DE2418130A1 - Verfahren zum kontinuierlichen herstellen von elektrischen heizeinheiten und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von elektrischen Heizeinheiten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Elektrische Heizeinheiten, die zusammengesetzt sind aus einem konzentrischen Bauteil eines elektrisch leitenden Widerstandsheizelementes, das eingebettet ist in teilchenförmiges elektrisch isolierendes Material und in einer Umhüllung enthalten ist, sind bisher als individuelle Einheiten relativ kurzer Längen hergestellt worden. Das übliche Herstellungsverfahren für diese Ärt von Erhitzern besteht generell im Einbringen und zentralen Ausrichten einer Länge des leitenden Widerstandselernentes, wie eines Drahtes oder einer Drahtspirale innerhalb eines Abschnittes einer rohrförmigen Umhüllung, und dem Einfüllen eines teilchenförmigen anorganischen isolierenden Materials in die rohrförmige Umhüllung um das Widerstandselement herum1 um die das Widerstandselement umgebende Umhüllung im wesentlichen zu füllen und dabei den Widerstands draht zentral innerhalb der Umhüllung einzubetten und abzustützen. Danach wird die zusammengebaute Einheit eingeschnürt (im Englischen "swagged" genannt) oder mit Walzen zusammengepreßt, um das teilchenförmige Isoliermaterial um den Widerstandsdraht herum zu verdichten bzw. zu verfestigen und seine Lage innerhalb der mit der Isolation gefüllten Umhüllung festzulegen.
• Dieses Verfahren zum Zusammenbauen der Einheit als einzelne Teile ist praktisch auf die Herstellung von Erhitzern mit Längen von bis zu nur etwa 9 oder 12 m (entsprechend -30 oder 40 US-Fuß) begrenzt. Die einzelnen Stufen der bekannten Verfahren sind in vielen Patentschriften beschrieben, wie den US-PS 1 669 385, 2 376 840, 2 483 839, 2 677 172, 2 846 537, 2 920 430, 2 933 805 und 3 007 235.
• Neben der Begrenzung hinsichtlich der Länge der einzelnen Heizeinheiten, die nach den bekannten Verfahren erhalten werden können und die für sich bereits ein beträchtliches 1-lindernis für bestimmte Anwendungen ist, die lange Einheiten benötigen, wie für Bodenheizer für Straßen, Fußgängerwege oder Start- und Landebahnen für Flughäfen, ist die übliche stufenweise Art der Handhabung und des Zasammenbaus der einzelnen Teile beschwerlich, kompliziert, sehr teuer und zeitaufwendig.
• Die Nachteile der bekannten Systeme des Zusammenbauens und von deren Produkten haben Bemühungen zur Verbesserung der Herstellungsverfahren und zur Entwicklung neuer Verfahren und Einrichtungen zur Heratellung des Produktes zur Folge gehabt, wie die kontinuierlichen Verfahren der tS-PS 1.127 281, 1 192 457 und 2 803 492 sowie der FR-PS 902 739. Die Maßnahnien oder Systeme, die in diesen PS vorgeschlagen wurden, sind jedoch aus dem einen oder anderen Grunde nicht weitgehend für eine allgemeine Herstellung von elektrischen Heizeinheiten übernommen. worden, noch scheinen sie sehr praktikabel oder erfolgreich bei der Überwindung der Beschränkungen der bekannten Verfahren und Einrichtungen zu sein.
• Die vorliegende Erfindung umfaßt eine ICombination von Bildungs- und zusammenbaustufen, die in einer genauen Reihenfolge auf die hindurchgeleiteten Grundmaterialien oder Komponenten angewandt werden. Die Erfindung umfaßt weiter eine Vorrichtung zur Ausführung dieser Stufen, die eine praktikable und kommerziell wirksame kontinuierliche Herstellung elektrischer Leiter wie WiderstandsheizeinheitengestAttet, die zusammengesetzt sind aus einer im allgemeinen konzentrischen Anordnung eines elektrisch leitenden Widerstandsheizelementes, das eingebettet ist in teilchenförmiges elektrisch isolierendes Material und eingeschlossen ist innerhalb einer Umhüllung. Die lcontinuierliche Arbeitsweise des Systems der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Herstellung solcher elektrischen Heizeinheiten in im wesentlichen unbegrenzten Längen bis zu einigen hundert oder sogar einigen tausend Metern.
