DE2202463A1 - Elektrischer Tauchsieder - Google Patents

Description

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Berlin, den 17. Januar 1972

Kiyosumi Takayasu
Nagoya-City / Japan

Elektrischer Tauchsieder

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Tauchsieder, und zwar insbesondere auf die gasdichte Verbindung einer elektrischen Zuleitung von der Art eines z.B. gummikordbewehrten Kabels an das Gehäuse eines Tauchsieders zum Erhitzen ätzender Flüssigkeiten.

Um Flüssigkeiten wirksam zu erhitzen, wurden bisher verschiedene Arten von Tauchsiedern benutzt; z.B. hat der gleiche Erfinder einen Tauchsieder einfacher Konstruktion in seiner U.S.A.Patentanmeldung Ser. No. 101,970 vom 27. Dezember 1970 offenbart. Bei den bekannten Tauchsiedern, besonders bei ,jenen, die für das Erhitzen fitzender Flüssigkeiten bestimmt sind, ist die Konstruktion ihrer Verbindung mit elektrischen Kabeln zwecks Stromversorgung ziemlich kompliziert, weil verhindert werden muß, daß die zu erhitzende Flüssigkeit in den Heizkörper einsickert. Im Falle der erwähnten U.S.A.-Patentanmeldung wird die Fliissigkeitssiokerunr·; in den Heizkörper durch die Korabination von einer manschettenähnlichen Dichtung und einem

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mit Gewinde versehenen Stecker verhindert. Insbesondere wird dabei die manschettenähnliche Dichtung oder Stopfbüchse auf den äußeren Mantel des gummikordbewehrten Kabels am Heizkörperende aufgezogen und die manschettenähnliche Dichtung oder Stopfbüchse in die zentrale Durchführung eines außen mit Gewinde versehenen Steckers zusammen mit dem Kabel eingefügt, so daß nach einer Befestigung des Steckers in einer gleichartig ausgestalteten Kabeleinlaßöffnung des Heizkörpergehäuses das Kabel gasdicht mit dem Heizkörpergehäuse verbunden ist.

Die Herstellung solcher mit Gewinde versehenen Stecker und der entsprechend ausgebildeten z.B. für Gewindestöpselung eingerichteten Kabeleinlaßöffnung bei den bekannten Tauchsiedern erfordert beträchtliches Geschick und verbraucht viel Arbeitszeit. Um ätzende Flüssigkeit zu erhitzen, ist eine Präzisionsbearbeitung für die gasdichte Kabelverbindung erforderlich, wodurch das Heizgerät teuer wird. Zu dieser Schwierigkeit bei der Herstellung kommt hinzu, daß das durch das Gewinde erreichte Ineinandergreifen von Stecker und Kabeleinlaßöffnung des Tauchsieders dazu neigt, sich mit der Zeit zu lockern. Dadurch, daß der Tauchsieder wiederholt schnellen Temperaturveränderungen ausgesetzt wird, was unvermeidlich ist, wenn man den Tauchsieder aus der erhitzten Flüssigkeit herauszieht, wird die Lockerung des in die Kabeleinlaßöffnung des Gehäuses eingepaßten Steckers beschleunigt. Solange dieses Risiko der Lockerung des Steckers nicht vollständig beseitigt ist, wird es schwierig sein, die Gefahr der Sickerung von Flüssigkeit in den Tauchsieder zu vermeiden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die vorerwähnten Schwierigkeiten bei konventionellen Tauchsiedern zu umgehen, indem ein Tauchsieder vorgesehen wird, der eine verbesserte und vereinfachte Verbindung mit einem elektrischen Kabel

