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Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung für Fluide mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Elektrische Heizvorrichtungen finden breite Anwendung für die Beheizung von Fluiden. Beispielsweise ist es bekannt, für diesen Zweck elektrische Rohrheizkörper so zu verformen, dass ihr mittlerer Abschnitt in eine gewünschte Form gebracht -beispielsweise gewendelt oder einfach U-förmig gebogen- in das Fluid hineinragt, während ihre Endabschnitte durch eine Durchführung in einem Flansch hindurchgeführt sind. Natürlich kann man auch analoge Aufbauten mit mehreren Rohrheizkörpern verwenden. Dieses Aufbauprinzip ist beispielweise von den Einschraubheizkörpern Typ EHK der Anmelderin bekannt.
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Probleme kann dieses Aufbauprinzip aber insbesondere dann hervorrufen, wenn es sich bei der Beheizung der zu beheizenden Flüssigkeiten zu außergewöhnlichen Betriebsbedingungen kommen kann, beispielsweise, wenn die elektrische Heizvorrichtung zeitweise nicht so weit wie es für den Regelbetrieb vorgesehen ist in das Fluid eintaucht (etwa bei Fluidverlust in einem geschlossenen Kreislauf) oder wenn die Wärmeabfuhr von der elektrischen Heizvorrichtung aus einem anderen Grund nicht ordnungsgemäß erfolgen kann, beispielsweise weil Anlagerungen an der elektrischen Heizvorrichtung auftreten können.
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In diesem Fall müssen Maßnahmen getroffen werden, um zu verhindern, dass die elektrische Heizvorrichtung durch eine lokale Überhitzung zerstört wird, zu Schäden an dem Gerät, in dem sie verwendete wird führen kann oder einen Brand verursachen kann.
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Eine solche Maßnahme besteht darin, die verwendeten elektrischen Rohrheizkörper mit Schmelzsicherungen abzusichern. Allerdings zeigt sich in der Praxis, dass die Gewährleistung eines Wärmetransports zu einer solchen Schmelzsicherung in einer Weise, die das rechtzeitige Ansprechen der Schmelzsicherung gewährleistet, problematisch ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte elektrische Heizvorrichtung für Fluide mit mindestens einer Schmelzsicherung bereitzustellen, bei der das Ansprechverhalten der Schmelzsicherung präzise gewährleistet ist und über einen weiten Bereich hinweg bei der Herstellung der elektrischen Heizvorrichtung an deren spätere Betriebsbedingungen angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst von einer elektrischen Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße elektrische Heizvorrichtung zur Beheizung von Fluiden hat einen äußeren, rohrförmigen Metallmantel, der eine anschlussseitige Stirnseite, an der elektrische Anschlüsse der elektrischen Heizvorrichtung vorhanden sind aufweist und in dessen Innenraum mindestens ein elektrischer, vorzugsweise verdichteter, Rohrheizkörper oder mindestens zwei elektrische, vorzugsweise verdichtete, Heizpatronen angeordnet sind, wobei mindestens ein endseitiger Abschnitt des elektrische Rohrheizkörper oder mindestens einer elektrischen Heizpatrone mit einer Schmelzsicherung, die innerhalb des äußeren rohrförmigen Metallmantels der elektrischen Heizvorrichtung angeordnet ist, abgesichert ist.
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Erfindungsgemäß ist dabei mindestens ein zur Schmelzsicherung radial versetzt verlaufender Abschnitt mindestens eines elektrischen Rohrheizkörpers oder ein zur Schmelzsicherung radial versetzt verlaufender Abschnitt mindestens einer elektrischen Heizpatrone vorhanden. Mit anderen Worten gibt es also einen Abschnitt eines elektrischen Rohrheizkörpers oder einer Heizpatrone, der in einer Schnittebene durch die elektrische Heizvorrichtung, in der die Schmelzsicherung und dieser Abschnitt liegen betrachtet, neben der Schmelzsicherung, üblicherweise parallel zu dieser verläuft.
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Noch anders umschrieben bedeutet dies, dass ein solcher Abschnitt in Erstreckungsrichtung der elektrischen Heizvorrichtung mit der Schmelzsicherung überlappt, so dass ein Querschnitt durch die elektrische Heizvorrichtung senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung in dem so definierten Überlappungsbereich sowohl die Schmelzsicherung als auch diesen Abschnitt des elektrischen Rohrheizkörpers oder der elektrischen Heizpatrone schneidet.
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Die technische Wirkung dieser Maßnahme ist, dass auf diese Weise im Vergleich zur früheren Praxis ein zusätzlicher Energieeintrag in die Schmelzsicherung bereitgestellt wird, der ein zügiges und zuverlässiges Ansprechen der Schmelzsicherung sicherstellt.
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An dieser Stelle sollen auch noch einige Erläuterungen zur verwendeten Terminologie bei der Beschreibung der Geometrie und des Aufbaus der elektrischen Heizvorrichtung gegeben werden:
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Ein sich anbietender Bezugspunkt für die Beschreibung der Geometrie des Aufbaus der elektrischen Heizvorrichtung ist deren äußerer, rohrförmiger Metallmantel, der durch ein Rohr -in der Regel, aber nicht zwingend mit kreisförmigem Querschnitt- aus Metall gebildet wird, an dessen einem Ende -dem anschlussseitigen Ende- die elektrischen Anschlüsse der elektrischen Heizvorrichtung herausgeführt wird und an dessen anderem Ende in der Regel eine Bodenfläche angeordnet, insbesondere angeformt, verbunden oder eingesetzt ist.
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Bei symmetrischen Rohrquerschnitten, wie sie zwar nicht zwingend, aber doch in der Praxis meistens vorliegen, weist ein solches Rohr eine Mittellinie auf, die durch die Punkte, die bezogen auf einen Querschnitt auf einer Symmetrieachse dieses Querschnitts liegen -also beispielsweise bei einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt die Kreismittelpunkte, oder bei einem Rohr mit quadratischem Querschnitt die in der jeweiligen Querschnittsfläche liegenden Punkte der vierzähligen Symmetrieachse- gebildet wird.
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Diese Mittellinie gibt dann die Verlaufsrichtung im Raum an. Ist das Rohr gerade, handelt es sich um eine Mittelachse. Ist das Rohr gekrümmt, ist auch die Mittellinie gekrümmt und steht lokal senkrecht auf jedem Rohrquerschnitt.
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Die von einem Punkt einer -beispielswiese durch den Verlauf einer zylindrischen Schmelzsicherung oder eines im Wesentlichen gerade und lokal parallel zur Mittellinie des rohrförmigen Metallmantels verlaufenden Abschnitts eines Anschlussdrahts oder eines gerade verlaufenden Abschnitts eines Heizdrahts gegebenen- Linie ausgehenden radialen Richtungen sind durch die Verbindungslinien zwischen dem Punkt und dem Rohrmantel, die in einer lokal zur Mittellinie senkrecht stehenden Querschnittsfläche des Rohrmantels liegen gegeben.
