DE2240382A1

DE2240382A1 - Elektrisches heizelement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2240382A1
Application number: DE19722240382
Authority: DE
Inventors: Erich Hillinger
Original assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Current assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Priority date: 1972-08-17
Filing date: 1972-08-17
Publication date: 1974-02-28
Also published as: DE2240382C3; DE2240382B2

Description

Elektrisches Heizelement und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement zum Beheizen beliebiger insbesondere gasförmiger und flüssiger Medien.
Bei derartigen Heizelementen ist es in den meisten Fällen sehr wünschenswert, daß deren thermische Oberflächenbelastung möglichst niedrig ist. Niedrige Oberflächenbelastung wird aber nur erreicht, wenn das Temperaturgefälle zwischen dem die Wärme erzeugenden Heizleiter und dem die Wärme aufnehmenden Medium gering gehalten werden kann.
Eine niedrige Oberflächenbelastung wirkt sich nicht nur unmittelbar auf die Lebensdauer des Heizelements aus, sondern auch in geringeren Wärmeverlusten und, soweit es Heizkörper für Wassererhitzer a.dgl. betrifft, in einer in verhältnismäßig engen Grenzen sich haltenden Verkalkung des Erhitzers.
Bei einem Durchlauferhitzer beispielsweise war es bekannt, um dessen Erhitzermantel einen elektrischen Rohrheizkörper wendelförmig aufzulöten. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch ziemlich aufwendig und die vorhin genannte Forderung nach möglichst geringer Oberflächenbelastung wird von einem solchen Heizelement nur teilweise erfüllt, da auch das verwendete Lötmetall die an sich nur linienförmige Bertihrungszone zwischen Rohrheizkörper und Durchlaufmantel nicht wesentlich verbreitert und somit ein guter und gleichmäßiger Wärmeübergang nicht gegeben ist.
Man ist auch schon dazu übergegangen, die den Durchlauf bildenden Erhitzerteile als Guß- oder Preßteile, beispielsweise aus Aluminium herzustellen und einen Rohrheizkörper oder ein Heizkabel in diese einzugießen oder einzupressen. Als Nachteil muß hier die große Masse und die großen Wandstärken des derart ausgebildeten Heizelements genannt werden, die wiederum eine verhältnismäßig große thermische Xrägheit des Heizelements zur Folge haben.
Es ist der Zweck dieser Erfindung, diese Nachteile zu beheben und ein vielseitig verwendbares und wirtschaftlich herstellbares Heizelement zu schaffen, das einen möglichst raschen und gleichmäßigen Wärmeübergang zwischen dem eingebauten Heizleiter und dem zu beheizenden Medium sicherstellt.
Zu diesem Zweck besteht das erfindungsgemaße Heizelement aus zwei Metallhülsen, zwischen denen ein Heizkörper an sich bekannter Art angeordnet und mit den Hülsen derart verpresst ist, daß der Heizkörper in wenigstens einer der beiden Hülsen in durch das Pressen entstandenen Ausbuchtungen der Eülse eingebettet ist.
Dieses neuartige Heizelement weist um ein Vielfaches vergrößerte W"Brmeübergangsflächen zwischen dem Heizleiter und dem die Wärme an das zu beheizende Medium weiterleitenden Metallmantel auf, da dieser satt am Heizkörper anliegt. Die Wärme kann also nicht nur sehr rasch, sondern auch sehr gleichmäßig zwischen diesen Teilen übergehen. Darüber hinaus stellt dieses Heizelement eine feste Einheit dar> in der der Heizleiter einwandfrei fixiert ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Herstellung des Heizelements derart, daß der als Rohrheizkörper oder Heizkabel ausgebildete Heizkörper auf eine Metallhülse aufgewickelt und dann eine weitere Metallhülse über die derart umwickelte Innenhülse geschoben wird und zuletzt diese Montageeinheit einem hohen radial auf diese wirkenden Preßdruck unterworfen wird, derart, daß die genannten Teile dieser Einheit teilweise unter Verformung miteinander verpreßt werden. Je nachdem, ob der Preßdruck nun vorzugsweise von außen auf die äußere Metallhülse, oder aber von innen gegen die innere Hülse gerichtet wrd, kann man den Rohrheizkörper bzw. das Heizkabel entweder in die äußere oder in die innere Hülse einformen und hat so die Möglichkeit, das Heizelement seinem späteren Verwendungszweck weitgehend anzupassen.
Der Gegenstand der Erfindung ist in mehreren Ausführungs beispielen in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Figur 1 ein Heizelement mit in die Außenhülse ein gepreßtem Rohrheizkörper, Figur 2 ein Heizelement mit in die innere Hülse einformtem Heizkörper, und Figur 3 eine Ausführungsart unter'Verwendung eines auf einer Lsolierkordel aufgewickelten Heizleiters in größerem Maßstab.
Das Heizelement besteht im wesentlichen aus einer inneren Hülse 1 aus Stahlblech od.dgl., einem als Rohrheizkörper oder Heizkabel ausgebildeten Heizkörper 2, sowie aus einer ebenfalls aus einem geeigneten Metallblech bestehenden Aussenhülse 3.
Während bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsarten der Heizkörper 3 als Rohrheizkörper mit einem metallischen Mantel 4 ausgebildet ist, der den isoliert eingebetteten Heizleiter 5 umschließt, ist bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 der Heizleiter 5 auf einer Asbestkordel 6 aufgewickelt. Bei einem derartigen Heizkörper 5/6 ist es dann erforderlich, diesen zwischen zwei Isolierplatten oder Isolierhülsen 7 und 8 anzuordnen, die zwischen die Innenhülse 1 und die Außenhülse 3 eingeschoben sind. Die beiden Isolierhülsen 7 und 8 umschließen den Heizleiter völlig.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Heizelemente wird æ vorgegangen, daß man den Heizkörper 2 in Form einer Wendel auf eine Metallhülse 1 aufwickelt und dann eine weitere Metallhülse 3 über die den Heizkörper tragende Innenhülse 1 aufschiebt. Diese Montageeinheit 1, 2, 3 wird nun einem sehr starken radial wirkenden Preßdruck unterworfen. Je nachdem, ob man nun diesen Preßdruck von innen nach außen wirken läßt und dabei die Außenhülse abstützt, oder man diesen Druck unter Kalibrierung der Innenhülse von außen nach innen wirken läßt, preßt sich die Innenhülse 1 mit dem Heizkörper 2 gegen die Aussenhülse 2 bzw. umgekehrt die Außenhülse 2 mit dem Heizkörper 2 gegen die Innenhülse 1 fest an, wobei sich sowohl die jeweils unter dem Preßdruck stehende Hülse 1 bzw. 3 als auch der Heizkörper 2 verformen, derart, daß sich beide Teile auf großer Fläche aneinanderschmiegen und die betreffende Hülse 1 bzw. 3 rinnenartige Ausbuchtungen 9 erhält, in die der Heizkörper 2 dann eingebettet und somit einwandfrei fixiert ist. Bei dem beschriebenen Preßvorgang wird der Heizkörper 2 ebenfalls verformt, derart, daß auf derjenigen Seite desselben, die gegen die nicht verformte Metallhülse 1 bzw. 3 anliegt, eine Abflachung entsteht, so daß der Querschnitt des Heizkörpers 2 eine flachovale Form bekommt, die wiederum zu einem gleichmäßigen Wärmeübergang beiträgt.
Durch die mögliche Wahl der Richtung des Preßdruckes kann man die wirksame Oberfläche des Heizelements dort vergröberen, wo es erforderlich ist und damit :das Heizelement seinem späteren Verwendungszweck weitgehend anpassen.
Der Preßvorgang erfolgt vorzugsweise auf hydraulichen Preßvorrichtungen unter Zuhilfenahme beispielsweise von elastischen Kunststoffen oder anderen elastisch verformbaren, nicht kompressiblen Medien.
Ergänzend wird hinzugefügt, daß die Erfindung nr ht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern auch in beliebig anderer Weise gestaltet werden kann. So ist es ohne weiteres auch möglich, auf diese Weise Heizelemente mit ovalen oder vieleckigen Querschnitten herzustellen, wobei gegebenenfalls auch beide Wandungen um den Heizkörper herum verformt werden können. Die Anwendungsmöglichkeiten sind daher sehr vielseitig und es ist somit möglich, das Heizelement in vielen Fällen auch zum Beheizen von Werkzeugen, Geräten od. dgl. zu verwenden.

