DE2124028C3 - Elektrischer Rohrheizkörper - Google Patents
Elektrischer RohrheizkörperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Rohrheizkörper nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es sind eine Reihe von Einrichtungen bekannt, um elektrische Rohrheizkörper oder andere elektrische
Heizkörper, z. B. solche, wie sie in elektrischen
Heizdecken verwendet werden, gegen Überhitzung zu schützen. Bei Heizdecken soll auf diese Art und Weise
vermieden werden, daß das Gewebe der Heizdecke in Brand gerät Die Temperaturbegrenzer können außen
an dem Heizkörper angeordnet sein und dort die
Temperatur abtasten. Bei Auftreten einer Übertemperatur wird die Stromzufuhr abgeschaltet Die Temperaturbegrenzer
können jedoch auch in dem Heizkörper selbst integriert sein.
So ist beispielsweise aus der DE-AS 10 73 657 ein biegsamer drahtartiger isolierter elektrischer Heizkörper, insbesondere für Heizdecken, bekannt bei dem der elektrische Heizleiter sich in innigem Kontakt mit einer Schicht eines Überzuges aus einer in besonderer Weise behandelten Polyvinylchloridisoliermasse befindet Diese ändert ihren elektrischen Scheinwiderstand um mehr als 45% bei einem Temperatursprung von 55° C. Die Scheinwiderstandsänderung wird ausgenützt um die Stromunterbrechung zu bewirken.
So ist beispielsweise aus der DE-AS 10 73 657 ein biegsamer drahtartiger isolierter elektrischer Heizkörper, insbesondere für Heizdecken, bekannt bei dem der elektrische Heizleiter sich in innigem Kontakt mit einer Schicht eines Überzuges aus einer in besonderer Weise behandelten Polyvinylchloridisoliermasse befindet Diese ändert ihren elektrischen Scheinwiderstand um mehr als 45% bei einem Temperatursprung von 55° C. Die Scheinwiderstandsänderung wird ausgenützt um die Stromunterbrechung zu bewirken.
Der vorliegenden Erfindung liegt eine andere Problemstellung zugrunde. Es sollen durch die vorliegende
Erfindung nicht die üblichen Temperaturbegrenzerschaltungen ersetzt werden, es soll vielmehr
verhindert werden, daß ein Lichtbogen zwischen der Heizwendel und dem Außenmeiallrohr des Rohrheiz·
körpers sich bildet durch den das Mantelrohr aufgeschweißt wird. Insbesondere bei Rohrheizkörpern,
die in Wasser arbeiten oder mit Wasser in Berührung kommen, wie dies bei Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen
oder Flüssigkeitserhitzern der Fall ist, besteht die Gefahr, daß dann das Wasser in den
Rohrheizkörper eindringt wodurch die Maschine unter Spannung kommt, was zu tödlichen Unfällen führen
kann. Dieser Effekt kann natürlich auftreten, wenn ein Überhitzungsschutz ausfällt. Er kann auch ebensogut
auftreten, wenn der Überhitzungsschutz ordnungsgemäß arbeitet. Das Durchbrennen eines Rohrheizkörpers
ist sozusagen ein Alterungsprozeß, d. h. die Lebensdauer eines Rohrkörpers ist nicht unbegrenzt. Im Laufe
der Betriebsjahre eines Rohrkörpers treten zwangsläufjg engbegrenzte örtliche Überhitzungen auf, auf die ein
Überhitzungsschutz im allgemeinen nicht anspricht. Die Ursache kann beispielsweise ein örtlicher Kalkansatz,
eine Schaumbildung, z. B. bei Waschmaschinen, oder ein vorübergehendes Trockenfallen, z. B. bei Geschirrspülmaschinen,
infolge Abdeckung des Rohrheizkörpers durch ein Geschirrteil sein. Durch die örtliche
Überhitzung verdampft eine geringe Menge des Materials der Heizwendel, die sich in dem Isoliermaterial,
z. B. in dem Magnesiumoxid, niederschlägt. Auf
*>r· diese Weise wird eine Brücke vorbereitet, die im Laufe
der Zeit zu der genannten Lichtbogenbildung zum Außenrohr führt Selbstverständlich kann auch ein
Rohrheizkörper nach innen durchbrennen, d. h. es
entsteht eine Unterbrechung des Heizleiterdrahtes. Dieses Durchbrennen führt zwar zu einem Ausfall des
Rohrheizkörpers, jedoch nicht zu dßr oben aufgezeigten Gefahr. Bei den wechselstrombetriebenen elektrischen
Rohrheizkörpern für die Wassererhitzung ergibt die Statistik, daß in etwa einem Drittel der Fälle ein
Durchbrennen des Rohrheizkörpers nach außen, d.h. zum Mantelrohr, erfolgt Bei strahlenden Rohrheizkörpern
mit Oberflächentemperaturen von über 700° C steigt der Anteil der nach außen durchbrennenden
Rohrheizkörper auf etwa zwei Drittel aller Fälle an.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Rohrheizkörper so auszubilden,
daß ein Durchbrennen nach außen, & h. eine Lichtbogenbildung, zum Mantelrohr mit Sicherheit
ausgeschlossen wird.
