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Rohrheizkörper, sowie Verfahren zur Herstellung eines Rohrheizkörpers
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper, sowie ein Verfahren zur
Herstellung eines Rohrheizkörpers mit flüssigkeitsdichten elektrischen Zuleitungen,
bestehend aus einem vorzugsweise metallenen Mantel mit einem in diesem angeordneten,
vorzugsweise metallenen Heizleiter, der von einer vorzugsweise keramischen, pulverförmigen
Isoliermasse umgeben und so gegen den Mantel elektrisch isoliert ist, wobei ferner
die Enden des Heizleiters mit Anschlußbolzen versehen sind und die pulverförmige
Isoliermasse durch Reduzierung des Mantel rohres verdichtet ist.
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Derartige hochverdichtete Rohrheizkörper finden beispielsweise als
Äbtauheizungen an Verdampfern für Eühlanlagen Verwendung.
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Solche Rohrheizkörper haben einen sehr wesentlichen Nachteil, daß
nämlich die Anschlußbolzen aus dem fertigverdichteten Heizkörper herausragen. Werden
die Anschluß~ bolzen nun mit dem entsprechenden Zuleitungskabel verbunden, so liegt
gerade die starre Anschlußstelle außerhalb des Heizkörpermantels und ist damit der
maximalen Biegebeanspruchung unterworfen. Das insbesondere dann,
wenn
-wie ublich- zwischen dem Verdampfer und der Wand des Kühlraumes nur ein verhältnismäßig
geringer-Raum für die Unterbringung der Anschlußteile zur Verfügung steht und dann
die Umbiegung der Zuleitung genau im Bereich ihrer Verbindungsstelle mit dem Bolzen
erfolgt. Die Verbindungsstelle ist also stark bruchgefährdet.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Verbindungsstelle von
Bolzen und Zuleitungskabel durch eine Isoliermuffe geschützt werden muß, die über
das Kabel geschoben ist und an den Enden des Rohrheizkörpers über oder in dessen
Mantel greift, um das Zudringen von Feuchtigkeit an die Kupplungsstelle und in den
Heizkörper zu verhindern.
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Um nun diese Nachteile zu umgehen, könnte vorgeschlagen werden, das
Zuleitungskabel, das immer von einem Isoliermantel umgeben ist und als sogenannte
Litze häufig verwendet wird, mit dem in den Mantel hineinverlegten Anschlußbolzen
zu verbinden, zum Beispiel durch Schweißen, so daß zumindest die Kupplungsstelle
vom Rohrheizkörper~ mantel gegen mechanische Biegebeanspruchung geschützt wäre.
Die Lösung kann aber nicht befriedigen, da trotzdem eine schützende Isoliermuffe,
die, um einen sicheren Feuchtigkeitsschutz zu erzielen, mit dem Kabelmantel durch
Vulkanisieren verbunden sein müßte, über die Mündung des Heizkörperrohres zu stülpen
wäre und, was sehr wesentlich ist, ein Weichglühvorgang nach dem zwecks Verdichtung
der im Heizkörper befindlichen Isoliermasse ausgeführten Reduziervorgang nicht mehr
durchgeführt
werden könnte, da dann die Isolierung des Zuleitungskabels
durch Temperatureinfluß vernichtet oder zerstört würde. Dieser Weichgluhvorgang
ist aber vorallem dann unerläßlich, wenn die Rohrheizkörper gekrümmt und kleine
Biegeradien erzielt werden sollen.
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Ein weiterer Nachteil der in letzterem beschriebenen Ausführung besteht
darin, daß schon zu Beginn des Herstellungsablaufes derartiger Rohrheizkörper die
Länge des Zuleitungskabels bekannt und daher die Lagerhaltung durch die vielfältigen
Kabellängen sehr aufwendig und umfangreich sein muß.
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Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist nun, einen Rohrheizkörper zu
schaffen, bei dem die Verbindungsstelle von Anschlußbolzen und Zuleitungskabel gegen
mechanische Beanspruchung, insbesondere gegen Biegebeanspruchung geschützt ist,
bei dem die Abdichtung der Heizkörper~ mündung sehr einfach ist und der auch nach
durch Reduzieren des Heizkörperrohres erfolgter Verdichtung einem Weichglühvorgang
unterworfen werden kann, ohne Gefahr zu laufen, daß die Isolierung des Zuleitungskabels
zerstört wird. Zudem soll die Lagerhaltung des Zuleitungskabels auf ein Minimum
beschränkt werden.
