DE2126984B2 - Elektrischer rohrheizkoerper - Google Patents

Description

2. Elektrischer Rohrheizkörper nach An- Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Heizsprach I, dadurch gekennzeichnet, daß sich das körper und betrifft elektrische Rohrheizkörper, die innere Hüllrohr (5; 71; 8) längs seiner Achse ver- aus zwei konzentrischen metallischen Hüllrohren, jungt und nach dem vorgegebenen Verdichtungs- 20 dem Mantelrohr und dem Innenrohr, bestehen, in degrad der Formkörper größere Querschnittsab- ren Zwischenraum der elektrische Heizleiter in messungen hat als der lichte Querschnitt des in- einen keramischen Isolierwerkstoff eingebettet ist. neren Formkörpers vor der Verdichtung. Derartige Heizkörper eignen sich namentlich für

3. Elektrischer Rohrheizkörper nach An- Heißwasserspeicher, Bad- und Durchlauferhitzer und sprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 25 Muffelöfen. Im /olgenden wird aus methodischen innere Hüllrohr (71) Teil eines beheizten Werk- Gründen zwischen »Heizrohren« und »Rohrheizpazeuges(7) ist (Fig. 2). tronen« unterschieden; erstere haben beidseitig of-

4. Elektrischer Rohrheizkörper nach An- fene Rohre, während bei letzteren die Rohre an einer sprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnseite geschlossen sind, also einen Boden haben, innere Hüllrohr eine Büchse (8) ist, die durch 30 Leistung und Lebensdauer von stab- wie rohrföreine diametrale, fast bis auf ihren Boden (81) rei- migen Heizkörpern hängen bekanntlich in hohem chende Trennwand (84) in zwei Kammern (82, Maße vom Wärmeübergang zwischen Heizleiter und 83) unterteilt ist (F i g. 3). Heizfläche, das ist die Oberfläche des Mantelrohres

5. Elektrischer Rohrheizkörper nach An- oder des Innenrohres, von der Dichte der keramispruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- 35 sehen Füllung und von der Korrosionsbeständigkeit wandung des inneren Formkörpers (3) in demsel- des Werkstoffes dieser Rohre bei hohen Temperatuben Maße verjüngt ist wie das innere Hüllrohr ren gegenüber dem umgebenden, aufzuheizenden (5; 71; 8). Medium ab.

6. Elektrischer Rohrheizkörper nach einem der Es ist daher bsi Stabheizkörpern wie bei Rohrheiz-Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 40 körpern bekannt, die Füllung aus einem üblicherdas äußere Hüllrohr (10') ein zur Wärmeabgabe weise pulverförmigen oder körnigen Isolierwerkstoff an die Umgebung gestaltetes, vorgefertigtes Teil durch Hämmern in Ringhämmermaschinen, durch ist (F i g. 8). Walzen oder Ziehen des Mantelrohres zu verdichten,

7. Elektrischer Rohrheizkörper nach einem der wobei Formänderungen des Innenrohres durch einen Anspräche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß 45 eingeschobenen Dorn verhindert werden (deutsche das äußere Hüllrohr (20) Teil einer zu beheizen- Patentschrift 573 450). Die bei diesem Verfahren erden Vorrichtung (19) ist (F i g. 9). forderliche Nachbehandlung der Hüllrohre stellt

8. Elektrischer Rohrheizkörper nach einem der einen erheblichen Kostenfaktor dar: Mit der DurchAnsprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß messeränderung geht eine merkliche Längenändedie Werkstoffe der beiden Formkörper unter- 50 rung einher, so daß der Heizkörper nach dem Verschiedliche Wärmeleitfähigkeit haben. dichten abgelängt werden muß; bei Hochleistungs-

9. Elektrischer Rohrheizkörper nach An- heizkörpern, die Rohre aus korrosionsbeständigen spruch8, gekennzeichnet durch die Werkstoff- Chrom-Nickel-Legierungen verwenden, treten Verpaarungen Magnesiumoxid und Magnesiumhy- änderungen im Kristallgitteraufbau durch Bildung drosilikat bzw. Aluminiumoxid und Magnesium- 55 von ferritischen und martensitischen Gefügeanteilen oxid. auf, die die Korrosionsbeständigkeit stark herabset-