Diese Aufgabe wurde durch die im Kennzeichenbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst
Es ist aus der britischen Patentschrift 8 01057
bekannt eine oder mehrere Heizwendeln auf einem Fasermaterial aufzuwickeln. Im Inneren des Fasermaterials
befindet sich ein Rückleiter. Die so hergestellte Heizwendelanordnung wird dann in einem Mantelrohr
untergebracht welches mit einem Isoliermateria! gefüllt wird. Das Fasermaterial hat die Aufgabe, Kurzschlüsse
zwischen den Wicklungen der Heizwendel zu vermeiden. Da es eine gewisse Elastizität hat und die
Wicklungen straff auf das Fasermaterial aufgewickelt werden, beult es sich zwischen den einzelnen Wicklungen
wieder etwas aus und isoliert so diese voneinander. Auf diese Weise soll es möglich werden, vor allem für
elektrische Rohrkochplatten eine größere Anzahl von Heizwendeln in ein und demselben Rohr unterzubringen,
so daß dementsprechend verschiedene Leistungsstufen schaltbar sind. Das Ausgangsmaterial für da*
Fasermaterial ist Glas. Durch ein kostspieliges und kompliziertes Auslaugverfahren wird ein Produkt
erzielt welches im wesentlichen aus reinem Siliziumdioxid besteht und das »Refrasil« genannt wird. Dieses
Produkt besitzt einen außerordentlich hohen Erwei- -to chungs- und Schmelzpunkt z. B. einen Erweichungspunkt
bei 12800C und einen Schmelzpunkt bei 165O0C.
Die in der britischen Patentschrift angegebene Lehre zum technischen Handeln geht im Vergleich zu der
vorliegenden Erfindung in entgegengesetzter Richtung. Es soll eine andere Aufgabenstellung gelöst werden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnu zugrunde, daß, entsprechende Abmessungen vorausgesetzt, die jedoch
der Fachmann entsprechend dem jeweiligen Rohrheizkörpertyp und Verwendungszweck ohne weiteres
ermitteln kann, es möglich ist, einen Kurzschluß zwischen den Heizkörperwicklungen oder zu einem im
Inneren des Rohrheizkörpers angeordneten Seelendraht zu erzeugen, wenn die Temperatur des Außenrohres
des Rohrheizkörper einen bestimmten festgelegten Wert überschreitet. Es ist dabei gleichgültig, ob dieser
Wert hoch oder tief liegt. Für bestimmte Anwendungszwecke, z. B. bei Rohrheizkörpern, die in der Nähe von
schmelzbaren oder brennbaren Kunststoffen betrieben werden, kann z. B. eine Rohrheizkörpertemperatur von <>o
über 3000C bereits unzulässig sein= In anderen Fällen, z. B. bei Strahlern, kann eine wesentlich höhere
Temperatur, z. B. 9000C, toleriert werden.
Gemäß der Erfindung wird nun außer dem üblichen hochschmelzenden Isoliermaterial, z. B. Magnesium- t>'>
oxyd, in unmittelbarer Nähe der Heizwendel ein Isoliermaterial, z. B. Glas, verwendet, dessen Charakteristik
so gewählt ist, daü es weich oder schmelzflüssig und bzw. oder elektrisch leitend wird, wenn die
Temperatur des Außenrohres den zulässigen Wert überschreitet Es ist bekannt, daß Gl&ser mit de»!
unterschiedlichsten Erweichungs- und Schmelzpunkten zur Verfugung stehen, so daß die angegebene Lehre
zum technischen Handeln in einem großen Bereich von Anwendungszwecken realisierbar ist
Wenn eine elektrisch leitende Seeie verwendet wird, die z. B. mit einem Ende der Heizwendel elektrisch
verbunden ist ergeben sich — je nachdem, ob die Heizwendel mit einer kleinen oder einer großen
Steigung gewickelt ist — zwei Effekte, die voneinander zu unterscheiden sind. Wenn die Wicklungen der
Heizwendel sehr dicht beieinanderliegen, schmilzt das zusätzliche Isoliermaterial bei einer Überhitzung des
Außenrohres über eine größere Fläche. Es entsteht durch diese Schmelze ein entsprechender Ableitstrom,
welcher bei einer bestimmten Höhe zum Ansprechen einer Schmelzsicherung führt Nach Erstarren dieser
Schmelze kann der Heizkörper wieder verwendet werden. Wenn die Wicklungen des F':zkörpers jedoch
einen größeren Abstand voneinander nahen, kommt es bei einer Überhitzung an einer punktförmigen Stelle zu
einem Überschlag durch das zusätzliche Isoliermaterial. Die bei der Lichtbogenbildung auftretenden Metalldämpfe
schlagen sich in der Überschlagstrecke nieder und bewirken einen bleibenden Kurzschluß. Derartige
Heizkörper können nicht wieder verwendet werden. Da das zusätzliche Isoliermaterial nur in der Nähe der
Heizwendel, jedoch nicht in der Nähe d°s Außenrohres verwendet wird, kommt es in jedem Fall nur zu einem
Kurzschluß zwischen den Wicklungen einer Heizwendel oder zwischen den Wicklungen mehrerer Heizwendeln
oder zwischen einer Heizwendel und dem im Inneren eines Rohrheizkörpers gegebenenfalls vorgesehenen
Seelendraht, jedoch nicht zu dem Außenrohr.