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aufweist. Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Tauchsieder vorgeschlagen mit wenigstens einem in einem aus zwei gleichen Hälften eines korrosionsbeständxgen Metalls bestehenden Heizkörper angeordneten Heizelement und einem mit dem Heizelement verbundenen z.B. gummikordbewehrten Stromversorgungskabel, das durch eine Kabeleinlaßöffnung des Gehäuses in dieses eintritt, der dadurch ausgezeichnet ist, daß der Eintrittsteil des Kabels zum Gehäuse ein metallenes Schutzrohr aus korrosionsbeständigem Metall aufweist, das eng auf die äußere Ummantelung des Kabels am Heizkörperende angepaßt ist, wobei das metallene Schutzrohr ein wenig entfernt vom heizkörperseitigen Ende der äußeren Ummantelung angesetzt und die Länge des metallenen Schutzrohres in der Längsrichtung des Kabels nicht geringer als der Durchmesser der äußeren Ummantelung ist; daß ferner ein hitzeschrumpfbares Harzrohr, das die ganze Länge des metallenen Schutzrohres eng umschließt, zwei verlängerte Teile besitzt, die in entgegengesetzten Richtungen über das metallene Schutzrohr hinausragen und die direkt mit der äußeren Ummantelung des Kabels in geringem Abstand zu den entgegengesetzten Enden des metallenen Schutzrohres gasdicht verbunden sind; daß weiter ein metallenes Halterohr mit einem inneren Durchmesser, der fast identisch ist mit dem äußeren Durchmesser des hitzeschrunpfbaren Harzrohres über dem metallenen Schutzrohr, wobei das metallene Halterohr auf das hitzeschrumpfbare Harzrohr der ganzen Länge nach angepaßt ist und das Ende des metallenen Halterohres an der Seite, an der sich der Heizkörper befindet, gasdicht mit der Kabeleinlaßöffnung des Gehäuses verschweißt ist; und daß mindestens eine an der Oberfläche des metallenen Halterohres ausgebildete ringförmige Aussparung vorgesehen ist, wobei die ringförmige Aussparung in eine Ebene fällt, die rechtwinklig zur Längsachse des metallenen Schutzrohres liegt, und die Lage und die Tiefe der ringförmigen Aussparung so beschaffen sind, daß die ringförmige Aussparung das hitzeschrumpfbare Ilarzrohr und das metallene Schutzrohr gegen die

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äußere Ummantelung des Kabels mit genügend hohem Druck preßt, um das Gehäuse an der ringförmigen Aussparung gasdicht abzudichten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht eines Tauohsieders gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Tauchsieders; Fig. 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht eines anderen Tauchsieders gemäß der Erfindung, wobei eine Hälfte

seines Gehäuses weggelassen ist,und Fig. 4 eine Stirnansloht des Tauchsieders von Fig. 3.

Ein Heizelement 1 ist durch Anordnung eines Heizdrahtes 2, z.D. eines Chromnickeldrahtes, in einem metallteilen Rohr 3 aus wärmeleitendem korrosionsbeständigen Metall gebildet und der Heizdraht 2 dadurch vom Rohr 3 isoliert, daß isolierendes Pulver 4 dazwischen gefüllt ist. Das isolierende Pulver 4 ist natürlich wärmeleitend. Elektrische Anschlußklemmen 5a und 5b sind auf beiden Seiten eines jeden Heizelements 1 angebracht. Das Heizelement 1 kann geradlinig, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, oder U-förmig^ wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, ausgeführt werden.

Die sich gegenüberliegenden Enden eines jeden Heizdrahtes 2 sind elektrisch mit den Anschlüssen 5a und 5b verbunden, z.B. durch Schwei'ßung. Die Anschlüsse 5a und 5b sind mit dem Metallrohr 3 durch bekannte geeignete Mittel verbunden, z.B. durch Anwendung von Klebstoff, während beide Teile voneinander durch Dazwischensetzen von Glimmerteilchen 6 isoliert sind, wie in Fig. 1 und 3 gezeigt. Die Glimmerteilchen 6 bewirken,

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daß das isolierende Pulver ^t im Metallrohr 3 eingeschlossen ist.

Die Zahl der Heizelemente 1 für den Aufbau eines einzelnen Tauchsieders gemäß der Erfindung hängt von der Art der verfügbaren Stromquelle und der geforderten Heizleistung für den Tauchsieder ab. In jeder der Ausführungsformen, wie sie in Fig. i bis h dargestellt sind, werden drei Heizelemente 1 benutzt, um einen Tauchsieder für eine elektrische Stromquelle mit Dreiphasen-Drehstromnetz herzustellen.

