DE1465025C - Verfahren zur Herstellung eines ummantelten Heizkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ummantelten Heizkörpers, dessen Heizwendel und ein die Heizwendel umgebendes zerbrechliches Rohr aus Isoliermaterial in ein Mantelrohr aus Metall eingebracht wird und das Rohr aus Isoliermaterial anschließend durch Zusammenpressen des Mantelrohres zertrümmert wird.

Bei den bekannten Ausführungen von z. B. als Zündeinrichtungen in Dieselmotoren verwendeten Glühkerzen ist im allgemeinen ein Heizelement innerhalb eines metallischen Mantelrohres in ,zusammengepreßtes Isoliermaterial eingebettet. Das Heizelement ist normalerweise eine Heizwendel aus Widerstandsdraht. Das eine Ende der Heizwendel ist mit dem vorderen Ende des Mantelrohres elektrisch verbunden bzw. im allgemeinen verschweißt. Das andere Ende der Heizwendel ist mit einem Anschlußbolzen elektrisch verbunden, der am Ende der Glühkerze gegenüber dem vorderen Ende aus dem Mantelrohr herausragt.

Für die Lebensdauer eines derartigen Heizkörpers ist es wichtig, daß die Heizwendel genau in der Mitte des Mantelrohres angeordnet ist, um die Entstehung eines Kurzschlusses zwischen der Heizwendel und dem Mantelrohr zu vermeiden. Weiterhin muß der Durchmesser des Widerstandsdrahtes der Heizwendel in Verbindung mit den anderen Konstruktionsparametern derart gewählt werden, daß die Heizwendel keine überhöhte Temperatur während des Betriebs annimmt. Im allgemeinen soll der Durchmesser des Widerstandsdrahtes innerhalb der physikalischen Grenzen unter Berücksichtigung der anderen Konstruktionsparameter so groß wie möglich sein. Wenn eine vorgegebene Wärmeleistung abgeführt werden soll, dann ist bei einem Widerstandsdraht mit größerem Durchmesser die abzuführende

ίο Wärmeleistung pro Oberflächeneinheit des Drahtes kleiner, weil eine größere Drahtoberfläche vorhanden ist. Dadurch wird die Lebensdauer des Heizkörpers erhöht.

Weiterhin ist es wichtig, daß der Abstand zwischen den benachbarten Windungen der Heizwendel längs des Mantelrohres gleichbleibt, insbesondere in der Nähe des vorderen Endes der Glühkerze. Ein ungleichmäßiger Abstand zwischen den Heizwendelwindungen hat zur Folge, daß bestimmte Teile der Heizwendel eine höhere und andere eine niedrigere Temperatur als die gewünschte Temperatur annehmen, obwohl ein etwas kleinerer Windungsabstand in der Nähe des hinteren Endes der Glühkerze bei dem Anschlußbolzen wünschenswert sein kann, weil im allgemeinen bei den meisten Ausführungsformen ein Teil der Wärme aus der Glühkerze über den Anschlußbolzen abgeführt wird. Es ist besonders wichtig, einen übermäßig großen Abstand in der Nähe des vorderen Endes der Glühkerze zu vermeiden, weil dadurch das Vordere oder Arbeitsende der Glühkerze eine niedrigere Temperatur annimmt als der restliche Heizkörper.

Nach den bekannten Verfahren werden Glühkerzen dadurch hergestellt, daß eine Heizwendel mit dem einen Ende eines Mantelrohres verschweißt wird, ein Anschlußbolzen an dem gegenüberliegenden Ende der Heizwendel befestigt wird und dann die Heizwendel innerhalb des Mantelrohres in Längsrichtung auseinandergezogen wird, um die Heizwendel in der Mitte des Mantelrohres anzuordnen, während körniges Isoliermaterial in dem Mantelrohr eingebracht wird. Durch das Strecken kann die Heizwendel in der Mitte des Mantelrohres gehalten werden, und das körnige Isoliermaterial kann durch die entstandenen Abstände zwischen den Windungen in das Innere der Heizwendel gelangen.

Durch das Verschweißen der Heizwendel mit dem Mantelrohr wird das eine Ende der Heizwendel weichgeglüht, so daß sie sich in der Nähe des vorderen Endes der Glühkerze bei dem obenerwähnten Auseinanderziehen stärker ausdehnt. Dadurch entsteht an dieser Stelle ein größerer Abstand zwischen den benachbarten Windungen der Heizwendel. Dies hat zur Folge, daß das vordere Ende der Glühkerze kalter ist als der restliche Teil der Glühkerze. Außerdem vermindert die Forderung des Streckens der Heizwendel den Durchmesser des verwendbaren Widerstandsdrahtes. Weiterhin bilden die Abstände zwischen den benachbarten Windungen, die durch das Strecken hervorgerufen werden, Zwischenräume, die bei Verwendung eines Drahtes mit größerem Durchmesser zumindest teilweise ausgefüllt seinkönnten.

