DE102016110814B4 - Elektrische Heizpatrone - Google Patents

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Abstract

Elektrische Heizpatrone (100, 200, 300) mit einem äußeren Metallmantel (120, 220, 320) und mit mindestens einem in einem Innenraum des äußeren Metallmantels (120, 220, 320) angeordneten elektrischen Heizelement (110, 210, 310, 410, 420, 430, 440, 450, 510), bei der das elektrische Heizelement (110, 210, 310, 410, 420, 430, 440, 450, 510) eine Raumkurve beschreibt, die durch das Rollen einer mäanderförmigen Form erzeugbar ist und bei der es zumindest Abschnitte des elektrischen Heizelements (110, 210, 310, 410, 420, 430, 440, 450, 510) gibt, welche sich in radialer Richtung gesehen berührungsfrei überlappen,dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (110, 210, 310, 410, 420, 430, 440, 450, 510) frei tragend ist.

Description

  • Elektrische Heizpatronen sind eine vielseitig einsetzbare Gattung elektrischer Heizvorrichtungen, bei denen ein elektrisches Heizelement, das typischerweise als Heizdraht oder Widerstandsdraht ausgebildet ist, im Innenraum eines äußeren Mantels, wobei der Mantel oftmals, aber nicht zwingend, durch ein Rohr, insbesondere durch ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt, gebildet wird, angeordnet ist. Dabei ist es z.B. bekannt, eine oder mehrere Heizdrahtwendeln -gegebenenfalls unter Zugspannung- in einer Isolierstofffüllung anzuordnen oder den Heizdraht unter Zugspannung auf einen Wickelkörper zu wendeln, der dann ebenfalls in einer Isolierstofffüllung angeordnet wird. Diese Gattung umfasst dabei neben Heizpatronen mit nur einem Metallmantel auch Hohlpatronen, die einen zweiten, inneren, oftmals ebenfalls rohrförmigen Metallmantel aufweisen.
  • Probleme ergeben sich bei derartigen Anordnungen des Heizdrahts insbesondere dann, wenn bei beschränktem Bauraum und relativ geringen Betriebsspannungen, beispielsweise 12V oder 24V, vergleichsweise hohe Heizleistungen beispielsweise 120W oder 240W, realisiert werden sollen, bzw. wenn mit hohen Strömen gearbeitet werden soll und die Anordnung des benötigten Widerstands im Raum schwierig ist. Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine elektrische Heizpatrone bereitzustellen, die so aufgebaut ist, dass eine hohe Leistungsdichte bei kleinen Betriebsspannungen bzw. großen Strömen auf engem Bauraum realisiert werden kann.
  • Aus der DE 623 550 A ist eine elektrische Heizpatrone mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Heizpatrone mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Die erfindungsgemäße elektrische Heizpatrone weist, wie üblich, einen äußeren Metallmantel, der die elektrische Heizpatrone von der Umgebung abgrenzt und mindestens ein in einem Innenraum des äußeren Metallmantels angeordnetes elektrisches Heizelement, das in der Regel als Heiz- oder Widerstandsdraht ausgeführt ist, auf. Der äußere Metallmantel ist dabei vorzugsweise rohrförmig, beispielsweise in Form eines Zylinderrohrs, ausgebildet, wobei die Geometrie des Rohrquerschnitts, auf dem die Verlaufsrichtung oder, mit anderen Worten gesagt, die Erstreckungsrichtung des Rohrs senkrecht steht, bevorzugt aber nicht zwingend kreisförmig ist. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ist der äußere Metallmantel also ein Mantelrohr. Bei gekrümmten Rohren variiert die Erstreckungsrichtung von Ort zu Ort.
  • Erfindungswesentlich ist die besondere Formgebung des elektrischen Heizelements: Es ist so geformt, dass es eine Raumkurve beschreibt, die aus einer mäanderförmigen Form durch Rollen, insbesondere durch Rollen um die Rohrachse des Rohres, z.B. wenn der Metallmantel ein Zylindermantel bzw. das Mantelrohr ein Zylinderrohr ist, erzeugbar ist, wobei es zudem zumindest Abschnitte des elektrischen Heizelements gibt, welche sich in radialer Richtung, also senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Metallmantels gesehen, berührungsfrei überlappen. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass das elektrische Heizelement zumindest abschnittsweise mehrlagig im äußeren Metallmantel angeordnet ist.
