DE19941901A1 - Rohrheizkörper mit NTC/PTC-Absicherung - Google Patents
Rohrheizkörper mit NTC/PTC-AbsicherungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper zum Erhitzen von Fluiden, mit wenigstens einem Mantelrohr (12), mindestens einem Heizelement (14), das in einem elektrischen Isoliermaterial (16) eingebettet, im Inneren des Mantelrohres (12) angeordnet ist, Anschlußelemente (18), die in dem Ende (12a) des Mantelrohres (12) angeordnet sind und über die das Heizelement (14) mit einer Stromquelle verbunden ist, und mit mindestens einem Sicherungselement (28), das in dem Mantelrohrende (12a) angeordnet ist und in Wärmeleitungskontakt mit dem Heizelement (14) steht. Weiterhin ist vorgesehen, daß das Sicherungselement (28) ein in Abhängigkeit der Temperatur des Heizelements (14) seinen Widerstand änderndes Element ist, das Bestandteil eines von dem Heizstromkreis unabhängigen Meßstromkreises ist, mittels dem die Widerstandsänderung des Sicherungselementes (28) erfaßbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Derartige Rohrheizkörper werden beispielsweise bei Waschmaschinen verwendet
und dienen dort dazu, das Waschwasser bzw. die Waschlauge zu erhitzen. Zu
diesem Zweck sind sie über eine Durchbrechung in der Wand des Waschbottichs
in dessen Innerem angeordnet.
Neben den Rohrheizkörpern ist bei modernen Waschmaschinen eine Überwachungs
einrichtung notwendig, welche in der Lage ist, die Temperatur des Waschwassers
zu erfassen, so daß eine Temperatursteuerung bzw. -regelung des Wassers möglich
ist. Hierzu weist die Bottichwand weitere Durchbrechungen oder der Montage
flansch der Heizung eine Durchbrechung auf, in die Einrichtungen zum Erfassen der
Temperatur der Waschlauge eingesetzt sind. Darüber hinaus bedarf der Rohrheiz
körper selbst noch einer Überwachung für den Fall eines fehlerhaften Betriebes,
insbesondere für den Fall, daß der Rohrheizkörper erhitzt wird, obwohl sich kein
Waschwasser im Bottich befindet (= Trockengang des Rohrheizkörpers).
Durch die Notwendigkeit, sowohl den Rohrheizkörper als auch verschiedene
Temperaturüberwachungselemente im Inneren des Bottichs der Waschmaschine
vorsehen zu müssen, weist der Bottich eine Reihe von Durchbrechungen auf.
Abgesehen von dem damit verbundenen erhöhten Herstellungsaufwand müssen
diese Durchbrechungen gut abgedichtet werden, was wiederum die Gestehungs
kosten der Waschmaschine erhöht. Darüber hinaus ist durch die Anbringung der
Temperaturüberwachungselemente ein zusätzlicher Montageaufwand notwendig.
Aus der europäischen Patentanmeldung 0 086 465 geht ein Rohrheizkörper der
eingangs genannten Art hervor, bei dem im Mantelrohrende ein Sicherungselement
in Form einer Schmelzsicherung, eines PTC-Elementes, eines Fühlers für eine
elektronische Schaltung oder eines Thermostaten als Überlastungssicherung für den
Rohrheizkörper angeordnet ist. Die Überlastungssicherung dient dazu, im Falle eines
Trockenganges die Stromzufuhr zu dem Rohrheizkörper abzuschalten. Hierzu ist das
Sicherungselement über einen Anschlußbolzen und einem Rohrstück elektrisch in
Reihe mit der Heizdrahtwendel verbunden. Das Sicherungselement ist also
Bestandteil des Heizstromkreises und wird von diesem mit Strom beaufschlagt.
Diese bekannte Lösung stellt einen zuverlässigen Katastrophenschutz für den Fall
eines Fehlbetriebes, insbesondere für den Fall eines Trockenganges bereit. Darüber
hinaus ist aber nach wie vor eine gesonderte Anordnung für ein oder mehrere
Temperaturerfassungselemente für das zu erhitzende Medium mit den vorstehend
geschilderten Einschränkungen notwendig.
