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Verfahren zur Herstellung elektrischer Heizstäbe.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Heizstäbe mit in einem Metallmantel eingeschlossenen, aus einem oder mehreren parallelen Strängen bestehenden Widerstandskörper.
Im allgemeinen werden solche Heizstäbe bisher in der Weise hergestellt, dass in den offenen Metallmantel die Isolation samt dem Heizleiter eingebettet und dann der Metallmantel unter Pressung durch
Falzen geschlossen wird.
Hiebei ist es schwierig, den Heizleiter so einzupressen, dass überall eine gleichmässige genügend dicke Isolierschicht entsteht, was viel Ausschuss und im Betrieb häufig Defekte verursacht.
Es sind auch Verfahren bekannt, um Heizleiter in nahtlose Röhrchen isoliert einzubringen, z. B. durch Vollütteln eines Rohres mit einer Isoliermasse, das eine darin zentriseh eingespannte Widerstandsspirale aufweist. Aber alle diese Verfahren sind kompliziert, erfordern teure Einrichtungen für die Herstellung und gewährleisten keine absolute Sicherheit, dass der Heizleiter überall mit einer gleich starken Isolierschicht umgeben ist. Diese Isolierschicht lässt sich bei keinem der bis heute bekannten Verfahren kontrollieren.
Die genannten Nachteile werden nun durch die Erfindung beseitigt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht darin, dass jeder Widerstandsstrang mit einer keramischen Isolierung aus gebrannten, im Längssinn zweiteiligen Formstücken umgeben ineine metallische Ummantelung geschoben und durch seitliches Zusammendrücken der Ummantelung die Isolierung in pulverförmigen Zustand überführt wird, so dass die zusammengepresste Isoliermasse den Widerstandskörper dicht umgibt. Zweckmässigerweise werden die Formstücke hochgebrannt oder durch starke Pressung verfestigt.
Ein solcher Heizstab kann zufolge der Eigenart des Verfahrens in beliebiger Profilierung, vorzugsweise aber als Flachstab mit hochkant gestellten, band-oder zickzackförmigen Heizträgern, ausgeführt werden und ist bei Verwendung eines nahtlosen Rohres für die Ummantelung absolut wasserdicht, so dass er zur direkten Erwärmung von Flüssigkeiten verwendet werden kann. Die Ummantelung kann aber auch aus einer zusammengebogenen Blechhülle mit an der Stossstelle der Blechränder eingelegten Abdichtungsblechstreifen hergestellt werden.
Das Verfahren kann auch zur isolierenden Befestigung von Metallteilen dienen, z. B. Anschlussklemmen, Anschlussbänder usw., indem solche Teile mit passend geformten, gebrannten, keramischen Stücken umgeben und in einer passenden Metallform gepresst werden.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Heizstabes sei an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt die Fig. 1 einen Heizleiter in Ansieht. Die Fig. 2 und 3 zeigen Varianten des Heizleiters. Die Fig. 4 zeigt eine Isolierung im Querschnitt und die Fig. 5 eine Ansieht hiezu. Die Fig. 6 zeigt eine Variante der Isolierung im Schnitt und die Fig. 7 eine Ansicht hiezu. Die Fig. 8 zeigt eine weitere Variante der Isolierung im Schnitt. Die Fig. 9 zeigt die im Sehutzrohr befindliche Isolierung samt Heizleiter im Querschnitt und die Fig. 10 veranschaulicht den fertig geformten Heizstab im Querschnitt und die Fig. 11 in Längsansicht. Die Fig. 12 zeigt eine Variante des Heizstabquerschnittes. Die Fig. 13 stellt eine andere Art der Herstellung im Schnitt dar.
