以去掉油污及灰尘，保证胶封处清洁才能有良好的粘结力。取出后在用流水冲洗净，捞出后控净滴水。然后放入80℃的烘箱中予烘1．5h，取出放入室温下，待温度凉至室温。将凉至室温的零件，用扁画笔沾少量丙酮清洗胶封处，切忌有多余的丙酮顺着周围的缝隙滴下去。然后在室温下待丙酮全部挥发。B、石英砂除潮：将适量石英砂放在托盘内，然后放人50"C～60℃的烘箱内烘干2h，以除去所吸附得气体及水分。C、树脂加热：将8639环氧树脂放入25℃烘箱内保温30min后取出，保证其液态状待用。D、称重：用天平和烧杯将8639A、B环氧树脂、石英砂按4：1：1的比例称好待用。E、配料：在环境温度下，将环氧树脂8639A和8639B树脂混合搅拌均匀。将石英砂加入上述混合物中，充分搅拌。F、浇封：将充分混合的环氧树脂配料沿浇封口注入，灌满为止。浇封时应留排气口,让内部空气排出。J、固化：浇封后应保持引线套大径端向上,防止外溢。外溢部分可用丙酮或无水乙醇擦净。

在电加热器、导热油炉等电加热产品应用中，环氧树脂浇封线柱(或接线端子)，受压力、温度交替变化而产生的物理性热胀冷缩以及材料老化等原因，而使树脂浇封块、导电杆（或接线柱）、外套之间的机械强度、密封性、耐高温性以及电性能参数下降而使成套产品的安全性、使用寿命下降、严重时导致加热器损坏或报废。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种电加热器专用电气引接装置及其加工工艺。该装置绝缘材料不会老化、可以达到耐高温耐腐蚀且不氧化，使用寿命长。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是该引接装置具有导电柱或杆、玻璃绝缘体和金属底板；导电柱或杆通过玻璃绝缘体烧结穿设在金属底板上。

为得到上述引接装置，本发明采取的加工工艺为：

a、导电柱或杆、金属底板的净化和氧化处理

导电柱或杆、金属底板加工好后通过清洗获得光洁无油的金属表面，而后进行净化处理；真空净化处理温度为1050±50℃，保温时间为50±5min，真空度为4x10￣3Pa；氧化的方法是将零件放在不锈钢盒内，置于700℃箱式炉内，保温10±2min后，取出迅速晃动空冷到室温；

b、石墨模具的净化

按照要求把石墨模具加工好，用汽油和酒精反复清洗石墨模具，直到洗净、没有石墨精尘掉下下为止，而后烘干，放在真空炉内加热到1050±50℃，保温30±5min，真空度为4x10￣3Pa；

c、装模

用压缩空气将处理好的石墨模具吹净，和玻璃接触的表面要用干净的软布擦光，而后将导电柱（杆）、玻璃绝缘体、金属底板、石墨模具组装，组装时严禁祼手触摸金属件与玻璃坯，特别是烧结面；

d、烧结

真空正压玻璃封拉，就是将组装好的电连接器烧结件放在真空炉内，启动真空泵抽真空到2x10￣3Pa，关闭真空阀，充入4x10￣3Pa高纯氮气，启动程序加热烧结，烧结结束后不用出炉即可进入退火程序，冷却至室温即可得到上述电气引接装置。

在上述加工工艺中，导电柱或杆、金属底板和石墨模具的净化处理、烧结以及烧结后的退火都是在同一个真空炉内进行的。

在本发明中，绝缘材料：采用玻璃，具有热稳安性高膨胀系数小，电气绝缘性能高等特点，玻璃经高温烧制后由固态变化液态再冷却为固态的过程中，与不锈钢材料的氧化层完美融为一体，其粘接力、抗压强度，达到最大。

底板材料：选用316L不锈钢，在高温1000℃时不易氧化，可于玻璃体融为一体，另不锈钢的铁元素含量很低或没有，呈现弱磁性或无磁性，可有效防止接线柱通过较大电流或中高频电流时因圆环效应而产生的电磁感应热局部过热现象。

接线柱材料：316L不锈钢特性同上，也可采用铜、铁材质作为接线柱，但铜螺纹强度差，铁易氧化均不利于实际使用。

由于本发明采取了上述方案，与现有技术相比，按照上述加工工艺制得的电气引接装置，其结构更加简单、其接线柱与底板连接处的粘接力、抗压强度更大，更经久耐用且耐高温耐腐蚀、使用寿命更长。

附图说明

下面结合附图，对本发明做进一步说明。

图1是现有电磁加热棒使用的结构示意图。

图2是本发明所述电加热器专用电气引接装置的一实施例的结构示意图。

图3是本发明所述电加热器专用电气引接装置的一实施例的结构示意图。

图4是本发明工艺流程图。

图5是本发明烧结工艺中温度时间关系对应图。

图6是本发明所述电加热器专用电气引接装置在防爆电磁加热棒中应用结构示意图。

附图中，1.防爆接线盒，2.电缆引入装置，3.接线盒安装法兰，4.玻璃接电柱，5.棒体法兰盘，6.注油咀，7.棒体安装法兰盘，8.安装短节，9.加热棒体，10.导热介质，11.电磁线圈，12.金属底板，13.玻璃体，14.双头螺杆，15.螺母，16.测温管。