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Wenn nachfolgend von unbeheizten Bereichen eines elektrischen Rohrheizkörpers oder einer elektrischen Heizpatrone gesprochen wird, ist der Begriff „unbeheizter Bereich“ nicht in einem idealen Sinn zu verstehen, denn ein Stromfluss durch einen Draht mit einem Widerstand führt bekanntermaßen stets zu einer Erwärmung, sondern in einem realistischen Sinn, d.h. als ein Bereich, in dem die abgegebene Heizleistung der elektrischen Heizvorrichtung deutlich geringer ist, als die Nenn-Heizleistung der Heizvorrichtung pro Längeneinheit der beheizten Zone, für deren Erbringung sie ausgelegt ist. In elektrischen Heizvorrichtungen mit einem von außen mit einem elektrischen Heizelement bewickelten Wickelkörper ist in einem unbeheizten Bereich keine Windung des Heizelements vorhanden.
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Wenn nachfolgend von einem gut wärmeleitenden Material die Rede ist, wird als Voraussetzung dafür, dass ein Material diese Bedingung erfüllt angesehen wird, dass seine spezifische Wärmeleitfähigkeit größer als 4 W/m*K ist.
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Im Zusammenhang mit der Unterscheidung zwischen elektrischem Rohrheizkörper und elektrischer Heizpatrone, die als alternative Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung genannt wird, wird für Fragen zu deren jeweiligem Aufbau auf die weiter unten folgende Figurenbeschreibung verwiesen. Schon hier soll allerdings darauf hingewiesen werden, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung bereits mit nur einem elektrischen Rohrheizkörper realisierbar ist, da dieser zwei anschlussseitige Endbereiche aufweist, die bei geeigneter Formgebung des elektrischen Rohrheizkörpers beide an der Anschlussseite der elektrischen Heizvorrichtung liegen können, aber zwei elektrische Heizpatronen erfordert. Selbstverständlich ist die Verwendung einer höheren Zahl von elektrischen Rohrheizkörpern bzw. elektrischen Heizpatronen bei einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung möglich und in vielen Fällen auch bevorzugt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zur Schmelzsicherung radial versetzt verlaufende Abschnitt einen unbeheizten Bereich aufweist. Diese Maßnahme führt dazu, dass der zusätzliche Energieeintrag, der das Ansprechen der Schmelzsicherung mit beeinflusst, durch die Länge des unbeheizten Abschnitts geregelt werden kann.
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Ein weiterer Parameter, der zur Beeinflussung des Ansprechverhaltens verwendet werden kann, wird erschlossen, wenn der Abstand der innerhalb des äußeren, rohrförmigen Metallmantels angeordneten beheizten Bereiche der mindestens zwei - insbesondere endseitigen- Abschnitte eines elektrischen Rohrheizkörpers -die zu demselben oder unterschiedlichen elektrischen Rohrheizkörpern gehören können- oder der mindestens zwei elektrischen Heizpatronen von der anschlussseitigen Stirnseite des rohrförmigen Metallmantels unterschiedlich ist.
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Damit kann insbesondere nicht nur der Wärmeeintrag durch den radial versetzten endseitigen Abschnitt des elektrischen Rohrheizkörpers oder der elektrischen Heizpatrone beeinflusst werden, je nachdem wie lang der radial zur Schmelzsicherung versetzt verlaufende beheizte Bereich ist, sondern auch der Wärmeeintrag durch den unmittelbar mit der Schmelzsicherung verbundenen Endabschnitt dadurch beeinflusst werden, dass der Abstand eines in diesem vorgesehenen beheizten Bereichs von der in gegebenem Abstand zum Rand des äußeren rohrförmigen Metallmantels der elektrischen Heizvorrichtung angeordneten Schmelzsicherung variiert wird.
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Es können aber auch beheizte Bereiche mehrerer oder aller elektrischer Rohrheizkörper oder mehrere oder aller elektrischer Heizpatronen in gleichem Abstand zum Rand des äußeren rohrförmigen Metallmantels der elektrischen Heizvorrichtung angeordnet sein.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zusätzlich zu der Schmelzsicherung ein rücksetzbarer Thermoschalter, z.B. ein Bimetallschalter vorhanden ist, der so konfiguriert ist, dass er vor der Schmelzsicherung anspricht. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass jedesmal, wenn eine lokale Überhitzung der elektrischen Heizvorrichtung vermieden wird, eine Schmelzsicherung ausgetauscht werden muss, was je nach Anordnung der Schmelzsicherung bzw. der elektrischen Heizvorrichtung einen hohen Wartungsaufwand mit sich bringen kann.
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Insbesondere ist es dann empfehlenswert, dass der rücksetzbare Thermoschalter galvanisch vom Heizkreis getrennt ist.
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Besonders gut lässt sich das Ansprechverhalten von Schmelzsicherungen und Bimetallschaltern steuern, wenn ein Wärmeleitkörper vorhanden ist, der mindestens eine Öffnung aufweist, in die einer der endseitigen Abschnitte eines elektrischen Rohrheizkörper oder in die ein Abschnitt einer der elektrischen Heizpatronen aufgenommen ist und/oder das der Wärmeleitkörper eine Öffnung aufweist, in die der rücksetzbare Thermoschalter oder die Schmelzsicherung zumindest teilweise aufgenommen ist. Durch die geometrische Ausgestaltung eines solchen Wärmeleitkörpers, der insbesondere aus Kupfer oder einem anderen gut Wärme leitenden Metall gefertigt sein kann, kann der Wärmefluss gezielt gelenkt werden.
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Die Öffnungen können insbesondere als Bohrungen ausgeführt sein, die den Wärmeleitkörper von seiner anschlussseitigen Seite aus hin zu der der anschlussseitigen Seite gegenüberliegenden Seite des Wärmeleitkörpers durchsetzen.
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Vorzugsweise umfasst der in eine Öffnung des Wärmeleitkörpers aufgenommene Abschnitt des elektrischen Rohrheizkörpers oder der elektrischen Heizpatrone als 1/3, besonders bevorzugt mehr als 1/2, ganz besonders bevorzugt mehr als 2/3 und höchst bevorzugt mehr als 3/4 der -insbesondere beheizten- Länge des elektrischen Rohrheizkörpers oder elektrischen Heizpatrone.
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In Öffnungen des Wärmeleitkörpers können auch Anschläge vorgesehen sein, die die Einschubtiefe für Abschnitte der elektrischen Rohrheizkörper oder der elektrischen Heizpatronen definieren.
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Besonders wirksam kann der Wärmeleitkörper für die Einleitung von Wärme in die Schmelzsicherung zur Beeinflussung von deren Ansprechverhalten verwendet werden, wenn die Schmelzsicherung in elektrischer Reihenschaltung mit dem -insbesondere endseitigen- Abschnitt eines elektrischen Rohrheizkörpers oder einer der elektrischen Heizpatronen verbunden ist und ganz oder teilweise in eine Öffnung des Wärmeleitkörpers eingetaucht ist und/oder mit diesem abschnittsweise überlappt.
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Vorteilhaft kann es dabei insbesondere zur Beeinflussung des Wärmeflusses durch den Wärmeleitkörper in einer gewünschten Weise sein, wenn zumindest Teile der unbeheizten Bereiche eines ersten Abschnitts eines elektrischen Rohrheizkörpers und des zweiten Abschnitts eines elektrischen Rohrheizkörpers in Öffnungen des Wärmeleitkörpers angeordnet sind oder dass zumindest Teile unbeheizter Bereiche der elektrischen Heizpatronen in Öffnungen des Wärmeleitkörpers angeordnet sind.
