新型カーボンファイバー赤外線加熱管のプロセス設計と性能試験
炭素繊維発熱体は、急速加熱冷却、熱ヒステリシスの小ささ、均一加熱、長距離放熱などの優れた特性により急速に発展し、様々な分野で広く使用されています。炭素繊維発熱体の研究分野では、実用的な新しい炭素繊維遠赤外線加熱管が開発されています。この新しいタイプの加熱管は、発熱体として柔軟な炭素繊維を使用しており、高い熱変換効率と長寿命という利点があります。家電製品や医療機器などに幅広く使用されています。この記事では主に、新しく開発された炭素繊維加熱管の構造、製造プロセス、検査技術と方法を紹介し、製品の熱効果を試験および研究します。
1. 構造 カーボンファイバー加熱管
炭素繊維加熱管の外管は主に石英を原料として作られており、その螺旋状加熱体は大部分が中空構造となっている。主な素材はカーボンファイバーで、長いフィラメントを撚り、一定の工程を経て巻き付けて形成されます。カーボンファイバー加熱管のコア発熱体として機能します。新しい炭素繊維加熱管の本体は新しい炭素繊維線であり、両端に特別な巻き付け形式を採用しています。炭素繊維線材はモリブデンシートであり、炭素ろう付けツリーヒーターの両端に線が取り付けられています。カーボンファイバー加熱管の本体は透明な管で、電気設定パラメータは220V-240V、2000Wです。リード線はUL3122、50~52分岐芯、300V-500V200℃の耐高温グラスファイバー線を採用しています。両端の電極は銀白色の不溶性高融点金属モリブデン、モリブデンの板や棒、配線端子などで構成されています。
2. 炭素繊維加熱管の製造と製造プロセス
炭素繊維加熱管の製造プロセスには主に次の手順が含まれます。
(1)製品の径と長さを基に、選定した径の内外管を選定し、内外管を切断します。
(2) 製織するサイズ、厚さなどの仕様を選択し、適切な送り量を決定し、製織を進めます。
(3) 巻線仕様の選択、抵抗の測定、電力の決定、巻線のワイヤ長の測定。
(4) 整形機を調整し、整形電圧を決定し、整形処理を行います。
(5) 適切な電極を選択し、スポット溶接を行います。
(6) モリブデン棒の歪み、圧力漏れ、圧力漏れの有無に注意して加圧シール、排気を行ってください。
(7) 成熟したテスト、電力サンプリング、寿命サンプリングを実施します。
(8)点、線、セラミックパーツを印刷して貼り付けます。
(9) 完成品検査、電圧、電力、長さを再度確認し、めねじを検査します。
炭素繊維加熱管の技術的要件と検査方法
3.1 検査の技術的要件 カーボンファイバー加熱管
炭素繊維加熱管の生産が完了したら、炭素繊維加熱管の安全性を確保するために技術的要件に従って検査する必要があります。検査技術要件には主に以下の内容が含まれます。
(1) 外観検査項目：
① 新しい炭素繊維加熱エアチューブの表面には、0.5mm 未満の汚れた黒い斑点が最大 4 つある必要があります。チューブ表面の各空気通路の長さは 5mm を超えてはなりません。
② カーボンファイバーヒーターチューブの形状が正しく、チューブの外面に変形、ねじれ、厚さが不均一であってはならず、国の安全外観管理に適合しないこと。 電圧、電力が規定に適合していること。石英管の表面に目立った傷はなく、排気ポートの両端にわずかな白い霧があり、後退させることができます。 シリコーンスリーブの接続はしっかりしており、シリコーンスリーブと関係のない部品の間に付着はありませんカーボンファイバーを中心に配置したリード接続は安心・安全です。
(2) サイズ検査：カーボンファイバーランプ管の直径は設計寸法の±0.05mm以内、長さは設計寸法の±1mm以内、リード線の長さは設計寸法の±5mm以内であること。デザインサイズ。組立て検査を行います。
(3) 電力検出: カーボンファイバーチューブを定格電圧で点灯し、電力計で電力をテストします。電力は定格電力の 3% ～ -7% の範囲内である必要があります。
(4) 明るさの検出: カーボンファイバーチューブが点灯しているとき、2 つのチューブの明るさは近く、発熱体は大きな差がなく均一に発光する必要があります。単一のカーボンファイバーチューブの明るさは均一でなければならず、局所的な領域に暗いスポットや異常な明るいスポットがあってはなりません。
(5) 寿命試験: 一定の検査の後、新しい炭素繊維加熱管は通常の動作条件 (定格電圧および定格電流) で 6000 時間以上の寿命を有するはずです。
(6) 衝撃検知：定格電圧のAC1.3倍の電圧で瞬時に電源を投入した場合、以下の異常現象は発生しません。
①ランプ管のモリブデンスポット溶接点に火花が出ないこと。
② ランプ管は定格電圧の 1.3 倍の AC で 6 時間連続点灯し、断線や黒ずみがないことを抜き取り検査します。
(7) 性能試験:
① ランプには、不純物、ニッケルやモリブデン棒の変色、酸化、圧力シールの亀裂、その他の現象があってはなりません。
② モリブデンシートに破損や亀裂の成長現象がなく、発熱体の加工穴面が排気ノズル面の設計と一致していること。 封口板内のモリブデンシートと封口口との距離は、 1.0mm (外側ポート) ワイヤはランプ管にしっかりと接続され、25N の引張力を受けてもワイヤが緩まないようにしてください。 ランプ管の両端の圧力シールプレートは壊れにくく、破損する可能性があります。どちらの方向にも 10N の力に耐えます ランプ管の排気ノズルの高さは 4mm を超えてはなりません ランプ管のリード線は電圧と電力に応じて適切なリード線で構成されます 空気がないことを検出するために真空スパーク検出器を使用しますランプ管の漏れ（全数検査）。