Weiterhin geht aus der europäischen Patentanmeldung 0 660 644 ein Rohrheizkör
per hervor, bei dem ein Temperaturfühler im Mantelrohrende des Rohrheizkörpers
in der Nähe dessen Innenwand angeordnet ist. Diese Lösung erfordert infolge der
Anordnung des Temperaturfühlers in der Nähe der Mantelrohrinnenwand einen
vergrößerten Durchmesser, was wiederum die Durchbrechung in dem Bottich
vergrößert und damit ebenfalls die Dichtprobleme erhöht. Darüber hinaus wird
heute für für Rohrheizkörper eine immer kompaktere Bauweise angestrebt, die diese
Lösung nicht ermöglicht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rohrheizkörper der eingangs
genannten Art zu schaffen, der bei einem kompakten Aufbau und einem zuverlässig
arbeitenden Katastrophenschutz trotz vorhandener Laugentemperaturüberwachung
eine Verringerung der Zahl der Durchbrechungen im Bottich ermöglicht.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den
sich daran anschließenden Ansprüchen 2 bis 15 finden sich vorteilhafte Ausgestal
tungen der Erfindung.
Durch die Verwendung eines Sicherungselements, welches in Abhängigkeit der
Temperatur seinen Widerstandswert ändert und welches im Mantelrohrende des
Rohrheizkörpers untergebracht ist, kann mit ein und demselben Bauteil neben dem
Katastrophenschutz auch eine Regelung bzw. Steuerung der Temperatur des zu
erhitzenden Mediums bzw. der Lauge erzielt werden. Da das Sicherungselement in
dem unbeheizten Ende des Mantelrohres angeordnet ist und daher während des
normalen Betriebes die von dem Heizelement an das Sicherungselement gelangende
Wärme von dem zu überwachenden Fluid abgeführt wird, wird das Sicherungs
element durch das Fluid gekühlt und nimmt somit die Temperatur des Fluids an. Mit
jeder Temperaturänderung ändert sich auch der Widerstandswert des Sicherungs
elements, was durch den von dem Heizstromkreis getrennten Meßstromkreis erfaßt
wird. Von dieser Änderung des Widerstandswertes kann auf die Temperatur des
zu überwachenden Fluids geschlossen werden.
Darüber hinaus steht aber das Sicherungselement in Wärmeleitungskontakt mit dem
Heizelement. Hierdurch wird im Katastrophenfall, d. h. also bei Wegfall des das
Sicherungselement kühlenden Fluids bzw. Mediums, das Sicherungselement
unmittelbar mit der von dem Heizelement erzeugten Wärme beaufschlagt. Hierdurch
verändert sich der Widerstandswert schneller als im Falls des normalen Betriebes,
woraus wiederum der Katastrophenfall geschlossen und eine Abschaltung des
Rohrheizkörpers vorgenommen werden kann.
Das die beiden Funktionen - Sicherung im Katastrophenfall und Überwachung der
Laugentemperatur - auf sich vereinigende Sicherungselement ist im Mantelrohrende
des Rohrheizkörpers untergebracht. Hierdurch werden neben der Durchbrechung
für den Rohrheizkörper keine weiteren Durchbrechungen in der Wand des
Waschbottichs oder im Flansch der Heizung notwendig, wodurch sich die
Gestehungskosten der Waschmaschine verringern.
Schließlich läßt die vorgeschlagene Lösung eine Anordnung des Sicherungs
elements in zumindest annähernd konzentrischer Weise zur Mantelrohrachse zu,
wodurch ein besonders kompakter Aufbau des Rohrheizkörpers erzielt wird.
Insbesondere kann der Durchmesser im Gegensatz zu dem aus der europäischen
Patentanmeldung 0 660 644 bekannten Rohrheizkörper verringert werden.
Als sein Widerstandswert in Abhängigkeit der Temperatur veränderndes Element
können ein oder mehrere NTC- bzw. ein oder mehrere PTC-Elemente vorgesehen
sein. Zwei derartige Elemente können beispielsweise bei einem Rohrheizkörper
angeordnet sein, an dessen beiden Mantelrohrenden derartige Sicherungselemente
eingebaut sind.
