DE1806721A1 - Electrical heating device with laminated insulation - Google Patents

Electrical heating device with laminated insulation

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Abstract

ELECTRICAL HEATING DEVICE WITH LAMINATED INSULATION. Consisting of an electrical heating conductor separated from the surface to be heated by at least two insulating layers one of which is PTFE.

Description

Elektrischer Durchlauferhitzer Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Durchlauferhitzer mit einem das zu erwärmende Wasser führenden Metallrohr, auf dessen Oberfläche elektrische Ileizleiter unter Zwischenlage einer Isolationsschicht aufgebracht sind. Electric water heater The invention relates to a electric water heater with a metal pipe carrying the water to be heated, on the surface of which electrical electrical conductors are interposed with an insulating layer are upset.

Bei einem bekannten Durchlauferhitzer ist die Isolationsschicht aus Glimmer gebildet. Die Schichtdicke ist so stark bemessen, dalX der heizleiter gegen das Metallrohr hinreichend spannungsfest isoliert ist. Bei Betriebsspannungen, die über den Niederspannungsbereich hinausgehen und bei höherer spezifischer elektrischer Belastung des Heizleiters ist jedoch eine so starke Glimmerschicht erforderlic, daß der Wärmeübergang vom Heizleiter auf das Metallrohr wesentlich behindert sein kann.In a known instantaneous water heater, the insulation layer is made of Mica formed. The layer thickness is so thick that the heat conductor is against the metal pipe is sufficiently insulated against stress. At operating voltages that Go beyond the low voltage range and at higher specific electrical However, a thick layer of mica is required to load the heating conductor that the heat transfer from the heating conductor to the metal pipe can be significantly hindered can.

Die Aufgabe der Erfindung ist es,einen Durchlauferhitzer zu schaffen, dessen Isolationssehicht bei ausreichender Spannungsfestigkeit auch bei höhErer spezifischer elektri4cher Belastung des Heizkörpers imstande ist, die Wärme vom Heizleiter auf die Fläche ohne nachteiligen Wärmestau zu übertragen.The object of the invention is to create a water heater, its insulation layer with sufficient dielectric strength even with higher specific electrical load on the radiator is able to dissipate the heat from Transfer heating conductors to the surface without disadvantageous heat build-up.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Isolationsschicht aus mindestens zwei koaxialen Lagen besteht, von denen die dem Heizleiter zugewandte Lage aus einem Glimoererzeugnis und die der Rohroberfläche zugewandte Lage aus Kunststoff wie Polytetrailuoraethylen (PTFE) oder Polyimid hesteht.According to the invention, this object is achieved in that the insulation layer consists of at least two coaxial layers, of which the one facing the heating conductor Layer made from a Glimoererproduct and the layer made from plastic facing the pipe surface such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyimide.

Mit dieser Isolationsschicht lassen sich hervorragende Isolationsergebnisse erzielen, die mit einem der beiden Werkstoffe allein bei gleich guter Wärmeleitung nicht möglich sind. Durch den Kunststoff ist diese Schicht weitgehend gegen Feuchtigkeit unempfindlich und zusammen mit dem Glimmer schon bei geringen Schichtdicken spannungs- und temperaturtest. Eine besonders vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Isolationsschicht ergibt sich für. den im Haushalt üblichen Spannungsbereich, wobei auch hohe spezifische elektrische Belastungen des Heizleiters ohne merkliche Verschlechterung des thermischen Wirkungsgrades des Durchlauferhitzers auf das zu erwärmende Wasser übertragen werden können.Excellent insulation results can be achieved with this insulation layer achieve that with one of the two materials alone with equally good heat conduction are not possible. Due to the plastic, this layer is largely against moisture insensitive and, together with the mica, tension-resistant even with thin layers and temperature test. A particularly advantageous application of the invention Insulation layer results for. the normal voltage range in the household, whereby also high specific electrical loads on the heating conductor without noticeable deterioration the thermal efficiency of the water heater on the water to be heated can be transferred.