Die nachfolgende Beschreibung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der weiteren Erläuterung des
Gegenstandes der Erfindung. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt eines Anschlußendes eines Rohrheizkörpers mit leitender Innenseele,
Fig. la einen Querschnitt des Rohrheizkörpers
gemäß F ig. 1 längs der Linie Ia-Ia in Fig. 1.
F i g. 2 einen Schnitt eines AnschluiSe^des eines
Rohrheizkörpers mit einem über die Heizwendel gezogenen Glasfasergewebeschlauch,
F i g. 3 einen Schnitt eines Anschlußendes eines Rohrheizkörpers mit dicht gewickelter Heizwendel,
F i g. 4 einen Schnitt durch einen Behälter mit stehend angeordnetem Rohrheizkörper, welcher der Erläuterung
einer Prüfmethode dient.
F i g. 5 einen Schnitt durch einen Behälter mit liegend angeordnetem Rohrheizkörper,
F i f. 6 eine schaubildliche, schematische Ansicht einer
Waschmaschine,
F i g. 7 einen Schnitt einer Ausführungsform eines Rohrheizkörpers mit doppelter Innenseele,
F i g. 8 einen Schnitt einer Ausführungsform eines Rohrheizkörpers, welcher zwei Heizwendeln besitzt
und welcher in vei .,chiedenen Leistungsstufen schaltbar
ist.
In den Zeichnungen sind die Rohrheizkörper in gegenüber der Wirklichkeit vergrößertem Maßstab
dargestellt. Die Abmessungen entsprechen im allgemeinen den üblichen Abmessungen von Rohrheizkörpern,
wie sie in Haushaltsgeräten Verwendung findön.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 besitzen die Rohrheizkörper ein Mantelrohr 1, welches aus Metall,
insbesondere aus Edelstahl, besteht und welches mit Magnesiumoxyd 2 gefüllt ist. Anstelle von Magnesiumoxyd
kann auch ein anderes hochhitzebeständiges Material verwendet werden. Da jedoch zahlreiche
Anforderungen, insbesondere hinsichtlich eines guten
Wärmeüberganges, an das Isoliermaterial zu stellen sind, ist die Auswahl ziemlich klein. In das Magnesiumoxyd
2 ist ein Heizwiderstand in Form einer Heizwendel 3 und eine leitende Innenseele 5, letztere z. B. in Form
eines Drahtstückes, eingebettet. Ein Anschlußbolzen 6 besitzt einen abgesetzten Teil 7, auf weichen das Ende
der Heizwendel 3 aufgeschoben und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist. Eine Isolierperle 8 dient
zum Verschluß des Rohrheizkörperendes. Das andere Ende des Rohrheizkörpers ist ähnlich ausgebildet,
wobei jedoch bei den Ausführungsformen gemäß F i g. I und Fig. 3 die Innenseele 5 am anderen Anschlußende
nicht in elektrisch leitender Verbindung mit dem zugeordneten Anschl'jßbolzen 6 sich befind?* Dor
Rohrheizkörper selbst kann beispielsweise U- oder W-förmig gebogen sein.
Zwischen der Heizwendel 3 und der Innenseele 5 ist ein Glasgewebeschlauch 9 angeordnet. Die Stärke des
Glasgewebes und der Schmelzpunkt des Glases müssen, wie dies aus der späteren Beschreibung noch hervorgeht,
in ganz bestimmter Weise auf den zulässigen Temperaturhöchstwert des Mantelrohres 1 abgestimmt
sein, damit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird.
Der Rohrheizkörper wird zur Verdichtung des Magnesiumoxyds 2 im allgemeinen mechanisch gepreßt,
so daß er — wie aus Fig. la ersichtlich — einen ovalen
Querschnitt erhält. Wesentlich ist, daß die an die Innenwand des Außenrohres 1 anschließende Zone 2a
ausschließlich das hochschmelzende Magnesiumoxyd enthält.
Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform
dadurch, daß anstelle der Innenseele 5 und des Glasgewebeschlauches 9 ein Glasgewebeschlauch
11 vorgesehen ist. welcher eine Heizwendel 4 umhüllt,
die eine kleinere Steigung als die Heizwendel 3 besitzt, bei der also die einzelnen Wicklungen näher beieinanderliegen.
Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Heizwendel 4 auf einem Glasgewebeschlauch 9
angeordnet, der eine leitende Innenseele 5 umhüllt. Die
Heizwendel 4 selbst ist mittels eines Glasgewebeschlauches 11 umhüllt. Sie ist mit ihren Enden 4a je an dem
abgesetzten Teil 7 des zugeordneten Anschlußbolzens 6 befestigt. Die gesamte Anordnung ist, wie in den
vorhergehenden Figuren, in einem Mantelrohr 1 untergebracht, in welches Magnesiumoxyd 2 eingerüttelt
ist.
Wenn ein Rohrheizkörper gemäß den Fig. 1 und 2
überhitzt wird, beispielsweise indem die Spannung stufenweise gesteigert wird oder indem verhindert wird,
daß die erzeugte Wärme vom Mantelrohr 1 abgeleitet wird, dann beginnt bei einem ganz bestimmten
Temperaturwen des Mantelrohres 1 det Glasgewebeschlauch
9 und bzw. oder der Glasgewebeschlauch 11 weich zu werden oder zu schmelzen. Die Schmelztemperatur
des Glasgewebeschlauches 9 oder 11 wird, wie schon erwähnt, dabei so gewählt, daß in der in der Nähe
der Heizwendel liegenden Zone diese Temperatur erreicht wird, wenn das Mantelrohr i den zulässigen
Temperaturhöcbsrwert erreicht In der Nähe der Erweichung?, und Schmelztemperatur fällt jedoch der
hohe spezifische Widerstandswert von Glas beträchtlich ab, so daß ein erheblicher Ableitstrom zwischen den
Wicklungen der Heizwendeln 3 oder 4 und, wenn eine solche vorgesehen ist, auf die Innenseele 5 auftritt,
ι Dieser Ableitstrom sorgt für eine weitere Erhitzung der Glasschmelze, so daß es zu einem Kurzschluß kommt.
Durch diesen Kurzschluß wird verhindert, daß das Mantelrohr eine über dem zulässigen Temperaturhöchstwert
liegende Temperatur erreichen kann.
ίο Außerdem wird mit Sicherheit verhindert, daß sich ein
Lichtbogen von der Heizwendel 3 oder 4 zu dem Mantelrohr 1 bildet, durch welchen das Mantelrohr I
aufgeschmolzen würde. Je nachdem, ob in erster Linie dieses gefürchtete Durchbrennen des Rohrheizkörpers
ι') nach außen oder nur die Überhitzung des Mantelrohres
verhindert werden soll, wird man eine Ausführungsform entsprechend Fig. I oder Fig. 2 oder die kombinierte
Ausführungsform gemäß F i g. 3 vorziehen.
Wpnn bei der Ausführungsform gemäß F i g. I die
Wende! 3 unter Vorspannung auf den auf die Innenseele 5 aufgeschobenen Glasgewebeschlauch 9 aufgewickelt
wird, drückt bei beginnender Erweichung des Glasgewebes irgendeine der Wicklungen der Heizwendel 3 das
Glasmaterial zur Seite, wodurch ein Kurzschluß zu der Innenseele 5 gefördert wird.
Zur Erläuterung der Funktionsweise der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform dient die VersuchsanordnunT
gemäß F i g. 4.
In einem Behälter 12 wurde stehend ein gemäß F i g. 2 ausgebildeter Heizkörper 13 angeordnet. Der Behälter
12 wurde mit Wasser gefüllt, wobei der Wasserstand vom Pegel 14 über den Pegel 15 auf den Pegel 16
abgesenkt werden kann. Die Anschlußenden 17 des Rohrheizkörpers 13 befinden sich am Boden des
Behälters 12. Solange der Wasserstand auf dem Pegel 14 gehalten wurde, lagen normale Betriebsverhältnisse vor,
wie sie beispielsweise bei einem Flüssigkeitserhitzer auftreten. Wenn bei Verwendung eines üblichen
Rohrheizkörpers beispielsweise infolge eines Steuerungsfehlers der Wasserstand auf den Pegel 15 abfällt,
dann beginnt das über den Pegel 15 herausragende Ende des Rohrheizkörpers 13 zu glühen. Wenn keine
besonderen una meist kostspieligen Sicherheiibvorkciirungen
getroffen sind, wird der Rohrheizkörper durchbrennen, und zwar, wie eingangs erläutert, in V3 bis
2Ii aller Fälle nach außen unter Aufschmelzen des
Mantelrohres. Wenn der Flüssigkeitsstand wieder steigt, ergibt sich eine elektrisch leitende Verbindung zu dem
aufgeschmolzenen Ende der Heizwendel. Das Berühren
so der Wasseranschlüsse des Flüssigkeitserhitzers kann dann lebensgefährlich sein. In den Fällen, in der~n der
Behälter 12 aus Kunststoff besteht, kann es durch die Strahlungstemperatur zu einem Schmelzen des Kunststoffgehäuses
kommen. Insbesondere im Falle von Geschirrspülmaschinen kann das Kunststoffgehäuse
ausbrennen. Dieser Fall tritt auch trotz erheblicher Sicherheitsmaßnahmen immer wieder hie und da auf.