Zur Erzielung eines kompakten Aufbaus kann weiterhin vorgesehen sein, daß das
Sicherungselement über ein Rohrstück oder eine geschlitzte Hülse mit dem
Anschlußelement in wärmeleitender, aber elektrisch isolierter Verbindung steht. Das
Sicherungselement kann dann in dem Inneren des Rohrstückes koaxial zu dem
Anschlußelement angeordnet sein. Hierbei kann das Anschlußelement ein
Anschlußbolzen sein, an dessen zu dem Mantelrohrende weisenden Ende das
Rohrstück aufgeschoben ist, in dessen ebenfalls zu dem Mantelrohrende weisenden
Ende wiederum das Sicherungselement eingeschoben ist. Hierdurch läßt sich, wie
bereits festgestellt, der Durchmesser des Rohrheizkörpers bei einem guten
Ansprechverhalten des Sicherungselementes im Katastrohpenfall verringern.
Damit das Sicherungselement elektrisch isoliert von dem Rohrstück, welches als
Anschluß des Heizelementes an den Heizstromkreis dient, angeordnet werden kann,
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Sicherungselement im Inneren einer
Hülse elektrisch isoliert zu dem Mantel der Hülse aufgenommen ist. Hierbei kann
es genügen, daß das Sicherungselement lediglich durch die es umgebende Luft
isoliert wird. Da jedoch hierbei geringe Lageveränderungen bereits zu einem
elektrischen Kontakt zu der Innenumfangswand der Hülse führen kann, ist es
vorteilhafter, wenn das Sicherungselement in dem Inneren der Hülse in einem
elektrisch isolierenden Material eingebettet ist.
Grundsätzlich kann das Rohrstück so ausgebildet sein, daß es unmittelbar als
elektrischer Anschluß an den Heizstromkreis dient. Ebenfalls besteht die Möglich
keit, daß die Hülse aus einem gut elektrisch leitenden Material hergestellt ist und
die Funktion als Anschluß an den Heizstromkreis übernimmt. Da, wie dies bereits
eingangs festgestellt worden ist, das Sicherungselement auch die Katastrophen
abschaltung durchführen soll, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Mantel der
Hülse aus ausreichend, vorzugsweise gut wärmeleitenden Material hergestellt ist.
Um die Montage des Sicherungselements zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn
das Anschlußelement in dem zu dem stirnseitigen Ende des Mantelrohres
weisenden Ende einen nach außen hin offenen Hohlraum aufweist, in dem das
Sicherungselement elektrisch isoliert zu dem Anschlußelement untergebracht ist.
Um auch hier wiederum das Sicherungselement elektrisch von dem Anschluß
element zu isolieren, kann weiterhin vorgesehen sein, daß das Sicherungselement
mittels elektrisch isolierendem, aber ausreichend wärmeleitendem Harzverguß in
dem Hohlraum des Anschlußelements untergebracht ist. Alternativ kann das
Sicherungselement mittels einer elektrisch isolierenden, aber ausreichend bzw. gut
wärmeleitenden Hülse in dem Hohlraum des Anschlußelementes untergebracht sein.
Der Meßstromkreis kann einmal als ein Widerstandsmeßkreis ausgestaltet sein, der
die Veränderung des Widerstandes an dem Sicherungselement mittels eines
Ohmmeters direkt mißt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, daß der
Meßstromkreis ein Meßkreis ist, der Strom- und/oder Spannungsänderungen am
Sicherungselement infolge seiner Widerstandsänderung erfaßt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungsfiguren
erläutert. Hierbei ist:
Fig. 1 ein Teillängsschnitt im vergrößerten Maßstab durch ein Ende eines
erfindungsgemäßen Rohrheizkörpers gemäß einer ersten Aus
führungsform; und
Fig. 2 ein Teillängsschnitt im vergrößerten Maßstab durch ein Ende des
erfindungsgemäßen Rohrheizkörpers gemäß einer zweiten Aus
führungsform.
Der in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Rohrheizkörper 10 besitzt ein Mantelrohr 12,
welches einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die beide stirnseitigen Enden
12a des Mantelrohres 12 sind nach außen hin offen, wobei zu bemerken ist, daß
in Fig. 1 nur eines der beiden stirnseitigen Enden 12a gezeigt ist.
Das Mantelrohr 12 des Rohrheizkörpers 10 kann in jede gewünschte Form gebogen
werden, beispielsweise in eine Hufeisenform, W-Form usw. Als Werkstoff für das
Mantelrohr 12 wird ein ausreichend oder gut wärmeleitendes Material verwendet,
beispielsweise Edelstahl oder Aluminium.
