DE2419979C2 - Elektrischer Heizkörper für chemisch aggressive Medien - Google Patents

Description

45

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizkörper für chemisch aggressive Medien, insbesondere Flüssigkeiten, bestehend aus einem einen Widerstandsheizdraht aufweisenden Heizelement und einem diesen umgebenden, an seinem eingetauchten Ende geschlossenen ^M Metall-Mantelrohr, das außenseitig mit einer chemisch bestandigen Schutzschicht versehen ist und an seinem anderen Ende ein elektrisches Anschlußstuck aufweist.

Das Problem der Beheizung aggressiver Medien, die Säuren oder Basen enthalten, beispielsweise galvanische Bäder oder dergleichen, mittels elektrischer Energie bereitet deshalb besondere Schwierigkeiten, well der elektrische Teil des Heizkörpers ausreichend abgesichert sein muß, um auch bei S'häden an dem mechanischen Teil des Heizkörpers Unfälle zu vermeiden. Im allgemel- ^Μ nen werden hierfür sogenannte Heizpatronen verwendet, bei denen Innerhalb eines Rohrs ein In Isollermasse eingebetteter oder auf Isolierträgern aufgewickelter elektrischer Widerstandsheizdraht vorgesehen Ist. Das das Heizelement umgebende Mantelrohr muß gegen das zu beheizende Medium reslstent sein. So werden für das Rohr Porzellan- (DE-OS 15 15 114), Glas- oder Quarzhülsen eingesetzt, die Im allgemeinen völlig säurebeständig

und In Grenzen auch laugenbeständig sind. Diese Rohrhölsen unterliegen aber aufgrund der Sprödlgkeit des Werkstoffs einer erhöhten Brnchgefahr. Dadurch wird nicht nur der Heizkörper zerstört, sondern unter Umstanden auch das zu beheizende. Medium, z. B. durch die dabei auftretende Spannungsverschleppung, Ferner ist bet diesen Heizkörpern die Oberflächenbelüftung begrenzt, da zwischen dem eigentlichen Heizelement und der wärmeabgebenden Rohrhülse ein relativ großer Im übrigen wegen der Fertigungstoleranzen schwankender Luftspalt vorhanden 1st.

Es sind statt dessen auch rein metallische Rohrhülsen aus Tantal oder Titan-Paladlum-Leglerungen bekannt geworden, die zwar den hier zu stellenden Anforderungen im allgemeinen genügen, jedoch aus Kostengründen sich nicht durchsetzen konnten. Statt dessen ist man einerseits wegen der Bruchgefahr der vorgenannten Rohrhülsen, andererseits wegen der hohen Gestehungskosten der zuletzt genannten Metallrohre dazu übergegangen, das Metallrohr mit einer Schutzschicht aus chemisch beständigem Kunststoff, z. B. Polytetrafluoräthylen oder dergleichen zu versehen (vgl. DE-GM 70 24 328). Solche Kunststoffbeschlchtungen haben eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit, so daß nur relativ geringe Heizleistungen installiert werden können. Auch die Wärrnebestandigkeit, insbesondere Kriechfestigkeit dieses Werkstoffs hei erhöhten Temperaturen, Ist nur mangelhaft, so daß sich die ursprünglich möglicherweise dichte Verbindung zwischen Schutzschicht und Metalirohr mit der Zelt verändert. Dadurch können im Zwischenraum Lullspalte entstehen, die zu einem Wärmestau und schließlich zur Zerstörung der Schutzschicht führen. Das gleiche Problem tritt beim sogenannten Trockengehen des Heizkörpers auf. Es läßt sich nicht vermeiden, daß der Spiegel der zu beheizenden Flüssigkeit sich während der Beheizung ändert, Insbesondere abfällt mit der Folge, daß sich nur ein Teil des Heizkörpers in der Flüssigkeit befindet, der andere Teil hingegen die Wärme an die Umgebungsluft abgeben muß. Aufgrund des schlechten Wärmeübergangs gegenüber Luft wird die Schutzschicht über die L?nge des Heizkörpers thermisch unterschiedlich belastet, was fast stets zur Zerstörung des Kunststoffs führt.