  • Insbesondere dann, wenn die einzelnen Windungen des Mäanders aus im Wesentlichen parallel zueinander und parallel zur die Erstreckungsrichtung der elektrischen Heizpatrone definierenden Rohrachse verlaufenden Seitenabschnitten, die von in etwa halbkreisförmigen Bögen miteinander verbunden werden, bestehen, kann bei dieser Ausgestaltung die Länge des Zylinderrohrs ideal ausgenutzt werden, während durch das Aufrollen zu einer Raumform, bei der zumindest Abschnitte des elektrischen Heizelements in radialer Richtung überlappen, dessen Durchmesser optimal genutzt werden kann. Insgesamt wird so eine Optimierung der erreichbaren Heizleistung erreicht. Insbesondere in Fällen, in denen der Biegeradius für die in etwa halbreisförmigen Bögen durch die mechanischen Eigenschaften des elektrischen Heizelements beschränkt ist, kann auch ein Schlaufenverlauf vorteilhaft sein, bei dem der Abstand zwischen den Seitenabschnitten jeweils auf den diese verbindenden im Wesentlichen halbkreisförmigen Bögen, die dann allerdings einen Winkel von mehr als 180° beschreiben, hin zunimmt.
  • Es wird explizit darauf hingewiesen, dass ein durch Rollen einer mäanderförmigen Form erzeugbarer Verlauf eines elektrischen Heizelements im Raum nicht nur durch Anwendung dieser Vorschrift hergestellt werden kann, sondern z.B. auch mit einem Vollautomaten durch ein direktes Biegen des elektrischen Heizelements in diese Struktur erzeugbar ist. Dieses Merkmal ist demnach nicht als Beschränkung auf eine bestimmte Herstellungsweise zu interpretieren, sondern lediglich als Definition einer Klasse von Formen im Raum.
  • Erfindungsgemäß ist das elektrische Heizelement frei tragend. Dann ist der Zusammenbau der Heizpatrone besonders einfach und das Risiko, die angestrebte Heizleistung durch unerwünschten Kurzschluss zwischen einzelnen Mäanderschlingen zu reduzieren, wird reduziert. Dieses Merkmal ist insbesondere dann erfüllt, wenn das Heizelement ohne Unterstützung durch eine Trägerstruktur formstabil unter der Einwirkung der Schwerkraft und/oder von Trägheitskräften, wie sie bei üblicher Handhabung des elektrischen Heizelements auftreten, bleibt.
  • Wenn das elektrische Heizelement einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, und stattdessen beispielsweise einen ovalen, rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist, kann die Anpassung der Heizleistung, die bei optimaler Ausnutzung des verfügbaren Bauraums erreichbar ist, weiter verbessert werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mäanderförmige Form des elektrischen Heizelements Mäanderschlingen mit unterschiedlicher Länge, also mit anderen Worten gesagt unterschiedlich lange Abstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kehren der mäanderförmigen Form, aufweist. Durch diese Maßnahme kann die Leistungsverteilung der Heizleistung innerhalb der elektrischen Heizpatrone angepasst werden. Insbesondere kann beispielsweise dadurch, dass die beim gerollten elektrischen Heizelement radial weiter innen liegenden Mäanderschlingen kürzer ausgeführt sind, einer verringerten Wärmeabfuhr in diesem Bereich der elektrischen Heizpatrone Rechnung getragen werden.
  • Ein einfacher Zusammenbau und eine präzise Positionierung des elektrischen Heizelements kann dadurch erreicht werden, dass das elektrische Heizelement zumindest abschnittsweise in einem einstückig oder mehrstückig ausgebildeten, elektrisch isolierenden Keramikformteil aufgenommen ist.