Wie aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht, ist im Inneren des Mantelrohres 12 ein
Heizelement in Form einer Heizdrahtwendel 14 angeordnet, die aus einem bei
Stromfluß sich erwärmenden Widerstandsdrahtmaterial gefertigt ist. Die Heiz
drahtwendel 14 ist in ein elektrisch isolierendes, aber wärmeleitendes Material 16
eingebettet, wie zum Beispiel Magnesiumoxid. Dieses Isoliermaterial 16 wird
vorzugsweise vor dem vollständigen Zusammenbau des Rohrheizkörpers 10
verdichtet.
Die Heizdrahtwendel 14 ist an beiden Enden 14a mit einem Anschlußelement in
Form eines Anschlußbolzens 18 elektrisch- und wärmeleitend verbunden. Der
Anschlußbolzen 18 besitzt einen ersten Abschnitt 18a, der zu der Heizdrahtwendel
14 weist und der als sich in Richtung der Heizdrahtwendel 14 konisch verjüngende
Spitze ausgebildet ist. Der größte Durchmesser dieses ersten Abschnitts 18a
entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser der Heizdrahtwendel 14.
Mehrere Windungen der Heizdrahtwendel 14, die sich unmittelbar an das freie
Drahtende des Heizwendeldrahtes anschließen, sind so dicht aufeinander
geschoben, daß sie sich berühren. Diese Windungen sind auf dem Anschlußbolzen
18 durch ein geeignetes Verfahren, wie zum Beispiel Schweißen und dgl. befestigt.
Der Anschlußbolzen 14 besitzt weiterhin einen zweiten Abschnitt 18b, der eine im
wesentlichen zylindrische Form aufweist. Der Zylinder des zweiten Abschnitts 18b
kann einen Außendurchmesser aufweisen, der größer als der Innendurchmesser der
Heizdrahtwendel 14, aber kleiner als deren Außendurchmesser ist. Durch den
gegenüber dem Innendurchmesser der Heizdrahtwendel 14 größeren Außendurch
messer des zweiten Abschnitts 18b des Anschlußbolzens 18 zusammen mit dem
dem Innendurchmesser der Heizdrahtwendel 18 entsprechenden größten
Außendurchmesser des ersten Abschnitts 18a des Anschlußbolzens 18 wird ein
Positionieranschlag für die Heizdrahtwendel 14 gebildet.
Da sich die Heizdrahtwendel 14 lediglich bis zu dem Anschlußbolzen 18 und nicht
über die volle Länge des Mantelrohres 12 erstreckt, wird ein unbeheiztes Ende des
Rohrheizkörpers 10 ausgebildet. Die Funktion dieses unbeheizten Endes wird
nachstehend im Zusammenhang mit der Funktionsweise des erfindungsgemäßen
Rohrheizkörpers 10 erläutert.
Der Anschlußbolzen 18 ist aus ausreichend oder gut wärmeleitenden Material
hergestellt, wie beispielsweise Kupfer. Grundsätzlich kann er aber auch aus einem
weniger gut wärmeleitenden Material, wie zum Beispiel Stahl, gefertigt sein,
solange eine ausreichende Stromleitfähigkeit sichergestellt ist.