10. Verfahren zur Herstellung eines elektri- zen, so daß Zwischenglühungen bei Temperaturen sehen Rohrheizkörpers nach einem der An- von mindestens 1050° C erforderlich sind, um den spräche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der austenitischen Gefügeaufbau wieder herzustellen.
Heizleiter (4) zwischen zwei übereinandergescho- 60 Um diesen Nachteilen abzuhelfen, ist bei Rohrbenen Formkörpern (2,3) aus Isolierwerkstoff heizkörpern bereits ein anderes Herstellungsverfahuntergebracht und diese Baugruppe in das äußere ren angewendet worden, bei dem die Verdichtung Hüllrohr (1) eingeschoben wird, worauf die durch Aufweiten des Innenrohres durch einen radial Formkörper durch Eindrücken des längs seiner nach außen gerichteten Druck erhalten wird. Um die-Achse verjüngten inneren Hüllrohres verdichtet 65 sen Druck zu erzeugen, werden ein oder mehrere werden. Dorne in die zunächst das ganze Mantelrohr ausfül-

11. Verfahren zur Herstellung eines elektri- lende Isoliermasse, in die der Heizleiter eingebettet sehen Rohrheizkörpers nach einem der An- ist, eingetrieben oder hindurchgezogen, und dann

wird das Innenrohr eingebracht (deutsche Patentschrift 394 939), oder das Innenrohr wird mittels eines rotierenden Kalibrierdomes oder durch Ziehen über einen Dorn aufgeweitet (deutsche Patentschriften 403 944 und 671736). Bei diesen Verfahren tritt aber ein anderer Nachteil auf, der darin liegt, daß bsi _der Verdichtung der pulverförmigen Masse die radial gerichteten Kräfte auch auf den Heizleiter wirken und diesen verlagern und dabei — speziell bei dünnen drahtförmigen Heizleitern — beschädigen kön_nen zumindest aber in seinen Abmessungen, d.h. auch in seinen Widerstandswerten, verändern. Außerdem besteht auch hier — wie bei der Schrumpfung des Mantelrohres — die Gefahr, daß sich der auf einer Zylinderfläche verteilte, gewöhnlich wendelförmiee Heizleiter bei der Bewegung der Isolierfüllung während des Verdichten einseitig vertagen. Neben der allgemeinen Gefahr von Windungsschlüssen kann insbesondere bei dünnwandigen Heizrohren oder RcVhrizpatronen. wie sie für Temperaturregelvorggnge mit geringer Nachlaufverzögerung benötigt werden, schon durch eine geringe Verlagerung der Tuläss.ae Isolationswert unterschritten werden bzw. ern Körperschluß des Heizleiters mit einem der Hüllrohre auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Rohrheizkörper der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, daß keine Schaden bei dem Komprimieren des Isolierwerkstoffes auftreten.

D.ese Aufgabe wird erf.ndungsgemäß dadurch gelöst, daß die Füllung aus zwei ineinandergeschobenen Keramikformköφern besteht, von denen der innere den Heizleiter trägt und vor der Verdichtung we eher und/oder poröser ist als der äußere. Durch diesen Aufbau ist die Lage des Heizleiters zwischen den Hüllrohren beim Einsetzen bzw. Zusammenbau gesichert, und sie bleibt auch während des Verdien-Ls der Keramikmasse erhalten, weil der äußere, dichter gebrannte Keramikformkörper, vom äußeren Hüllrohr ummantelt, jeder Verlagerung Widerstand Eistet und die Volumenänderung von dem inneren, weniger widerstandsfähigen Keramikformkorper un-7er Verdichtung aufgenommen wird. Dabei kann insbesondere der äußere Keramikformkörper so dicht

A?^{eine weitere verdlchtuns nicht}

neren Hairohres durch einen ^^duf^chf nen Preßkörper in Form einer Kugel oder Kalibrierdornes oder auch durch den ^η^ tischen Druck eines gasförmigen oder Mediums.