Bezüglich der bekannten Vorrichtungen laßt sich zusammenfassen, daß für die Beheizung aggressiver Medien entweder die thermische Beständigkeit des Mantelrohrs bzw. der Schutzschicht, die Bruchfestigkeit desselben oder aber das Wärmeleitvermögen nicht ausreichend ist, um allen Anforderungen zu genügen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkörper des eingangs geschilderten Aufbaus so auszubilden, der nicht nur gegen das zu beheizende Medium ausreichend reslstent Ist, sondern neben thermischer Beständigkeit und Bruchfestigkeit eine gute Wärmeabgabe ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erflndungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mantelrohr aus einem kohlenstoffarmen Stahl besteht und die Schutzschicht aus einem Mehrschichtenemall gebildet Ist.

Mit der Erfindung wird In der elektrischen Heiztechnik ein völlig neuer Weg bcsthriüen. Zwar Ist es bekannt. Email wegen seiner besonders guten chemischen Beständigkeit bei Reaktionsgefäßen oder dergleichen zu verwenden, nicht jedoch im Zusammenhang mit elektrischen Heizeinrichtungen. Das Email kann mit einer derart Innigen Verbindung auf den Stahl aufgebracht werden, daß Lufteinschlüsse nicht vorhanden sind. Der Heizkörper bzw. die Emailschicht Ist demzufolge über

die gesamte Ausdehnung des Heizkörpers gleichmäßig thermisch belastet. Darüber hinaus besitzt Email eine sehr gute thermische Beständigkeit, so daß die OberflB-chenbelastung relativ hoch sein kann. Schließlich hat die Praxis gezeigt, daß auch das »Trockengehen« des Heizkörpers keinen Schaden anrichten kann, da der Ausdehnungskoeffizient von Email überaus gering ist. Die Bruchfestigkeit der Emailschicht Ist erheblich höher als die von Glas-, Porzellan- oder Quarzrohren und erreicht annähernd die Festigkeit des Untergrund metalls. Die Zug- und Druckfestigkeit die bei Email nicht allzu gut ist, spielt hier keine Rolle, da ein Heizkörper solchen Belastungen nicht ausgesstzt ist. Eventuelle Wärmedehnungen des Untergrundmetalls werden in jedem Fall von der Emailschicht ohne weiteres aufgenommen.

In vorteilhafter Ausgestaltung Ist das Mantelrohr an seinem offenen Ende durch sine das elektrische Anschlußstock flüsslgkeitsdicht umgebende Haube abgeschlossen. Beispielsweise kann das Mantelrohr an seinem offenen Ende einen Randflansch aufweisen, gegen dessen Unterseite ein Ring und gegen dessen Oberseite eine das Anschiu&stuck umgebende Kappe anliegen, wobei Ring und Kappe aus einem chemisch beständigen 'cVerkstoff hergestellt sind und der Spalt zwischen Mantelrohr und Ring flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist. Gegebenenfalls kann zwischen dem Ring und dem Flansch des Mantelrohrs eine Dichtung eingelegt sein. Stattdessen Ist es aber auch möglich, Ring und Kappe miteinander und gegebenenfalls mit dem Randflansch zu verkleben.

Die Übergänge zwischen Mantelrohr einerseits und dessen Flansch bzw. dessen stirnseitigem Abschluß andererseits sind vorteilhafterweise als Radien von wenigstens 5 mm ausgebildet, wodurch sichergestellt ist, daß die Emailschicht auch an den Übergängen geschlossen durchläuft.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines In der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Der insgesamt mit 1 bezeichnete Heizkörper in Form einer sogenannten Heizpatrone weist ein Heizelement 2 aaf, das beim wiedergegebenen Ausführungsbelspiel aus mehreren hlnterelnandergesetzten Rohrhulsen aus Isolierendem Werkstoff, beispielsweise aus Porzellan oder dergleichen, sowie einem darauf In den Bohrungen sowie Nuten eingelegten elektrischen Wlderstandshelzdraht 3 besteht. Ferner weist der Heizkörper 1 ein elektrisches Anschlußstock 4 auf, von dem lediglich zwei Anschlüsse S wiedergegeben sind, die an ein Kabel 6 angeschlossen s'«d. Die Anzahl der Anschlüsse 5 richtet sich Im wesentlichen nach der Heizleistung bzw. deren Regelbarkelt.