Demgegenüber verhält sich ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Rohrheizkörper wesentlich anders. Wurde
der Wasserstand auf den Pegel 15 abgesenkt, dann stieg die Temperatur des über dem Wasserspiegel 15
liegenden, partiell trockengelegten Teiles des Rohrheizkörpers 13 im speziellen Ausführungsbeispiel bis auf
760° C an. Bei dieser Rohrmanteltemperatur war die Leitfähigkeit des Glasgewebeschlauches 11 so groß, daß
dieser Teil im wesentlichen kurzgeschlossen war. Die Temperatur fiel schlagartig auf Raumtemperatur ab.
Lediglich kurz oberhalb des Wasserspiegels 15 glühte
ein etwa 5 mm langes Stück des Rohrheizkörpers 13 weiter, weil hier im Inneren noch nicht die Temperatur
für einen Kurzschluß ausreichend war. Entsprechend der verkürzten, beheizten Länge des Rohrheizkörpers
stieg die Stromaufnahme. Nachdem der Wasserspiegel 5 auf den Pegel 16 abgesenkt wurde, stieg nach einiger
Zeit die Temperatur des über den Wasserspiegel 16 herausstehenden Teiles des Rohrheizkörpers wieder auf
7WC an, um dann plötzlich abzufallen. In diesem
Augenblick fiel ein in Serie geschalteter Sichcrungsautomat ab, weil die Stromstärke zu hoch angestiegen
war.
Ein Durchbrennen der entsprechend ausgebildeten Rohrheizkörper nach außen bei »Trockengehen«
konnte in keinem der zahlreichen Versuche beobachtet !5
werden.
Wird ein Rohrheizkörper gemäß Fig. 1 in einer ähnlichen Versuchsanordnung verwendet, dann erfolgt
— bei Verwendung des gleichen Glasmaterials — ein Kurzschluß bereits bei einer niedrigeren Temperatur
des Mantelrohres 1. Es erfolgt ein Überschlag an einer punktförmigen Stelle zwischen der Heizwendel 3 und
der Innenseele 5. Der Überschlagskanal bleibt offensichtlich infolge kondensierter Metalldämpfe leitend,
der Kurzschluß ist also bleibend.
Demgegenüber zeigt sich nun erstaunlicherweise, daß bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3, in welcher eine
Heizwendel 4 mit kleiner Steigung und dementsprechend mit niedriger Heizflächenbelastung des Drahtes
verwendet wird, eine mehrmalige Wiederverwendung des Rohrheizkörpers möglich ist. Dies ist darauf
/.urückzuführen, daß der Glasgewebeschlauch 5 nicht wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 nur an einer
punktförmigen Stelle, nämlich an einer Auflagestelle der Heizwendel 3, überhitzt wird, sondern daß eine
flächenhafte Erweichung erfolgt. Durch die wesentlich größere erweichte Fläche ergibt sich auch ein größerer
Ableitstrom, der z. B. zum Ansprechen einer Sicherung führt, bevor ein lichtbogenförmiger Überschlag erfolgt.
Wenn das weich gewordene Glasgewebe wieder erhärtet, besitzt der Rohrheizkörper im wesentlichen
seinen früheren Isolationswert. Er kann mehrmals u/if»Hi»rvprwi»nHpt wprrlpn
Die Funktionsweise tritt selbstverständlich auch ein, wenn der die Heizwendel 4 umhüllende Glasgewebeschlauch
11 weggelassen wird. Die F i g. 3 dient insoweit nur der Erläuterung der Tatsache, daß beide Maßnahmen,
nämlich leitende Innenseele 5 mit Glasgewebeschlauch 9 und der die Heizwendel umhüllende
Glasgewebeschlauch 11, miteinander kombiniert werden können.
