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Elektrisch beheiztes flaches biegsames Heizband Die Erfindung betrifft
ein elektrisch beheiztes flaches biegsames Heizband. Es sind Heizbänder bekannt,
bei denen ein schmiegsames elektrisches Widerstandselement in einer isolierenden
Hülle angeordnet ist, die von einem äußeren abgeflachten dünnen Metallmantel umgeben
ist.
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Die Erfindung besteht aus einer Kombination der nachfolgenden an sich
bekannten Merkmale in Verbindung mit den bekannten Heizbändern. Die Kombination
besteht darin, daß a) das Widerstandselement aus einem selbsttragenden langgestreckten
einstückigen Band besteht, b) das Widerstandselement auf seiner gesamten bzw. nahezu
gesamten Länge von einer gewebten, geflochtenen bzw. gestrickten oder aus einem
um das Band herumgewickelten Streifen bestehenden Isolierhülle fest umschlossen
ist, c) die Isolierhülle durch den sie umgebenden Metallmantel gegen die breiten
Seiten des bandförmigen Widerstandselementes angedrückt ist.
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Aus dieser Kombination ergibt sich erstmals ein in einfacher Weise
in beliebiger Länge herstellbares biegsames Heizband, bei dem das Widerstandselement
bei guter innerer Wäxmeleitfähigkeit vollständig in Textilmaterial eingeberotet
sein kann und das Band außerdem vollständig wasserdicht und sehr biegsam ist; es
kann im Bedarfsfall bei seinerBreitenausdehnung großflächig und fest an gebogene
Gegenstände, wie z. B. Leitungen, angepreßt werden. Dadurch besitzt es einen besonders
guten Wirkungsgrad, da der Verlust an Wärme bei der Wärmeübertragung auf einen Gegenstand
gering gehalten werden kann. Zudem ist das Heizband gemäß der Erfindung bedeutend
kräftiger und gegen unsachgemäßen Gebrauch widerstandsfähiger als bekannte Heizbänder.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen elektrischen Heizbandes. Erfindungsgemäß wird um das bandförmige,
langgestreckte Widerstandselement eine Hülle aus Textilmaterial aus elektrisch isolierenden
Fasern gelegt, dann ein rohrförmiger metallischer Mantel um die Isolierhülle gelegt
und der Metallmantel flach gegen die Textilhülle angedrückt.
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Ausführungsbeispiele des Heizbandes gemäß der Erfindung sowie des
Verfahrens zur Herstellung des Heizbandes werden nachstehend an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht und
Heizbänder nach der vorliegenden Erfindung an einem Rohr, das beheizt werden soll;
Fig.2 ist eine vergrößerte Ansicht eines solchen Heizbandes, von dem ein Teil des
äußeren Mantels abgenommen ist, so daß die Innenkonstruktion im Schnitt gezeigt
wird; Fig. 3 isst ein Schnitt nach des Linie 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 ist ein Schnitt
nach der Linie 4-4 der Fig. 2; Fig.5 zeigt ein Heizband nach der vorliegenden Erfindung,
das neben des Wand eines Ofens oder Tunnels oder einer anderen Wandung aufgebaut
ist, um Wärme zu übertragen; Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt,
wie eine Hülle aus elektrischem Isoliermaterial an ein bandförmiges Widerstandselement
angebracht werden kann; Fig.7 zeigt eine Vorstufe der Verformung des metallischen
Außenmantels, der über dem Widerstandselement angebracht ist; Fig.8 zeigt die Einführung
des Widerstandselementes mit darauf angebrachtem elektrischem Isoliermaterial in
den vorgeformten metallischem Außenmantel; Fig.9 zeigt die Schlußbearbeitungsstufe
und das Zusammenpressen des metallischen Außenmantels um das isolierte bandförmige
Widerstandselement; Fig.10 ist eine offene Ansicht eines Heizbandes nach der Erfindung
und zeigt, wie das elektrische Isohermateaial um das Widerstandselement herumliegt
und die darin enthaltenen Verstärkungsdrähte oder Garne;
Fig. 11
zeigt eine weitere Ausführungsform des Heizbandes, und Fig. 12 ist ein Sah@nitt
nach der Linie 12-12 deT Fig. 11.