Der erste Abschnitt 18a sowie größtenteils der zweite Abschnitt 18b des An
schlußbolzens 18 sind nahezu vollständig von dem Isoliermaterial 16 umgeben. Um
das Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Mantelrohres 12 zur Vermeidung
der Gefahr, daß das Isoliermaterial 16 seine elektrisch isolierende Eigenschaft
verliert, zu verhindern, ist im Bereich des nach außen bzw. von der Heizdrahtwen
del 14 wegweisenden Ende des zweiten Abschnitts 18a des Anschlußbolzens 18
eine Isolierscheibe 20 aus einem Harz angeordnet. Diese Isolierscheibe 20 schließt
das Isoliermaterial 16 feuchtigkeitsdicht nach außen ab. Die Isolierscheibe 20 kann
vorgefertigt auf den Anschlußbolzen 18 aufgeschoben oder bei dem Zusammenbau
des Rohrheizkörpers 10, vorzugsweise nach dem Verdichten in flüssiger Form
eingegossen werden, wobei sie dann am nach außen weisenden Ende des
Isoliermaterials 16 aushärtet.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, steht ein Teil des zweiten Abschnitts 18b des An
schlußbolzens 18 über die Isolierscheibe 20 in Richtung des offenen Endes des
Rohrheizkörpers 10 über. Auf diesen überstehenden Teil ist ein Rohrstück 22 oder
eine geschlitzte Hülse aus einem ausreichend oder gut wärmeleitenden Material,
beispielsweise Kupfer aufgeschoben. Das in Richtung der Heizdrahtwendel 14
weisende Ende des Rohrstückes 22 kann dabei in Anlage zu der Isolierscheibe 20
gelangen. Das Rohrstück 22 ist soweit auf den Anschlußbolzen 18 aufgeschoben,
daß eine ausreichende Strom- und Wärmeübergangsfläche vorhanden ist.
Das Rohrstück 22 dient als Anschluß der Heizdrahtwendel 14 an den Heizstrom
kreis, der in der Fig. 1 nicht weiter dargestellt ist. Das Rohrstück 22 ist hierzu
elektrisch leitenden mit einer Anschlußfahne 24 verbunden, die im rechten Winkel
zu der Mantelrohrachse an dem freien Ende des Mantelrohres 12 außerhalb dieses
Endes 12a angeordnet. Ebenso kann die Anschlußfahne 24 axial zur Mantelrohr
achse ausgerichtet sein.
Die elektrische Verbindung zwischen dem Rohrstück 22 und der Anschlußfahne 24
verläuft durch ein in das Mantelrohrende 12a eingeschobenes Verschlußelement 26
in einer hinter der dargestellten Zeichenebene liegenden Ebene und ist daher nicht
erkennbar. Das Verschlußelement 26 ist aus wärmebeständigen Kunststoff,
Keramik oder Porzellan und dgl. hergestellt und besitzt einen ersten Abschnitt 26a,
der in Richtung der Heizdrahtwendel 14 weist und dessen Außendurchmesser dem
Innendurchmesser des Mantelrohres 12 entspricht. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist
der erste Abschnitt 26a vollständig in das Mantelrohrende 12a eingeschoben.
Das Verschlußelement 26 besitzt einen zweiten, im wesentlichen zylindrischen
Abschnitt 26b, der in Richtung entgegen der Heizdrahtwendel 14 weist und der
einen Außendurchmesser aufweisen kann, der größer als der Außendurchmesser
des Mantelrohres 12 ist. Durch den Übergang von dem ersten zu dem zweiten
Abschnitt 26a, 26b des Verschlußelements 26 wird ein Anschlag ausgebildet, der
zum Positionieren des Verschlußelements 26 dient. Ebenso kann auch das in
Richtung der Heizdrahtwendel 14 weisende Ende des ersten Abschnitts 26a des
Verschlußelements 26 als Positionieranschlag gegenüber der Isolierscheibe 20
dienen. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, daß die beiden Abschnitte 26a,
26b getrennt voneinander sind, so daß das Verschlußelement 26 aus zwei Teilen
besteht.
Das Verschlußelement 26 besitzt weiterhin eine durchgehende Innenbohrung 26c,
deren Bohrungsachse im wesentlichen koaxial zu der Mantelrohrachse ist. In dieser
Bohrung 26c ist das Rohrstück 22 angeordnet.
Es ist noch zu bemerken, daß das Verschlußelement 26 nicht nur als vorgefertigtes
Element, wie es vorstehend beschrieben worden ist, ausgebildet sein kann, sondern
auch nach dem Zusammenbau der übrigen Teile des Rohrheizkörpers 10 in das
Mantelrohrende 12a in flüssiger Form eingegossen werden kann, wobei es dann
dort aushärtet.
Wie aus Fig. 1 ebenfalls hervorgeht, steht das Rohrstück 22 über das freie Ende
des zweiten Abschnitts 18b des Anschlußbolzens 18 über. In dieses freie Ende ist
ein Sicherungs- und Überwachungselement 28 eingeschoben. Das Sicherungs- und
Überwachungselement 28 besteht aus einer zylindrischen Hülse 28a, die aus
ausreichend oder gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Kupfer, Eisen, Stahl
hergestellt ist und deren in Richtung der Heizdrahtwendel 14 weisendes Ende
verschlossen ist. Die Hülse 28a des Sicherungs- und Überwachungselement 28
besitzt einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des Rohrstückes 22
und dem Innendurchmesser der Bohrung 26c des Verschlußelements 26 entspricht.