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Dabei ist vorzugsweise der Querschnitt der Öffnungen oder Bohrungen des Wärmeleitkörpers zur Anschlussseite hin größer ist als zur der Anschlussseite gegenüberliegenden Seite hin. Auf diese Weise kann insbesondere Bauraum geschaffen werden, der beispielsweise eine prozesssicherere elektrische Isolierung von in diesem Bereich angeordneten elektrischen (z.B. Krimp-) Kontakten zum Wärmeleitkörper hin ermöglicht.
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In Ausführungsformen der Erfindung, welche einen Wärmeleitkörper und einen rücksetzbaren Thermoschalter aufweisen hat sich als eine besonders effektive Anordnung erwiesen, der rücksetzbare Thermoschalter, der vorzugsweise in einem Rohr angeordnet ist, in eine zentral oder exzentrisch angeordnete Öffnung im Wärmeleitkörper zumindest ein Stück weit eingeschoben ist. Die Einschubtiefe stellt dabei noch einen weiteren Freiheitsgrad zur Regelung des Ansprechverhaltens des rücksetzbaren Thermoschalters dar. Dabei ist vorzugsweise der rücksetzbare Thermoschalter im Innenraum des Rohrs in ein gut wärmeleitendes insbesondere elektrisch isolierendes Material eingebettet, beispielsweise in Magnesiumoxidpulver.
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Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn ein Überlapp zwischen dem rücksetzbaren Thermoschalter und einem Endabschnitt eines elektrischen Rohrheizkörpers oder einer elektrischen Heizpatrone vorhanden ist, wobei diese Komponenten bevorzugt im Bereich des Überlapps im Wärmeleitkörper -insbesondere spaltfrei- verpresst sind.
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Weitere Freiheitsgrade für die Anpassung des Ansprechverhaltens der Schmelzsicherung und/oder des rücksetzbaren Thermoschalters werden dadurch erschlossen, dass beheizte Bereiche des ersten Endabschnitts eines elektrischen Rohrheizkörpers oder der ersten elektrischen Heizpatrone und beheizte Bereiche des zweiten Endabschnitts eines Rohrheizkörpers oder der zweiten elektrischen Heizpatrone unterschiedlich weit in Öffnungen des Wärmeleitkörpers aufgenommen sind.
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Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Wärmeleitkörper zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Endabschnitten von elektrischen Rohrheizkörpern oder Abschnitten von elektrischen Heizpatronen, die in ihn aufgenommen sind, eine radiale Vertiefung aufweist. Diese erleichtert insbesondere bei der Fertigung das Füllen des zunächst im äußeren Metallmantel verbleibenden Leervolumens.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die elektrische Heizvorrichtung mindestens ein Paar von elektrischen Rohrheizkörpern bestehend aus einem ersten elektrischen Rohrheizkörper mit einem beheizten Abschnitt und einem unbeheizten Abschnitt und einem zweiten elektrischen Rohrheizkörper mit einem beheizten Abschnitt und einem unbeheizten Abschnitt aufweist, wobei der erste elektrische Rohrheizkörper und der zweite elektrische Rohrheizkörper miteinander in Reihe geschaltet und zumindest abschnittsweise mit ihren anschlussseitigen Endabschnitten innerhalb des Wärmeleitkörpers verlaufend so angeordnet sind dass ein Teil des unbeheizten Abschnitts des ersten elektrischen Rohrheizkörpers neben einem Teil des beheizten Abschnitts des zweiten elektrischen Rohrheizkörpers verläuft und dass der rücksetzbare Thermoschalter im Raumvolumen zwischen dem ersten elektrischen Rohrheizkörper und dem zweiten elektrischen Rohrheizkörper des mindestens einen Paars von elektrischen Rohrheizkörpern so angeordnet ist, dass der rücksetzbare Thermoschalter im unbeheizten Bereich des ersten elektrischen Rohrheizkörpers und/oder im unbeheizten Bereich des zweiten elektrischen Rohrheizkörpers des jeweiligen Paars von Rohrheizkörpern liegt.
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Eine solche Anordnung ist insbesondere dann besonders gut installierbar, wenn der erste elektrische Rohrheizkörper und der zweite elektrische Rohrheizkörper des mindestens einen Paars von elektrischen Rohrheizkörpern über eine elektrisch leitende Brücke in Reihe geschaltet sind, so dass das Paar von elektrisch leitenden Rohrheizkörpern eine U-förmige Struktur bildet.
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Anzumerken ist noch, dass selbstverständlich eine der Erfindung entsprechende elektrische Heizvorrichtung mehrere elektrischen Rohrheizkörper oder mehrere elektrische Heizpatronen aufweisen kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind diese so angeordnet, dass sie parallel zueinander ausgerichtet sind und einen Kreisumfang definieren, da dies zu einer besonders homogenen Wärmeabgaben der elektrischen Heizvorrichtung führt. Vorzugsweise besteht dabei kein direkter Kontakt oder lediglich ein punktueller oder linienförmiger Kontakt zwischen den Rohrmänteln der elektrischen Rohrheizkörper und/oder der elektrischen Heizpatronen.
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Als vorteilhaft ist ferner anzusehen, wenn außer dem Wärmeleitkörper eine weitere Struktur vorhanden ist, die die geometrische Anordnung der elektrischen Rohrheizkörper oder elektrischen Heizpatronen im Innenraum der elektrischen Heizvorrichtung positioniert und/oder fixiert, um so zu einer definierten und reproduzierbaren Positionierung dieser Komponenten zu gelangen.
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Erfindungsgemäß aufgebaute elektrische Heizvorrichtungen erlauben insbesondere, dass für die Mäntel, also die rohrförmigen Metallstrukturen, die die Abgrenzung zur Umgebung bilden, der elektrischen Rohrheizkörper oder der elektrischen Heizpatronen ungewöhnliche Materialien verwendet werden könne, die der Fachmann sonst nicht verwenden würde. So kann statt Edelstahl auch der sehr viel günstigere Normalstahl verwendet werden. Man kann aber auch den Wärmeübertrag dadurch optimieren, dass ein gut wärmeleitfähiges Material, insbesondere Kupfer, Messing oder Aluminium, als Material für diese Mäntel gewählt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Schmelzsicherung innerhalb des Metallmantel eines elektrischen Rohrheizkörpers oder innerhalb des Metallmantels einer elektrischen Heizpatrone angeordnet ist, was insbesondere dazu führt, dass die Schmelzsicherung vor negativen mechanischen Einflüssen geschützt ist.
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Wenn sich die elektrischen und/oder mechanischen Verbindungen von Heizleiter mit Anschlussbolzen, Anschlussbozen mit Schmelzsicherung und Schmelzsicherung mit herausgeführter elektrischer Leitung innerhalb des Metallmantel eines elektrischen Rohrheizkörpers oder innerhalb des Metallmantels einer elektrischen Heizpatrone befinden kann ein zusätzlicher Schutz für diese Komponenten, insbesondere gegen das Eindringen von Feuchtigkeit erreicht werden.
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Als vorteilhaft erweist es sich weiter, wenn das Außenrohr in seiner Erstreckungsrichtung mit unterschiedlichen Granulaten/ Pulvern befüllt ist. Insbesondere kann es sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft erweisen, im Bereich der Anschlüsse der elektrischen Heizvorrichtung ein gut wärmeleitendes aber elektrisch schlecht leitendes Material, z.B. Magnesiumoxidpulver zu verwenden, während im diesem gegenüberliegenden Bereich, in dem die elektrische Isolierung bereits innerhalb des Rohrmantels des elektrischen Rohrheizkörpers oder der elektrischen Heizpatrone gewährleistet wird und keine blanken unter Strom stehenden Teile vorhanden sind, die noch besseren Wärmeleitungseigenschaften von Metallpulvern oder -Granulaten, insbesondere von Kupfer, ausgenutzt werden.