  • Eine besonders kompakte Anordnung, die dennoch eine vollständige und sichere elektrische Isolation insbesondere der einander in radialer Richtung überlappenden Abschnitte des elektrischen Heizelements kann erreicht werden, wenn eine elektrische Isolierstoffschicht vorhanden ist, die auf dieselbe Weise gerollt oder geformt ist wie das elektrische Heizelement. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass ein in einer Ebene verlaufendes, mäanderförmiges elektrisches Heizelement auf eine Isolationsfolie, ein Keramikvlies oder einen Mikanitstreifen bzw. ein Mikanitrohr, der bzw. das hinreichend dünn ist, um aufgerollt zu werden, die beispielsweise die Form eines rechteckigen Streifens haben können, gelegt und dann aufgerollt wird.
  • Bevorzugt wird somit, wenn zwischen den in radialer Richtung berührungsfrei überlappenden Abschnitten des elektrischen Heizelements und/oder in radialer Richtung zwischen Abschnitten des elektrischen Heizelements ein Abschnitt eines elektrisch isolierenden Materials angeordnet ist. Dieser kann aber auch einfach dadurch erreicht werden, dass das elektrische Heizelement alternativ oder zusätzlich zu Keramikformteil, Isolierstofffolie bzw. Mikanitstreifen in einen Isolierstoff, insbesondere MgO, eingebettet ist.
  • In allen Fällen ist es bevorzugt, wenn die elektrische Heizpatrone verpresst bzw. verdichtet ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
    • 1a: eine Explosionsdarstellung einer ersten elektrischen Heizpatrone,
    • 1b: einen Schnitt durch die elektrische Heizpatrone aus 1a in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der elektrischen Heizpatrone,
    • 1c: das elektrische Heizelement der elektrischen Heizpatrone aus 1a in abgerolltem Zustand,
    • 2a: eine Explosionsdarstellung einer zweiten elektrischen Heizpatrone,
    • 2b: einen Schnitt durch die elektrische Heizpatrone aus 2a in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der elektrischen Heizpatrone,
    • 2c: das elektrische Heizelement der elektrischen Heizpatrone aus 2a in abgerolltem Zustand,
    • 3a: eine Explosionsdarstellung einer dritten elektrischen Heizpatrone,
    • 3b: einen Schnitt durch die elektrische Heizpatrone aus 3a in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der elektrischen Heizpatrone,
    • 3c: das elektrische Heizelement der elektrischen Heizpatrone aus 3a in abgerolltem Zustand,
    • 4a: ein erstes elektrisches Heizelement in abgerolltem Zustand,
    • 4b: ein zweites elektrisches Heizelement in abgerolltem Zustand,
    • 4c: ein drittes elektrisches Heizelement in abgerolltem Zustand,
    • 4d: den Querschnitt des elektrischen Heizelements aus 4c,
    • 4e: ein viertes elektrisches Heizelement in gerolltem Zustand,
    • 4f: den Querschnitt des elektrischen Heizelements aus 4e,
    • 4g: ein fünftes elektrisches Heizelement in gerolltem Zustand,
    • 4h: den Querschnitt des elektrischen Heizelements aus 4g,
    • 5a: ein sechstes elektrisches Heizelement in abgerolltem Zustand,
    • 5b: das elektrische Heizelement aus 5a in gerolltem Zustand, und
    • 5c: einen Querschnitt durch die Darstellung der 5a.
  • Gleiche Bauelemente gleicher Ausführungsformen werden in allen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit nichts anderes erwähnt ist. Ferner sind teilweise, um die Übersichtlichkeit zu steigern, in Figuren, die dasselbe Ausführungsbeispiel betreffen, nicht immer alle Bezugszeichen eingetragen.