Das Sicherungs- und Überwachungselement 28 ist so weit in das Rohrstück 22
eingeschoben, daß einerseits eine ausreichend große Wärmekontaktfläche zwischen
dem Außenumfang des Sicherungs- und Überwachungselement 28 und dem
Innenumfang des Rohrstückes 22 besteht, aber andererseits das Sicherungs- und
Überwachungselement 28 nicht in Kontakt mit dem freien Ende des zweiten
Abschnitts 18b des Anschlußbolzens 18 gelangt. In diesem Zusammenhang ist zu
bemerken, daß durch die Wahl der Einschubtiefe des Sicherungs- und Über
wachungselements 28 die Empfindlichkeit gegenüber der Heizdrahtwendeltempera
tur bzw. der Mediumstemperatur exakt geregelt werden kann.
Damit zwischen dem Rohrstück 22 und der Hülse 28a des Sicherungs- und
Überwachungselement 28 ein gut wärmeleitender Kontakt besteht, kann das
Rohrstück 22 mit nicht weiter dargestellten Federzungen versehen sein. Im Falle
einer geschlitzten Hülse als Rohrstück 22 kann diese Hülse einen Innendurchmesser
aufweisen, der geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Hülse 28a des
Sicherungs- und Überwachungselement 28 ist, so daß sich die geschlitzte Hülse
federnd an die Hülse 28a des Sicherungs- und Überwachungselement 28 anlegt.
Im Inneren des Sicherungs- und Überwachungselement 28 ist ein NTC-Element 28b
angeordnet, das auch ein PTC-Element sein kann. Das NTC-Element 28b ist in einer
elektrisch isolierenden, aber ausreichend wärmeleitenden Masse 28c, beispiels
weise einem Harz, eingebettet. Hierdurch steht das NTC-Element 28b über die
wärmeleitende Masse 28c, die wärmeleitende Hülse 28a, das Rohrstück 22 und
den Anschlußbolzen 18 in Wärmeleitungskontakt mit der Heizdrahtwendel 14, ist
jedoch elektrisch gegenüber dem Heizstromkreis isoliert.
Das NTC-Element 28b, das in Kugel- oder Pillenform ausgebildet und ggf. bereits
mit einer elektrischen Isolationsschicht überzogen sein kann, ist über zwei
getrennte Anschlußleitungen 28d mit einem nicht weiter dargestellten Sicherungs-
und Überwachungs- bzw. Meßstromkreis verbunden. Die beiden Anschlußleitungen
28d sind aus dem entgegen der Heizdrahtwendel 14 weisenden Ende aus der Hülse
28a herausgeführt und mit entsprechenden weiteren Elementen des Sicherungs-
und Überwachungsstromkreis verbunden. Der Sicherungs- und Überwachungs
stromkreis ist getrennt von dem Heizstromkreis ausgebildet. Er kann als Wider
standsmeßkreis oder als ein Meßkreis ausgebildet sein, der den Stromabfall bzw.
die Spannungsänderung an dem NTC-Element 28b infolge seiner Widerstands
änderung mißt.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, steht die Hülse 28a etwas über das Verschlußelement
26 über und ist dabei im Durchmesser aufgeweitet. Hierdurch wird wiederum ein
Positionieranschlag geschaffen, der beim Einschieben der Hülse 28a in das
Rohrstück 22 deren Lage positioniert. Grundsätzlich besteht aber auch die
Möglichkeit, daß die Hülse 28a innerhalb des Verschlußelementes 26 endet und
lediglich die Anschlußleitungen 28d herausgeführt sind. Die Bohrung 26c kann dann
auf geeignete Weise verschlossen werden.