Beim Versuch, diese Probleme zu vermeiden, indem man die Zugkraft an den Anschlußbolzen verminderte, entstanden Schwierigkeiten beim Zentrieren der Heizwendel in dem Mantelrohr, und der geringere Abstand zwischen den benachbarten Win-

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düngen verhinderte, daß körniges Isoliermaterial in in das Innere der Heizwendel eingeführt wird, kann das Innere der Heizwendel gelangte. Beim Versuch, die Heizwendel enger gewickelt und ein größerer einen Ausgleich zwischen den vorgenannten Fak- Drahtdurchmesser verwendet. werden, denn Hohltoren zu schaffen, entstanden Schwierigkeiten hin- räume zwischen den Windungen als Einlaßöffnungen sichtlich der Betriebstemperatur in der Nähe des 5 für das Isoliermaterial in das Innere der Heizwendel vorderen Endes der Glühkerze, die geringer war als sind nunmehr überflüssig. Die Verwendung eines der gewünschte Wert, hinsichtlich der ausreichenden Widerstandsdrahtes mit einem relativ größeren Zentrierung der Heizwendel in dem Mantelrohr und Durchmesser und die gleichmäßigen Windungsabin bezug auf die Lebensdauer bei Verwendung des stände der Heizwendel bewirken vorteilhaft die eroptimalen Widerstandsdrahtdurchmessers. io wünschte Erhöhung der Lebensdauer des Heizkör-

Es ist auch bereits bekannt (deutsche Patent- ' pers. Der mit einem Kanal versehene Anschlußbol-

schrift 669 178 und österreichische Patentschrift _zen erleichtert schließlich das Einführen des körnigen

164 745) einen ummantelten Heizkörper dadurch Isoliermaterials in den Heizkörper,

herzustellen, daß man seine Heizwendel mit dem Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus

üblichen Windungsabstand in ein Rohr aus zer- 15 den Unteransprüchen hervor.

brechlichem Isolierstoff einbringt und dieses Rohr Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im

dann in ein Mantelrohr aus Metall einschiebt. Bei folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es

der einen bekannten Ausführung (österreichische zeigt

Patentschrift 164 745) werden die Hohlräume im Fig. 1 einen Querschnitt durch eine halbfertige

Bereich der Heizwendel und zwischen dem Isolier- 30 Glühkerze; die Zeichnung dient dazu, die ersten

rohr und dem Mantelrohr aus Metall mit einem Herstellungsschritte nach der Erfindung zu erläutern, ,

pulverförmiger Isolierstoff ausgefüllt, der dieselbe F i g. 2 einen Querschnitt durch die Glühkerze

chemische Zusammensetzung wie das Isolierrohr be- nach F i g. 1 während eines folgenden Herstellungs-

sitzt, während bei der anderen Ausführungsart (deut- Schrittes, bei dem Isoliermaterial in den Heizkörper

sehe Patentschrift 669 178) das aus mehreren Ein- 35 eingebracht wird,

zelteilen bestehende Isolierrohr nach dem Einbringen ' F i g. 3 die fertige Glühkerze von F i g. 1 und 2,

in das Mantelrohr aus Metall zertrümmert wird, in- Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Glühkerze,

dem das Mantelrohr entsprechend zusammenge- die der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Glühkerze

preßt wird. Das Einführen des pulverförmigen Iso- ähnlich ist, jedoch einen abgeänderten Anschluß-

liermaterials zwecks gleichmäßiger Ausfüllung der 30 bolzen aufweist,

Hohlräume ist nicht nur schwierig und zeitaufwendig, F i g. 5 eine vergrößerte Schnittansicht des Teiles sondern bedingt auch, daß die Heizwendel gestreckt des Anschlußbolzens von F i g. 4, der mit der Heizist, damit das Isoliermaterial in die Hohlräume zwi- wendel verbunden wird,

sehen den Windungen der Heizwendel gelangen ' Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des Ankann. Außerdem ist nicht gewährleistet, daß die 35 schlußbolzens in vergrößertem Maßstab,
Abstände der einzelnen Windungen gleichförmig er- F i g. 7 eine vergrößerte Ansicht des Teils des halten bleiben, was vor allem für die letztere Aus- Anschlußbolzens von F i g. 6, der mit der Heizwenführung (deutsche Patentschrift 669 178) zutrifft, bei del verbunden wird.