3.2 検査方法
工場で生産される炭素繊維加熱管製品は通常、国家規格 GB/T7287-2008 に準拠する必要があります。 GB4706.1-1992、特定の検査方法は、Heyuan Xinda Quartz Electrical Appliance Co., Ltd.の炭素繊維加熱管の検査に関する技術仕様を参照します。
(1) 外観検査：
① 表面は平坦で、きれいで、汚れ、欠陥、傷、錆、腐食、損傷、変形がなく、きれいであること。バッチピーク ≤ 0.05。目視検査とノギスを使用してください。
② ガラス管の表面は滑らかで傷や黒点がなく、固定金属板の表面には錆、汚れ、油汚れがないこと。発熱体には傾斜現象がなく、表面は平坦で、色は均一で、穴、損傷、亀裂はありません。ガラス管内に異物が入っていないこと。 モリブデン棒と接合用ニッケルシートとの溶接が良好であり、仮想溶接、誤溶接、溶接漏れ等の溶接欠陥がないこと。
(2) 寸法検査：寸法は図面の要求を満たしている。ノギスとマイクロメーターを使用します。
(3) 識別検査: コンポーネントには、メーカーまたは商標、モデル仕様、定格電圧、電力、線の公称断面積、および線番号のマーキングが必要です。識別は明確で読みやすいものである必要があります。ガソリンに浸した綿布を使用して 15 秒間前後にこすり、次に水に浸した綿布を使用して 15 秒間前後にこすります。識別は明確で読みやすいものである必要があります。目視検査と拭き取りを行ってください。
(4) 構造検査：
① 磁気ヘッドの傾きや緩み、製品の外装封止部の電極の傾きや破損がないこと。
② 外部接続リードと加熱管の接続部は30Nの張力で垂直に引っ張り、リードの断線やスリーブの緩みがないようにしてください。外部接続リードと加熱管接続部を左右に30回振る（角度45度、5N、30回/分、振り位置はセラミックヘッドから約10cm離れた）。切断される。
(5) 発熱体の明るさと色温度の検査: 製品が正常に動作している間、中央の発熱体は多少暗くてもよく、中央の発熱体の熱効果は一貫している必要があります。つまり、電源投入後、内部の発熱体が完全に赤くなっていることを目視で検査し、説明します。発熱体の色温度は 1600K 未満の色温度に達する必要があります。電源を入れた後、ストップウォッチと比色計を使用して目視検査してください。
(6) 包装品質: 製品は真空検出器を使用して検査する必要があります。真空引き後、シールが良好でガス漏れがなければ合格です。
(7) 定格電力と電力強度: 電気パラメータ測定器を使用して、定格電圧の動作状態をテストし、電力偏差が -8% ～ 4% 以内であることを確認します。電極と加熱管ケーシングの間に電極を固定し、金属シートの間に電極を固定します。ピンとランプ管の間に1800V/5mA/1分間印加しても破壊はありません。
(8) ガラス管の封止温度: ガラス管の両端および封止領域の温度が 250 ℃ 以下 (周囲温度が異なる場合は 20 ℃±5 ℃) で、定格出力電圧の 1.15 倍で安定した展開状態まで動作します。温度）。
（９）ピンの機械的強度：引張試験機を用いてピンのピン方向に一定の引張力（５０Ｎ）を加え、１分以内にピン本体にガタや亀裂がないこと。
(10)落下テスト：製品が正常に組み立てられた後、製品を放し、20mmの堅い木板の上に自由に落下させます。製品に損傷がなければ合格です。落下テストベンチ電気パラメータ測定器を使用します。
(11) 高温および低温試験：規定の定格電圧 1.25 で、10 ℃の水中に製品を 10 分間連続通電します。特別な事情のない状態で、恒温（-20℃）環境下に5時間放置すること。加熱管を観察し、異常な反応を認めない。
(12) 漏れ電流と正常な絶縁抵抗試験：加熱管が定格電圧（1.06 倍）で安定して動作する場合、シェルからの許容漏れ電流は 0.25mA 以下です。新しいカーボンファイバー加熱管の 2 つの抵抗電極とコア加熱管の両端のモリブデン シート間の抵抗は 20M Ω 以上である必要があります。検査には漏れ電流計と絶縁抵抗計を使用します。
(13) 等価急速寿命試験：電気パラメータテスタ、可変周波数電源等を用いて試験を行い、定格電圧（1.35倍）で36時間連続運転する。試験終了後、加熱管の端に霧状の痕跡が残ることがありますが、その他の異常反応は認められません。また、実験完了後の加熱管の電力は実際の電力の±3%を超えることはできません。
4. 熱効率試験 カーボンファイバー加熱管
炭素繊維加熱管の熱効率試験は、図3に示すように室内で行われます。電力加熱管の電源を入れて動作を開始した後、部屋の中心、壁の中心、および温度チェックを実施します。部屋の四隅をテストして、炭素繊維加熱管製品の使用が周囲の環境温度に及ぼす影響をテストします。
新開発のカーボンファイバー加熱管は熱伝導時の損失が最小限で、熱変換効率が大幅に向上し、他のニッケルクロムやタングステンモリブデン金属加熱管と比べて15%～30%のエネルギーを節約します。長寿命で環境性能にも優れており、将来的には暖房分野で広く使用されると考えられます。