• Die Qrundstufen des erfindungsgemäßen Zusammenbaus für die kontinuierliche Herstellung der elektrischen Heizeinheiten und ihre wesentliche Reihenfolge umfassen zuerst das kontinuierliche und fortschreitende Formen eines kontinuierlichen Streifens aus MetAllmAteriAl ZU einer'im wesentlichen geachlossenen rohrförmigen Umhüllung, bei der die beiden Längskant@n des Streifens so aneinanderstoßen, daß sie eine Nahtkante bilden (im Englische "seam" genannt), gefolgt vom Verschmelzen der Nahtkante der aneinandersto -ßenden Kanten, um die Nahtkante abzudichten und die ringförmige einschließende Umhüllung zu bilden. Im Anschluß an das Verschließen und Abdichten der Umhüllung wird in der fortschreitenden Steihenfolge des Zusammenbaues das teilchenförmige elektrische Isolationsmaterial im. allgemeinen abwärts so in die abgedichtete Umhüllung eingebracht, daß dieses Isolationsmaterial im wesentlichen das Innere der Umhüllung um das elektrische Widerstaiidsheizelement herum füllt, während das Element im wesentlichen gleichzeitig im allgemeinen zentral in das ausgegebene teilchenförmige Isolationsmaterial und im allgemeinen konzentrisch zu der abgedichteten Umhüllung eingebracht wird. Das Ausgeben des tejichenförmigen Isolationsmaterials in die abgedichtete Umhüllung muß bei einer im wesentlichen vertikalen Lage der Umhüllung erfolgen, um ein wirksames, gleichmäßiges Füllen der Umhüllung überall um das Heizelement herum mit der Isolation sicherzustellen.
• Die fortschreitend hergestellte Baueinheit, die nun einen im wesentlichen konzentrischen Verbundkörper aus einem elektrischen Leiter, wie einem IJiderstandsheizelement, eingebettet in teilchenförmiges elektrisch isolierendes Material und eingeschlossen innerhalb der abgedichteten Umhüllung umfaßt, wird danach hinsichtlich seines Querschnitts vermindert durch kontinuierliches Einschnüren oder Leiten durch reduzierende Walzen, die dazu dienen, das teilchenförmige Isoliermaterial zusammenzupressen und um den elektrischen Leiter herum zu verfestigen und diesen so in seiner Lage festzulegen. Die Herstellung wird durch eine lWärmebehandlung oder durch ein Anlassen vervollständigt, um die bei den Herstellungsoperationen und insbesondere beim Einschnüren oder der Größenreduiction entstandenen Spannungen zu beseitigen.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und der Reihenfolge des Formens und des Zusammenbauens für die Herstellung der elektrischen Heizeinheit nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 eine quervergrößerte Teilansicht im Schnitt, die ein vergrößertes Detail eines Teiles der Vorrichtung der Figur 1 zeigt, und eine wesentliche Sequenz einer Phase des Zusammenbauens nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, en Fig. 3 eiQuerschnitt des zusammengebauten Heizelementes entlang der Linie 3 - 3 der Figur 2, Fig. 4 a - 4 f Querschnitte, die die fortschreitenden Stadien der Gestaltung und Formung der Umhüllung für die Heizeinheit nach der vorliegenden Erfindung zeigen, Fig. 5 einen Querschnitt ähnlich dem der Figur 3, der ein modifiziertes Produkt gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 6 ebenfalls einen Querschnitt ähnlich dem der Figur 3 mit einer weiteren Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen elektrischen Heizeinheit1 Fig. 7 einen weiteren Querschnitt ähnlich dem der Figur 3 mit noch einer weiteren usfühvi'gsform der elektrischen Heizeinheit nach der vorliegenden Erfindung und Fig. 8 eine vergrößerte Teilansicht, teilweise im Schnitt, die einen Teil einer modifizierten Vorrichtung der Figur 1 zeigt.
• Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 und eine Reihenfolge von Formungs- und Zusammenbaustufen, die an gegebenen Arbeitsstationen durchgeführt werden zur kontinuierlichen Herstellung unbegrenzter Längen einer elektrischen Heizeinheit aus einer generell konzentrischen Baueinheit eines elektrisch leitenden Widerstandsheizelementes, das eingebettet ist in elektrisch isolierendes Material und eingeschlossen innerhalb einer Umhüllung. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine Struktur 12, die Einrichtungen schafft für ein allgemein vertikales Tragen und Ausrichten einer Reihe von Arbeitsstationen oder mechanische Einrichtungen für die Durchführung der Reihenfolge von Formungs- und Zusammenbaustufen, die bei der kontinuierlichen Herstellung einer elektrischen Heizeinheit oder anderer Leiter ähnlicher Konstruktion in gro -ßen ununterbrochenen Längen gemäß der vorliegenden Erfindung vorkommen. Jede geeignete Stützeinrichtung, welche die erforderliche Ausrichtung und Last für das fortschreitende Formen und das fortschreitende Zusammenbauen aufrechterhält, wie die Struktur eines Gebäudes ebenso wie ein unabhängiger Träger oder eine Kombination von Trägern, ist brauchbar.