Die Fig. 14 zeigt den fertigen Heizstab im Querschnitt und die Fig. 15 eine Längsansicht hievon. Die Fig. 16-18 zeigen verschiedene Ausbildungen des Heizstabes in Ansicht. Die Fig. 19 zeigt eine weitere Ausführungsform des Heizstabes vor und die Fig. 20 nach der Verformung im Schnitt und die Fig. 21 eine Ansicht. Die Fig. 22 zeigt eine
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Variante dieser Ausführungsform des Heizstabes im Querschnitt. Die Fig. 23 zeigt eine weitere Ausführungsform des Heizstabes mit doppeltem Heizleiter im Querschnitt vor der Verformung und die Fig. 24 den Querschnitt nach der Verformung, WOvon die Fig. 25 eine Längsansicht zeigt. Die Fig. 26 zeigt eine Draufsicht hievon. Die Fig. 27 und 28 zeigen weitere Varianten des Heizstabes im Querschnitt.
Die Heizleiter können beliebige Gestalt haben, vorzugsweise wird jedoch ein Heizleiter aus im zickzack oder wellenförmig gebogenen Draht nach Fig. 1, ein dünnes flaches Band nach Fig. 2 oder ein aus einem solchen herausgestanzter mäanderförmiger Heizleiter verwendet.
Der Heizleiter H nach Fig. 1 wird bei der Herstellung in eine Isolierhülle aus einem Aluminiumoxyd, z. B. Ton, eingebettet, welche durch zwei hochgebrannte, J-förmige Hüllenhälften 11 und 1z gebildet ist, u. zw. kommen auf die Länge des Heizstabes eine Anzahl solcher aneinandergereihter Isolierungabschnitte. Diese Isolierungsabsehnitte Zi und 1z werden mit dem eingelegten Heizstrang H in ein vorgeformtes falzloses metallisches Schutzrohr R, dessen Querschnitt jenem der Isolierung ähnlich gestaltet ist (Fig. 9), eingeschoben, und hierauf wird das Ganze durch seitliches Zusammenpressen in die in Fig. 10 dargestellte Querschnittsform gebracht, wovon Fig. 11 eine Ansicht zeigt. Die Isolierung zerfällt hiebei zu Staub, der den ganzen Querschnitt unter starker Pressung restlos ausfüllt.
Der Heizleiter ist hiebei allseitig mit einer gleichmässig dicken Isolationsschicht von der Rohrinnenwand isoliert, was eine Isolierschicht von geringstmöglicher Dicke zulässt, die wiederum für den Wärmedurchgang sehr günstig ist. Dadurch erreicht aber der Heizstab eine hohe Qualität, weil der Heizleiter eine um nur wenige Grade höhere Temperatur als der Metallmantel annehmen kann.
Die Isolierung könnte auch senkrecht zu den Stabflanken in zwei U-förmige HüUenhälften 11 und 1z (Fig. 6 und 7) oder auch parallel dazu wie in Fig. 8 in zwei Hälften 13 und 14 unterteilt sein. Je nach dem Verwendungszweck des Heizstabes kann dessen Querschnitt noch in eine besondere Form, z. B. nierenförmig nach Fig. 12, durch Pressen verformt werden.
Die Fig. 13 zeigt eine Ausführungsweise, bei welcher der in die Isolierung Ii-Iz eingebettete Heizstrang H in eine Blechhülle B von U-förmigem Querschnitt eingelegt wird. Auf die offenliegende Flanke der Isolierung wird ein Ab dichtungs blech streifen D gelegt, und über diesen werden die freien Ränder der Hülle B zusammengebogen, so dass ein dichter Abschluss erzielt wird. Beim Zubiegen der Hüllenränder wird die zum Pulverisieren der Isolierung erforderliche hohe Pressung ausgeübt.
Anstatt flachen könnte der Heizstab auch Kreisförmigen Querschnitt haben.
Auch könnte diese eine gewellte Grundrissform erhalten, wie in Fig. 16 dargestellt, oder Haarnadelform gemäss Fig. 18. Der Heizstrang kann am Ende gemäss Fig. 17 senkrecht abgebogen sein.