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Dadurch, dass gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der Wärmeleitkörper zumindest abschnittsweise direkt am äußeren, rohrförmigen Metallmantel der elektrischen Heizvorrichtung anliegt kann gewährleistet werden, dass die in den Wärmeleitkörper abgegebene Wärme ordnungsgemäß abgeführt und ebenfalls noch zur Erwärmung des Fluids genutzt werden kann.
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Wenn eine Schicht, insbesondere eine Keramikschicht zumindest abschnittsweise zwischen Wärmeleitkörper und elektrischem Rohrheizkörper oder elektrischer Heizpatrone und/oder zwischen Wärmeleitkörper und dem äußeren Metallmantel der elektrischen Heizvorrichtung vorhanden ist, kann erreicht werden, dass auch hohe Anforderungen an die Durchschlagfestigkeit bzw. Hochspannungsfestigkeit der elektrischen Heizvorrichtung erfüllt werden können.
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Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, der elektrische Rohrheizkörper oder die elektrische Heizpatrone zumindest in einem Abschnitt, welcher sowohl zumindest das Ende der beheizten Zone erfasst als auch den Bereich der Schmelzsicherung, mit einem zweiten, äußeren Mantel versehen sind. Dieser kann zu einer gezielten weiteren Verbesserung der Wärmeleitung in diesem Bereich eingesetzt werden.
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Einen weiteren Parameter zur Optimierung des Ansprechverhaltens der Schmelzsicherung bei gegebenen Betriebsparametern kann gewonnen werden, wenn die beheizten Bereiche mindestens eines der elektrischen Rohrheizkörper oder mindestens einer der elektrischen Heizpatronen zur Anschlussseite hin und insbesondere in einem Bereich, in dem sie innerhalb einer Öffnung des Wärmeleitkörpers verlaufen eine erhöhte Leistungsdichte aufweisen.
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Eine besonders effektive Wärmeabfuhr zum äußeren rohrförmigen Metallmantel der elektrischen Heizvorrichtung wird erreicht, wenn die elektrische Heizvorrichtung zumindest im beheizten Bereich der elektrischen Rohrheizkörper oder der elektrischen Heizpatronen verdichtet ist.
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Vorteilhaft ist es ferner, wenn die elektrische Heizvorrichtung im Bereich, in dem der Wärmeleitkörper angeordnet ist, einen größeren Außendurchmesser aufweist als im sich von der Anschlussseite weg erstreckenden Bereich der elektrischen Heizvorrichtung, wobei vorzugsweise die elektrische Heizvorrichtung im Bereich des größeren Durchmessers eine geringere Verdichtung aufweist als im Bereich mit dem kleineren Durchmesser. Dadurch kann einerseits Bauraum im Bereich des Wärmeleitkörpers bereitgestellt werden, während umgekehrt im eigentlichen beheizten Bereich der elektrischen Heizvorrichtung Bauvolumen und Gewicht gespart werden können.
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Um einen Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder zu beheizenden Flüssigkeiten insbesondere von der Anschlussseite her zu gewährleisten hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die elektrische Heizvorrichtung eine Vergusschicht, insbesondere eine Vergussschicht aus Epoxidharz oder Silikonkautschuk, aufweist, welche allenfalls in indirektem thermischen Kontakt zum Wärmeleitkörper steht, um eine Degeneration der Vergussschicht durch langfristige thermische Belastungen zu vermeiden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert. Es zeigt:
- 1: eine teilweise geöffnete Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung,
- 2: eine vergrößerte Darstellung eines ersten Details A1 aus 1,
- 3: eine vergrößerte Darstellung eines zweiten Details B1 aus 1,
- 4: eine vergrößerte Darstellung eines dritten Details C1 aus 1,
- 5: einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte elektrische Heizvorrichtung entlang einer Schnittebene, in der die Mittelachse der elektrischen Heizvorrichtung liegt,
- 6: eine vergrößerte Darstellung eines ersten Details A5 aus 5,
- 7: eine vergrößerte Darstellung eines ersten Details B5 aus 5,
- 8a: eine erste Ansicht des Wärmeleitkörpers der elektrischen Heizvorrichtung aus 1,
- 8b: eine zweite Ansicht des Wärmeleitkörpers aus 8a, die seine anschlussseitige Stirnfläche zeigt,
- 8c: eine dritte Ansicht des Wärmeleitkörpers aus 8a, die die seiner anschlussseitigen Stirnfläche gegenüberliegende Stirnfläche zeigt,
- 9: den teilweise geöffneten Wärmeleitkörper der elektrischen Heizvorrichtung aus 1 mit einem darin eingeführten Paar von elektrischen Rohrheizkörpern,
- 10: ein zweites Ausführungsbeispiel für eine elektrische Heizvorrichtung im Querschnitt,
- 11: ein drittes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Heizvorrichtung im Querschnitt, und
- 12: ein viertes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Heizvorrichtung im Querschnitt.
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Anzumerken ist zunächst, dass nicht alle Bezugszeichen in allen Figuren dargestellt sind, um die Übersichtlichkeit der Figuren zu verbessern. Gleiche Bauteile gleicher Ausführungsbeispiele sind jedoch stets mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine teilweise geöffnete Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung 1 zur Beheizung von Fluiden mit einem äußeren rohrförmigen, hier als Hohlzylinder ausgeführten Metallmantel 100 mit einem Boden 110. Im Innenraum des äußeren rohrförmigen Metallmantels 100, in dessen Innenraum sechs elektrische Rohrheizkörper 200,300, 400,500,600,700 angeordnet sind, die in diesem Ausführungsbeispiel paarweise miteinander in Reihe geschaltet sind, wie weiter unten noch näher erläutert wird.
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Ferner sind ein Wärmeleitkörper 900 und insgesamt vier Temperatursicherungen, nämlich die in die elektrischen Rohrheizkörper 200,300 und 500 aufgenommenen Schmelzsicherungen 280,380 und 580 und eine weitere, innerhalb eines Rohrs 820 angeordneter Temperatursicherung vorhanden die, wie ebenfalls weiter unten noch genauer erläutert wird, im Innenraum des äußeren rohrförmigen Metallmantels 100 angeordnet sind.
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Der grundsätzliche Aufbau der elektrischen Rohrheizkörper 200,300,400,500, 600,700 und ihre Verschaltung zu Paaren kann besonders deutlich am Beispiel der 9 nachvollzogen werden, in der das aus den Rohrheizkörpern 600 und 700 gebildete Paar bei geöffnet dargestelltem Wärmeleitkörper 900 gezeigt wird. Sie weisen jeweils einen rohrförmigen, in diesem Fall als Zylinderrohr ausgeführten, Metallmantel 210,310,410,510, 610,710 auf, in dessen Innenraum jeweils eine Heizdrahtwendel 220,320,420,520,620,720 im Wesentlichen längs der Zylinderachse des Metallmantels 210,310,410,510,610,710 geführt ist, die durch ein Einbettung in ein elektrisch nicht leitendes, aber gut Wärme leitendes Material 215,315,415,515,615,715, typischerweise MgO, vom Metallmantel 210,310,410,510,610,710 elektrisch isoliert ist. An beiden Enden der jeweiligen Heizdrahtwendel 220,320,420,520,620,720 ist ein elektrischer Kontakt über Anschlussbolzen 221,222,321,322,421,422,521,522,621, 622,721,722 hergestellt, die mit Zentrierstücken 223,224,323, 324,423,424,523, 524,623,624,723,724 im rohrförmigen Metallmantel 210,310,410,510,610,710 fixiert und positioniert sind. Noch detaillierter ist dieser elektrische Kontakt in der Detailvergrößerung gemäß 2 dargestellt.