Ferner weist die Heizpatrone 1 ein Mantelrohr 7 auf. Dieses besteht aus einem Rohr 8 aus einem kohlenstoffarmen Stahl und einer außenseitigen Schutzschicht 9 aus Email. Das Rohr 8 ist an seiner eingetauchten Stirnseite 10 geschlossen. An seiner nicht eingetauchten Stirnseite ist das Rohr 8 offen ausgebildet und zu einem Randflansch 11 ausgeformt. Die Übergänge 12 zwischen dem Stahlrohr 8 und dem stirnseitigen Abschluß 10 bzw. dem

μ Randflansch 11 sind als Radien von mindestens S mm ausgebildet.

An seinem offenen Ende Ist der Heizkörper 1 durch eine insgesamt mit 13 bezeichnete Haube abgeschlossen. Diese besteht beim wiedergegebenen Ausführungsbelspiel aus einer das elektrische Anschlußstück 4 umgebenden Kappe 14, die dem Randflansch II oberseitig anliegt, und einem dem Randflansch unterseitig anliegenden Ring 15. Kappe 14 und Ring 15 sind wiederum aus einem chemisch resistenten Werkstoff, beispielsweise

^o Kunststoff, emailliertem Metall oder dergleichen hergestellt. Der Spalt zwischen der Emailschicht 9 des Mantelrohrs 7 und dem Ring 15 ist durch eine Dichtung 16 flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Der Ring 15 ist mittels mehrerer Schrauben 17 gegen die Kappe 14 festgezogen.

Gegebenenfalls kann die Dichtung sich auch in den Spalt zwischen Ring 15 und Kappe 14 erstrecken. Das Kabel 6 ist über einen Stutzen 18 durch die Stirnseite der Kappe 14 hindurchgeführt. Die Adern des Kabels sind an die angedeuteten Anschlußklemmen 5 angelöte'.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Heizkörper für chemisch aggressive Medien, insbesondere Flüssigkeiten, bestehend aus s einem einen Widerstandsheizdraht aufweisenden Heizelement und einem diesen umgebenden, an seinem eingetauchten Ende geschlossenen Metall-Mantelrohr, das außenseitig mit einer chemisch bestandigen Schutzschicht versehen 1st und an seinem ande- ren Ende ein elektrisches Anschlußstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (7, 8) aus einem kohlenstoffarmen Stahl besteht und die Schutzschicht (9) aus einem Mehrschichtenemail gebildet Ist. ii

2. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (8) an seinem offenen Ende durch eine das Anschlußstück (4) flüsslgkeltsdlcht umgebende Haube (13) abgeschlossen Ist.

3. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, &ζΰ das Mantelrohr (8) an seinem offenen Ende einen Randflansch (U) aufweist, gegen dessen Unterseite ein Ring (15) und gegen dessen Oberseite eine das Anschlußstück (4) umgebenden Kappe (14) anliegen, wobei Ring und Kappe aus einem chemisch beständigen Werkstoff oder einem mit einem solchen Werkstoff beschichteten Material hergestellt sind und der Spalt zwischen Mantelrohr (8) und Ring (15) flQsslgkeltsdlcht abgeschlossen ist.

4. Heizkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ring (15) und dem Flansch (11) ües Mantelrohrs (8) eine Dichtung (16) eingelegt ist.

5. Heizkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kappe (14) ■ iid Ring (15) flüssigkeitsdlcht miteinander verbunden sind.

6. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergange (12) zwischen Mantelrohr (8) einerseits und dessen Flansch (11) bzw. dessen stirnseitigem Abschluß (10) anderer- *<> seits als Radien von wenigstens S mm ausgebildet sind.