Eine örtliche Überhitzung eines Rohrheizkörpers kann aus verschiedenen Gründen auftreten. Bei
Waschmaschinen kann beispielsweise ein Teil des Heizkörpers in Strömungsbereichen liegen, in denen
durch Sogwirkung eine starke Schaumbildung auftritt Bei Rohrheizkörpern, die ihre Wärme durch Strahlung
oder Konvektion an die Luft abgeben, kann durch Behinderung der Luftströmung oder aus anderen
Gründen die Wärmeabgabe an einer bestimmten Stelle des Rohrheizkörpers schlechter sein als an den übrigen
Stellen. Geräte, die unter normalen Umständen tadellos arbeiten, können je nach Art und Weise, wie sie beim
Benutzer installiert oder von diesem aufgestellt werden, unterschiedliche Wärmeabgabecharakteristiken haben.
Bei Verwendung üblicher Rohrheizkörper brennt der Rohrheizkörper früher oder später an der überhitzten
Stelle durch. Bei Verwendung eines Rohrheizkörpers gemiiß Fig. 1 wird die überhitzte Stelle kurzgeschlossen,
während der Rohrheizkörper über seine übrige Länge normal weilerarbeitet.
Wenn der Rohrheizkörper nach dem Kurzschluß wieder funktionsfähig sein soll, dann wird die Oberflächenbelastung
des Widerstandsdrahtes zweckmäßigerweise kleiner als 20—25 Watt/cm2, vorzugsweise
/.wischen 10—20 Watt/cm2, gewählt. Bei nicht wiedereinschaltbaren
Rohrheizkörpern wird die Oberflächenbelastung zwischen 25—40 Watt/cm2 oder höher
gewählt.
Die Dicke der zusätzlichen Isolierschicht, also
beispielsweise des Glasschlauches, soll zwischen 0,2 — 0,5 mm liegen.
Wenn ein Rohrheizkörper mit Innenseele in einem
Flüssigkeitserhitzer verwendet wird, dann soll, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
die Heizwendel mit der Innenseele an dem tiefer liegenden Anschluß elektrisch verbunden sein, so daß
am höher Hegenden Anschluß der größie Poieniiaiunterschied
zwischen Heizwendel und Innenseele besteht. Zur Erläuterung dieser Ausbildung dient F i g. 5.
Ein U-förmig gebogener Rohrheizkörper 18, welcher die Anschlüsse 19 und 21 besitzt, die durch einen
Dichtkörper 22 hindurchgeführt sind, ist so in einen Behälter eingesetzt, daß seine beiden Schenkel im
wesentlichen horizontal übereinander verlaufen und daß der Anschluß 19 über dem Anschluß 21 liegt. In der
Nähe des Anschlusses 21 ist das nicht auseinandergezogene Ende der Heizwendel 3 unmittelbar auf die
Innenseele 5 aufgeschoben und mit dieser z. B. durch Schweißen elektrisch verbunden. Der zugehörige
Anschluß 6 kann aus der herausgeführten Innenseele 5 bestehen. Das Ende des Glasgewebeschlauches 9 reicht
nicht ganz bis zu dem Anschlußbolzen 6. In der Nähe des Anschlusses 19 endet jedoch die Innenseele 5 im
Abstand von dem zugehörigen Anschlußbolzen 6. Das vorgezogene Ende des Glasgewebeschlauches 9 sorgt
für eine entsprechende Isolation zwischen der Heizwendel 3 und der Innenseele 5.
Wenn nun infolge Trockengehens der Flüssigkeitsstand in dem Behälter von dem normalen Pegel 24 auf
Hen Pepel 25 abfällt, dann hat dies zur Folee. daß ein
Überschlag zwischen der Heizwendel 3 und der Innenseele 5 an dem höher liegenden Schenkel — im
allgemeinen infolge des hohen Potentialunterschiedes in unmittelbarer Nähe des Anschlusses 19 — zustande
kommt. Es wird damit verhindert, daß der über der Flüssigkeit liegende Schenkel des Rohrheizkörpers 18
längere Zeit mit den damit verbundenen Gefahren glühen kann.