Einer der Anschlüsse, z.B. der Anschluß 5b, eines jeden Heizelementes 1 ist mit der entsprechenden Leitungsader eines z.B. gummikordbewehrten Kabels 10 mit Hilfe einer Befestigungsmutter 7 verbunden. Der ungeschützte Teil der Leitungsader des Kabels iO ist durch eine Vielzahl kurzer Isolierröhrchen eingehüllt, um so die drei Leitungsadern vollständig voneinander zu isolieren. Um die kurzen Isolierröhrchen lagefest zu machen, kann ein Siliziumisolierrohr über jede Leitungsader des Kabels 10 fest angepaßt werden.

Der gegenüberliegende Anschluß, d.h. der Anschluß 5a, eines jeden der drei Heizelemente 1 im Tauchsieder ist mit einem gewöhnlichen Leitungsdraht 8 mit Hilfe einer Mutter 7 verbunden. Der gewöhnliche Leitungsdraht 8, der so mit den drei Heizelementen i verbunden ist, ist mit einem geeigneten Isoliermaterial überzogen und weiterhin durch ein geeignetes schaumfreies Isoliermaterial, z.B. eine Polyestermischung, eingehüllt. Die Polyestermischung kann in eine Form ausgestaltet werden, die sich zum Unterbringen in einem Gehäuse 9 eignet.

Das Gehäuse 9 ist von sogenannter formangepaßter Ausführung, die sich eng an die Form der drei Heizelemente 1 anpaßt, die darin untergebracht sind.Das Gehäuse 9 besteht aus einem Paar

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fast gleicher Hälften 9a und 9b, die aus dünnem korrosionsbeständigen Feinblech gearbeitet sind, wobei die Hälften nach Unterbringung der Heizelemente 1 darin durch gasdichte Nahtschweißung ihrer Umfangsrander zusammengefügt werden. Stege der Hälften 9a und 9b zwischen den Teilen, die die Heizelemente einschließen, können auch geschweißt sein. Die durch Nahtschweißung der zwei Hälften 9a und 9b so ausgebildeten Außenkanten 9c des Gehäuses 9 können als eine wärmeabgebende nippe benutzt werden. Das Gehäuse 9 enthält eine Kabeleinlaßöffnung 16 für die Aufnahme des Kabels 10 in den Tauchsieder*

Die Konstruktion der gasdichten Verbindung des Kabels 10 mit d-er Kabeleinlaßöffnung l6 soll nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 und k im einzelnen beschrieben werden. Die Verbindung des Kabels 10 in der Ausführung von Fig. 1 und 2 kann auf die gleiche Weise bewerkstelligt werden wie jene der Ausführung von Fig. 3 und k.

In Fig. 3 ist ein metallenes Schutzrohr 11 aus korrosionsbeständigem Metall fest auf die äußere Ummantelung des Kabels 10 gegen das Heizkörperende angepaßt. In der Figur ist die untere Kante des metallenen Schutzrohres 11 von der untersten Kante des Kabels 10 ein wenig abgerückt. Die Länge des metallenen Schutzrohres 11, genommen in der Längsrichtung des Kabels 10, muß größer als der Durchmesser des Kabels 10 sein. Jedes korrosionsbeständige Metall kann für die Herstellung des metallenen Schutzrohres 11 verwendet werden, jedoch wird es vorzugsweise aus solchen Metallen hergestellt wie Titan, Tantal, Niob, Zirkon, nichtrostender Stahl und Nickel. Die Stärke der Metallwand des metallenen Schutzrohres 11 sollte vorzugsweise in einen Bereich von 0,3 bis 0,5 mm fallen, um dem metallenen Schutzrohr 11 angemessene mechanische Festigkeit zu geben.

Das metallene Schutzrohr 11 ist von einem ersten hitzeschrumpfbaren Harzrohr 12 ummantelt. Das Material für das erste Harzrohr 12 sollte eine hohe Korrosionsbeständigkeit und vorzugsweise eine hohe Bindefähigkeit mit der äußeren Ummantelung des Kabels 10 besitzen. Bevorzugtes Material für das Harzrohr 12 ist Polyäthylen oder Vinylchlorid.