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In den Zeichnungen zeigt die Fig. 1 ein Rohre 10;
das eine bestimmte
Temperatur erhalten soll: Zu diesem Zweck sind ein oder mehrere Heizbänden" 12 an
der Oberfläche des Rohres befesägt und erstrecken sich axial entlang desselben.
Diese Heizelemente werden an dem Rohr festgespannt, um dadurch einem guten Wärmekontakt
zu erhalten, die gesamte Anlage kann wärmeisoliert werden, damit keinerlei Wärmeverlust
eintreten kann.
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Jedes Band 12 hat an seinen gegenüberliegenden Enden Klemmen 14, über
welche die Widerstandselemente des Bandes elektrischen Strom erhalten.
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Aus Fig. 2 und 3 sieht man, daß die Klemmen 14 an den Enden der bandförmigenWiderstandselemente
16 befestigt sind. Ein solches Element kann sehr schmal sein, es kann aber auch
bis zu 7 cm breit sein, und seine Stärke kann wenige hundertstel eines Millimeters
betragen und auch weitaus mehr.
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Das genaue Veshältnis der Breite zur Stärke des Bandes wird durch
dem Verwendungszweck des Bandes bestimmt und durch die dadurch entwickelte elektrische
Leistung, wobei die verfügbare Stromquelle und Spannung eine Rolle spielen.. Solche
Berechnungen können wie bekannt durchgeführt werden. In der Länge hat ein solches
bandförmiges Widerstandselement keinerlei Begrenzungen, und das Band kann so lang
hergestellt werd, wie es eine bestimmte Aufgabe erforderlich macht.
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Das bandförmige Widelsiandselement 16 hat eine Hülle 18 aus elektrischem
Isoliermaterial, die in gewebter, geflochtener oder gestrickter Ausführung angebracht
wird oder als Streifen herumgewickelt werden kann. Die Hülle kann eine einfache
Lage eines Textilmaterials sein, oder sie kann aus mehreren Lagen bestehen, die
im allgemeinen einen hochtemperaturbeständigen Quarz, Asbest oder ein Kunststoffmaterial-
enthalten.
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Um die Hülle 18 herum liegt bei dem Heizband nach dar
volliegenden Erfindung ein metallischer Mantel 20, der sich im wesentlichen über
die gesamte Länge des Heizbandes erstreckt, obwohl er am dessen Enden kurz vor diesem
Ende aufhört, um Kurzschlüsse zu vermeiden.
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Das zwischen den Enden des metallischen äußeren Mantels 20 und dem
Klemmen liegende Stück kann, wenn erwünscht, isoliert werden.
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Wie mau in dien Fig.3 und 4 sieht, wird der äußere metallische Mantel
über dem von einer Hülle umgebenen bandförmigen Widerstandselement flach zusammengedrückt,
um dadurch den kürzesten Weg für die sich entwickelnde Wärme durch die flachen Seiten
des Metallmantels zu erhalten und um gleichzeitig auch das elektrische Isoliermaterial
zwischen dem Widerstandselement und dem äußeren metallischen Mantel so stark wie
möglich zusammenzudrücken, um eine wirksame Übertragung der Hitze von dem Widerstandselement
aus zum Mantel zu gewährleisten, wodurch dann weiterhin das Widerstandselement auch
unter sehr hohen Temperaturen benutzt werden kann, ohne daß zwischen der Innenseite
und der Außenseite des Heizbandes eine allzu große Verzögerung der Temperaturübertragung
eintreten kann. Es können bei dem Heizband nach der Erfindung z. B. Temperaturen
von weit über 1100° C übertraget werden. Obwohl bei einer solchem Temperatur das
verwendete elektrische Isolkrrmartcaial vielfach zerbröckelt wild, hält der metallische
Außenmantel dass Isoliermaterial so zusammen, daß ein so ausgebildetes Heizband
eine außerordentlich lange Lebensdauer selbst bei solch hohen TempeTaturen hat.