  • Die 1a bis 1c zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizpatrone 100. Wie man besonders gut in der Explosionsdarstellung der 1a erkennt, weist die elektrische Heizpatrone 100 ein elektrisches Heizelement 110 auf, das zwischen einem äußeren Metallmantel 120 und einem inneren Metallmantel 130 angeordnet sind, die mittels einer in 1a vom Betrachter abgewandten und daher nicht sichtbaren Bodenfläche miteinander verbunden sind. Wie in 1b gut zu sehen ist, ist das elektrische Heizelement 110 in einem elektrisch isolierendem Material 140, z.B. MgO-Granulat, eingebettet, das aber in 1a aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Ferner ist die in 1a für den Betrachter erkennbare Stirnfläche der elektrischen Heizpatrone 100 in zusammengesetztem Zustand mit einem kreisringförmigen Deckel 150 verschlossen. Hier wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen kann natürlich auch beidseitig ein kreisringförmiger Deckel verwendet werden, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn ein elektrisches Heizelement verwendet wird, dessen Anschlüsse an unterschiedlichen Stirnflächen der elektrischen Heizpatrone angeordnet sind.
  • Der äußere Metallmantel 120 und der innere Metallmantel 130 sind dabei jeweils als Zylinderrohr ausgeführt und konzentrisch zueinander angeordnet. Die Erstreckungsrichtung E des äußeren Metallmantels 120 bzw. des inneren Metallmantels 130 ist somit durch die Zylinderachse vorgegeben, wobei es in diesem Ausführungsbeispiel ebenso wie in allen anderen denkbaren Ausführungsbeispielen keinen Unterschied macht, ob man die positive Erstreckungsrichtung in Richtung auf die Bodenfläche und die negative Erstreckungsrichtung auf den Deckel 150 zeigen lässt oder umgekehrt. Das Vorzeichen des die Erstreckungsrichtung in einem Koordinatensystem im Raum beschreibenden Vektors ist also in diesem Beispiel ebenso wie auch grundsätzlich frei wählbar.
  • Wie man in 1c, die das elektrische Heizelement 110 in abgerolltem oder nicht gerolltem Zustand, also nicht in dem Zustand, in dem es eingebaut wird, zeigt, besonders gut erkennt, hat das elektrische Heizelement eine mäanderförmige Form mit Mäanderschlingen 111,112. Die Mäanderschlingen 111,112 werden dabei im dargestellten Beispiel jeweils von zwei im Wesentlichen parallel zueinander, insbesondere in eingebautem Zustand des elektrischen Heizelements 110 im Wesentlichen in bzw. gegen die Erstreckungsrichtung E der elektrischen Heizpatrone 100 verlaufenden Abschnitten 114, die jeweils einseitig mit einem in etwa halbkreisförmigen Bogen 115 verbunden sind, gebildet, wobei anzumerken ist, dass jeder der Abschnitte 114 zu zwei benachbarten Mäanderschlingen mit in gegenüberliegende Richtungen zeigenden halbkreisförmigen Bögen 115 beiträgt. Es kann aber auch zweckmäßig sein, wenn der Abstand zwischen den Seitenabschnitten jeweils auf den diese verbindenden im Wesentlichen halbkreisförmigen Bögen, die dann allerdings einen Winkelbereich von etwas über 180° beschreiben hin zunimmt, was ebenfalls eine Mäanderform im Sinne dieser Erfindung darstellt. Diese Form ergibt sich aus der in 1c dargestellten Form, wenn man das elektrische Heizelement 110 in Richtung senkrecht zu den Abschnitten 114 bei konstant gehaltenen Biegeradien der Bögen 115 zusammenschiebt.
  • An beiden Enden des elektrischen Heizelements 110 ist jeweils ein Anschlussbolzen 116 mit einer in 1c nicht erkennbaren Bohrung, in die ein Endabschnitt des elektrischen Heizelements 110 aufgenommen und elektrisch kontaktiert ist.
  • Wie man besonders gut in der Querschnittsdarstellung gemäß 1b in Verbindung mit der Explosionsdarstellung gemäß 1a erkennt, beschreibt das in der elektrischen Heizpatrone 100 angeordnete elektrische Heizelement 110 eine Raumkurve, die sich ergibt, wenn man das in 1c abgerollt dargestellte elektrische Heizelement 100 zu einer archimedischen Spirale aufrollt, so dass in radialer Richtung, also in einer in der Schnittebene der 1b liegenden, Richtung, deren Richtungsvektor einen Punkt der die Erstreckungsrichtung definierenden Rohrachse enthält, Abschnitte 110a, 110b des elektrischen Heizelements 110 vorhanden sind, die einander berührungsfrei überlappen.