Die Arbeitsweise des Sicherungs- und Überwachungselement ist wie folgt:
Im normalen Betrieb des Rohrheizkörpers 10 wird der Heizdrahtwendel 14 über den
Heizstromkreis Strom zugeführt, so daß diese zu glühen beginnt. Die von der
Heizdrahtwendel 14 hierbei erzeugte Wärme wird über das Isoliermaterial 16 an das
Mantelrohr 12 und von dort an das zu erhitzende Fluid, meist Wasser abgeben. Da
das Sicherungs- und Überwachungselement 28 über den Anschlußbolzen 18 und
dem Rohrstück 22 mit der Heizdrahtwendel 14 wärmeleitend verbunden ist, wird
hierdurch das NTC-Element 28b ebenfalls erwärmt. Auf Grund seiner Materialeigen
schaften verändert es hierdurch seinen Widerstandswert. Dies wird von dem
Sicherungs- und Überwachungsstromkreis erfaßt.
Während dieses normalen Betriebes wird das unbeheizte Mantelrohrende 12a von
dem zu erhitzenden Fluid umgeben und von diesem gekühlt. Da das Fluid das
unbeheizte Ende 12a kühlt, nimmt das Sicherungs- und Überwachungselement 28
zumindest annähernd die Temperatur des zu erhitzenden Fluids an. Die durch die
Wärmeleitung von der Heizdrahtwendel 14 an das Sicherungs- und Überwachungs
element 28 geführte Wärme wird durch das kühlende Fluid abgeführt, so daß das
Sicherungs- und Überwachungselement 28 zumindest annähernd die Temperatur
des Fluids aufweist und damit diese erfaßt. Da sich der Widerstandswert des NTC-
Elements 28b in Abhängigkeit der Temperatur definiert ändert (meist proportional),
kann also somit der Sicherungs- und Überwachungsstromkreis die Temperatur des
Fluids über das ganze Betriebsspektrum erfassen. Durch eine entsprechende
Programmierung einer nicht weiter dargestellten Steuereinrichtung kann dann
darauf geschlossen werden, daß ein fehlerfreier Betrieb vorliegt. Darüber hinaus
läßt sich hierdurch die Fluidtemperatur steuern bzw. regeln. Ggf. kann dies auch
durch eine entsprechende Anzeigeeinrichtung für das Wartungs- und/oder
Bedienpersonal angezeigt werden.
Darüber hinaus läßt sich durch die erfindungsgemäße Lösung die Verkalkung des
Rohrheizkörpers 10 an der ggf. vorhandenen Anzeigeeinrichtung anzeigen. Im Falle
einer Verkalkung des Rohrheizkörpers 10 führt dies zu seiner verminderten Kühlung
durch das ihn umgebende Fluid und verändert damit die Temperatur, die durch das
Sicherung- und Überwachungselement 28 erfaßt wird. Diese Veränderung äußert
sich im wesentlichen durch eine Veränderung des Ausgangs- bzw. Basiswertes,
wobei aber der Anstieg der Temperatur und damit die Veränderung des Wider
standswertes des NTC-Elementes 28b gegenüber dem unverkalkten Zustand gleich
bleibt. Wird diese Veränderung des Basiswertes durch die bereits vorstehend
erwähnte Steuereinrichtung erfaßt, so kann mittels der ebenfalls bereits vorstehend
erwähnten Steuereinrichtung dies dem Benutzer angezeigt werden, so daß dieser
entsprechende Maßnahmen, wie beispielsweise die Entkalkung veranlassen kann.
Im Falle eines Fehlers, beispielsweise im Falle eines Trockenganges (d. h. der
Rohrheizkörper 10 ist in Betrieb, obwohl kein zu erhitzendes Fluid vorhanden ist)
steigt die Temperatur im Inneren des Mantelrohres 12 schnell stark an, da kein
kühlendes, die erzeugte Wärme abtransportierendes Fluid vorhanden ist. Diesen
schnellen und starken Temperaturanstieg folgt der Widerstandswert des NTC-
Elements 28b ebenfalls und kann dadurch durch den Sicherungs- und Über
wachungsstromkreis ebenfalls erfaßt werden. Hierdurch kann dann eine Ab
schaltung des Heizstromkreises erfolgen.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeipiel des erfindungsgemäßen Rohrheizkör
pers 10' gezeigt. Dieser unterscheidet sich von dem ersten im Zusammenhang mit
der Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel dadurch, daß anstelle des Rohrstücks 22
und der Hülse 28a der Anschlußbolzen 18' verlängert ist und in seinem zweiten
Abschnitt 18b' einen Hohlraum 18c aufweist, der in Richtung entgegen der
Heizdrahtwendel 14 nach außen hin offen ist. Im Inneren des Hohlraumes 18c ist
das Sicherungs- und Überwachungselement 28 in Form des NTC-Elementes 28b
und der wärmeleitenden Masse 28c angeordnet. Das NTC-Element 28b ist
wiederum über Anschlußleitungen 28d mit dem Sicherungs- und Überwachungs
stromkreis verbunden. Der übrige Aufbau dieses Rohrheizkörpers 10' und seine
Betriebsweise entsprechen dem im Zusammenhang mit der Fig. 1 geschilderten
ersten Ausführungsbeispiel.