• Es ist eine Quelle eines langen Blechstreifens 14 für die Bildung der einschließenden Umhüllung als Rolle 16 mit dem Metallstreifen 14 so angeordnet, daß der Streifen i4 durch die Materialführung 18 geführt ist, die den Materialstreifen für die nachfolgenden Form- und Zusammenbauoperationen und Arbeitsstationen ausrichtet. Von der ausrichtenden Führung 18 wird der Metallstreifen durch die erste Bearbeitungsstation geführt, die eine Reihe formender r Walzen umfaßt, wie die als 20 und 20' gezeigten konturierten Walzen, die fortschreitend den Streifen 14, der in Figur 4a im Querschnitt gezeigt ist, gestalten und konturieren durch grauelles fliegen in eine im allgemeinen halbkreisförmige Konfiguration, wie sie in Figur 4b gezeigt ist, die die erste Phase oder Stufe der fortschreitenden Umhüllungsbildung darstellt. Die zweite Phase der Umhüllungsbildung schließt eine zweite Reihe formender Walzen ein, wie die dargestellten konturierten Walzen 22, 22', 22" und 22''', die das fortschreitende Gestalten oder Konturieren des Streifens 14 durch das graduelle fliegen aus einer im wesentlichen halbkreisförmigen Konfiguration über die in Figur 4c dargestellte Konfiguration fortsetzen, bis die Längskanten des Streifens 14 einander in enger Nachbarschaft gegenüberstehen oder sich tatsächlich berühren, wodurch eine im wesentlichen geschlossene Konfiguration geschaffen ist, wie sie im Querschnitt in Figur 4d gezeigt ist.
• Die Querschnittskonfiguration der einschließenden Umhüllung ist kein wesentlicher Faktor für die Leistungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung, und die Umhüllung kann daher ursprünglich geformt sein oder danach in irgendeine der üblichen oder gewünschten Konfigurationen für elektorische Heizeinheiten geändert werden, wie rund, oval, eckig oder irgendeine Kombination solcher Gestalten. Um die Produktionseinrichtung für die Herstellung der Umhüllung und den Zusammenbau der Heizeinheit jedoch so einfach wie möglich zu haben, ist eine im allgemeinen runde Konfiguration bevorzugt, mit nachfolgender Umwandlung des Produktes in irgendeine gewünschte spezielle Konfiguration.
• Nach dem Gestalten und Konturieren des Streifens 14 in eine generell geschlossene Konfiguration durch die Phasen der ersten Bearbeitungsstation wird die Nahtkante 24, die durch die im wesentlichen aneinanderstoßenden Längskanten des-Streifens gebildet ist, in einer zweiten Bearbeitungsstation durch Schweißen oder ein ähnliches geeignetes Metallschmelz- oder Verbindungsverfahren abgedichtet und so die fertige Umhüllung 26 hergestellt. Ein Schweißgerät 28, wie ein Wolfram-Inertgas-Schweißapparat, ist an der zweiten Bearbeitungsutation dargestellt, doch können auch andere Schweiß- und Metallschmelzsysteme verwendet werden, wie Induktionsschweißen.
• Ein grundlegender Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß das teilchenförmige, elektrisch isolierende Material, wie körniges oder pulverförmiges Magnesiumoxid, und das elektrische Widerstandsheizelement nicht direkt in die Umhüllung 26 eingeführt oder freigegeben werden, bevor die Umhüllung durch dichtes Verschließen der Nahtkante fertiggestellt ist. Das teilchenförmige Isoliermaterial und das Heizelement werden demgemäß an einer dritten Bearbeitungsstation folgendermaßen eingeführt.
• Eine Ausgabeleitung 30 ist so vorgesehen und angeordnet, daß sie zwischen den noch im Abstand voneinander befindlichen Längskanten des Metallstreifens 14 hindurchgeführt wird und in seine Hohlrundung eintritt, während das fortschreitende Formen des Streifens nur eine halbkreisförmige Stufe der Krümmung erreicht hat, die im allgemeinen zwischen der ersten und der zweiten Formungsphase in der ersten Bearbeitungsstation erhalten wird.
• Es wird ferner ein Führungsrohr 32 innerhalb der Ausgabeleitung 30 vorgesehen und beide, die Ausgabeleitung 30 und das Führungsrohr 32, erstrecken sich im Abstand voneinander allgemein nach-unten gerichtet zentral in das hohle Innere, das durch die fortschreitende Zusammenführung der Längskanten des Streifens gebildet wird.
• Die Ausgabeleitung und das Führungsrohr erstrecken sich je eine bestimmte Strecke nach unten in das Innere der Umhüllung über den Ort der zweiten Dearbeitungsstation hinaus, an der die Nahtkante des umschließenden Streifens zur Bildung der abgeschlossenen Umhüllung geschweißt ist, und sowohl die Ausgabeleitung als auch das Führungsrohr enden unterhalb der zweiten Bearbeitungsstation und dem Punkt des Verbindens der Kanten des Streifens zu der fertigen Umhüllung.
• Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um kontinuierlich teilchenförmiges Isoliermaterial 38 von einer Quelle wie dem Vorrats-Einfülltrichter 40 der Ausgabeleitung 30 zuzuführen. Auch ein Widerstandsheizelement 34, entwe-der in Form eines Drahtes, einor Drahtspule, eines flachen Bandes oder einer anderen geeigneten Struktur1 wird von einer Quelle wie der Spule 42 kontinuierlich in das Führungsrohr 32 eingeführt.