  • Die Ausführungsform der elektrischen Heizpatrone 200 gemäß 2a bis 2c unterscheidet sich von ihrem Aufbau her lediglich dadurch von der elektrischen Heizpatrone 100 gemäß 1a bis 1c, dass statt des elektrisch isolierenden Materials 140 ein Keramikformteil 240 mit einer Ausnehmung 241 zur Aufnahme des eine Raumkurve, die einer mäanderförmigen, zu einer archimedischen Spirale gerollten Form entspricht, beschreibenden elektrischen Heizelements 210 verwendet wird, in die dann das elektrische Heizelement 210 beispielsweise bei Verpressen der elektrischen Heizpatrone 200 eingepresst wird. Alternativ oder zusätzlich können vor dem Verpressen etwaig verbleibende Hohlräume noch mit einem pulverförmigen, elektrisch isolierenden Material befüllt werden.
  • Für die Beschreibung der 2a bis 2c kann ansonsten auf die vorstehende Beschreibung der 1a bis 1c zurückgegriffen werden, wobei sich die vorstehend nicht separat erwähnten Bezugszeichen jeweils durch Addition von 100 zu den Bezugszeichen, die in der Beschreibung der 1a bis 1c verwendet ergeben.
  • Die Ausführungsform der elektrischen Heizpatrone 300 gemäß 3a bis 3c unterscheidet sich von ihrem Aufbau her lediglich dadurch von der elektrischen Heizpatrone 100 gemäß 1a bis 1c, dass statt des elektrisch isolierenden Materials 140 die elektrische Isolation insbesondere der einander überlappenden Abschnitte 310a,310b des elektrischen Heizelements 310 dadurch gewährleistet ist, dass eine elektrische Isolierstoffschicht 340 in Form eines Streifens aus Isoliermaterial vorhanden ist, die auf dieselbe Weise gerollt ist wie das elektrische Heizelement 310, also zu einer archimedischen Spirale, wie besonders gut aus der Darstellung der 3a und 3b hervorgeht. Dementsprechend kann diese Struktur durch gemeinsames Aufrollen der in 3c gezeigten Anordnung aus mäanderförmigem elektrischen Heizelement 300 und streifenförmiger Isolierstoffschicht 340 erhalten werden, wobei dann das elektrische Heizelement 310 beispielsweise beim Verpressen der elektrischen Heizpatrone 300 in die Isolierstoffschicht 340 eingepresst und so fixiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich können vor dem Verpressen etwaig verbleibende Hohlräume noch mit einem pulverförmigen, elektrisch isolierenden Material befüllt werden.
  • Für die Beschreibung der 3a bis3c kann ansonsten auf die vorstehende Beschreibung der 1a bis 1c zurückgegriffen werden, wobei sich die vorstehend nicht separat erwähnten Bezugszeichen jeweils durch Addition von 200 zu den Bezugszeichen, die in der Beschreibung der 1a bis 1c verwendet ergeben.
  • Die 4a bis 4h dienen der Erläuterung verschiedener Ausgestaltungen elektrischer Heizelemente 410,420,430,440,450, die zu einer weiteren Optimierung der erzielbaren Heizleistung einer Heizpatrone, in der ein so gestaltetes elektrisches Heizelement verwendet wird, herangezogen werden können.