Fig.6 zeigt eine Waschmaschine 26 mit einer Trommel 27 und einem Flüssigkeitssumpf 28. Ein
U-förmig gebogener Rohrheizkörper 29 ist in üblicher Weise in horizontaler Lage in dem Flüssigkeitssumpf 28
angeordnet
Der Rohrheizkörper 29 ist nun in der Nähe desjenigen Anschlußendes, an dem die Innenseele
gegenüber der Heizwendel isoliert ist, bei 31 schlaufenförmig
nach oben gebogen. Wenn die Waschmaschine trockenläuft, wird der Rohrheizkörper an der Stelle 31
kurzgeschlossen, sobald der Flüssigkeitspegel unter die Höhe dieser Stelle fällt Es wird verhindert, daß die
übrige Länge des Rohrheizkörpers zum Glühen kommt
Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform sind zwei Innenseelen 32, 33 vorgesehen, die mittels einer
Umspinnung aus Glasseide oder mittels entsprechender Glasschläuche 34, 35 gegeneinander und gegen die sie
umschließende Hcizwendel 3 elektrisch isoliert sind. Das eine Ende jeder der Innenseelen 32, 33 ist je mit
einem zugeordneten Anschlußbolzen 6 verbunden. Die beiden Enden 3a der Heizwendel 3 sitzen auf den
abgesetzten Teilen 7 des zugeordneten Bolzens 6. Wenn nun an irgendeiner Stelle des Rohrheizkörpers eine
Überhitzung auftritt, dann wird an dieser Stelle die Glasschicht zwischen den beiden Innenseelen 32, 33
leitend. Eine zum Rohrheizkörper in Serie geschaltete Sicherung bewirkt ein sofortiges Abschalten des
Rohrheizkörpers. Da bei dieser Anordnung der Widerstandsdraht der Heizwendel 3 im allgemeinen
nicht beschädigt wird und nach Erstarren des geschmolzenen Glases im allgemeinen wieder die volle Isolation
eintritt, kann ein derartiger Rohrheizkörper wiederholt Verwendung finden.
Die neue Erkenntnis, daß jene Teile des Isoliermaterials, die die Wendel direkt umgeben, aus einem
Material besieheii kui'iricfi, ucSSeii iiolä'iiuiiSVvidci'Siarid
bei hohen Temperaturen niedrig ist und daß lediglich die an den Rohrmantel grenzende Schicht des Isoliermaterials
für die Höhe der Ableitströme ausschlaggebend ist, führt zu neuen Möglichkeiten hinsichtlich der Ausbildung
von Rohrheizkörpern. Bekanntlich bereitet es sehr große Schwierigkeiten, Rohrheizkörper mit einem
hohen Widerstand je Längeneinheit zu erzeugen. Im allgemeinen ist bei Rohrheizkörpern mit 6—9 mm
Außendurchmesser die Herstellungsmöglichkeit bei etwa 600 Ohm/m limitiert. Der Grund hierfür liegt darin,
daß bei solchen Meterwiderständen bereits Widerstandsdrähte mit einem Durchmesser von 0,15 mm
verwendet werden müssen, deren Verarbeitung in gewendeltem Zustand sehr schwierig ist. Werden
irgendwelche Stütze oder Bindemittel für die Wendel verwendet, dann verdampfen diese bei der Betriebstemperatur,
wodurch der Isolationswert verschlechtert wird. Es wurde in diesem Zusammenhang z. B. Asbest
mit einem entsprechenden Bindemittel bereits verwendet.
Man kann jedoch bei den Ausführungsformen gemäß der Erfindung mit Innenseele wesentlich dünnere
Widerstandsdrähtp verarheii.-n Ha der WiHerstanrkdraht
auf dem Glasgewebefaserschlauch einen Halt findet. Wenn die Wicklung sehr straff ist, sorgt auch das
zwischen die Wicklungen ausweichende Material des Glasgewebeschlauches für eine entsprechende Isolation
zwischen den einzelnen Wicklungen. Weiterhin ist es möglich, auch sehr dünne Widerstandsdrähte mit einer
Glasseide zu umwickeln. Man kommt auf diese Weise zu
sehr hochohmigen Rohrheizkörpern. Der mit Glasseide umwickelte Widerstandsdraht läßt sich jedoch bedeutend
leichter verarbeiten als blanke Widerstandsdrähte. Besonders vorteilhaft ist es, daß diese hochohmigen
Rohrheizkörper nicht nach außen durchbrennen.
Bei der in F i g. 8 dargestellten Ausführungsform eines Rohrheizkörpers sind zwei Heizwendeln 36, 37
vorgesehen, die je mit einer Glasfaserumspinnung 42 oder mit einer Emailschicht versehen sind. Die
Heizwendel 36 ist mit der Anschlußfahne 38 und die Hcizwendel 37 mit der Anschlußfahne 39 elektrisch
verbunden. Das andere Ende der Heizwendeln 36 und 37 sitzt auf einem Bolzen 41. Wenn diese Enden, wie
dargestellt, abisoliert sind und der Bolzen 41 als Anschlußbolzen dient, dann können entweder nur die
Heizwendel 36 oder nur die Heizwendel 37 oder beide Heizwendeln 36, 37 an Spannung gelegt werden. Es
ergibt sich auf diese Weise eine einfache Leistungsschaliüfig. τνέπΓι uic EfiucN gegenüber uciVi Gü'iZcfi 4i iSulicii
bleiben, dann ergibt sich bei einer bestimmten Länge des Rohrheizkörpers der doppelte Widerstandswert sowie
die Möglichkeit des Anschlusses von einer Seite her. Es sind zwar Rohrheizkörper, die einen einseitigen
Anschluß besitzen, bereits bekannt. Es ist jedoch schwierig, solche Ausführungsformen mit den üblichen
Außendurchmessern von 6—9 mm zu realisieren. Dies gelingt jedoch gemäß der Ausbildung nach F i g. 8 ohne
weiteres. Glasseide und Glasgewebe ergeben bei der Ausbildung gemäß der Erfindung eine sehr einfache und
leichte Verarbeitbarkeit. Es sind jedoch auch Gespinste aus Steinwolle geeignet. Weiterhin sind Emailschichten,
insbesondere bei den Ausführungsformen mit Innenseelen, geeignet. Die Innenseele besteht dann aus einem
Draht, der aus unlegiertem Stahl besteht und der eine Feueremailauflage trägt. Auf diese Weise ergeben sich
besonders niedrige Herstellungskosten.