der der metallische Außenmantel gepreßt und da- Fig. 1 zeigt eine zum Teil fertiggestellte Glühdurch die Isolierrohrteile zertrümmert werden, wäh- 40 kerze 10, und zwar von dem Herstellungsschritt, bei rend sich die Heizwendel in ihrem gestreckten Zu- dem körniges Isoliermaterial in die Glühkerze einstand befindet, gebracht wird. In diesem Herstellungsstadium umfaßt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die die Glühkerze 10 ein Mantelrohr 14, in das eine Lebensdauer des Heizkörpers durch Verringern der Heizvorrichtung 15 eingebracht ist. Das Mantelrohr abzuführenden Wärmeleistung pro Oberflächenein- 45 14 besteht im allgemeinen aus Metall oder einem heit der Heizwendel und durch gleichmäßigen Ab- anderen elektrisch leitenden Material. Die Heizvorstand der einzelnen Windungen der Heizwendel zu richtung 15 enthält ein Heizelement in Form einer erhöhen. Heizwendel 16 aus einem Widerstandsdraht und ei-

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei nem Anschlußbolzen 13, der an dem einen Ende 16 a

einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art da- 50 der Heizwendel 16 befestigt ist. Ein zerbrechliches

durch gelöst, daß die Heizwendel vor Einbringen in Rohr 18 aus Isoliermaterial ist verschiebbar zwi-

das Mantelrohr an einem mit einem Kanal versehe- sehen der Innenwand des Mantelrohrs 14 und dem

nen Anschlußbolzen befestigt wird und anschließend Außendurchmesser der Heizwendel 16 angeordnet,

in dem Mantelrohr mit aneinanderstoßenden Win- um die Heizwendel 16 in dem Mantelrohr 14 zu zen-

dungen zum Liegen kommt und daß dann vor dem 55 trieren. Das Rohr 18 kann aus irgendeinem geeigne-

Zusammenpressen des Mantelrohres körniges Isolier- teri Isoliermaterial bestehen, z. B. Magnesiumoxid,

material durch den Kanal des Anschlußbolzens in Ein Kanal 12 erstreckt sich durch den Anschluß-

das Innere der Heizwendel eingeführt wird. Man ver- bolzen 13. Die F i g. 1 bis 3 zeigen eine bevorzugte

meidet dadurch vorteilhaft, die Heizwendel in die Ausführungsform eines derartigen Kanals, der sich Länge zu ziehen oder irgendeine andere Verschiebung 60 durch die Mitte längs der Achse des Anschlußbol-

benachbarter Windungen gegeneinander vorzuneh- zens 13 erstreckt. Mit anderen Worten, der Anschluß-

men, während das Isoliermaterial eingeführt wird, bolzen 13 ist hohl oder rohrförmig. Der Kanal 12

und erreicht dennoch eine Zentrierung der Heizwen- sorgt für einen Verbindungsweg durch das eine Ende del in dem Mantelrohr. Da es nicht mehr notwendig der Heizwendel zwischen dem Äußeren und dem ist, die Heizwendel zu strecken, erreicht man auch 65 Inneren der Heizwendel 16. Wie im folgenden noch

einen gleichmäßigen Abstand zwischen den Windun- gezeigt wird, kann der Verbindungsweg auch anders

gen der Heizwendel. Da außerdem das körnige Iso- ausgeführt werden, als hier dargestellt ist.

liermaterial durch den Kanal in dem Anschlußbolzen Um den in F i g. 1 gezeigten Aufbau zu erreichen,

wird der Anschlußbolzen 13 mit dem oberen Heizwendelende 16 α verschweißt oder auf irgendeine andere Weise verbunden und die so gebildete Anordnung in das offene Ende des Mantelrohrs 14 eingesetzt. Das Mantelrohr 14 verengt sich an der Stelle 19, so daß das untere Heizwendelende 16 b an dem Mantelrohrende 14 b eng anliegt und zentrisch ausgerichtet wird. Das aus Isoliermaterial bestehende Rohr 18 wird dann in das Mantelrohr eingebracht,

das Rohr 18, und das zerbrochene Isoliermaterial wird zusammen mit dem körnigen Isoliermaterial, das in das Mantelrohr gefüllt wurde, verdichtet. Bei der Herstellung des in F i g. 3 gezeigten Heizkörpers wird der äußere Durchmesser des Heizkörpers auf zwei verschiedene Größen gebracht. Der Teil 10 a, der die Heizwendel 16 enthält, hat einen kleineren Durchmesser als der übrige Teil 10 ft. An dieser Stelle muß erwähnt werden, daß der hohle Anschlußbolzen

wie es F i g. 1 zeigt, um die Heizwendel im Mantel- io 13 einen weiteren Vorteil bietet, der darin besteht, rohr zu zentrieren. Das untere Ende des Rohrs 18^r daß der Anschlußbolzen zusammmen mit der Heizdrückt an der Stelle 19 gegen den verengten Mantel- wendel 16 zusammengeschnürt wird, um einen zurohrteil.

