DE1151327B

DE1151327B - Elektrischer Hochspannungsheizstab

Info

Publication number: DE1151327B
Application number: DEL30716A
Authority: DE
Inventors: Walter Schmidt; Hans Guertler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-07-02
Filing date: 1958-07-02
Publication date: 1963-07-11

Description

Elektrischer Hochspannungsheizstab Um elektrische Mantelrohrheizkörper für Hochspannung herstellen zu können, war es bisher erforderlich, die Isolierstärke zwischen dem im Innern des Hochspannungsheizstabes angeordneten Heizleiter und dem den Hochspannungsheizstab umgebenden Stabmantel verhältnismäßig groß zu wählen, um die gestellten Hochspannungsprüfbedingungen erfüllen zu können.
Es tritt nun vielfach, insbesondere bei der elektrischen Beheizung von Schienenfahrzeugen, der Wunsch auf, die für die Beheizung vorgesehenen elektrischen Mantelrohrheizkörper für mehrere hohe Betriebsspannungen, z. B. für 1, 1,5 und 3 kV, verwendbar auszubilden. Hierbei muß der Mantelrohrheizkörper, um den internationalen Prüfvorschriften zu genügen, eine Hochspannungsprüfungsspannung von 7,5 kV zwischen dem Heizleiter und dem Stabmantel aushalten.
Mit den bisher bekannten Ausführungsformen von Mantelrohrheizkörpern war es nicht möglich, diese geforderte Hochspannungsprüfung mit einem Mantelrohrheizkörper von relativ kleinem Außendurchmesser zu erfüllen. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß bei einem Mantelrohrheizkörper, der mit nur einem Mantel den Heizleiter umschließt und seine beiden Anschlüsse an seinen beiden Enden hat, es bisher nicht möglich war, eine vollkommen homogene Feldverteilung im Innern des Heizstabes zu erreichen.
Es sind Mantelrohrheizkörper bekannt, bei denen die Heizwendel innerhalb eines zylinderförmigen, geerdeten Metallmantels angeordnet ist, der gleichzeitig als Stromrückleiter dient. Derartige Heizkörper eignen sich aber nur für Gleichstrom und können außerdem mit keiner höheren als der Betriebsspannung geprüft werden.
Es ist weiterhin ein Mantelrohrheizkörper bekannt, dessen Heizwendel von einem Rohrmantel, der ausschließlich als Stromrückleiter dient, umgeben ist, wobei ein weiterer Mantel die äußere Umhüllung des Heizstabes bildet. Bei diesem Rohrheizkörper ist aber die Oberfläche des äußeren Mantels derart gestaltet, daß sogenannte spitze Flossen entstehen. Ein derartiger Heizkörper eignet sich daher auch nicht als Hochspannungsheizstab mit relativ kleinem Außendurchmesser.
Die Erfindung bezieht sich nun auf einen elektrischen Hochspannungsheizstab, bei dem konzentrisch in einem Metallmantel kreisförmigen Querschnitts eine in Isoliermasse eingebettete Heizwendel angeordnet ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß um den die Heizwendel umschließenden Metallmantel ein zusätzlicher, konzentrisch zu diesem angeordneter, im Querschnitt ebenfalls kreisförmiger Metallmantel angeordnet ist und der innere Metallmantel mit der Heizwendel oder ihrer Zuführungsleitung verbunden ist und daß die Isolation zwischen Innenmantel und Außenmantel entsprechend der für die Hochspannungsprüfung geforderten Spannung bemessen ist, wobei der Außendurchmesser des Innenmantels zum Innendurchmesser des Außenmantels sich etwa wie 1 : 2,7 verhält.
Da der Isolationsabstand zwischen dem Innenmantel und der Heizwendel lediglich entsprechend der Betriebsspannung bemessen werden muß und demgemäß entsprechend klein gehalten werden kann und da ferner der Isolationsabstand zwischen dem Innen-und Außenmantel zum einen wegen der homogenen Feldverteilung zwischen diesen beiden Mänteln und zum anderen wegen des gewählten Verhältnisses der Manteldurchmesser zueinander kleinstmöglich gehalten werden kann, ist es nunmehr möglich, einen Hochspannungsheizstab mit verhältnismäßig kleinem Außendurchmesser herzustellen, der trotzdem den internationalen Prüfvorschriften, die eine Hochspannungsprüfung von 7,5 kV bei 50 Hz zwischen dem Heizleiter und dem Außenmantel verlangen, genügt.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Mit 1 ist die Heizwendel eines Hochspannungsheizstabes bezeichnet, die in eine Isoliermasse 2 eingebettet ist, die ihrerseits von einem zur Heizwendel konzentrisch angeordneten Metallmantel 3 kreisförmigen Querschnitts umschlossen ist. Um den Metallmantel 3 ist ein zusätzlicher, konzentrisch zu diesem angeordneter, im Querschnitt ebenfalls kreisförmiger Metallmantel 5 angeordnet. Der Raum zwischen dem Innenmantel 3 und dem Außenmantel 5 ist mit einer Isoliermasse 4 ausgefüllt. Die Isoliermassen 2 und 4 bestehen aus einem bei Rohrheizkörpern üblichen Isoliermaterial, z. B. Magnesiumoxyd.
Der innere Stabmantel3 ist mit der Stromzuführungsleitung 6 der Heizwendel 1 elektrisch leitend durch einen Bügel 7 verbunden. Statt dessen kann diese Verbindung am anderen Ende des Mantelrohrheizkörpers oder zwischen der Heizwendel und dem Innenmantel selbst vorgenommen werden.
Der Isolationsabstand zwischen dem Innenmantel 3 und der Heizwendel 1 ist entsprechend der Betriebsspannung und der Isolationsabstand zwischen dem Innenmantel 3 und dem Außenmantel 5 entsprechend der für die Hochspannungsprüfung des Heizstabes geforderten Spannung bemessen. Um die günstigste Feldverteilung zwischen diesen beiden Mänteln zu erzielen, sind die Durchmesser der beiden Mäntel so gewählt, daß sich der Außendurchmesser des Innenmantels 3 zum Innendurchmesser des Außenmantels 5 etwa wie 1 : 2,7 verhält, wie es an sich bei koaxialen Hochspannungszylinderkondensatoren bekannt ist.

Claims

PATENTANSPRUCH: Elektrischer Hochspannungsheizstab, bei dem konzentrisch in einem Metallmantel kreisförmigen Querschnitts eine in Isoliermasse eingebettete Heizwendel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß um den die Heizwendel (1) umschließenden Metallmantel (3) ein zusätzlicher, konzentrisch zu diesem angeordneter, im Querschnitt ebenfalls kreisförmiger Metallmantel (5) angeordnet ist und der innere Metallmantel (3) mit der Heizwendel (1) oder ihrer Zuführungsleitung (6) verbunden ist und daß die Isolation zwischen Innenmantel (3) und Außenmantel (5) entsprechend der für die Hochspannungsprüfung geforderten Spannung bemessen ist, wobei der Außendurchmesser des Innenmantels (3) zum Innendurchmesser des Außenmantels (5) sich etwa wie 1: 2,7 verhält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 800 583; deutsche Auslegeschrift Nr. 1032 859; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1749 617.