Ein metallisches Halterohr 13 mit einem inneren Durchmesser fast identisch mit dem äußeren Durchmesser des ersten Harzrohres 12 ist auf das erste Harzrohr 12 angepaßt. Das metallene Halterohr 13 ist aus demselben metallischen Material wie das metallene Schutzrohr 11 hergestellt; das untere Ende des metallischen Halterohres 13 ist gasdicht an den inneren Kreisumfang der Kabeleinlaßöffnung 16 des Gehäuses 9 angeschweißt.

Obwohl nicht unbedingt notwendig, ist das obere Ende 13a des Halterohres 13 vorzugsweise durch Verjüngung des Durchmessers verengt, um es in direkte Berührung mit der Oberfläche der äußeren Ummantelung des Kabels 10 zu bringen, wie in der Ausführung nach Fig. 3 gezeigt. Wenn ein solches durchmesserverjüngtes Teil 13a gebildet ist, ist es vorteilhaft, eine Umhüllung des verengten oder durchmesserverjüngten Teiles 13a mit einem zweiten hitzeschrumpfbaren Harzrohr lh vorzusehen, das aus einem Harz ähnlich dem für das erste Harzrohr 12 hergestellt ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die Fläche von der Kabeleinlaßöffnung 16 bis zum entferntesten Ende des zweiten llarzrohres lh vom Gehäuse 9 aus gesehen, mit einem äußeren Schutzmantelrohr 15 zu umhüllen, das aus hitzeschrumpfbarem Harz hergestellt ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Solch äußeres Schutzmantelrohr 15 ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlich und kann deshalb auch weggelassen werden.

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Die Herstellung der Zuleitungsverbindung zum Tauchsieder, wie in Fig. 3 und k gezeigt, wird nun beschrieben.

(1) Die Leitungsadern des Kabels 10 werden mit den entsprechenden Heizelementen 1 des Tauchsieders verbunden, und die bloßen oder ungeschützten Teile der Leitungsadern werden durch Verwendung der kurzen Isolierröhrchen und der isolierenden Harzrohre darüber geschützt.

(2) Das metallene Schutzrohr 11 wird fest auf die Oberfläche der äußeren Ummantelung des Kabels 10 am heizerseitigen Ende angepaßt, und das erste hitzeschrumpfbare Harzrohr 12 wird seinerseits fest auf das metallene Schutzrohr 11 angepaßt, während sich die gegenüberliegenden Enden des Harzrohres 12 über das metallene Schutzrohr 11 hinauserstrecken, damit die überstehenden Teile des Harzrohres 12 die äußere Ummantelung des Kabels 10 unmittelbar berühren. Dann werden die überstehenden Teile des ersten Harzrohres 12 in Höhe der sich gegenüberliegenden Enden des Metallrohres 11 an die äußere Ummantelung des Kabels 10 angeschweißt. Falls das erste Harzrohr 12 aus Polyäthylen hergestellt ist, kann es mit der äußeren Ummantelung des Kabels 10 mittels eines geeigneten Klebstoffes verbunden werden.

Der Vorgang des vorstehenden Absatzes (2) kann vor dem Vorgang des Absatzes (l) ausgeführt werden, wenn es bequemer ist, so zu verfahren.

(3) Das untere Ende oder das heizerseitige Ende des metallenen Ilalterohres 13 wird gasdicht an die Kabeleinlaßöffnung 16 des Gehäuses 9 des Tauchsieders angeschweißt.

(h) Das Kabel 10 wird durch das metallene Ilalterohr 13 aus dem Gehäuse 9 herausgeführt, und die rippenähnlichen Außenteile 9c der zwei Hälften 9a und 9b werden auf gasdichte Art

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nahtgeschweißt, um so das Gehäuse 9 fertigzustellen. Das äußerste Ende des metallenen Halterohres 13, bezogen auf das Gehäuse 9» wird verengt, um so das durchmesserverjüngte Teil 13a zu bilden.

