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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch beheizten Heizkörper
in Patronenform, bei dem der Heizleiter als Schichtwiderstand auf die Mantelfläche
eines isolierenden Heizleiterträgers aufgebracht ist und mit metallischen Anschlußelementen
in elektrisch leitender Verbindung steht.
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Bisher wurden patronenförmige Heizkörper meist in der Weise hergestellt,
daß ein Heizleiterträger aus Keramik oder einem anderen Isoliermaterial mit einem
Widerstandsdraht in einer Richtung bewickelt wurde und die Rückführung nach einer
Zwischenisolierung entweder in Form einer zweiten Wicklung oder geradlinig auf diese
Wicklung aufgebracht wurde. Es ist auch bekannt, die Rückführung durch die Achse
des Heizkörpers zu führen.
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Es entstehen bei der Rückführung außen. für den Kurzschluß kritische
Stellen, wo hohe Potentiale nahe beieinander liegen. Bei der inneren Rückführung
kommt der eine Draht an der Stirnseite in der Achse, der andere am Anfang des Heizkörpers
heraus. Die Herstellung der so gewickelten Heizkörper verlangt viel Handarbeit und
läßt sich wenig automatisieren. Es ist außerdem notwendig, daß der Widerstandsdraht
am Anschlußende verstärkt und festgelegt wird.
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Man kennt neuerdings auch Schichtwiderstände für Heizzwecke. Bei einem
Heizkörper in Patronenform kann der Schichtwiderstand auf die Mantelfläche eines
isolierenden Heizleiterträgers aufgebracht sein. Daraus ergibt sich die bisher übliche
Anordnung von Kontaktschellen an beiden Enden der beschichteten Mantelfläche, deren
Abstand direkt der Länge des zur Verfügung stehenden Strompfades im Schichtwiderstand
und damit der Länge des eingeschalteten Widerstandes entspricht. Es ist auch bereits
bekannt, zwischen den beiden Endkontaktschellen eine dritte und eventuell weitere
Kontaktstellen anzuordnen, um einen Teil des Widerstandes abzugreifen. Die Anbringung
solcher Kontaktschellen an und längs der Mantelfläche des Heizkörpers kann nur nach
der Beschichtung desselben erfolgen. Die Kontaktanordnung erschwert oftmals den
Einbau des Heizkörpers und schränkt dessen Verwendungsmöglichkeit ein, insbesondere;
wenn es aus baulichen Gründen erwünscht ist, die Stromzuleitungen an einem Ende
des Heizkörpers zu haben. Andererseits ist es nicht ohne weiteres möglich, die Stromzuführungen
ähnlich wie bei einem gewickelten Heizkörper mit Rückführung des Heizdrahtes endseitig
anzubringen, weil in einem. solchen Fall keine gleichmäßige Stromdichte und Erwärmung
über die ganze Länge des Schichtwiderstandes zu erwarten wäre.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Heizkörper mit
Schichtwiderstand auf dessen Mantelfläche und mit an seiner einen Stirnseite angeordneten
Kontakten zu schaffen, der gleichmäßig beheizbar ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Heizleiterträger
an seinem einen Ende zwei halbkappenförmig ausgebildete, die Stirnseite und die
Mantelfläche teilweise übergreifende Anschlußsegmente aufweist und der Schichtwiderstand
zwischen den Anschlußsegmenten durch zwei sich gegenüberstehende Spalte unterbrochen
ist, die sich innerhalb des Schichtwiderstandes auf einem begrenzten Teil seiner
Länge fortsetzen. Der Schichtwiderstand, der die Mantelfläche des Heizleiterträgers
umgibt, ist somit länger als ein Spalt. Der verbleibende Teil des Schichtwiderstandes,
in Verlängerung des Spaltes gesehen, bildet eine leitende Brücke von Schichthalbtcil
zu Schichthalbteil. Die beiden Halbteile des Schichtwiderstandes sind durch die
leitende Verbindung jenseits der Spalte hintereinandergeschaltet und sind stromleitend
mit den Anschlußsegmenten verbunden, welche die eigentlichen Anschlußelemente in
Gestalt von Steckerstiften tragen. Damit läßt sich erreichen, daß auf der ganzen
Fläche der Beschichtung innerhalb des Schichtwiderstandes eine annähernd gleichmäßige
Stromdichte und damit Wärmeentwicklung herrscht. Infolge der Hintereinanderschaltung
der beiden Schichthalbteile kann der Heizkörper jetzt eine kürzere Baulänge als
bisher aufweisen.