Der Heizstab kann auch mit mehreren, z. B. zwei parallelen Heizleitersträngen ausgeführt werden, wie aus Fig. 15-26 und 28 ersichtlich. Hiebei zeigt die Fig. 17 ein miteingelegtes Anschlussband, bei dessen Einbringung ebenfalls passend geformte Isolierstücke miteingelegt werden, wobei das Anschlussende dann in einer Metallform verpresst wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 19-21 sind die beiden flachen in Serie geschalteten Heizstränge H1 und H2 übereinander in eine Isolierhülle eingelegt, die aus einem Teil IS von E-förmigem Querschnitt und einem Deckteil16 von rechteckigem Querschnitt zusammengesetzt ist. Beim Pressen des Schutzrohres R wird dieses abgeflacht, wie aus Fig. 20 ersichtlich, und hiebei die Isoliermasse pulverisiert. Auch dieser Heizstab könnte zu nierenförmige Querschnitt verformt werden, wie aus Fig. 22 ersichtlich.
Bei der Variante nach Fig. 23-26 werden zwei parallele Isolierhüllen I mit eingelegten flachen Heizsträngen H1 und Bz in das in Form einer 8 vorgeformte Schutzrohr R eingezogen, und hierauf wird das Rohr einer seitlichen Pressung unterworfen, wodurch es die in Fig. 24 dargestellte Querschnittsform erhält, in welcher die beiden Heizleiterstränge H1 und H2 gänzlich in pulverisierter Isoliermasse eingepresst sind.
Hiebei sind die beiden Heizleiterstränge H1 und B an einem Ende miteinander verbunden und somit in Serie geschaltet.
Die Fig. 27 und 28 zeigen zwei Ausführungen mit kreisförmigem Rohrquerschnitt, u. zw. sind bei ersterer ein Heizstrang ff und bei letzterer zwei parallele Heizstränge H1 und Ha eingelegt.
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Process for the production of electric heating elements.
The invention relates to a method for producing electrical heating rods with resistance bodies enclosed in a metal jacket and consisting of one or more parallel strands.
In general, such heating rods have hitherto been manufactured in such a way that the insulation and the heating conductor are embedded in the open metal jacket and then the metal jacket is pressed through
Folding is closed.
In this case it is difficult to press in the heating conductor in such a way that a uniform, sufficiently thick insulating layer is created everywhere, which causes a lot of rejects and often defects in operation.
There are also known methods for inserting heating conductors in seamless tubes in an insulated manner, e.g. B. by shaking a pipe with an insulating compound which has a resistance spiral clamped in it centrically. But all of these processes are complicated, require expensive production facilities and do not guarantee absolute certainty that the heating conductor is surrounded by an insulating layer of the same thickness everywhere. This insulating layer cannot be controlled by any of the methods known to date.
The disadvantages mentioned are now eliminated by the invention.
The method according to the invention consists in that each resistor strand with a ceramic insulation made of fired, longitudinally two-part shaped pieces is pushed into a metallic casing and the insulation is converted into a powdery state by compressing the casing sideways, so that the compressed insulating compound tightly surrounds the resistor body . The fittings are expediently burnt up or solidified by strong pressure.
Due to the peculiarity of the method, such a heating rod can be designed in any profile, but preferably as a flat rod with edgewise, band-shaped or zigzag-shaped heating elements, and is absolutely watertight when using a seamless tube for the casing, so that it can be used for direct heating of liquids can be used. The sheathing can, however, also be produced from a sheet-metal casing bent together with sheet-metal sealing strips inserted at the joint between the sheet metal edges.
The method can also be used for the insulating fastening of metal parts, e.g. B. terminals, connecting tapes, etc. by surrounding such parts with suitably shaped, fired, ceramic pieces and pressed into a suitable metal mold.
The method for producing the heating rod according to the invention is described with reference to the drawing. In this Fig. 1 shows a heating conductor in view. 2 and 3 show variants of the heating conductor. FIG. 4 shows an insulation in cross section and FIG. 5 shows a view of it. FIG. 6 shows a variant of the insulation in section and FIG. 7 shows a view thereof. 8 shows a further variant of the insulation in section. FIG. 9 shows the insulation located in the protective tube together with the heating conductor in cross section, and FIG. 10 shows the fully formed heating rod in cross section and FIG. 11 shows a longitudinal view. Fig. 12 shows a variant of the heating rod cross-section. 13 shows another type of production in section.