Anhand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und dessen Aufbau näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is illustrated with the aid of the drawing and its structure is explained in more detail.

Die Figur zeigt in Seitenansicht einen Schnitt durch den Wärmetauscher 1 eines elektrischen Durchlauierhitzers mit eine. das zu erwärmende Wasser führenden Metallrohr 2. Das Metallrohr ist von zwei koaxialen Isolierlagen 4 und 5 umgeben, mit denen die Isolationsschicht 3 gebildet ist. Auf die Isolationsschicht 3 ist ein Heizband 6 als Heizleiter aufgewickelt. Die dem Metallrohr 2 benachbarte Lage 4 ist aus PTFE und die dei Heizband 6 zugewandte Lage 5 aus Feinglimmer hergestellt. In nicht näher dargestellter Weise kann die Lage 5 auf der dem Heizband 6 zugewandten Seite durch ein Glasseidengewebe o.dgl. mechanisch verfestigt sein.The figure shows a side view of a section through the heat exchanger 1 of an electric continuous heater with a. carry the water to be heated Metal pipe 2. The metal pipe is surrounded by two coaxial insulating layers 4 and 5, with which the insulation layer 3 is formed. Is on the insulation layer 3 a heating tape 6 wound as a heating conductor. The layer adjacent to the metal pipe 2 4 is made of PTFE and the layer 5 facing the heating tape 6 is made of fine mica. In a manner not shown, the layer 5 on the heating tape 6 facing page through a glass silk fabric or the like. be mechanically strengthened.

Für die Haushalten üblichen leistungsstarken Durchlauferhitzer läßt sich iit eine Verhältnis der Lagenstärken von PTFE zu Glimmer von 3:4 ein Optimum an SpAnnungs- und Temperaturfestigkeit erzielen. So ist z.B. die Stärke der PTFE-Lage 4 bei einer Prüfspannung von 1250 V und einer spezifischen Heizkörper-2 belastung von 30 W/cu mit etwa 0,1 mm und die absolute Stärke der Glinoerlage 5 mit 0,12 Im gewählt. Die maximale Wäreebeständigkeit der einzelnen tage 4 und 5 entspricht dem Wäriegefälle vom Heizband 6 zum Rohr 2 und beträgt für die Lage 4 bis zu 2600 C und für die Lage 5 bis zu 5000 C.Can be used for the usual high-performance instantaneous water heater A ratio of the layer thicknesses of PTFE to mica of 3: 4 is an optimum Achieve tension and temperature resistance. For example, the thickness of the PTFE layer 4 at a test voltage of 1250 V and a specific radiator 2 load of 30 W / cu with about 0.1 mm and the absolute thickness of the Glinoerlage 5 with 0.12 Im chosen. The maximum heat resistance of the individual days 4 and 5 corresponds to this The heat gradient from the heating band 6 to the pipe 2 and is up to 2600 C for layer 4 and for layer 5 up to 5000 C.

Mit dem teilweise gezeichneten Anschlußband 7 ist das Heizband 6 an einer elektrischen Spannungsquelle angeschlossen. Anstelle des Heizbandes 6 können Heizdrähte verwendet sein. Auch ist es möglich, den Heizleiter als feinverteilte elektrisch leitende Schicht auf die Isolationsschicht 3 aufzubringen. In nicht näher dargestellter Weise kann der elektrische Anschluß des Heizbandes 6 oder der leitenden Schicht an das Netz durch Schellen hergestellt sein, die über das Heizband 6 geklemmt sind.With the partially drawn connection tape 7, the heating tape 6 is on connected to an electrical voltage source. Instead of the heating tape 6 can Heating wires must be used. It is also possible to use the heating conductor as finely divided to apply an electrically conductive layer to the insulation layer 3. In not closer The way shown, the electrical connection of the heating tape 6 or the conductive Layer to be made of the network by clamps, which are clamped over the heating tape 6 are.