• Bei der dargestellten Apparatur und Anordnung wird das teilchenförmige elektrisch isolierende Material 38, das innerhalb der Ausgabeleitung enthalten ist, in die Umhüllung an einem Punkt eingefüllt,an dem die Umhüllung abgedichtet und fertiggestellt ist und das teilchenförmige Isoliegmatcrial wird kontinuierlich nach unten in die fertig. Umhüllung ausgegeben und füllt wirksam und kontinuierlich deren Inneres im Anschluß an die fortschreitende Bildung und das Verschließen der Umhüllung.
• Dieses Füllen der verschlossenen Umhüllung mit dem teilchenförmigen Material wird zusammen mit dem kontinuierlichen Zuführen und zentralen Anordnen des elektrischen Widerstandsheizelementes 34 durch das konzentrisch angeordnete Führungsrohr 32 ausgeführt.
• Diese wesentliche Reihenfolge des Formens und Zusammenbauens der Grundbestandteile der elektrischen Heizeinheit ermöglicht und sichert das wirksame und fehlerfreie Verschließen der Umhüllung der Heizeinheit in einer kontinuierlichen Weise. Darüber hinaus führt die genannte Reihenfolge und Einrichtung das leitende Heizelement kontinuieri¢h im allgemeinen zentral in die Umhüllung ein und ordnet es dort an und bewirkt in etwa gleichzeitig damit das Füllen des Inncren der Umhüllung mit teilchenförmiger Isolation, wodurch das Heizelement in die Isolationsfüllung eingebettet und in einer im allgemeinen zentralen Lage entfernt von einem elektrischen Kontakt mit der umgebenden Metallumhüllung gehalten ist. Vorzugsweise wird die zusammengebaute Einheit bald nach dem Zusammenbauen zusammengepreßt, um das teilchenförmige Isoliermaterial um das Heizelement herum zu verfestigen und dessen Lage innerhalb der Umhüllung sicher festzulegen.
• Ein weiterer praktischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vertiefung dder Senke 36 in der Wand der Ausgabeleitung 30 an einer Stelle benachbart der Einrichtung 28 zum Verschmelzen oder Schweißen der Nahtkante und diese Vertiefung erstreckt sich weg von der genannten Einrichtung 28 nach innen. Die Vertiefung 36 hindert das unbeabsichtigte Verschweißen oder Verschmelzen der fest angeordleten Ausgabeleitung 30 in der Apparatur mit der sich bewegenden Umhüllung und verhindert so eine Unterbrechung des Gesamtbetriebes.
• Nach dem fortschreitenden Vervollständigen des konzentrischen Zusammenbauens eines elektrisch leitenden Heizelementes, das eingebettet ist in teilchenförmiges anorganisches Isolationsmaterial und innerhalb einer Metallumhüllung eingeschlossen ist, wird die zusammengebaute Einheit kontinuierlich durch eine vierte Bearbeitungsstation geführt, in der der Querschnitt der Einheit eingeschnürt oder reduziert und die Einheit dadurch gedehnt wird indem man sie durch eine Reihe von reduzierenden Walzen leitet, die bei 44, 44', 44'', 44''' gezeigt sind, um ein zusammenpressen des teilchenförmigen Isolationsmaterials in der Einheit zu erreichen und der Einheit einen gewünschten Querschnitt und/oder Konfiguration zu geben. Diese Operation und Funktion, die üblich ist in anderen Systemen zur Herstellung elektrischer Heizeinheiten ähnlichen Aufbaus, verteilt und kompaktiert die Körner des teilchenförmigen elektrisch isolierenden Materials durch die einschließende Umhüllung und preßt das Isolationsmaterial auf dem Heizeleflient zusammen und festigt so die Abstützung des darin eingebetteten Heizelementes und legt dessen Position fest.
• Nach dem Reduzieren der Größe dder Einschnüren wird die elektrische fleizeinheit kontinuierlich durch eine Anlaßstufe geführt, die durch einen Anlaßofen 46 einer fünften Bearbeitungsstation gebildet wird, um Spannungen in den -Materialien abzubauen, die während der vorherigen Bearbeitung entstanden sind. Danach wird die so kontinuierlich her- und fertiggestellte Heizeinheit oder das Produkt endloser Länge üblicherweise um eine Spule 48 gewickelt oder in einem geeigneten anderen Behälter dafür gelagert.
• Die ununterbrochene Länge kann aber auch in Teile gewünschter Längen geschnitten und die Enden abgedichtet und geeignete Anschlüsse daran angebracht werden.
• Die vorliegende Erfindung schafft daher eine elektrische Heizeinheit durch kontinuierliches oder, falls es gewünscht ist, auch diskontinuierliches Befördern von Grundbestandteilen oder Vorratsmaterialien durch eine Reihe von formenden und zusammenbauenden Arbeitsstufen oder Bearbeitungsstationen zur Durchführung der genannten Bearbeitungsstufen und schafft elektrische Heizeinheiten in ununterbrochenen Teilen unbestimmter Länge, die nur durch die erhältliche Länge des Metallbandes für die Umhüllung und/oder den Widerstandsdraht oder -leiter begrenzt sind. Durch Unterbreellen des Verfahrens und Anstückeln von Nachschub solcher Materialien wie durch Verschweißen der Endstücke der Vorratseinheiten des Metallstreifens und des Widerstands drahtes oder -leiters kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Anwendung der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens elektrische Haizeinlieiten im wesentlichen in jeder gewünschten Länge herstellen.