具体实施方式

本发明所述引接装置具有导电柱或杆、玻璃绝缘体和金属底板；导电柱或杆通过玻璃绝缘体烧结穿设在金属底板上。

为得到上述引接装置，本发明采取的加工工艺为：

1、导电柱或杆、金属底板的净化和氧化处理

导电柱或杆、金属底板加工好后通过清洗获得光洁无油的金属表面，而后进行净化处理，以获得均匀的γ相组织，净化表面、去除表面气体和杂质，同时消除加工应力；真空净化处理温度为1050℃，保温时间为50min，真空度为4x10￣3Pa；通过氧化处理在金属零件表面形成适当的氧化膜，以便于玻璃浸润其上，达到烧结的目的；氧化的方法是将零件放在不锈钢盒内，置于700℃箱式炉内，保温10min后，取出迅速晃动空冷到室温；

2、石墨模具的净化

按照要求把石墨模具加工好，因为石墨模具加工过程中容易吸附一些油污、杂质且吸潮，装模前必须经净化处理后才能用于烧结产品；其操作方法是用汽油和酒精反复清洗石墨模具，直到洗净、没有石墨精尘掉下下为止，而后烘干，放在真空炉内加热到1050℃，保温30min，真空度为4x10￣3Pa；

3、装模

用压缩空气将处理好的石墨模具吹净，和玻璃接触的表面要用干净的软布擦光，而后将导电柱（杆）、玻璃绝缘体、金属底板、石墨模具组装，组装时严禁祼手触摸金属件与玻璃坯，特别是烧结面；

4、烧结

烧结是玻璃密封连接器制造的关键工序，烧结质量取决于炉内的烧结气氛、温度、时间等因素。一般来说温度高则时间短，温度低则时间长；

真空正压玻璃封拉，就是将组装好的电连接器烧结件放在真空炉内，启动真空泵抽真空到2x10￣3Pa，关闭真空阀，充入4x10￣3Pa高纯氮气，启动程序加热烧结，烧结结束后不用出炉即可进入退火程序，冷却至室温即可得到上述电气引接装置；为了减少加热应力并考虑到真空炉加热的滞后性，在850℃进行了预热。

烧结工艺流程突出的一点就是导电柱或杆、金属底板和石墨模具的净化处理、烧结以及烧结后的退火都是在同一个真空炉内进行的。

在本发明中，绝缘材料：采用玻璃，具有热稳安性高膨胀系数小，电气绝缘性能高等特点，玻璃经高温烧制后由固态至液态再冷却为固态的过程中，与不锈钢材料的氧化层完美融为一体，其粘接力、抗压强度，达到最大。

底板材料：选用316L不锈钢，在高温1000℃时不易氧化，可于玻璃体融为一体，另不锈钢的铁元素含量很低或没有，呈现弱磁性或无磁性，可有效防止接线柱通过较大电流或中高频电流时因圆环效应而产生的电磁感应热局部过热现象。

接线柱材料：316L不锈钢特性同上，也可采用铜材质作为接线柱，但其螺纹强度差，不利于实际使用。

本发明玻璃烧结接线柱与环氧树脂浇封接线柱产品比较见下表：

本发明适用于各种真空容器或以导热油为传热介质的，要求具有一定机械强度、气密性、耐高温性的设备、容器中，做为两室或腔（如：密闭真空腔与常压腔、密闭导热介质高温室与常压常温室，或高温压力腔与常压腔）之间过渡的电性能连接之用，可有效隔离两室（或腔）因机械、温度、压力、真空度等应力场变化对产品的损坏，并能满足两室（或腔）电性能连接使用条件。

Claims (3)

1.一种电加热器专用电气引接装置，该专用电气引接装置具有导电柱或杆、玻璃绝缘体和金属底板；其特征在于所述导电柱或杆通过玻璃绝缘体烧结穿设在金属底板上。

2.一种如权利要求1所述电加热器专用电气引接装置的加工工艺，其加工工艺为：

a、导电柱或杆、金属底板的净化和氧化处理

导电柱或杆、金属底板加工好后通过清洗获得光洁无油的金属表面，而后进行净化处理；真空净化处理温度为1050±50℃，保温时间为50±5min，真空度为4x10￣3Pa；氧化的方法是将零件放在不锈钢盒内，置于700℃箱式炉内，保温10±2min后，取出迅速晃动空冷到室温；

b、石墨模具的净化

按照要求把石墨模具加工好，用汽油和酒精反复清洗石墨模具，直到洗净、没有石墨精尘掉下下为止，而后烘干，放在真空炉内加热到1050±50℃，保温30±5min，真空度为4x10￣3Pa；

c、装模

用压缩空气将处理好的石墨模具吹净，和玻璃接触的表面要用干净的软布擦光，而后将导电柱（杆）、玻璃绝缘体、金属底板、石墨模具组装，组装时严禁祼手触摸金属件与玻璃坯，特别是烧结面；

d、烧结

真空正压玻璃封拉，就是将组装好的电连接器烧结件放在真空炉内，启动真空泵抽真空到2x10￣3Pa，关闭真空阀，充入4x10￣3Pa高纯氮气，启动程序加热烧结，烧结结束后不用出炉即可进入退火程序，冷却至室温即可得到上述电气引接装置。

3.根据权利要求2所述电加热器专用电气引接装置的加工工艺，其特征在于在上述加工工艺中，导电柱或杆、金属底板和石墨模具的净化处理、烧结以及烧结后的退火都是在同一个真空炉内进行的。