(5) Mindestens eine ringförmige Einkerbung c wird um das Teil des metallenen Halterohres 13 gebildet, welches durch ein geeignetes Bearbeitungsverfahren wie durch Walzung in enger Berührung mit dem ersten hitzeschrumpfbaren Harzrohr

12 steht. Die Lage und die Tiefe einer solchen ringförmigen Einkerbung c sind dergestalt, daß sowohl das erste Harzrohr 12 als auch das metallene Schutzrohr 11 gegen die äußere Ummantelung des Kabels 10 mit einem Druck gepreßt oder geklemmt werden, der hoch genug ist, um die Innenseite des Gehäuses 9 von der äußeren Atmosphäre an der ringförmigen Einkerbung c durch solchen Klemmvorgang der ringförmigen Einkerbung c gasdicht abzuschliessen. In der Ausführung nach Fig. 3 sind zwei ringförmige Einkerbungen auf dem metallenen Halterohr 13 gegenüber dem metallenen Schutzrohr 11 ausgebildet.

Obwohl es nicht unbedingt notwendig ist, werden vorzugsweise ein oder mehrere ringförmige Einkerbungen c der gleichen Art auf dem durchmesserkleinen Teil 13a des metallenen Halterohres 13 ausgebildet, wie in Fig. 3 gezeigt,

(6) Ein zweites hitzeschrumpf bares Harzrohr 14t wird auf dem durchmesseryerjüngten Teil 13a des metallenen Halterohres

13 angebracht, wie in Fig. 3 gezeigt. Wenn kein durchmesserverjüngtes Teil 13a benutzt wird, ist ein solches zweites hitzeschrumpfbares Harzrohr Ik nicht notwendig.

Das äußerste Ende des zweiten Harzrohres 1Ί, vom Gehäuse 9 aus gesehen, wird in direkte Berührung mit der äußeren Ummantelung des Kabels 10 gebracht, wobei beide vorzugsweise miteinander verschweißt werden.

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-ιοDie ganze Verbindung des Kabels 10 mit dem Gehäuse 9 des Tauchsieders sollte vorzugsweise mit einem äußeren Ilarzrohr 15 umschlossen werden, um die abdichtenden Wirkungen der ringförmigen Einkerbungen c und des zweiten Harzrohres lh zu sichern. Das äußere Ilarzrohr 15 sollte die ganze Länge des metallenen Halterohres 13 und des zweiten Harzrohres Ik bedecken, wie in Fig. ' gezeigt wird. Das Material des äußeren Harzrohres 15 ist vorzugsweise das gleiche wie das des ersten und zweiten hitzeschrumpfbaren Harzrohres 12 und 14. (8) Der so zusammengesetzte Tauchsieder, besonders seine Verbindung mit dem Kabel 10, wird praktischen Tauchversuchen unterworfen, indem die zugeordnete Spannung an den Tauchsieder angelegt wird, wobei der Tauchsieder zusammen mit dem Kabel 10 ins Wasser getaucht wird. Wenn die Versuche zufriedenstellend verlaufen, ist der Tauchsieder in Ordnung und fertig für den Versand. Wenn andererseits beim praktischen Tauchversuch irgendein Fehler festgestellt wird, wird ein solcher Fehler behoben, bis der Tauchsieder sich als zufriedenstellend erweist.

Wie vorhergehend beschrieben, wird gemäß der Erfindung ein Kabel 10 gasdicht an ein Tauchsieder-Gehäuse 9 angeschlossen, ohne Gewinde oder Dichtungen zu verwenden, so daß das Lecken der Flüssigkeit, die erhitzt wird, in das Innere des Tauchsieders wirksam verhindert werden kann. Auf diese Weise kann wirksame Flüssigkeitserhitzung mittels des Tauchsieders mit der verbesserten Verbindung an das Kabel gewährleistet werden.

Die hervorstehenden Merkmale des Tauchsieders gemäß der Erfindung sind folgende:

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-Ilia) Die Verbindung des Kabels mit dem Tauchsieder-Gehäuse kann durch Verwendung vergleichsweise hilligen Materials ausgeführt werden, so daß die Gesamtkosten des Tauchsieders auf ein Mindestmaß beschränkt werden können.