• Das erfindungsgemäßo Verfahren und die Vorrichtung dazu sind anwendbar auf die Herstellung jeder Art elektrischer Heizeinheiten aus allen üblichen oder anderen geeigneten Materialien. So kann z.fl. der Metallstreifen für die Herstellung der Umhüllung zusammengesetzt sein aus irgendeinem Metall oder einer Legierung, die für den beabsichtigten Zweck und die zu verwendende Schweißtechnik geeignet ist, und das Widerstandsheizelement kann auch aus irgendeinem Metall oder einer Legierung zusammengesetzt sein, das den erforderlichen Grad des elektrischen Widerstandes aufweist. Darüber hinaus kann das leitende Heizelement aus im wesentlichen jeder Gestalt oder Konfiguration bestehen wie einem geraden Draht oder einem zu einem bestimmten Muster gestalteten Draht wie einer Spirale, um seine Intensität zu vergrößern oder ein Metallband und es kann von irgendeiner serpentinenförmigen Konfiguration sein. Das teilchenförmige elektrische Isoliermaterial kann natürlich viele körnige oder pulverförmige anorganische dielektrische Zusammensetzungen einschließen, wie Magnesiumoxid, Aluminiumwird und Zirkonsicat und reines geschmolzenes Siliziumdioxid oder es kann irgendein anderes isolierendes Material in die Umhüllung und um die Leiter herum eingefüllt werden.
• Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens können kontinuierlich elektrische Heizeinheiten in ununterbrochener Länge innerhalb der Grenzen der erhältlichen Ausgangsmaterialien herstellen, und das Verfahren kann auch diskontinuierlich geführt werden bei der Herstellung der gleichen ununterbrochenen Längen der elektrischen Heizeinheit.
• Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist außer für die im einzelnen beschriebene bevorzugte Ausführungsform mit einem einzigen Leiter innerhalb der Umhüllung und innerhalb des umgebenden Isolationsmaterials auch für die IIcrstellung ähnlicher Baueinheiten einsetzbar, die ein4Vielzalll von elektrischen Leitern enthalten oder Drahtlitzen, wie mit einem bis fünf oder mehr Leitern. Es können auch die sogenannten mineralisolierten Kabel und hochtemperaturbeständigen isolierten elektrischen Leiter mit ein odor mehreren Leitern innerhalb einer mineralischen Isolation knd enthalten in einer umschließenden Netallumhüllung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kontinuierlich hergestellt werden.
• Beispielhafte Eirlleiten mit einer Vielzahl von Leitern sind im Querschnitt in den Figuren 5 bis 7 dargestellt, in denen eine Vielzahl elektrischer Widerstandselemente 34 und 34' oder 34, 34' und 34'r in verfestigter Mineralisolation 38 eingebettet und innerhalb einer Umhüllung 26 eingeschlossen sind. Die mehrfachen Leiterelemente 34 oder Litzen sind geeigneterweise sowohl von~einander als auch von der Umhüllung 26 durch das umgebende Isolationsmaterial 38 getrennt, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Die Leiterlitzen sind innerhalb der Umhüllung und der Isolation bevorzugt im allgemeinen symmetrisch angeordnet, wie dargestellt, um eine maximale Menge dazwischen liegenden Isolationsmaterials zwischen den Leiterlitzen und auch der Umhüllung innerhalb des verfügbaren Bereiches zu haben.
• Die Querschnittskonfiguration der Einheit kann in Anpassung an die Zahl und/oder die Verteilung einer Vielzahl von Leitern, die innerhalb der Umhüllung enthalten sind, geschaffen werden, um eine maximale Zwischenisolation zwischen den Leiterlitzen und der Umhüllung innerhalb einer Minimalfläclle zu haben beispielsweise eine ovale Konfiguration für eine Zwei-Leiter-Einheit, wie in Figur 6 gezeigt, oder eine dreieckige Konfiguration für eine Drei-Leiter-Einheit, wie in Figur 7 gezeigt.
• Figur 8 zeigt eine Modifikation der Apparatur der Figur 1 und 2, die die Herstellung von Einheiten mit mehreren Leitern ermöglicht, wie sie im Querschnitt in den Figuren 5 und 6 gezeigt sind. Bei dieser Misführungsforin sind zwei Führungsrohre 32, 32' oder mehr, wenn es gewünscht ist, für die Ileizelemente vorgesehen, und sie erstrecken sich nach unten in die Ausgabeleitung 30, um die leitenden Elemente 34 und 34' innerhalb des in die Umhüllung gefüllten isolierenden Materials und während des Zusammenbauens der Einheit in die richtige Lage zu bringen. Es können drei oder mehr Führungsrohre 32 durch die Ausgabeleitung 30 für das Isolationsmaterial geführt werden, um die Herstellung einer Einheit mit einer entsprechenden Zahl von Leitern zu ermöglichen.