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Außerdem wird die Herstellung derartiger Patronenheizkörper vereinfacht,
und die Patronenheizkörper selbst werden verbessert. Die beiden metallischen Anschlußsegmente,
die sich an ein und derselben Stirnseite des Heizleiterträgers befinden und halbkappenförmig
ausgebildet sind, fügen sich in die äußere Form des Heizleiterträgers ein und sind
besonders für eine gute Kontaktgabe mit einem Schichtwiderstand geeignet, der die
Mantelfläche des Heizleiterträgers gleichsam umhüllt. Die Beschichtung des Heizleiterträgers
mit dem Schichtwiderstand kann deshalb nach dem Aufsetzen der Anschlußsegmente auf
den Heizleiterträger erfolgen. Hierzu kann eine Schablone benutzt werden, so daß
in einem automatischen oder halbautomatischen Betrieb die Beschichtung so hergestellt
werden kann, daß sich deckungsgleich mit den Anschlußsegmenten zwischen diesen die
Spalte in dem Schichtwiderstand auf diametral gegenüberliegenden Seiten befinden,
die den Schichtwiderstand auf einen Teil seiner Länge aufteilen.
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Kappenförmige Anschlußteile, die die Stirnseiten eines stabförmigen
Widerstandes abdecken und dessen Mantelfläche im Bereich der Stirnseiten umgreifen;
sind an sich bekannt und an drahtlosen elektrischen Widerständen benutzt. Es handelt
sich hierbei um in sich geschlossene metallische Anschlußkappen, die deshalb auch
nur an beiden Stirnseiten des stabförmigen Widerstandes aufgesetzt und befestigt
werden können. Zur Lösung der Erfindungsaufgabe können die bekannten Anschlußkappen
daher nicht beitragen. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
daß die beiden Spalte in dem Schichtwiderstand je einen Steg desselben belassen
und dieser eine Länge aufweist, die der halben Breite des Sichtwiderstandes zwischen
den beiden Spalten, am Umfang des Heizleiterträgers gemessen, entspricht. Hierdurch
sind an allen Stellen des Heizkörpers gleiche Querschnitte bei gleichbleibender
Fläche vorhanden, so daß eine gleichbleibende Stromdichte und gleichbleibende Erwärmung
an allen Stellen des Schichtwiderstandes vorhanden sind. Unter dieser Voraussetzung
hat der erfindungsgemäße Heizkörper mit Schichtwiderstand eine bisher nicht erreichte
hohe Lebensdauer. Derartige Heizkörper sind zur Beheizung von Geräten in Industrie,
Haushalt und Gewerbe geeignet und eignen sich besonders zur Beheizung von elektrischen
Lötkolben. Gerade bei letzteren kommt es sehr darauf an, konzentrierte Erwärmung
an der Lötspitze zur Verfügung zu haben, was durch den erfindungsgemäßen Heizkörper
in Patronenform ermöglicht wird, der außerdem den Vorteil hat, daß er sich sehr
leicht auswechseln läßt und weitgehend unempfindlich ist.
Vorteilhaft
sind die Anschlußsegmente in Ausnehmungen des Heizleiterträgers angeorndet und mindestens
auf einem Teil ihrer Länge mit der Mantelfläche des Heizleiterträgers bündig, so
daß dieser Teil der Anschlußsegmente von dem Schichtwiderstand überdeckt werden
kann. Man kann die Ausnehmungen so ausbilden und anordnen, daß sie sich von der
Mantelfläche bis in die Stirnseite des Heizleiterträgers erstrecken. In diesem Falle
sind die Anschlußsegmente einerseits mit der Mantelfläche, andererseits mit der
Stirnfläche bündig. Das richtige lagegerechte Einpassen der Anschlußsegmente ist
dadurch bei der Herstellung der Heizkörper außerordentlich erleichtert. Durch die
Überdeckung mit dem Schichtwiderstand werden die Anschlußsegmente zusätzlich in
ihren Ausnehmungen gehalten, in die sie entweder .eingepreßt oder eingekittet sind.
Dabei ergibt sich außen ein glattwandiger zylindrischer Mantel, der im wesentlichen
durch den Schichtwiderstand dargestellt wird, der in einem Sicherheitsabstand vor
dem gegenüberliegenden Ende des Heizleiterträgers endet.
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Bei mechanisch hoch beanspruchten derartigen Heizkörpern kann es vorteilhaft
sein, die eingelegten Anschlußsegmente durch eine Kappe zu sichern und zu schützen.