Besonders überraschend ist die Feststellung, daß die wie angegeben ausgebildeten Rohrheizkörper einen
ebenso guten Gesamtisolationswiderstand wie nor-
«o malerweise ausgebildete Rohrheizkörper besitzen. Dies
ist darauf zurückzuführen, daß für die Hö'*.e des Isolationswiderstandes bei einem Rohrheizkörper die
kältesten Zonen der Isoliermasse ausschlaggebend sind. Da auch bei den Rohrheizkörpern gemäß der Erfindung
in diesen Zonen, d. h. in der Nähe des Außenrohres, jeweils die übliche Isoliermasse, z. B. Magnesiumoxyd,
vorhanden ist, ergibt sich keine Verschlechterung des Isolationswiderstandes.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Elektrischer Rohrheizkörper, bei dem in einem Mantelrohr eine oder mehrere Heizwendeln untergebracht
sind, die vom Mantelrohr mittels Magnesiumoxid oder eines anderen hochschmelzenden
Isoltermaterials isoliert sind, und bei dem Mittel vorgesehen sind, die eine Lichtbogenbildung zwischen
der Heizwendel und dem Mantelrohr durch das Isoliermaterial hindurch verhindern, dadurch
gekennzeichnet, daß innerhalb der Heizwendel (3, 4) mindestens eine Innenseele (5, 32, 33) aus
Metall angeordnet ist und daß zwischen der Innenseele und der Heizwendel eine dünne Schicht
eines Isoliermaterials angeordnet ist, das bei Überschreiten einer kritischen Temperatur erweicht
oder schmilzt und/oder seine Isolationseigenschaft verliert, so daß ein Kurzschluß zwischen der
Heizwendel und der Innenseele und/oder zwischen den Wicklungen der Heizwendel erzwungen wird.
2. Elektrischer Rohrheizkörper, bei dem in einem Mantelrohr eine oder mehrere Heizwendeln untergebracht
sind, die vom Mantelrohr mittels Magnesiumoxid oder eines anderen hochschmelzenden
Isoliermaterials isoliert sind, und bei dem Mittel vorgesehen sind, die eine Lichtbogenbildung zwischen
der Heizwendel und dem Mantelrohr durch das Isoliermaterial hindurch verhindern, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Heizwendeln (36, 37) vorgesehen sind, die gegeneinander mittels einer
Wicklung aus Glasfaden oder eines ähnlichen Isoliermaterials isoliert sind, wobei die Heizwendeln
in Form einer Zweifach- oc.r Mehrfachwendel
gewickelt sind.
3. Elektrischer Rohrheizkörpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenseele ein
Schlauchgewebe (9) aus Glasfasern aufgeschoben ist oder daß die Innenseele mit Glasfasern umwickelt
ist.
4. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseele (5, 32,
33) mit einer Emailschicht überzogen ist.
5. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseele (5, 32,
33) mit einem der beiden Anschlußenden der Heizwendel (3,4) leitend verbunden ist.
6. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel (3, 4,
36, 37) unter Vorspannung auf die Glasfaserschicht aufgewickelt ist, so daß bei Erweichen der
Glasfaserschicht die Heizwendel sich in dieselbe eindrückt.
7. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser so geformt ist,
daß nach Einsetzen desselben in den Flüssigkeitserhitzer ein in der Nähe desjenigen Anschlußendes
(19) liegender Bereich höher liegt, bei dem der Heizwiderstand einen elektrischen Kontakt mit der
Innenseele (5) hat.
8 Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Ansehlußende,
bei dem die Seele keine elektrische Verbindung mit dem Heizwiderstand hat, anschließende Länge
(31) des Rohrheizkörpers (29) aufgebogen ist.
9. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Seelendrähte
oder -stäbe (32,33) vorgesehen sind, die gegeneinander mittels eines Glasfaserschlauches, einer Emailschicht
oder eines anderen geeigneten Materials isoliert sind, wobei der eine Draht mit dem einen
Anschlußende und der andere Draht mit dem anderen Anschlußende der Heizwendel (3) leitend
verbunden ist
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