Claims (25)

Patentansprüche

1) Kontinuierliches Verfahren zum Herstellen von elektrischen Leitern ausgedehnter Längen, die eine Baueinheit eines langgestreckten elektrisch leitenden Blementes, eingebettet in teilchenförmiges elektrisch isolierendes Material und eingeschlossen innerhalb einer Umhüllung umfassen, g e k e nn z e i c h n et d u r c h folgende Stufen: a) Befördern eines langgestreckten Metallstreifens, während der Streifen fortschreitend zu einer rohrförmigen Umhüllung geformt wird, bei der die Längskanten unter Bildung einer Nahtkante aneinanderstoßen, b) Zusammenschmelzen der aneinanderstoßenden Kanten des Streifens und dabei Abdichten der Nahtkante der Umhiillung, c) Zuführen eines elektrischen Leiters im wesentlicllen zentral in die äbgedichtete Uml?iillung und Einfüllen von teilchenförmigem, elektrischem Isolationsmaterial im wesentlichen vertikal nach unten in die Umhüllung, wobei das Isolationsmaterial im wesentlichen das Innere der Umhüllung ausfüllt und der elektrische Leiter innerhalb des die Umhüllung füllenden Isolationsmaterials eingebettet wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß mindestens zwei Leiter im Abstand voneinander in die abgedichtete Umhüllung zugeführt werden und einzeln in das die Umhüllung im wesentlichen füllende teilchenförmige Isolationsmaterial eingebettet werden.

3) Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e nn z e i c h n e t, daß die umhüllte und isolierte elektrische Leitereinheit in der Querschnittsfläche verringert wird und das teilchenförmige Isolationsmaterial zusammengepreßt wird, indem man die Baueinheit durch quers chnittsverringcrnde Walzen führt.

4) Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h ge -k e n n z e i c h-n e t, daß eine Vielzahl von Leitern im Abstand voneinander in die abgedichtete Umhüllung geführt und einzeln in dem die Umhüllung im wesentlichen füllenden teil¢henförrnigen Isolationsmaterial eingebettet werden.

5) Verfahren nach Anspruch Z0, d a d u r c h g e -k o n n z e i c h n e t, daß die Vielzahl von Leitern einzeln in einer symmetrischen Anordnung im Abstand voneinander in dem Isolationsmaterial eingebettet werden.

6) Kontinuierliches Verfahren zum Herstellen elektrischer Heizeinheiten ausgedehnter Längen, die eine im allgemeinen konzentrische Abaueinheit aus einem langgestreckten elektrisch leitenden Widerstandselement, eingebettet in teilchenförmiges elektrisches Isolationsmaterial und eingeschlossen innerhalb einer Umhüllung> umfassen9 g e L e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Stufen: a) Befördern eines langgestreckten Metallstreifens, während der Streifen fortschreitend zu einer rohrförmigen Umhüllung geformt wird, deren Langskanten einander gegenüberstehen und so eine Nahtkante bilden, b) Zusammenschmelzen der einander gegenüberstehenden Kanten des Streifens und dabei Abdichten der Nahtkante der Umhüllung und c) Zuführen eines elektrischen Widerstandsheizelementes im wesentlichen konzentrisch in die abgedichtete Umhüllung und Einfüllen von teilchenförmigem, elektrisch isolierendem Material im wesentlichen vertikal nach unten in die abgedichtete Umhüllung, wobei das Isolationsmaterial im wesentlichen das Innere der Umhüllung füllt und das elektrische Widers t andsheiz element innerhalb des isolierenden Materials eingebettet ist.

7) Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die hergestellte elektrische IIeizeinheit hinsichtlich ihrer Querschnittsfläche verringert wird und das teilchenförmige Isolationsmaterial zusammen gepreßt wird, indem die Einheit durch den Querschnitt vermindernde Walzen geführt wird.

8) Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c S e k en n -z e i c h n e t, daß die elektrische Heizeinheit mit vermindertem Querschnitt durch Erhitzen angelassen wird, um Spannungen in den Metallelementen abzubauen.

9) Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Verschmelzen der aneinander stoßenden Kanten des Metallstreifens, die die Nahtkante bilden, durch Verschweißen bewirkt wird.

10)Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k en n -z e i c h n e t, daß das Verschmelzen der aneinander stoßenden Kanten des Metallstreifens durch olfram-Inertgas-Schweißen erfolgt.

ii) Kontinuierliches Verfahren für die Herstellung elektrischer Heizeinheiten ausgedehnter Längen, die eine im allgemeinen konzentrische Baueinheit eines langgestreckten, elektrisch leitenden Widerstandsheizelementes, eingebettet in teilchenförmiges anorganisches Isolationsmaterial und eingeschlossen innerhalb einer Umhüllung umfassen, g e k e n n z e i c h n e t d u r.c h die folgende Reihenfolge fortschreitender Formungsstufen: a) Befördern eines Metallstreifens, während der Streifen fortschreitend zu einer rohrförmigen Umhüllung geformt wird, bei der die Längskanten unter Bildung einer Nahtkante aneinanderstoßen, b) Zusammonschmelzen der aneinanderstoßenden Kanten des Streifens durch Verschweißen und dabei Verschließen der Nahtkante der Umhüllung, c) Zuführen eines elektrisch leitenden Widerstandsheizelementes im wesentlichen konzentrisch in die verschlossene Umhüllung und Einfüllen von teilchenförmigem, anorganischem, elektrisch isolierendem Material im wesentlichen vertikal nach unten in die verschlossene Umhüllung, wobei das Isolationsmaterial im wesentlichen das Innere der Umhüllung füllt und das elektrisch leitende Widerstandsheizelement einbettet, d) Führen der zusammengebauten konzentrischen Einheit durch Reduzierwalzen, wobei die Querschnittsfläche der Einheit vermindert und das teilchenförmige Isolationsmaterial verfestigt wird, und e) Anlassen der zusammengebauten konzentrischen Einheit zum Abbau der Spannungen in den Metallelementen.

12) Vorrichtung zum kontinuierlichen Ilerstell on von elektrischen Leitern ausgedehnter Längen, die eine Baueinheit aus einem langgestreckten elektrisch leitenden Element, eingebettet in teilchell,örmiges elektrisch isolierendes Material und eingeschlossen innerhalb einer Umhüllung, umfassen, g e k c n n z e i c h n e t d u r c h die Kombination folgender Bestandteile: a) eine Einrichtung zum Formen einer rohrförmigen Umhüllung aus einem Metallstreifen durch fortschreitendes Formen des Streifens1 bis seine Längskanten unter Bildung einer Nahtkante aneinanderstoßen, b) eine Einrichtung für das Verschmelzen der aneinanderstoßenden Kanten des Streifens und dabei Verschließen der geformten Umhüllung, c) eine Einrichtung zum Einfüllen teilchenförmigen isolierenden Materials in die verschlossene Umhüllung, die ci-' ne Ausgabeleitung umfaßt, die so angeordnet ist, daß sie sich im wesentlichen konzentrisch nach unten in die geformte und verschlossene Umhüllung erstreckt, und d) eine Einrichtung zum Zuführen und Positionieren eines elektrisch leitenden Elementes innerhalb der gebildeten und verschlossenen Umhüllung, die ein Führungsrohr wmSaSt, das innerhalb der Ausgabeleitung für das teilchenförmige elektrische Isolationsmaterial angeordnet ist.

13) Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß sie mindestens zwei Führungsrohre innerhalb der die Isolation ausgebenden Leitung umfaßt, die eine Vielzahl von langgestreckten, elektrisch leitenden Elementen in die gebildete und verschlossene Umhüllung führen und in die richtige Lage bringen

14) Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Kombination eine Einrichtung für die Reduzierung der Querschnittsfläche der Baueinheit und für die Verfestigung des teilchenförmigen, elektrisch isolierenden Materials einschließt, die eine Vielzahl von die Querschnittsfläche reduzierenden Walzen umfaßt.

15) Vorrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e -k e n n z e ic h n e t, daß sie eine Vielzahl von Führungsrohren innerhalb der Ausgabeleitung für das Isolationsmaterial für die Zuführung und Anordnung einer Viclzahl von elektrisch leitenden Elementen innerhalb der gebildeten und abgedichteten Umhüllung im Abstand voneinander umfaßt.