Nach diesen Verfahren lassen sich herstellen, die höchste thermische und Belastbarkeit zulassen, nahezu beliebige u schnittsform und Oberflächenbeschafrenneit naoen und extrem massearm sein können.

Je nach den gewünschten thermischen und sehen Eigenschaften können die ^Kera^°™ aus Magnesiumsilikat, Magnesiumoxid, oxid, Berylliumoxid, Bornitrid, aber auch aus tempcraturbeständigen und bei der Betnebstemperaiur uc Heizleiters elektrisch nichtleitenden P^ns/^St°™ⁿ.^" stehen. Dabei läßt sich vorteilhaft eine voizugsnaatung des Wärmeflusses durch entsprecnenoe .r<wi s der keramischen Werkstoffe, die ™^tei^'^e("^icf£ Wärmeleitfähigkeit haben, einstellen, derart, im Heizleiter erzeugte Joule**« *"™^£ an das innere oder äußere Hüllrohr Diese Maßnahme kann ™^^™^Γ% Wahl der Werkstoffe für cue Hullrohre und deren *5 Oberflächenbeschaffenheit und durch die Wandstar ken der Keramik- wie der Metallrohre.

Für die Keramikformkorperhaben ach paarungen wie Magneslumoxid ^™*^ drosilikat (Speckstein) fur ^«ttmperamr heizkörper bzw. Alumin.umoxid und Magnesiumoxm für Hochtemperatur-Rohrheizkorper als vorteilhaft

erwiesen. , , , . ^ _m5n4_mmo erfährt

Da das Mantelrohr keine F°™^^de"lⁿ8 J«^ahrt; können mit Vorteil vorgefertigte Wtamdnöhre vej

wendet werden, deren äußere Obwflache je nach Verwendungszweck bezugl cn ^f™^^ ^_n lungsfaktor Korrosionsschutz unc^ ^esojdere auch bezüglich ihrer Form gewählt werdenJuuin so kann das Rohr mn Ring- ^o^^^Lan8^s"^pP^en^^e8Sl

blechen, Gewinden ^u-^de\^veree^ⁿ

gilt auch für das Innenrohr, wenn ^ nach dem Eintreibverfahren «^rfo^· ^"^ haften Ausgestaltung kann dajtanenrohr em Ein satzteil eines zu ^hdn

⁴⁵

E sind zwaf Sch bereits geschichtete keramische

eignen sich insbesondere b

schlank-konischem Innen-

keit zu entziehen, die dann durch langsame Erwar-

terte.lt ,st.
Erfindung ist dem- _fc dung ^

dichtung der keramischen Formkörper bteten steh rohr«' "«* F. g. Snuttel. ^ _{Herstel]ung des Hdz}. ^dieb:_nrS^Vd:fEinTr^ Dor- e₅ rohrefnach F ig. 5 durch Aufweiten seines Innen-

nes, und zwar VOrZUgSWe₁JSe eines Hohldornes in rohres, ^ ^^ ^ _{Rippenrohr aus}.

Αΐΐ eingeschobenen in- gebildeten Mantelrohr und

Fig. 9 einen mit Rohrheizkörpern nach der Erfin- sige oder gasförmige Medien hi.ndurchgeleitet werden dung bestückten Flächenheizkörper im Querschnitt. können.

Zunächst werden Ausführungsbeispiele beschrie- Die nun folgenden Beispiele zeigen Rohrheizkörben, bei denen die Keramikformkörper nach dem per, deren keramische Füllkörper durch Aufweiten Eintreibverfahren verdichtet sind, das sich Vorzugs- 3 des Innenrohres verdichtet sind und die sich insbeweise für Niedertemperatur-Rohrheizkörper eignet. sondere für Hochleistungs-Rohrheizkörper eignen.