  • 4a zeigt ein elektrisches Heizelement 410 in abgerolltem oder nicht gerolltem Zustand, das sich von den elektrischen Heizelementen 110,210,310 dadurch unterscheidet, dass es zwei unterschiedliche Arten von Mäanderschlingen 411a,412a bzw. 411b, 412b gibt, die jeweils von zwei im Wesentlichen parallel zueinander, insbesondere in eingebautem Zustand des elektrischen Heizelements 410 im Wesentlichen in bzw. gegen die Erstreckungsrichtung der elektrischen Heizpatrone verlaufenden Abschnitten 414a bzw. 414b, die jeweils einseitig mit einem in etwa halbkreisförmigen Bogen 415 verbunden sind, gebildet werden. Dabei weisen Abschnitte 414a,414b eine verschiedene Länge auf, was dazu führt, dass z.B. die innere Windung eines durch Rollen dieser mäanderförmigen Struktur erzeugten elektrischen Heizelements 410 eine geringere Heizleistung aufweisen kann, wenn sie von den Mäanderschlingen 411b,412b mit den kürzeren Abschnitten 414b gebildet wird. Selbstverständlich kann auch mit mehr verschiedenen Längen von Mäanderschlingen oder eine quasikontinuierliche Längenvariation eine feinere Strukturierung ermöglicht werden. Die Längenvariation der Mäanderschlingen muss auch nicht monoton in Verlaufsrichtung des elektrischen Heizelements sein, sondern es kann beispielsweise die kürzeste Länge von Mäanderschlingen in einem mittleren Bereich des elektrischen Heizelements vorgesehen werden.
  • 4b zeigt ein elektrisches Heizelement 420 in abgerolltem oder nicht gerolltem Zustand, das sich von den elektrischen Heizelementen 110,210,310 dadurch unterscheidet, dass es zwei unterschiedliche Arten von Mäanderschlingen 421a,422a bzw. 421b, 422b gibt, die jeweils von zwei im Wesentlichen parallel zueinander, insbesondere in eingebautem Zustand des elektrischen Heizelements 420 im Wesentlichen in bzw. gegen die Erstreckungsrichtung der elektrischen Heizpatrone verlaufenden Abschnitten 424a bzw. 424b, die jeweils einseitig mit einem in etwa halbkreisförmigen Bogen 425 verbunden sind, gebildet werden, wobei die Mäanderschlingen 421a,422a bzw. 421b,422b vor dem Aufrollen in zwei unterschiedlichen Ebenen liegen. Auf diese Weise ist es möglich, eine gerollte Struktur zu erhalten, bei der beide Enden des elektrischen Heizelements 420 unabhängig vom Ausmaß eines berührungsfreien Überlapps von Abschnitten des elektrischen Heizelements nahe beieinander liegen.
  • Die Raumkurve, die das in den 4c und 4d dargestellte elektrische Heizelement 430, das in den 4e und 4f dargestellte elektrische Heizelement 440 und das in den 4g und 4h dargestellte elektrische Heizelement 450 beschreiben, wenn sie in einer fertigen elektrischen Heizpatrone aufgenommen sind, entspricht im Wesentlichen der Raumkurve der elektrischen Heizelemente 110,210 bzw. 310 in den 1a, 2a bzw. 3a. Die Heizelemente 430,440 und 450 unterscheiden sich aber hinsichtlich ihres Querschnitts Q, der beim Heizelement 430, wie in 4d ersichtlich, kreisförmig, beim Heizelement 440, wie in 4f ersichtlich, oval und beim Heizelement 450, wie in 4h ersichtlich, rechteckig ist. Diese Querschnittvariation hat zur Folge, dass die Resistivität eines Leiters, aus dem das elektrische Heizelement geformt ist, variiert, was zu einer Anpassung der Heizleistung dienen kann. Gleichzeitig kann auf diese Weise die Verformbarkeit in eine gegebene Richtung bei gleich gehaltener Querschnittsfläche angepasst werden, was gegebenenfalls z.B. die Möglichkeit schaffen kann, engere Windungen der Mäanderschlingen vorzusehen.
  • Auch bei den Ausführungsformen des elektrischen Heizelements 410,420,430,440,450 kann zweckmäßig sein, wenn der Abstand zwischen den Seitenabschnitten jeweils auf den diese verbindenden in etwa halbkreisförmigen Bögen hin zunimmt.