Es bereitet keine Schwierigkeiten, die Heizbandwicklung mehrfach zu unterbrechen und die einzelnen Abschnitte elektrisch unabhängig voneinander zu betreiben. Auf diese Weise ergeben sich vorteilhafte Betriebsmöglichkeiten für Mehrphasenbetrieb und für unterschiedliche elektrische Leistungsaufteilung längs des Metallrohres 2.It is not difficult to rewind the heating tape several times interrupt and operate the individual sections electrically independently of each other. In this way, there are advantageous operating options for multi-phase operation and for different electrical power distribution along the metal tube 2.

Eine besondere Vereinfachung der Herstellung des Durchlauterhitzers ist damit erzielt, daß die PFTE-Lage 4 und die Glimmer lage 5 aus Isolierbändern gewickelt ist und daß die Breite der Bänder und des Heizbandes 6 so gewählt ist, daß sämtliche Bänder in einem Arbeitsgang mit gleicher Steigung gewickelt werden können.A particular simplification of the manufacture of the flow heater is achieved in that the PFTE layer 4 and the mica layer 5 made of insulating tapes is wound and that the width of the tapes and the heating tape 6 is chosen so that all tapes are wound in one operation with the same pitch can.

Eine einflache Außenisolation des Wärmetauschers 1 läßt sich mit einer Außenschicht 8 aus Glasseide o.dgl. erreichen, in die das Heizband 6 eingebettet sein kanne Dadurch wird die Wärmeabgabe nach außen abgeschirmt und gleichzeitig das spannungsführende Heizband 6 ver Berührung geschützt, wobei sich für das Heizband 6 eine feste Halterung auf die Isolationsschicht 3 ergibt. Die mechanische Festigkeit der Anordnung kann auch dadurch verstärkt sein, daß die Lagen 4 und 5 der Isolationsschicht 3 miteinander und gegebenenfalls it dem Heizband 6 und der Außenschicht 8 durch Klebung verbunden sind. Eine zusätzliche Außenfolie 10 aus Aluminium, die mit der Schicht 8 durch Klebung verbunden sein kann, vervollkommnet die Abschirmung. Schließlich wird die gesamte Anordnung durch Laschen 11 gefestigt, die den Wärmetauscher 1 umgreifen und diesen haltern.A flat outer insulation of the heat exchanger 1 can be with a Outer layer 8 made of fiberglass or the like. reach, in which the heating tape 6 is embedded This means that the heat dissipation is shielded from the outside and at the same time the live heating tape 6 protected against contact, being for the heating tape 6 results in a firm mounting on the insulation layer 3. The mechanical strength the arrangement can also be reinforced by the fact that the layers 4 and 5 of the insulation layer 3 with each other and optionally with the heating band 6 and the outer layer 8 Bonding are connected. An additional outer foil 10 made of aluminum, which with the Layer 8 can be bonded to complete the shielding. In the end the entire arrangement is secured by tabs 11 which encompass the heat exchanger 1 and these holders.

Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer eignet sich aufgrund seiner hervorragenden Spannungs- und Temperaturfestigkeit bei niedrigem Isolationsaufwand besonders für leistungsstarke Durchlauferhitzer. Das Metallrohr kann in nicht näher dargestellter Weise in beliebiger Form zu einer Wendel, Spirale oder zu einen Oval mit annähernd parallelen Seitenstrecken und diese verbindenden Bogenstrecken geformt sein. Bei besondere engen Krümmungsradien können die Bogenstrecken unbewickelt bleiben. Bei mehrphasiger Betriebsweise ergeben die unbewickelten Bogenstrecken natürliche Phasenanschlußpunkte für den Heizleiter.The water heater according to the invention is suitable because of its excellent voltage and temperature resistance with low insulation requirements especially for powerful instantaneous water heaters. The metal pipe cannot be closer shown way in any shape to a helix, spiral or oval formed with approximately parallel side stretches and these connecting arcuate stretches be. In the case of particularly narrow radii of curvature, the arched sections can remain unwound. In the case of multi-phase operation, the unwound arched sections result in natural ones Phase connection points for the heating conductor.