Claims

PATENTANSPRCH

M ektrisches Heizelement, gekennzeichnet durch zwei Metallbülsen (1, 3) zwischen denen ein Heizkörper (2) an sich bekannter Art angeordnet und mit den Hülsen (1, 3) derart verpreßt ist, daß der Heizkörper (2) in wenigstens einer der beiden Hülsen (1, 3) in durch das Pressen entstandenen Ausbuchtungen (9) der Hülse eingebettet ist und mit vergrößerter Fläche gegen die andere Hülse anliegt.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) ein metallummantelter Rohrheizkörper oder ein ebensolches Heizkabel ist.
3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) aus einem auf einer Kordel (6) aufgewickelten Heizleiter (5) besteht und zwischen zwei Isolierplatten oder Isolierhülsen (7, 8) angeordnet ist, die sich zwischen den Metallhülsen (1, 3) befinden und den Heizleiter (5, 6) völlig umschließen.
4. Verfahren zum Herstellen eines Heizelements nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) auf eine Metallhülse (1) aufgewickelt und dann eine weitere Metallhülse (3) über die derart bewickelte Innenhülse (1) aufgeschoben wird und zuletzt diese Montageeinheit (1 - 3) einem hohen radial auf diese wirkenden PreB-druck unterworfen wird, derart, daß die genannten Teile dieser Einheit (1 - 3) unter teilweiser Verformung miteinander verpreßt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck von außen auf die Außenhülse (3) wirkt und diese um den Heizkörper (2) verformt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck von innen gegen die Innenhülse (1) wirkt und diese um den Heizkörper (2) verformt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren eine hydrauliche Preßvorrichtung vorsieht und als druckübertragendes Medium elastische Kunststoffe oder ähnliche deformierbare, nicht kompressible Stoffe verwendet werden. Leerseite