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Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel der elektrischen Heizvorrichtung 1 ist die elektrische Verbindung zu den Anschlusskabeln 230,330,430,530,630,730 jeweils eines der zu einem Paar von elektrischen Rohrheizkörpern gehörenden elektrischen Rohrheizkörpers, nämlich der elektrischen Rohrheizkörper 200,300 und 500, über Schmelzsicherungen 280,380 und 580, die ebenfalls innerhalb der rohrförmigen Metallmäntel 210,310 und 510 angeordnet ist, hergestellt. Dazu sind einerseits die zugehörigen anschlussseitigen Anschlussbolzen 222,322 und 522 über ein erstes Krimpelement 225,325 und 525 mit den Schmelzsicherungen 280,380, 580 verbunden, was man anhand der Detailvergrößerung der 3 noch detaillierter nachvollziehen kann. Andererseits sind die Schmelzsicherungen 280,380,580 über ein zweites Krimpelement 226,326,526 mit dem zugehörigen Anschlusskabel 230,330,530 verbunden, wie dies in der Detailvergrößerung der 4 genauer dargestellt ist.
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Die elektrische Verbindung des jeweils anderen der zu einem Paar von elektrischen Rohrheizkörpern gehörenden elektrischen Rohrheizkörpers, nämlich der elektrischen Rohrheizkörper 400,600 und 700 erfolgt, indem die anschlussseitigen Anschlussbolzen 422,622 und 722 jeweils über ein Krimpelement 426,626,726 mit dem zugehörigen Anschlusskabeln 430,630,730 verbunden sind.
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Die Verbindung der elektrischen Rohrheizkörper 200 und 500,300 und 400 sowie 600 und 700 zu jeweils einem Paar erfolgt über elektrisch leitende Brücken 235,335 und 635, die jeweils mit den der mit den Anschlusskabeln 230,330,430,530,630,730 verbundenen Anschlussseite gegenüberliegenden Anschlussbolzen 221,321,421,521,621,721 elektrisch leitend verbunden sind und eine in etwa U-förmige Konfiguration der Paare von elektrischen Rohrheizkörpern 200 und 500,300 und 400 sowie 600 und 700 vorkonfiguriert.
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Mit diesem Aufbau geht insbesondere einher, dass jeder der elektrischen Rohrheizkörper 200,300,400,500,600,700 zwei unbeheizte Bereiche 241,242,341,342,441,442,541,542,641,642,741, 742 im Bereich von Anschlussbolzen 221,222,321,322,421,422, 521,522,621,622,721,722 und Schmelzsicherungen 280,380,580 sowie einen beheizten Bereich 245,345,445,545,645,745, in dem sich die Heizdrahtwendel 220,320,420,520,620,720 erstreckt, aufweist. Dabei soll hier darauf hingewiesen werden, dass beheizte Bereiche 245,345,445,545,645,745, unterschiedlicher elektrischer Rohrheizkörper 200,300,400,500,600,700 unterschiedlich weit im Wärmeleitkörper 900 aufgenommen sein können, so dass der Grad der dabei auftretenden direkten Wärmeeinleitung aus einem beheizten Bereich in den Wärmeleitkörper 900 an den jeweiligen Bedarf anpassbar ist. Dieser Sachverhalt ist auch besonders gut in der Schnittdarstellung der 5 sowie in den Detailvergrößerungen gemäß 2 und 6 zu erkennen ist.
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Offensichtlich weist also die elektrische Heizvorrichtung 1 mehrere elektrischen Rohrheizkörper 200,300,400,500,600,700 auf, deren Abschnitte jeweils in Öffnungen 902,903,904,905, 906,907 des Wärmeleitkörpers 900 aufgenommen sind und die so angeordnet sind, dass sie parallel zueinander ausgerichtet sind und einen Kreisumfang definieren, wobei kein direkter Kontakt zwischen den rohrförmigen Metallmänteln 210,310,410, 510,610,710 der elektrischen Rohrheizkörper 200,300,400,500, 600,700 besteht.
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Insbesondere aus den 1 und 9 geht hervor, dass Abschnitte, insbesondere endseitige Abschnitte der elektrischen Rohrheizkörper 200,300,400,500,600,700 in den Wärmeleitkörper aufgenommen sind, wobei die aufgenommenen Abschnitte in diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen Teil eines beheizten Bereichs 245,345,445,545,645,745 und den anschlussseitigen unbeheizten Bereich 222,322,422,522,622,722 umfassen. Die Formgebung dieses Wärmeleitkörpers 900 soll als nächstes unter Bezugnahmen auf die 8a bis 8c erfolgen, welche eine Sicht auf den Wärmeleitkörper 900 von schräg oben sowie auf seine anschlussseitige Stirnfläche 910 und auf die seiner anschlussseitigen Stirnfläche 910 gegenüberliegende Stirnfläche 920 zeigen.
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Der Wärmeleitkörper 900, der vorzugsweise aus Kupfer hergestellt sein kann, weist ein zentrale, in diesem Ausführungsbeispiel als von der anschlussseitigen Stirnfläche 910 her zugängliche zylindrische Öffnung mit einem Boden ausgeführte Öffnung 901 und sechs den Wärmeleitkörper im Wesentlichen parallel zu seiner Längsachse L von der anschlussseitigen Stirnfläche 910 zur dieser gegenüberliegenden Stirnfläche 920 hin durchsetzende Öffnungen 902,903,904,905,906,907 auf. Wie insbesondere durch Vergleich der 8b und 8c deutlich wird, sind diese Öffnungen in diesem Beispiel so geformt, dass ihr Querschnitt auf der anschlussseitigen Stirnfläche 910 größer als auf der dieser gegenüberliegenden Stirnfläche 920 ist, was durch eine konische oder abgestufte Innenkontur der Öffnungen 902,903,904,905,906 realisiert werden kann.
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Auf der Außenseite des Wärmeleitkörpers 900 sind ferner radiale Vertiefungen 925 so angeordnet, dass sie jeweils zwischen zwei zueinander benachbarten Öffnungen 902,903,904,905,906,907 und parallel zu diesen verlaufen.
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Wie man insbesondere in den 4 bis 6 gut erkennen kann, dient die zentrale Öffnung 901 des Wärmeleitkörpers 900 der Aufnahme einer weiteren Temperatursicherung, nämlich des z.B. als Bimetallschalters ausführbaren rücksetzbaren Thermoschalters 810, der in einem Rohr 820, das mit einem gut wärmeleitenden Material 830 gefüllt ist, angeordnet und mit elektrischen Anschlussleitungen 841 verbunden ist. Dieser Aufbau erlaubt insbesondere eine einfache Anpassung des Ansprechverhaltens des rücksetzbaren Thermoschalters 810 für eine bestimmte Anwendung bei der Optimierung der elektrischen Heizvorrichtung an die gewünschten Ansprechbedingungen, je nachdem wie weit er in das Rohr 820 eingeschoben ist und je nachdem wie weit das Rohr 820 in die zentrale Öffnung 901 des Wärmeleitkörpers 900 eingeschoben ist.