Das untere Ende 14 b des Mantelrohrs wird jetzt

sätzlichen radialen Abstand zwischen dem oberen Ende der Heizwendel und dem Mantelrohr vorzu

durch Verschweißen geschlossen und gleichzeitig 15 sehen, der bei einem vollen Anschlußbolzen nicht mit dem unteren Heizwendelende 16 b verbunden, vorhanden wäre, da bei diesem eine derartige Verminderung im Durchmesser nicht auftreten würde. Bei einigen Bauarten war es früher notwendig, am

so daß eine gute elektrische Verbindung zwischen den beiden Teilen entsteht, wie man es in F i g. 2 sehen kann. Das Verbinden des unteren Endes 16 b

Anschlußbolzen einen Heizdraht mit einem kleineren

oben beschrieben ist.

Während die .Heizwendel 16 in ihrer normalen, unausgestreckten Lage bleibt und durch das-Rohr 18 aus zusammengepreßtem Isoliermaterial vollkommen zentriert ist, wird körniges Isoliermaterial 20 über

der Heizwendel mit dem Mantelrohr und das Schlie- 20 Durchmesser zu verwenden, um das Problem, das ßen des unteren Mantelrohrendes 14 b kann in ir- durch den verminderten radialen Abstand zwischen gendeiner geeigneten Weise durchgeführt werden, ob- der Heizwendel und dem Mantelrohr an dieser Stelle wohl es zweckmäßig ist, diese beiden Schritte mit entstand, zu vermeiden. Die Verwendung eines hoheinem einzigen Schweißvorgang durchzuführen, wie len Anschlußbolzens, der seinen Durchmesser ver-

mindert, vermeidet jedoch diese Notwendigkeit.

Durch das Zusammenpressen und durch die Verminderung des Außendurchmessers des Heizkörpers wird die Heizwendel 16 länger, und zwischen den einzelnen Windungen entstehen Abstände. Die Ab-

das obere oder offene Ende des Kanals 12 in dem 30 stände zwischen den Windungen sind gleichmäßig, Anschlußbolzen 13 in das Innere der Heizwendel 16 bis auf einen etwas engeren Abstand in der Nähe der eingeführt. Um das Innere der Heizwendel genügend Verbindungsstelle zwischen der Heizwendel und dem zu füllen und anschließend richtig zu verdichten, wird Anschlußbolzen, weil sich an dieser Stelle der Überdie Heizwendel vorzugsweise während dieser Vor- gang zu dem oberen Teil 10 b befindet, der weniger gänge in Vibration versetzt. Als Isoliermaterial kann 35 stark zusammengepreßt und verlängert ist als der irgendein geeignetes körniges Material verwendet untere Teil 10 α des Heizkörpers. Der engere Abwerden, z. B. Magnesiumoxid. Es hat sich als zweck- stand an der Verbindungsstelle zwischen der Heizmäßig herausgestellt, das Innere des Kanals 12 wendel und dem Anschlußbolzen hat sich sogar als ebenfalls mit körnigem Isoliermaterial zu füllen, da vorteilhaft erwiesen, weil dadurch an dieser Stelle dadurch Hohlräume vermieden werden, durch die das 40 des Heizkörpers die erzeugte Wärmedichte zunimmt, Isoliermaterial sonst beim nachfolgenden Zusam- bei der bei den üblichen Ausführungsformen ein Teil menstauchen und Zusammenpressen des Mantel- der Wärme im allgemeinen über den Anschlußbolzen rohrs aus dem Inneren der Heizwendel abfließen aus der Glühkerze abgeleitet wird,
könnte. Der Raum über der Heizwendel zwischen Die F i g. 4 bis 7 zeigen zwei abgeänderte Andern Anschlußbolzen 13 und dem Rohr 18 aus Iso- 45 schlußbolzen mit Durchgangskanälen, durch die das liermaterial wird ebenfalls mit körnigem Isolierma- körnige Isoliermaterial in das Innere der Heizwendel terial ausgefüllt. gebracht werden kann. F i g. 4 zeigt einen festen