(b) Es werden keine Gewindeteile benutzt, und daher entfällt völlig die Notwendigkeit von Bearbeitungsverfahren, um die Gewinde und Gewindestöpsel herzustellen.

(c) Der Fortfall von mit Gewinde versehenen Elementen beseitigt beim Tauchsieder die Gefahr, daß sieh irgend welche Teile lockern, und die Notwendigkeit vergleichsweise teurer Manschettendichtungen, wie z.B. Dichtungen aus Teflon wird vollständig beseitigt.

(d) Die Abdichtung in der Kabelverbindung gemäß der Erfindung ist wirksamer als herkömmliche Abdichtungen, die durch Befestigung mit Manschettendichtungen bewerkstelligt werden.

Patentansprüche:

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Claims (3)

Patentansprüche

1./Elektrischer Tauchsieder mit mindestens einem in einem aus zwei gleichen Hälften eines korrosionsbeständigen Metalls bestehenden Gehäuse angeordneten elektrischen Heizelement und einem mit dem Heizelement verbundenen z.B. gummikordbewehrten Stromversorgungskabel, das durch eine Kabeleinlaßöffnung des Gehäuses in dieses eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsteil des Kabels (lO) ein metallenes Schutzrohr (li) aus korrosionsbeständigem Metall enthält, das eng auf die äußere Ummantelung des Kabels am Heizerende angepaßt ist, wobei das metallene Schutzrohr ein wenig vom heizerseitigen Ende der äußeren Ummantelung entfernt angebracht und die Länge des metallenen Schutzrohres in der Längsrichtung des Kabels nicht kleiner als der Durchmesser der äußeren Ummantelung ist; daß ferner ein die ganze Länge des metallenen Schutzrohres eng umschließendes wärmeschrumpfbares Harzrohr (12) zwei verlängerte Teile besitzt, die vom metallenen Schutzrohr weg sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, wobei diese verlängerten Teile gasdicht mit der äußeren Ummantelung des Kabels in geringem Abstand von den sich gegenüberliegenden Enden des metallenen Schutzrohres verbunden sind; daß weiter ein, metallenes Halterohr (13) mit einem inneren Durchmesser, der fast mit dem äußeren Durchmesser des hitzeschrumpfbaren Harzrohres identisch ist, vorgesehen ist, wobei das metallene Halterohr eng die ganze Länge des hitzeschrumpfbaren Harzrohres umschließt und das heizerseitige Ende des metallenen Halterohres gasdicht an die Kabeleinlaßöffnung (l6) des Gehäuses angeschweißt ist; und daß mindestens eine an der Oberfläche des metallenen Halterohres ausgebldete ringförmige Aus-

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sparung (c), die rechtwinklig zur Längsachse des metallenen Schutzrohres liegt, vorhanden ist, wobei die Lage und die Tiefe der ringförmigen Aussparung so beschaffen sind, daß die ringförmige Aussparung das hitzeschrumpfbare Harzrohr und das metallene Schutzrohr gegen die äußere Ummantelung mit genügend hohem Druck preßt, um das Gehäuse (9) an der ringförmigen Aussparung gasdicht abzudichten.

2. Tauchsieder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußerste Ende des metallenen Halterohres (l3)> bezogen auf das Gehäuse (9)» durch Verjüngung seines Durchmessers verengt ist, um das metallene Halterohr in direkte Berührung mit der äußeren Ummantelung des Kabels (lO) zu bringen, und mindestens eine zweite ringförmige Einkerbung (c) auf dem durchmesserverjüngten Teil (l3a) des metallenen Halterohres auf die gleiche Art ausgebildet ist wie die erste ringförmige Einkerbung, die an das hitzeschrumpfbare Harzrohr (12) und das metallene Schutzrohr (ll) anliegt, wobei das durchnesserverjüngte Teil durch ein zweites hitzeschrumpf bares Harzrohr (14) umschlossen ist.

3. Tauchsieder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsteil ein äußeres Harzrohr (i5) enthält, das die ganze Länge des metallenen Halterohres (l3) und das zweite hitzeschrumpfbare Harzrohr (lh) umschließt.

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