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Bei der elektrischen Heizvorrichtung 1 ist damit einerseits eine erste Temperatursicherung in Gestalt des rücksetzbaren Thermoschalters 810 zumindest abschnittsweise in einer ersten Öffnung, nämlich der zentralen Öffnung 901 des Wärmeleitkörpers 900, während die Öffnungen 902,903,904,905,906,907 des Wärmeleitkörpers 900 jeweils als eine zweite Öffnung des Wärmeleitkörpers 900 verstanden werden können, in denen jeweils ein Abschnitt eines elektrischen Rohrheizkörpers 200,300,400, 500,600,700 angeordnet ist, und zwar in einer radialen Richtung relativ zur ersten Öffnung 901 versetzt.
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Andererseits kann man aber auch eine der Schmelzsicherungen 280,380,580 als erste Temperatursicherung auffassen, die in der Öffnung 902,903 oder 905 des Wärmeleitkörpers 900 angeordnet ist, während dann die übrigen der Öffnungen 902,903,904, 905,906,907 des Wärmeleitkörpers 900 jeweils als eine zweite Öffnung des Wärmeleitkörpers 900 verstanden werden können, in denen jeweils ein Abschnitt eines elektrischen Rohrheizkörpers 200,300,400,500,600,700 angeordnet ist, und zwar ebenfalls in einer radialen Richtung relativ zur ersten Öffnung 901 versetzt, wobei radial insbesondere im Sinne einer durch eine Verbindungslinie, die in einer Ebene, auf der die Längsachse der Schmelzsicherung 280,380,580 senkrecht steht liegt und von einem Punkt der Längsachse L der Schmelzsicherung ausgehend eine Verbindungslinie zum äußeren rohrförmigen Metallmantel 100 bildet, vorgegebenen Richtung verstanden werden kann.
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Bei der elektrischen Heizvorrichtung 1 gibt es also insbesondere eine Temperatursicherung in Gestalt einer beliebigen der Schmelzsicherungen 280,380,480,580,680,780 vorhanden, relativ zu der ein Abschnitt einer elektrischen Heizpatrone 200,300,400,500,600,700 radial versetzt angeordnet ist, und zwar in einer radialen Richtung relativ zur Längsachse L der jeweiligen Schmelzsicherung 280,380,480,580,680,780. Dabei ist radial insbesondere im Sinne einer durch eine Verbindungslinie, die in einer Ebene, auf der die Längsachse der Schmelzsicherung 280,380,480,580,680 bzw. 780 senkrecht steht liegt und von einem Punkt der Längsachse L der Schmelzsicherung ausgehend eine Verbindungslinie zum äußeren rohrförmigen Metallmantel 100 bildet, vorgegebenen Richtung zu verstehen.
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10 zeigt einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung 1000 zur Beheizung von Fluiden längs einer Schnittebene, in der ihre durch die Längsachse der elektrischen Heizvorrichtung 1000 vorgegebene Erstreckungsrichtung liegt.
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Die elektrische Heizvorrichtung hat einen äußeren rohrförmigen, hier als Hohlzylinder ausgeführten Metallmantel 1100 mit einem Boden 1110. Im Innenraum des äußeren rohrförmigen Metallmantels 1000, ist ein U-förmig gebogener elektrischer Rohrheizkörper 1200 angeordnet.
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Ferner sind ein Wärmeleitkörper 1900 und eine Temperatursicherung, nämlich die in diesem Ausführungsbeispiel, aber nicht zwingend nicht in den elektrischen Rohrheizkörper 1200 aufgenommene Schmelzsicherung 1280 vorhanden, die, wie weiter unten noch genauer erläutert wird, im Innenraum des äußeren rohrförmigen Metallmantels 1100 angeordnet sind.
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Der grundsätzliche Aufbau des elektrischen Rohrheizkörpers 1200 entspricht im Wesentlichen dem bereits weiter oben beschriebenen Aufbau mit rohrförmigem, als Zylinderrohr ausgeführten Metallmantel 1210, in dessen Innenraum aufgenommener Heizdrahtwendel 1220, die durch eine Einbettung in ein elektrisch nicht leitendes, aber gut Wärme leitendes Material 1215, typischerweise MgO, vom Metallmantel 1210 elektrisch isoliert ist. An beiden Enden der Heizdrahtwendel 1220 ist ein elektrischer Kontakt über Anschlussbolzen 1221,1222 hergestellt, die mit Zentrierstücken 1223,1224 im rohrförmigen Metallmantel 1210 sind.
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Im in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel der elektrischen Heizvorrichtung 1000 ist die elektrische Verbindung zu den Anschlusskabeln 1230 des elektrischen Rohrheizkörpers 1200, an einem seiner anschlussseitigen Endabschnitte 1250,1251 über eine Schmelzsicherungen 1280, die in diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht innerhalb des rohrförmigen Metallmantels 1210 angeordnet ist, hergestellt. Dazu ist der zugehörigen anschlussseitigen Anschlussbolzen 1221 über ein erstes Krimpelement 1225 mit der Schmelzsicherung 1280 verbunden. Andererseits ist die Schmelzsicherungen 1280, über ein zweites Krimpelement 1226 mit dem zugehörigen Anschlusskabel 1230 verbunden.
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Die elektrische Verbindung des anderen anschlussseitigen Endabschnitt 1251 des elektrischen Rohrheizkörpers 1280 erfolgt, indem der anschlussseitigen Anschlussbolzen 1222 über ein Krimpelement 1227 mit dem zugehörigen Anschlusskabel 1230 verbunden wird.
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Mit diesem Aufbau geht insbesondere einher, dass der elektrischen Rohrheizkörper 1200 in jedem seiner anschlussseitigen Endabschnitte 1251,1252 jeweils einen unbeheizten Bereich 1241,1242 Im Bereich der Anschlussbolzen 1221,1222 hat. Insbesondre liegt in einer zur Schmelzsicherung 1280 radialen Richtung ein Abschnitt, genauer der anschlussseitige Endabschnitt 1251 des elektrischen Rohrheizkörpers 1280, wobei radial insbesondere im Sinne einer durch eine Verbindungslinie, die in einer Ebene, auf der die Längsachse der Schmelzsicherung 1280 senkrecht steht liegt und von einem Punkt der Längsachse L der Schmelzsicherung ausgehend eine Verbindungslinie zum äußeren rohrförmigen Metallmantel 1100 bildet, vorgegebenen Richtung verstanden werden kann.
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Ferner erkennt man, dass der anschlussseitige Endabschnitt 1251 des elektrischen Rohrheizkörpers 1200 einen beheizten Bereich 1245 aufweist, der in den Wärmeleitkörper 1900 aufgenommen ist. Grundsätzlich soll hier darauf hingewiesen werden, dass auch beide anschlussseitige Endabschnitte 1250,1251 des elektrischen Rohrheizkörpers 1200 beheizte Bereiche aufweisen können, die unterschiedlich weit im Wärmeleitkörper 900 aufgenommen sein können, so dass der Grad der dabei auftretenden direkten Wärmeeinleitung aus einem beheizten Bereich in den Wärmeleitkörper 1900 an den jeweiligen Bedarf anpassbar ist.