Ein Abschlußteil, das, wie F i g. 2 zeigt, als Schei- stabförmigen Anschlußbolzen 33 mit einem Kanal be 21 aus Isoliermaterial ausgeführt ist, kann in das 34. Der Anschlußbolzen ist, wie Fig. 4 zeigt, fest offene Ende 14 α des Mantelrohrs 14 eingesetzt wer- 50 mit dem einen Ende einer Heizwendel 36 verbunden, den. Es ist noch zu erwähnen, daß bei der in den F i g. 5 zeigt die Abänderung des Anschlußbolzens

33 deutlicher, die das Ende des Anschlußbolzens darstellt, der mit der Heizwendel verbunden wird. Der Kanal 34 bildet durch das obere Ende der Heizwendel einen Verbindungsweg mit dem Inneren der Heizwendel 36, durch den das körnige Isoliermaterial in das Innere der Heizwendel gelangen kann.

Eine weitere abgeänderte Ausführungsform ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Bei dieser Ausfüh-

F i g. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform des Kanals 12 das Einfüllen des körnigen Isoliermaterials über den Kanal 12 durchgeführt werden kann, nachdem die Scheibe 21 eingesetzt ist.

In diesem Fall kann die Scheibe 21 während des Einfüllens zur Zentrierung des Anschlußbolzens verwendet werden.

Zur Fertigstellung des Heizkörpers wird das obere

Ende des Mantelrohrs an der Stelle 22 umgebogen, 60 rungsform ist ein stabförmiger Anschlußbolzen 43

wie es F i g. 3 zeigt, um die Scheibe 21 fest an ihrem Platz zu halten, und der obere Teil 23 des Anschlußbolzens 13 wird zusammengepreßt oder zugepfropft, so daß kein Isoliermaterial austreten kann. Der Heizkörper wird dann in einem Gesenk zusammengedrückt oder auf irgendeine andere Weise in eine endgült ige Form gepreßt.

Bei den endgültigen Zusammenpressen zerbricht

an dem Ende, das mit der Heizwendel verbunden wird, mit einem Kanal 44 versehen, der einen Durchgangsweg bildet, durch den das körnige Isoliermaterial in das Innere der Heizwendel gelangen kann.

Es muß erwähnt werden, daß bei den in den F i g. 4 bis 6 gezeigten Ausführungsformen die Kanäle, die eine Verbindung zu dem Inneren der Heiz-

wendel herstellen, sich nicht außerhalb des Mantelrohres erstrecken und daher auch nicht vor dem endgültigen Zusammendrücken und Zusammenpressen von außen verschlossen werden müssen. Andererseits muß bei diesen Ausführungsformen des Kanals das Einfüllen des körnigen Isoliermaterials in das Innere der Heizwendel durchgeführt werden, bevor das offene Ende des Mantelrohrs verschlossen wird.

Selbstverständlich kann bei derartigen Abänderungen der Kanal auch über das offene Ende des Mantelrohrs hinaus verlängert werden. Der verlängerte Teil des Kanals muß dann jedoch verschlossen oder geeignet verpfropft werden, bevor das abschließende Zusammenpressen stattfindet, wie es bei der in den F i g. L bis 3 gezeigten Ausführungsform geschehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines ummantelten Heizkörpers, dessen Heizwendel und ein die Heizwendel umgebendes zerbrechliches Rohr aus Isoliermaterial in ein Mantelrohr aus Metall eingebracht wird und das Rohr aus Isoliermaterial anschließend durch Zusammenpressen des Mantelrohres zertrümmert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel (16) vor Einbringen in das Mantelrohr (14) an einem mit einem Kanal (12) versehenen Anschlußbolzen (13) befestigt wird und anschließend in dem Mantelrohr (14) mit aneinanderstoßenden Windungen zum Liegen kommt und daß dann vor dem Zusammenpressen des Mantelrohres körniges Isoliermaterial (20) durch den Kanal (12) des Anschlußbolzens (13) in das Innere der Heizwendel (16) eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einführen des körnigen Isoliermaterials in das Innere der Heizwendel (16) das eine Mantelrohrende (14 b) verschlossen und gleichzeitig mit diesem Verschließen das freie Ende (16 b) der Heizwendel (16) an diesem Mantelrohrende (14 b) befestigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (14) im Bereich (10 a) der Heizwendel (16) auf einen kleineren Querschnitt zusammengedrückt wird als der übrige Teil (10 b) des Mantelrohres, wobei der an der Heizwendel (16 a) befestigte Teil des Anschlußbolzens (13) eingeschnürt und dessen Abstand zur Innenwand des Mantelrohres (14) vergrößert wird.