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Eine Verwendungsart eines Heizbandes nach der vorliegenden Erfindung
wird in Fig.5 gezeigt, in welcher 22 die Wandung einer Hülle, z. B. eines Ofens
oder eines Heiztunnels darstellt. Die Pfosten 24 stehen von der Wandung ab und tragen
die Stromschiene 26; zwischen denen sich das Heizband 28 nach der Erfindung erstreckt,
wobei diese Heizbänder in jeder gewünschtem Anordnung und nach jedem gewünschten
Muster angebracht werden können, um die gewünschte Hitze für die Anlage innerhalb
den Wandutwg 22 zu erzeugen.
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Bei der Herstellung des Heizbandes gemäß der Erfindung wird ein Längsstreifen
aus dem Material des Widerstandselementes verwendet, und dieses Material wird durch
eine Vorrichtung 32 geführt, in welcher das Hüllenmaterial 34 entweder durch Um-Hechten,
Umsitricken, Umweben oder Umwickeln :amgebracht wild.
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Hinsichtlich der Herstellung des Metallmentsls zeigt die Fig. 7, daß
ein relativ dünnes Rohr 36 durch die Formwalze 38 geleitet wird, um ein im allgemeinen
elliptisch geformtes Rohr 40 zu erhalten: In dieses Rohr 40 wird dann das
umhüllte bandförmige Element 34 eingeführt. Danach läuft das Rohur mit dien darin
befindlichen Widerstandselement durch dien zweitem Satz Formwalzen 42, durch welche
der Metallmantel um das Widerstandselement gedrückt wird. Das Heizband kann entweder
in großen Längen hergestellt werden, wobei es nicht erforderlich isst; den Metallmantel
zu durchschneiden, oder das Band kann in den gewünschten Streifen hergestellt werden;
wobei dann die Enden des Widerstandselementes aus dem Metallmantel an beiden Seiten
herausragen. -Bei der Anfertigung von außerordentlich langen Heizbändern gemäß der
Erfindung können auch Einzelstücke des Metallrohres zusammengeschweißt werden, um
dadurch jede beliebige Länge zu erreichen.
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Die Isolierhülle des bandförmigen Heizelements nach der Erfindung
kann mit solchen Geweben, Geflechten, Gestricken aus Isoliermaterial umgeben sein,
die mit feinen Drähten verstärkt sind, wobei diese feinen Drähte der Struktur zusätzliche
Festigkeit vexleihen, und außerdem die einzelnen Fasern der Garne des Materials
aus Textilstoffen festhalten, wodurch bei der Heizung mit außerordentlich hohen
Temperaturem ein beträchtlicher Vorteil entsteht: Diese Drähte sind sehr dünn und
im allgemeinte nur wenige hundertstel Millimeter stark. Sie sind also außerordentlich
biegsam. Wenn derartige Drähte aus rostfreiem Stahl besonderer Güte hergestellt
werden, so sind sie bei hohen Temperaturen außerordentlich korrosionsbeständig und
verfallfest.
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In der Fig. 10 wird der Metallmantel mit 44 bezeichnet, das bandförmige
Widerstandselement n-it 46 und die Textilhülle mit 48, während die Verstärkungsdrähte
zum Teil mit 50 bezeichnet werden: Diese Verstärkungsdrähte werden durch die Fasern
des jeweiligen Garnes aus Textilstoff vollständig bedeckt und haben dadurch keinerlei
Kontakt mit dem metallischen Außenmantel oder dem inneren bandförmigen
Widerstandselement.