  • Wie das in den 5a bis 5c dargestellte elektrische Heizelement 510 zeigt, müssen die in etwa halbkreisförmigen Bögen 515 nicht zwingend in oder gegen die Erstreckungsrichtung der elektrischen Heizpatrone zeigen, so dass die Mäanderschlingen 511,512 parallel zu dieser verlaufen, sondern sie können auch in Umfangsrichtung hinsichtlich der Rollachse verlaufen.
  • Bezugszeichenliste
  • 100, 200, 300
    elektrische Heizpatrone
    110, 210, 310, 410, 420,
    430, 440, 450, 510
    elektrisches Heizelement
    110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b
    Abschnitt (des Heizelements)
    111, 112, 211, 212, 311, 312, 411a,
    411b, 412a, 412b, 421a, 421b, 422a,
    422b, 511, 512
    Mäanderschlinge
    114, 214, 314, 414a, 414b, 424a, 424b
    Abschnitt
    115, 215, 315, 415, 425, 515
    Bogen
    116, 216, 316,, 416, 426, 516
    Anschlussbolzen
    120, 220, 320
    äußerer Metallmantel
    130, 230, 330
    innerer Metallmantel
    140
    elektrisch isolierendes Material
    150, 250, 350
    Deckel
    240
    Keramikformteil
    241
    Ausnehmung
    340
    Isolierstoffschicht
    Q
    Querschnitt
    E
    Erstreckungsrichtung
    I
    Innenraum

Claims (8)

  1. Elektrische Heizpatrone (100, 200, 300) mit einem äußeren Metallmantel (120, 220, 320) und mit mindestens einem in einem Innenraum des äußeren Metallmantels (120, 220, 320) angeordneten elektrischen Heizelement (110, 210, 310, 410, 420, 430, 440, 450, 510), bei der das elektrische Heizelement (110, 210, 310, 410, 420, 430, 440, 450, 510) eine Raumkurve beschreibt, die durch das Rollen einer mäanderförmigen Form erzeugbar ist und bei der es zumindest Abschnitte des elektrischen Heizelements (110, 210, 310, 410, 420, 430, 440, 450, 510) gibt, welche sich in radialer Richtung gesehen berührungsfrei überlappen, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (110, 210, 310, 410, 420, 430, 440, 450, 510) frei tragend ist.
  2. Elektrische Heizpatrone (100,200,300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (110, 210, 310, 410, 420, 430, 440, 450, 510) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt (Q) aufweist.
  3. Elektrische Heizpatrone (100, 200, 300) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Form Mäanderschlingen (111, 112, 211, 212, 311, 312, 411a, 411b, 412a, 412b, 421a, 421b, 422a, 422b, 511,5 12) mit unterschiedlicher Länge aufweist.
  4. Elektrische Heizpatrone (100, 200, 300) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (110,210,310,410,420,430,440,450, 510)zumindest abschnittsweise in einem einstückig oder mehrstückig ausgebildetem, elektrisch isolierenden Keramikformteil (240) aufgenommen ist.
  5. Elektrische Heizpatrone (100,200,300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Isolierstoffschicht (340) vorhanden ist, die auf dieselbe Weise gerollt ist wie das elektrische Heizelement (110,210,310,410,420,430,440,450,510).
  6. Elektrische Heizpatrone (100,200,300) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den in radialer Richtung berührungsfrei überlappenden Abschnitten des elektrischen Heizelements (110,210,310,410, 420,430,440,450,510) und/oder in radialer Richtung zwischen Abschnitten des elektrischen Heizelements (110,210, 310,410,420,430,440,450,510)und dem äußeren Metallmantel (120,220,320) ein Abschnitt eines elektrisch isolierenden Materials angeordnet ist.
  7. Elektrische Heizpatrone (100,200,300) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (110,210,310,410,420,430,440,450, 510) in einen Isolierstoff, insbesondere MgO-Granulat, eingebettet ist.
  8. Elektrische Heizpatrone (100,200,300) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizpatrone verdichtet, bevorzugt hochverdichtet und/oder verpresst ist.
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