Zu diesem Zweck sind die Ausnehmungen an der Stirnseite des Heizleiterträgers und
auch im Bereich dessen Mantelfläche im angrenzenden Bereich an die Stirnseite tiefer,
als die stufenförmig ausgebildeten Anschlußsegmente stark sind, so daß diese, durch
eine Kappe mit Durchbrüchen für die mit den Anschlußsegmenten verbundenen Anschlußelemente
isoliert, teilweise abdeckbar sind. Der Schichtwiderstand überdeckt dann den von
der Kappe frei gelassenen Teil der Anschlußsegmente, der in der Mantelfläche des
Heizleiterträgers liegt. Es ist auch möglich, daß der Schichtwiderstand außer dem
in der Mantelfläche liegenden Teil des Anschlußsegmentes .auch den von der Kappe
abgedeckten Teil derselben ganz oder teilweise überdeckt. Die Zweckmäßigkeit der
einen oder der anderen Ausführungsform wird sich nach der Stromdichte richten, die
der Schichtwiderstand aufnimmt. In jedem Falle läßt sich der Stromübergang an den
Anschlußsegmenten zu dem Schichtwiderstand ausreichend bemessen. Dadurch, daß der
Schichtwiderstand erforderlichenfalls auch bis in den stufenförmigen Teil der Anschlußsegmente
reichen kann, braucht der in der Mantelfläche des Heizleiterträgers liegende Teil
der Anschlußsegmente nicht unnötig vergrößert zu werden, und außerdem kann ein Teil
der Beschichtung auf den Anschlußsegmenten durch die isolierende Kappe, die aus
Keramik bestehen kann, abgedeckt werden. Damit ist ein erheblicher Teil der kontaktgebenden
Beschichtung gegen Beschädigung gesichert.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 den patronenförmigen Heizkörper in Ansicht
und teilweisem Schnitt, F i g. 2 eine stirnseitige Ansicht des Heizkörpers nach
F i g. 1 in Richtung des Pfeils II, F i g. 3 eine Abwicklung des Schichtwiderstandes,
F i g. 4 eine andere Ausführungsform des patronenförmigen Heizkörpers in Ansicht
und teilweisem Schnitt, F i g. 5 die stirnseitige Ansicht des Heizkörpers nach F
i g. 4 in Richtung des Pfeils V und F i g. 6 eine weitere Ausführungsform des patronenförmigen
Heizkörpers in Teilansicht und teilweisem Schnitt.
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Der Heizleiterträger 1 besteht aus Keramik oder einem anderen geeigneten
Isoliermaterial. Er ist als einseitig offene zylindrische Hülse ausgebildet, die
einen Boden 2 aufweist. Die Mantelfläche des Heizleiterträgers ist mit 3 bezeichnet.
Der Schichtwiderstand 4 befindet sich auf einem Teil dieser Mantelfläche. Die Anschlußsegmente
5 sind halbkappenförmig ausgebildet und an dem bodenseitigen Ende des Heizleiterträgers
sich diametral gegenüberstehend in Ausnehmungen 6 angeordnet und befestigt, die
die gleiche Form wie die Anschlußsegmente aufweisen. Diese liegen in der Ebene der
Mantelfläche 3 des Heizleiterträgers und sind mit ihr bündig. Dieser Teil der Anschlußsegmente
wird von dem auf den Heizleiterträger aufgetragenen Schichtwiderstand 4 überdeckt.
Dadurch ist der Kontakt zwischen dem Schichtwiderstand und den Anschlußsegmenten
hergestellt. Die Anschlußsegmente tragen Anschlußsegmente 7, die Steckstifte, Quetschröhrchen,
Fahnen od. dgl. sein können.
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Die beiden Anschlußsegmente belassen zwischen sich einen Spalt, der
mit 8 bezeichnet ist und der sich in dem Schichtwiderstand fortsetzt und in einem
Abstand a vor dem Ende des Schichtwiderstandes aufhört. Dieser Abstand entspricht
der halben Breite des Schichtwiderstandes zwischen den beiden Spalten 8, die sich
am Umfang des Schichtwiderstandes diametral gegenüberstehen. Der zwischen dem Ende
des Schichtwiderstandes und dem Ende des Spaltes 8 stehengebliebene Steg ist mit
9 bezeichnet. Er gewährleistet bei diesen Abmessungen eine gleichbleibende Stromdichte
innerhalb des Schichtwiderstandes 4. Die Strompfade sind mit 10 bezeichnet.
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Die zweite Ausführungsform gemäß den F i g. 4 und 5 unterscheidet
sich nur durch die andere Formgebung der Anschlußsegmente, die mit 5 a bezeichnet
sind. Die entsprechenden Ausnehmungen 6 a sind vertieft an der Stirnseite des Heizleiterträgers
ausgebildet und angeordnet. Die kappenförmigen Anschlußsegmente sind stufenförmig
ausgebildet, so daß sie von einer isolierenden Kappe 11, die beispielsweise aus
Keramik besteht, teilweise abdeckbar sind. Dabei kann die Umfangsfläche dieser Kappe
mit der Mantelfläche des Schichtwiderstandes bündig sein. Der Schichtwiderstand
überdeckt den von der Kappe 11 frei gelassenen Teil der Anschlußsegmente. Die Kappe
11 hat zwei Durchbrüche 12, welche die Anschlußelemente 7 durchlassen. Außerdem
ist in der Kappe ein Schlitz 13 vorhanden, in den der Boden 2 mit einem entsprechend
vorstehenden Formteil von innen her eingreift.
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Die Ausführungsform gemäß F i g. 6 entspricht derjenigen nach F i
g. 4. So überdeckt der Schichtwiderstand auch einen von der Kappe abgedeckten Teil
der Anschlußsegmente. Dadurch wird die Kontaktfläche mit den Anschlußsegmenten vergrößert.
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Der Sicherheitsabstand, mit dem der Schichtwiderstand 4 vor dem Ende
des Heizleiterträgers 1 endet, ist mit 14 bezeichnet.