14 shows the finished heating rod in cross section and FIG. 15 shows a longitudinal view thereof. 16-18 show various designs of the heating rod in view. FIG. 19 shows a further embodiment of the heating rod before and FIG. 20 after the deformation in section and FIG. 21 shows a view. Fig. 22 shows a
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Variant of this embodiment of the heating rod in cross section. FIG. 23 shows a further embodiment of the heating rod with a double heating conductor in cross section before the deformation and FIG. 24 shows the cross section after the deformation, of which FIG. 25 shows a longitudinal view. Fig. 26 shows a plan view thereof. 27 and 28 show further variants of the heating rod in cross section.
The heating conductors can have any shape, but preferably a heating conductor made of wire bent in a zigzag or wave shape according to FIG. 1, a thin, flat band according to FIG. 2 or a meandering heating conductor punched out of such is used.
The heating conductor H according to FIG. 1 is in the production in an insulating sleeve made of an aluminum oxide, for. B. clay embedded, which is formed by two high-fired, J-shaped shell halves 11 and 1z, u. between a number of such strung together insulation sections come along the length of the heating rod. These Isolierungsabsehnitte Zi and 1z are inserted with the inserted heating element H in a preformed foldless metallic protective tube R, the cross-section of which is designed similar to that of the insulation (Fig. 9), and then the whole thing is shown in Fig. 10 by lateral compression Brought cross-sectional shape, of which Fig. 11 shows a view. The insulation breaks down to dust, which completely fills the entire cross-section under strong pressure.
The heating conductor is insulated on all sides with a uniformly thick insulation layer from the inner wall of the pipe, which allows an insulation layer of the smallest possible thickness, which in turn is very beneficial for heat transfer. As a result, the heating rod achieves a high quality, because the heating conductor can assume a temperature only a few degrees higher than the metal jacket.
The insulation could also be subdivided perpendicular to the bar flanks into two U-shaped halves 11 and 1z (FIGS. 6 and 7) or also parallel thereto, as in FIG. 8, into two halves 13 and 14. Depending on the intended use of the heating rod, its cross-section can still be in a special shape, e.g. B. kidney-shaped according to Fig. 12, are deformed by pressing.
13 shows an embodiment in which the heating cable H embedded in the insulation Ii-Iz is inserted into a sheet metal casing B of U-shaped cross section. A sealing sheet metal strip D is placed on the exposed flank of the insulation, and the free edges of the envelope B are bent over this so that a tight seal is achieved. When the edges of the envelope are bent, the high pressure required to pulverize the insulation is exerted.
Instead of flat, the heating rod could also have a circular cross-section.
This could also have a corrugated plan shape, as shown in FIG. 16, or a hairpin shape according to FIG. 18. The heating strand can be bent vertically at the end according to FIG. 17.
The heating rod can also with several, z. B. two parallel heating conductor strands, as shown in Figs. 15-26 and 28 can be seen. 17 shows a connection tape which is also inserted, and when it is introduced, suitably shaped insulating pieces are also inserted, the connection end then being pressed in a metal mold.
In the embodiment according to FIGS. 19-21, the two flat heating elements H1 and H2 connected in series are placed one above the other in an insulating sleeve which is composed of a part IS of an E-shaped cross section and a cover part 16 of a rectangular cross section. When the protective tube R is pressed, it is flattened, as can be seen from FIG. 20, and the insulating compound is pulverized. This heating rod could also be deformed into a kidney-shaped cross-section, as can be seen from FIG.
In the variant according to FIGS. 23-26, two parallel insulating sleeves I with inserted flat heating strands H1 and Bz are drawn into the protective tube R, which is preformed in the form of an 8, and the tube is then subjected to a lateral pressure, making it the one shown in FIG The cross-sectional shape is obtained in which the two heating conductor strands H1 and H2 are completely pressed into powdered insulating material.
The two heating conductor strands H1 and B are connected to one another at one end and are therefore connected in series.
27 and 28 show two designs with a circular tube cross-section, u. between the former one heating line ff and the latter two parallel heating lines H1 and Ha are inserted.