Claims (16)
1. Rohrheizkörper zum Erhitzen von Fluiden, mit wenigstens einem Mantelrohr
(12), mindestens einem Heizelement (14), das in einem elektrischen
Isoliermaterial (16) eingebettet, im Inneren des Mantelrohres (12) angeord
net ist, Anschlußelemente (18), die in dem Ende (12a) des Mantelrohres
(12) angeordnet sind und über die das Heizelement (14) mit einer Strom
quelle verbunden ist, und mit mindestens einem Sicherungselement (28),
das in dem Mantelrohrende (12a) angeordnet ist und in Wärmeleitungskon
takt mit dem Heizelement (14) steht,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (28) ein in Ab
hängigkeit der Temperatur des Heizelements (14) seinen Widerstand
änderndes Element ist, das Bestandteil eines von dem Heizstromkreis
unabhängigen Meßstromkreises ist, mittels dem die Widerstandsänderung
des Sicherungselementes (28) erfaßbar ist.
2. Rohrheizkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement ein PTC-Element ist.
3. Rohrheizkörper nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement ein NTC-Element (28)
ist.
4. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (28) über ein
Rohrstück (22) mit dem Anschlußelement (18) in wärmeleitender, aber
elektrisch isolierter Verbindung steht.
5. Rohrheizkörper nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement ein Anschlußbolzen (18)
ist, an dessen zu dem Mantelrohrende (12a) weisenden Ende (18b) das
Rohrstück (22) aufgeschoben ist, in dessen ebenfalls zu dem Mantelrohren
de (12a) weisenden Ende das Sicherungselement (28) eingeschoben ist.
6. Rohrheizkörper nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (28) im Inneren einer
Hülse (28a) elektrisch isoliert zu dem Mantel der Hülse (28a) aufgenommen
ist.
7. Rohrheizkörper nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (28) in dem Inneren
der Hülse (28a) in ein elektrisch isolierendes Material (28c) eingebettet ist.
8. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Hülse (28a) aus ausreichend
wärmeleitenden Material ist.
9. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Hülse (28a) Teil des An
schlusses des Heizelements an die Heizstromquelle ist.
10. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (18) in dem zu dem
stirnseitigen Ende (12a) des Mantelrohres (12) weisenden Ende einen nach
außen hin offenen Hohlraum (18c) aufweist, in dem das Sicherungselement
(28) elektrisch isoliert zu dem Anschlußelement (18) untergebracht ist.
11. Rohrheizkörper nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (28) mittels elektrisch
isolierenden, aber wärmeleitenden Harzverguß (28c) in dem Hohlraum (18e)
des Anschlußelementes (18) untergebracht ist.
12. Rohrheizkörper nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (28) mittels einer
elektrisch isolierenden, aber wärmeleitenden Hülse in dem Hohlraum (18c)
des Anschlußelementes (18) untergebracht ist.
13. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement ein Anschlußbolzen (18)
ist.
14. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstromkreis ein Widerstandsmeßkreis
ist.
15. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstromkreis ein Meßkreis zum Messen
des Stromabfalles ist.
16. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstromkreis ein Meßkreis zum Messen
der Spannungsänderung ist.
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8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: MUCKENSCHNABEL, GERALD, SALZBURG, AT Inventor name: ZINNER, GEROLD, LAMPRECHTSHAUSEN, AT Inventor name: STADLER, GEORG, OBERNDORF, AT |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BLECKMANN GMBH & CO. KG, LAMPRECHTSHAUSEN, AT |
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8131 | Rejection |