16) Vorrichtung zum k4ntinuierlichen Herstellen elektrischer Heizeinheiten ausgedehnter Längen, die eine konzentrische Baueinheit aus einem langgestreckten elektrisch leitenden Widerstandselement, eingebettet in teilchenförmiges elektrisch isolierendes Material und eingeschlossen innerhalb einer Umhüllung, umfassen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Kombination folgender Bestandteile a) eine Einrichtung zum Formen einer rohrförmigen Umhüllung aus einem Metallstreifen durch fortschreitendes Formen des Streifens, bis seine .Längskanten unter Bildung einer Nahtkante aneinanderstoßen, b) eine Einrichtung zum Verschmelzen der aneinanderstoßenden Kanten des Streifens, wobei die gebildete Umhüllung verschlossen wird, c) eine Einrichtung zum Einfüllen von teilchenförmigem, elektrisch isolierendem Material in die verschlossene Umhüllung, die eine Ausgabeleitung umfaßt, die so angeordnet ist, daß sie sich im wesentlichen konzentisch nach unten in die verschlossene Umhüllung erstreckt, d) eine Einrichtung für die Zuführung und Anordnung eines elektrischen IJiderstandsheizelementes im wesentlichen konzentrisch innerhalb der Umhüllung, die ein Führungsrohr umfaßt, das konzentrisch innerhalb der Ausgabeleitung für das teilchenförmige Isolationsmaterial enthalten ist.

17) Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Kombination eine Einrichtung zur Verminderung der Querschnittsfläche der elektrischen Heizeinheit und zum Zusammenpressen des teilchenförmigen, elektrisch isolierenden Materials einschließt, die eine Vielzahl von die Querschnittsfläche vermindernden Walzen umfaßt.

18) Vorrichtung nach Anspruch 16, da d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Vorrichtung zum Verschmelzen der aneinanderstoßenden Kanten des Streifens ein SchlJeißgerät umfaßt.

19) Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Schweißgerät ein lfolfram-Inertgas-Schweißgerät ist.

20) Vorrichtung nach Anspruch 19, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Kombination eine Einrichtung für das Anlassen der elektrischen Heizeinheit einschließt.

21) Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen elektrischer Neizeinheiten ausgedehnter Längen, die eine konzentrische Baueinheit aus einem elektrisch leitenden Widerstandsheizelement, eingebettet in verfestigtes, teilollenförmiges)elelctrisch isolierendes Material und eingeschlossen innerhalb einer Umhüllung> umfassen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine im wesentlichen vertikal angeordnete Kombination von Teilen in der Reihenfolge: a) eine Formeinrichtung, die eine Reihe vertikal ausgerichteter Formwalzen umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie aus einem Metallstreifen1 der durch die Reihe von Walzen nach unten befördert wird, durch fortschreitendes Gestalten des Streifens eine rohrförmige Umhüllung formen, bei dem die Längskanten unter Bildung einer Nahtkante aneinanderstoßen, b) eine Schweißeinrichtung, die unterhalb der Formeinrichtung angeordnet ist, um die aneinanderstoßenden Längskanten des Streifens zu verschweißen und damit die Umhüllung zu verschließen, c) eine Ausgabeeinrichtung, die eine Leitung umfaßt, die sich konzentrisch in der verschlossenen Umhüllung nach unten erstreckt und unterhalb des Ortes der Schweißeinrichtung endet für die Ausgabe von teilchenförmigem, elektrisch isolierendem -Material in die verschlossene Umhüllung und d) eine Führungseinrichtung, die ein Rohr umfaßt, das konzentrisch innerhalb des Ausgabekanals angeordnet ist und sich darin nach unten erstreckt und unterhalb des Ortes der Schweißeinrichtung endet, für die Zuführung eines elektrischen Widerstandsheizelementes im allgemeinen zentral in das ausgegebene teilchenförmige Isolationsmaterial und die geformte und verschlossen Umhüllung.

22) Vorrichtung nach Anspruch 21, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Kombination eine Einrichtung zur Verminderung der Größe enthält, die -eine Reihe von Reduzierwalzen umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie fortschreitend die Querschnittsfläche der elektrischen Heizeinheit vermindern und das teilchenförmige, elektrisch isolierende Material verfestigen.

23) Vorrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e -ke n n z e i c h n e t, daß die Kombination eine Einrichtung zum Anlassen einschließt, die einen Ofen umfaßt, um die Spannungen in der elektrischen Heizeinheit abzubauen.

24) Vorrichtung nach Anspruch 23, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Schweißeinrichtung ein Wolfram-Inertgas-Schweißgerät umfaßt.

25) Vorrichtung nach Anspruch 23, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Ausgabeleitung mit einer Vertiefung in seiner Wand an einer Stelle benachbart der Schweißeinrichtung versehen ist, die sich von der Schweißeinrichtung weg nach innen erstreckt, um ein Verschweißen der Umhüllung mit der darin enthaltenden Ausgabeleitung zu vermeiden.