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Der Wärmeleitkörper 1900, der vorzugsweise aus Kupfer hergestellt sein kann, weist hier zwei gestufte Öffnungen 1901,1902 auf, die ihn im Wesentlichen parallel zu seiner Längsachse L von der anschlussseitigen Stirnfläche 1910 zur dieser gegenüberliegenden Stirnfläche 1920 hin durchsetzen und jeweils anschlussseitig einen Abschnitt 1901a,1902b mit größerem Öffnungsdurchmesser D2 und zur der Anschlussseite entgegen liegenden Seite hin einen Abschnitt 1901b,1902b mit kleinerem Öffnungsdurchmesser D1 aufweisen.
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Bei der elektrischen Heizvorrichtung 1000 ist also eine Temperatursicherung in Gestalt der Schmelzsicherung 1280 vorhanden, die in einer ersten Öffnung 1901 des Wärmeleitkörpers 1900 angeordnet ist, während in einer zweiten Öffnung 1902 des Wärmeleitkörpers 1900 ein Abschnitt des elektrischen Rohrheizkörpers 1200 angeordnet ist, und zwar in einer radialen Richtung relativ zur ersten Öffnung 1901 versetzt, wobei radial insbesondere im Sinne einer durch eine Verbindungslinie, die in einer Ebene, auf der die Längsachse der Schmelzsicherung 1280 senkrecht steht liegt und von einem Punkt der Längsachse L der Schmelzsicherung ausgehend eine Verbindungslinie zum äußeren rohrförmigen Metallmantel 1100 bildet, vorgegebenen Richtung verstanden werden kann.
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Ferner gibt es also bei der elektrischen Heizvorrichtung 1000 insbesondere eine Temperatursicherung in Gestalt der Schmelzsicherungen 1280 relativ zu der ein Abschnitt einer elektrischen Heizpatrone 1200 radial versetzt angeordnet ist, und zwar in einer radialen Richtung relativ zur Längsachse L der Schmelzsicherung 1280. Dabei ist radial insbesondere im Sinne einer durch eine Verbindungslinie, die in einer Ebene, auf der die Längsachse der Schmelzsicherung 1280 senkrecht steht liegt und von einem Punkt der Längsachse L der Schmelzsicherung 1280 ausgehend eine Verbindungslinie zum äußeren rohrförmigen Metallmantel 1100 bildet, vorgegebenen Richtung zu verstehen.
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11 zeigt ein drittes, sehr einfaches Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung 2000 für Fluide mit einem äußeren rohrförmigen, hier als Hohlzylinder ausgeführten Metallmantel 2100 mit einem Boden 2110. Im Innenraum des äußeren rohrförmigen Metallmantels 2100 sind zwei elektrische Rohrheizkörper 2200,2300 angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel miteinander in Reihe geschaltet sind. Ferner weist die elektrische Heizvorrichtung 2000 zwei Temperatursicherungen, nämlich die in die elektrischen Rohrheizkörper 2200 und 2300 aufgenommenen Schmelzsicherungen 2280 und 2380 auf.
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Der grundsätzliche Aufbau der elektrischen Rohrheizkörper 2200,2300 entspricht dem oben beim ersten Ausfürungsbeispiel beschriebenen Prinzip: Sie weisen jeweils einen rohrförmigen, in diesem Fall als Zylinderrohr ausgeführten, Metallmantel 2210,2310 auf, in dessen Innenraum jeweils eine Heizdrahtwendel 2220,2320 im Wesentlichen längs der Zylinderachse des Metallmantels 2210,2310 geführt ist, die durch eine Einbettung in ein elektrisch nicht leitendes, aber gut Wärme leitendes Material 2215,2315, typischerweise MgO, vom Metallmantel 2210,2310 elektrisch isoliert ist. An beiden Enden der jeweiligen Heizdrahtwendel 2220,2320 ist ein elektrischer Kontakt über Anschlussbolzen 2221,2222,2321,2322 hergestellt.
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Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel der elektrischen Heizvorrichtung 2000 ist die elektrische Verbindung zu den Anschlusskabeln 2230,2330 jeweils eines der zu einem Paar von elektrischen Rohrheizkörpern gehörenden elektrischen Rohrheizkörpers 2200,2300 über die Schmelzsicherungen 2280,2380 die ebenfalls innerhalb der rohrförmigen Metallmäntel 2210,2310 angeordnet sind, hergestellt. Dazu sind einerseits die zugehörigen anschlussseitigen Anschlussbolzen 2222,2322 über ein erstes Krimpelement 2225,2325 mit den Schmelzsicherungen 2280,2380 verbunden. Andererseits sind die Schmelzsicherungen 2280,2380 über ein zweites Krimpelement 2226,2326 mit dem zugehörigen Anschlusskabel 2230,2330 verbunden.
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Die Verbindung der elektrischen Rohrheizkörper 2200 und 2300 zu einem Paar erfolgt über eine elektrisch leitende Brücke 2235,2335, die jeweils mit den der mit den Anschlusskabeln 2230,2330 verbundenen Anschlussseite gegenüberliegenden Anschlussbolzen 2221,2321 elektrisch leitend verbunden sind und eine in etwa U-förmige Konfiguration der Paare von elektrischen Rohrheizkörpern 2200 und 2300 vorkonfiguriert.
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Mit diesem Aufbau geht insbesondere einher, dass jeder der elektrischen Rohrheizkörper 2200,2300 zwei unbeheizte Bereiche 2241,2242,2341,2342 im Bereich von Anschlussbolzen 2221,2222, 2321,2322 und Schmelzsicherungen 2280,2380 sowie einen beheizten Bereich 2245,2345 in dem sich die Heizdrahtwendel 2220, 2320 erstreckt, aufweist.
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Dabei soll hier darauf hingewiesen werden, dass beheizte Bereiche 2245,2345 unterschiedlicher elektrischer Rohrheizkörper 2200,2300 unterschiedlich weit vom anschlussseitigen Ende des äußeren rohrförmigen Metallmantels 2100 beabstandet sein können, so dass der Grad der auftretenden Wärmeeinleitung aus einem beheizten Bereich 2245,2345 zur Schmelzsicherung 2380,2280 des jeweils anderen elektrischen Rohrheizkörpers 2300,2200 an den jeweiligen Bedarf anpassbar ist.
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Bei der elektrischen Heizvorrichtung 2000 gibt es also insbesondere eine Temperatursicherung in Gestalt einer beliebigen der Schmelzsicherungen 2280,2380, relativ zu der ein Abschnitt einer elektrischen Heizpatrone 2200,2300 radial versetzt angeordnet ist, und zwar in einer radialen Richtung relativ zur Längsachse L der jeweiligen Schmelzsicherung 2280,2380. Dabei ist radial insbesondere im Sinne einer durch eine Verbindungslinie, die in einer Ebene, auf der die Längsachse der Schmelzsicherung 2280,2380 senkrecht steht liegt und von einem Punkt der Längsachse L der Schmelzsicherung ausgehend eine Verbindungslinie zum äußeren rohrförmigen Metallmantel 2100 bildet, vorgegebenen Richtung zu verstehen.
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12 zeigt einen Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Heizvorrichtung 3000, längs einer Schnittebene, in der ihre durch die Längsachse der elektrischen Heizvorrichtung 3000 vorgegebene Erstreckungsrichtung liegt.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 12 unterscheidet sich insbesondere dadurch von den ersten drei Ausführungsbeispielen, dass es elektrische Heizpatronen 3200,3300 statt elektrischer Rohrheizkörper aufweist.