Gegebenenfalls kann auch mehr als eint Hülle vorgesehen werden, und wie in Fig.10
gezeigt, kann die durch Draht - verstärkte Hülle um eine nicht verstärkte innere
Hülle gelegt werden, wodurch weiterhin zusätzlich Gewähr gegeben ist, daß die Drähte
das Widerstandselement nicht berühren, während diese Drähte zu gleicher Zeit die
isolierenden Fasern sowohl der äußeren als auch der inneren Hülle verstärken.
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Ein Heizband nach der Erfindung braucht nicht unbedingt bei außerordentlich
hohen Temperaturen verwendet zu werden. Auch bei Verwendung unter relativ niedrigen
Temperaturen wird eine vorteilhafte Konstruktion erreicht, die mit Bezug auf außerordentliche
Stärke und Widerstandskraft bei rauher Behandlung große Vorteile bietet. Durch diese
Vorteile können dann große wärmeausstrahlende Flächen erhalten werden. Bei der Verwendung
von niedrigeren Temperaturen ist es möglich, auf alle Fälle die frei liegenden Enden
der Textilhülle und das bandförmige Widerstandselement mit Kunststoffmaterial, wie
z. B. Silicongummi, zu isolieren, wodurch dann das gesamte Heizband wetterfest wird
und an der Witterung ausgesetzten Stellen benutzt werden kann, an dehnen eine normale
Textilisolierung nicht ausreichend sein würde.
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Ähnlich wie bei den feinen Drähten, welche die Fasern des elektrischen
Isoliermaterials verstärken, kann auch der metallische Außenmantel, und besonders
in solchen Fällen, in denen hohe Temperaturen verwendet werden, vorteilhaft aus
einem hitze- und korrosionsfesten Material angefertigt werden, z. B. aus metallischen
Substanzen wie rostfreiem Stahl besonderer Güte.
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Das Heizband gemäß der Erfindung kann so angefertigt werden, daß es
relativ biegsam ist und trotzdem alle Vorteile des äußeren Metallmantels aufweist.
Dieser Zweck wird erreicht, wenn der Außenmantel aus einem Material gefertigt wird,
das relativ dehnbar ist, und so ausbildet, daß das Heizband abgebogen werden kann,
ohne daß es in bezug auf seine Arbeitseigenschaften irgendwie beschädigt wird.
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Fig. 11 zeigt ein Rohr 60, das auch ein Gefäß irgendwelcher Art sein
kann, um welches ein Heizband 62 gewickelt ist, welches aus einem bandähnlichen
Widerstandselement 64 besteht, eine innere Hülle aus elektrischem, zweckmäßig in
der beschriebenen Weise durch Drähte verstärktem Isoliermaterial 66 enthält und
einen äußeren Metallmantel 68 besitzt.
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Wie Fig. 12 zeigt, ist der äußere Metallmantel 68,
der eine
bestimmte Wandstärke, z. B. 0,8 mm besitzt, so geformt, daß die Randteile, die mit
70 bezeichnet sind, leicht rohrförmig sind, während die Mittelteile 72 des Metallmantels
fest an die Seiten ; des bandförmigen Widerstandselementes 64 gepreßt werden. Das
Material des äußeren Mantels ist dehnbares Aluminium, so daß wegen dieser Eigenschaft
und der Querschnittsverformung des Mantels das Heizband um relativ kleine zylindrische
Körper gewickelt werden kann. Ein Versuchsheizband dieser Art war in flachem Zustand
25 mm breit, und der rohrförmige Aluminiummantel hatte eine Wandstärke von 0,9 mm.
Dieses Heizband wurde um ein 20 cm starkes Rohr gewickelt und auf Gluthitze (600°
C) einige Stunden lang erhitzt.
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Es können auch andere Materialien als Aluminium benutzt werden, z.
B. Legierungen, die bei hohen Temperaturen geschmeidig werden, wodurch dann das
Heizband bei höheren Temperaturen verwendet werden kann, als es mit Aluminium möglich
wäre.