12 Patentansprüche 1 Figur12 claims 1 figure

Claims (12)

Patentansprüche 1). Elektrischer Durchlauferhitzer mit einem das zu erwärmende Wasser führenden Metallrohr, auf dessen Oberfläche elektrische Heizleiter unter Zwischenlage einer Isolationsschicht aufgebracht sind, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t daß die Isolationsschicht aus mindestens zwei koaxialen Lagen besteht, von denen die dem Heizleiter zugewandte Lage aus einem Glimmererzeugnis und die der Rohroberfläche zugewandte Lage aus Kunststoff, wie Polytetratluoraethylen (PTFE) oder Polyimid besteht. Claims 1). Electric water heater with a das Metal pipe to be heated, with electrical heating conductors on its surface are applied with an interlayer of insulation, d a d u r ch e k It is noted that the insulation layer consists of at least two coaxial layers consists of which the layer facing the heating conductor is made of a mica product and the layer made of plastic, such as polytetratluoroethylene, facing the pipe surface (PTFE) or polyimide. 2) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lagenstärke von Kunststoff zu Glimmer angenähert wie 3:4 verhält.2) water heater according to claim 1, characterized in that the layer thickness of plastic to mica is approximately 3: 4. 3) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Heizleiter zugewandte Seite der Glimmerlage mit Glasseidengewebe verstärkt ist.3) water heater according to claim 1 and 2, characterized in that that the side of the mica layer facing the heating conductor is reinforced with fiberglass fabric is. 4) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Isolationsschicht elektrische Heizdrähte oder -bänder als Heizleiter aufgewickelt sind.4) water heater according to claims 1-3, characterized in that electrical heating wires or tapes wound onto the insulation layer as heating conductors are. 5) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet; daß die Breiten der Isolierbänder und des Heizleiters so bemessen sind, daß mit gleicher Steigung gleichzeitig gewickelt werden kann.5) water heater according to claim 1-4, characterized; that the widths of the insulating tapes and the heating conductor are dimensioned so that with the same Incline can be wrapped at the same time. 6) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Isolationsschicht eine elektrisch leitende Schicht als Heizleiter aufgebracht ist.6) water heater according to claims 1-5, characterized in that an electrically conductive layer is applied to the insulation layer as a heating conductor is. 7) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daM auf den Heizleiter eine Außenisolation, z.B. aus Glasseide oder Glimmer aufgebracht ist.7) water heater according to claims 1-6, characterized in that daM External insulation, e.g. made of glass silk or mica, is applied to the heating conductor is. 8) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenisolation durch eine Aluminiumfolie o.dgl. umkleidet ist. 8) water heater according to claims 1-7, characterized in that the external insulation by an aluminum foil or the like. is dressed. 9) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, das die einzelnen Lagen der Isolationsschichten miteinander und gegebenenfalls mit dem Heizleiter und der Umkleidung, z.B. durch Klebung, verbunden sind. 9) water heater according to claim 1-8, characterized in that the individual layers of the insulation layers with each other and optionally with the The heating conductor and the cladding are connected, e.g. by gluing. 10) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauferhitzer zu einer Wendel oder Spirale gebogen ist.10) water heater according to claims 1-9, characterized in that the water heater is bent into a helix or spiral. 11) Du'rchlauferhitzer nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, dsß die Wendel zu einem Oval mit annähernd parallelen Seitenstrecken und diese verbindenden Bogenstrecken geformt ist.11) Du'rchlauferhitzer according to claim 1-10, characterized in that dsß the helix to form an oval with approximately parallel side segments and connecting them Arc stretch is shaped. 12) Durchlauferhitzer nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenstrecken zumindest von Heizleitern unbewickelt sind.12) water heater according to claim 1-11, characterized in that that the arched sections are at least unwound by heating conductors.
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