F i g. 1 stellt einen Rohrheizkörper mit einem Bei dem in F i g. 5 dargestellten Heizrohr sind alle

Mantelrohr 1, einem äußeren Keramikrohr 2 und Teile, das Mantelrohr 10, das Innenrohr 12 und die einem inneren Keramikrohr3 dar, das den Heizlei- beiden Keramikrohre 20 und 30, zylindrisch. Fig.6 ter4 trägt. Als Heizleiter können nach Belieben io und 7 zeigen zwei verschiedene Herstellungsverfah-Heizbänder oder Heizdrähte Verwendung finden. ren für einen solchen Hochleistungs-Rohrheizkörper. Das Trägerrohr 3 kann mit Rillen od. dgl. versehen Bei dem Auftreibverfahren, dessen Vorrichtung in

sein. Der Rohrheizkörper wird vervollständigt durch F i g. 6 dargestellt ist, wird ein abgestufter, konischer ein inneres Hüllrohr 5, das als dünne konische Hülse Dorn durch das innere Keramikrohr 30 hindurchgeausgebildet ist und als Treibkörper dient, der (in der 15 zogen oder -gedrückt, dem das auf einem zylin-Zeichnung von rechts) in das innere Keramikrohr 3 drischen Zapfen 91 des Domes sitzende Innenrohr eingetrieben wird. Die Abmessungen sind dabei so 12 nachgeführt wird, welches die Verdichtung der gewählt, daß die geforderten thermischen und elektri- keramischen Isolation aufrechterhält,
sehen Eigenschaften erzielt werden. Fig.7 zeigt demgegenüber einen Ausschnitt aus

Das Innenrohr 5 kann aus keramischen oder me- 20 dem bekannten Auftreibverfahren, bei dem zunächst tallischen Werkstoffen bestehen, wobei es bei der ein engeres metallisches Innenrohr 12' eingesetzt Forderung nach extrem massearmer Ausführung aus wird, welches dann durch einen Preßkörper 14, der einer dünnwandigen Hülse bestehen kann oder, wenn eine konische Spitze 141 hat oder auch eine Kugel eine Wärmeableitung aus dem Inneren des Rohrheiz- sein kann, aufgeweitet wird. Dieses Verfahren kann körpers verlangt wird, aus gut wärmeleitenden Werk- 25 auch kombiniert mit dem nach F i g. 6 angewendet stoffen, z. B. Kupfer od. dgl. werden insofern, als die Keramikrohre 20, 30 zu-

Das Mantelrohr 1 hat, wie Fig. 1 erkennen läßt, nächst mittels eines Domes9 vorverdichtet werden, einen zentrisch gelochten Boden 11, durch den das worauf dann das Rohr 12' in das vorverdichtete In-Innenrohr etwas hindurchtritt. Auf der anderen nenrohr eingeführt und durch einen Preßkörper 14 Stirnseite ist der ringförmige Zwischenraum zwischen 30 aufgeweitet wird, wodurch die Verdichtung der Isoden beiden Hüllrohren 1,5 durch eine Scheibe 6 ver- lierrohre auf ihren Endwert erhöht wird und sich schlossen, die nachträglich eingesetzt wird und durch eine besonders innige Verbindung zwischen Isoliedie die Anschlüsse 41, 42 des Heizleiters herausge- rung und Innenrohr bei hoher Verdichtung und schoführt sind. — Wenn auch das Innenrohr 5 einen Bo- nender Beanspruchung des letzteren ergibt,
den erhält, entsteht aus dem Heizrohr eine Rohrheiz- 35 F i g. 8 zeigt ein Beispiel für besonders interessante patrone. Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung, und zwar

Fig.2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Ausfüh- ein Heizrohr als Rippenheizkörper, bei welchem das rung nach Fig. 1 auf ein beheiztes Werkzeug, bei- Mantelrohr 10' als vorgefertigtes Teil einstückig mit spielsweise einen Lötkolben 7, dessen Einsatzkonus Rippen oder ringförmigen Lamellen 15 versehen ist. 71 zugleich den Treibkörper — an Stelle des Innen- 40 F i g. 9 zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform rohres5 in Fig. 1 — bildet. Das Innenrohr der von Heizrohren oder Rohrheiznatronen zur Flächen-Rohrheizpatrone dient hier selbst zur Wärmeablei- beheizung. Mit 19 ist ein Heizblech, z. B. eines Ratung nach außen, nämlich zu dem Lötkolben 7. diators, bezeichnet, mit 20 ein omegaförmig abge-