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Die elektrische Heizvorrichtung 3000 hat einen äußeren rohrförmigen, hier als Hohlzylinder ausgeführten Metallmantel 3100 mit einem Boden 3110. Im Innenraum des äußeren rohrförmigen Metallmantels 3000, sind zwei elektrische Heizpatronen 3200,3300 angeordnet.
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Ferner sind ein Wärmeleitkörper 3900 und zwei Temperatursicherungen, nämlich die Schmelzsicherung 3280,3380 vorhanden, die, wie weiter unten noch genauer erläutert wird, im Innenraum des äußeren rohrförmigen Metallmantels 3100 angeordnet sind.
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Der grundsätzliche Aufbau der elektrischen Heizpatronen 3200,3300 weist jeweils einen rohrförmigem, als Zylinderrohr ausgeführten Metallmantel 3210,3310 mit Boden auf, in dessen Innenraum jeweils eine auf einen Wickelkörper 3211,3311 gewickelte Heizdrahtwendel 3220,3320 auf, die durch eine Einbettung in ein elektrisch nicht leitendes, aber gut Wärme leitendes Material 3215,3315 typischerweise MgO, vom Metallmantel 3210,3310 elektrisch isoliert ist. An beiden Enden der Heizdrahtwendel 3220,3320 ist typischerweise ein elektrischer Kontakt über Anschlussbolzen 3221,3222,3321,3322 hergestellt, was oftmals innerhalb von Bohrungen im Wickelkörper 3211,3311 durch eine Presskontaktierung erreicht wird.
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Im in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel der elektrischen Heizvorrichtung 3000 ist die elektrische Verbindung zu den Anschlusskabeln 3230,3330 der elektrischen Heizpatronen 3200,3300 am Anschlussbolzen 3221 bzw. 3321 jeweils über eine Schmelzsicherung 3280 bzw. 3380 hergestellt. Dazu sind die zugehörigen anschlussseitigen Anschlussbolzen 3221 bzw. 3321 über ein erstes Krimpelement 3225 bzw. 3235 mit der Schmelzsicherung 3280 bzw. 3380 verbunden. Andererseits ist die Schmelzsicherung 3280 bzw. 3380 über ein zweites Krimpelement 3226 bzw. 3326 mit dem zugehörigen Anschlusskabel 3230 bzw. 3330 verbunden.
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Die elektrische Verbindung des anderen Anschlussbolzens 3222 bzw. 3322 der elektrischen Rohrheizkörpers 3280 bzw. 3380 erfolgt, indem der anschlussseitigen Anschlussbolzen 3222 bzw. 3322 jeweils über ein Krimpelement 3227 bzw. 3327 mit dem zugehörigen Anschlusskabel 3230 bzw. 3330 verbunden wird.
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Auch mit diesem Aufbau geht insbesondere einher, dass die elektrischen Heizpatronen 3200,3300 anschlussseitig jeweils einen unbeheizten Bereich 3241,3341 im innerhalb ihres rohrförmigen Metallmantels 3210,3310 liegenden Bereich der Anschlussbolzen 3221,3222 hat.
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Ferner erkennt man, dass der anschlussseitige Endabschnitt 3250,3350 der elektrischen Heizpatronen 3200,3300 jeweils einen beheizten Bereich 3245,3345 aufweist, der in den Wärmeleitkörper 3900 aufgenommen ist. Grundsätzlich soll hier darauf hingewiesen werden, dass je nach geometrischer Gestaltung der elektrischen Heizpatronen 3200,3300 deren beiden anschlussseitige Endabschnitte 3250,3350 beheizte Bereiche aufweisen können, die unterschiedlich weit im Wärmeleitkörper 3900 aufgenommen sein können, so dass der Grad der dabei auftretenden direkten Wärmeeinleitung aus einem beheizten Bereich in den Wärmeleitkörper 3900 an den jeweiligen Bedarf anpassbar ist.
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Der Wärmeleitkörper 3900, der vorzugsweise aus Kupfer hergestellt sein kann, weist hier zwei Öffnungen 3901,3902 auf, die ihn im Wesentlichen parallel zu seiner Längsachse L von der anschlussseitigen Stirnfläche 3910 zur dieser gegenüberliegenden Stirnfläche 3920 hin durchsetzen.
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Bei der elektrischen Heizvorrichtung 3000 ist also eine Temperatursicherung in Gestalt der Schmelzsicherungen 3280,3380 vorhanden, relativ zu der ein Abschnitt einer elektrischen Heizpatrone 3300 bzw. 3200 radial versetzt angeordnet ist, und zwar in einer radialen Richtung relativ zur Längsachse L der jeweiligen Schmelzsicherung. Dabei ist radial insbesondere im Sinne einer durch eine Verbindungslinie, die in einer Ebene, auf der die Längsachse der Schmelzsicherung 2280 bzw. 2380 senkrecht steht liegt und von einem Punkt der Längsachse L der Schmelzsicherung ausgehend eine Verbindungslinie zum äußeren rohrförmigen Metallmantel 3100 bildet, vorgegebenen Richtung zu verstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1,1000,2000,3000
- elektrische Heizvorrichtung
- 100,1100,2100,3100
- äußerer, rohrförmiger Metallmantel
- 110,1110,2110,3110
- Boden
- 200,300,400,500,600, 700,1200,2200,2300
- elektrischer Rohrheizkörper
- 210,310,410,510,610, 710,1210,2210,2310
- Metallmantel
- 215,315,415,515,616, 715,830,1215,2215,2315, 3215,3315
- Material
- 220,320,420,520,620, 720,820,1220,2220,2320, 3220,3320
- Heizdrahtwendel
- 221,222,321,322,421,422, 521,522,621,622,721,722, 1221,1222,2221,2222,2321, 2322,3221,3222,3321,3322
- Anschlussbolzen
- 223,224,323,324,423,424, 523,524,623,624,723,724
- Zentrierstück
- 230,330,430,530,630,730 1230,2230,2330,3230,3330
- Anschlusskabel
- 225,226,325,326,425,426, 525,526,626,726,1225,1226, 1325,1326,2225,2226,2325, 2326
- Krimpelement
- 235,335,635,2235
- Brücke
- 241,242,341,342,441,442, 541, 542, 641, 642, 741, 742, 1241,1242,2241,2242,2341, 2342,3241,3341
- unbeheizter Bereich
- 245,345,445,545,645,745, 1245,2245,2345,3245,3345
- beheizter Bereich
- 280,380,580,1280,2280, 2380,3280,3380
- Schmelzsicherung
- 810
- rücksetzbarer Thermoschalter
- 841
- Anschlussleitung
- 900,1900,2900,3900
- Wärmeleitkörper
- 901, 902, 903, 904, 905, 906, 907,1901,1902,2901,2902, 910,1910,2910,3910
- anschlussseitige Stirnfläche
- 920,1920,2920,3920
- der Anschlussseite gegenüberliegende Stirnfläche
- 3901,3902
- Öffnung
- 1901a,1901b,1902a,1902b
- Abschnitt
- 2200,2300,3200,3300
- elektrische Heizpatrone
- 2211,2311,3211,3311
- Wickelkörper
- L
- Längsachse
- D1,D2
- Durchmesser