Der Einsatz 71 des Lötkolbens hat eine nach der winkeltes Hüllblech, das an der Rückseite des BIeverlangten Leistung bemessene Bohrung 72 in Form 45 ches 19 befestigt, z. B. angeschweißt ist. In den zwieines Sackloches, so daß sich die Temperatur des sehen den beiden Blechen gebildeten länglichen, im Lötkolbens besonders flink steuern bzw. regeln läßt. Querschnitt vorzugsweise quadratischen Hohlraum Der Einsatz 71 kann auch massiv sein. sind ein prismatischer, innen hohlzylindrischer Kera-

In F i g. 3 besteht das Innenrohr als konischer mikformkörper 21 und in diesen ein den Heizleiter 4 Treibkörper aus einer konischen Büchse 8, die — so tragendes Keramikrohr 22 eingeschoben. Die Verebenso wie das Mantelrohr 1' — einen Boden 81 hat. dichtung ist durch ein aufgeweitetes Innenrohr 23 Das Innenrohr 8 ist außerdem durch eine diametral hergestellt worden.

gestellte und bis fast auf den Boden 81 reichende Diese wenigen Ausführungsbeispiele zeigen bereits

Trennwand 84 in zwei Kammern 82, 83 unterteilt. die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Erfin-Durch das nach außen herausgeführte Innenrohr 8 55 dung. Da der zwischen keramischen Formkörpern der Heizpatrone können flüssige oder gasförmige eingelagerte Heizleiter praktisch nicht belastet, insbe-Medien entweder zum Aufheizen — bei Wärmeab- sondere nicht gezerrt oder verlagert wird, kann der gäbe nach innen — oder zur Kühlung — bei Wärme- Heizleiter nunmehr jeden der gewünschten spezifiabgabe nach außen — im intermittierenden Betrieb sehen Oberflächenbelastung entsprechenden Quer-— geleitet werden. ^6o schnitt haben, insbesondere aus draht-, band- oder

In Fig.4 ist — in Abwandlung der Fig. 1 — ein flächenförmigen Widerstandswerkstoffen hergestellt längliches Heizrohr dargestellt, dessen Innenrohr 5' sein. Außerdem wird auch die Verwendung von bis-(als konischer Treibkörper) ein konisches Zwischen- her in Rohrheizkörpern nicht einsetzbaren Widerstück eines längeren Rohres 10 bildet, durch das wie- Standswerkstoffen, die z. B. auf pulvermetallurgischer der zum Zwecke der Kühlung oder Erwärmung flüs- 65 Basis aufgebaut sind, möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 spräche 1 und 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, Patentanspräche: daß der Heizleiter (4) zwischen zwei überein- anderge^chobenen Formkörpern (20, 30) aus Isolierwerkstoff untergebracht und diese Baugruppe

1. Elektrischer Rohrheizkörper, dessen Heiz- 5 in das äußere Hüllrohr (1) eingeschoben wird, leiter in eine zwischen zwei konzentrischen, ins- worauf die Formkörper durch Aufweiten des inbesondere metallische Hüllrohren eingeschlos- neren Hüdlrohres (12') verdichtet werden.

sene und durch einen allseitig radial nach außen
wirkenden Druck verdichtete Füllung aus einem
keramischen Isolierwerkstoff eingebettet ist, da- io
durch gekennzeichnet, daß die Füllung

aus zwei ineinandergeschobenen Formkörpern

(2,3; 20,30; 21,22) besteht, von denen der innere den Heizleiter (4) trägt und vor der Verdichtung weicher und/oder poröser ist als der äu- 15
ßere.