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Weiterhin ist es eine Aufgabe vorliegender Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung eines derartigen Rohrheizkörpers zu schaffen.
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Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Anschlußbolzen des
Heizleiters völlig innerhalb des Mantels des Rohrheizkörpers und mit Abstand von
dessen Mündungen angeordnet sind, wobei die Anschlußbolzen mit Zuleitungskabeln
verbindbar sind.
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Dadurch ist die Verbindungsstelle von Anschlußbolzen und Zuleitungskabel
gegen mechanische Beanspruchung, insbesondere gegen Biegebeanspruchung geschützt.
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Auch kann nach dem Reduzieren des Rohrheizkörpers zur Verdichtung
der keramischen Isoliermasse der Heizkörper noch einer thermischen Behandlung unterzogen
werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Isolierung eines Zuleitungskabels zerstört
wird. Auch die Lagerhaltung des Kabels vereinfacht sich, da erst nach dem Reduziervorgang
entschieden werden muß, welche Länge das jeweilige anzuschließende Zuleitungskabel
haben soll.
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Ein weiteres Merkmal vorliegender Erfindung besteht darin, daß die
Anschlußbolzen teilweise in der verdichteten keramischen Masse und teilweise in
einer aushärtenden, plastischen Vergußmasse angeordnet sind, wobei jeder Anschlußbolzen
mit dem betreffenden Zuleitungskabel verbunden ist.
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So ist der Anschlußbolzen einerseits in der hochverdichteten keramischen
Masse fest gehaltert, damit die Verbindung mit dem Zuleitungskabel durch Aufstecken
oder
Aufschrauben einer entsprechend geformten, am Ende des Zuleitungskabels angeordneten
Hülse auf den Anschlußbolzen erfolgen kann, andererseits ist die Verbindungsstelle
sowie der gesamte Rohrheizkörper sehr einfach durch die Vergußmasse gegen Eindringen
von Feuchtigkeit abisoliert. Zudem wirkt die Vergußmasse noch gewissermaßen als
Zugentlastung für die Verbindungsstelle von Bolzen und Zuleitungskabel.
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Ein besonders vorteilhaftes Merkmal kennzeichnet sich dadurch, daß
innerhalb des Mantels die Zuleitungskabel mit den Anschlußbolzen lösbar verbunden
sind Dieses Merkmal ist die günstigste Voraussetzung für die leichte Montage sowie
vereinfachte Lagerhaltung.
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Vor der Endmontage ist lediglich der jeweils schon hochverdichtete
Rohrheizkörper vom Lager zu nehmen, mit einem Zuleitungskabel gewünschter Länge
zu verbinden und dann mit Vergußmasse anzufüllen.
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Weiterhin hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß die
Enden des Mantels gegenüber dem Mantel mittelteil im Durchmesser vermindert ausgebildet
sind.
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Durch diese Maßnahme wird die Abisolierung gegen von außen eindringende
Feuchtigkeit noch bedeutend verbessert.
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Eine weitere Verbesserung dieser Isolierung wird dadurch erreicht,
daß an den Enden des Mantels zwischen
der Mantelwaadung und dem
jeweiligen Zuleitungskabel eine elastische Hülse angeordnet ist, wobei die Hülse
den Mantel nach außen überragend ausgebildet ist.
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Auch dient diese Hülse als Knickschutz für das Zuleitungskabel im
Xlündungsbereich des Rohrheizkörpers.
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Eine bevorzugte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß auf
das Zuleitungskabel an seinem am Anschlußbolzen befestigbaren Endteil eine kupferne
Hülse gequetscht ist, die Innengewinde aufweist und auf den Abschlußbolzen aufschraubbar
ist.
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Zur Montage wird die Seele des Zuleitungskabelendes freigelegt, die
kupferne Hülse aufgequetscht und dann samt Kabel auf den Anschlußbolzen geschraubt.
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Eine im Rahmen dieser Erfindung selbständige Erfindung stellt ein
Herstellungsverfahren für den im Vorhergehenden gekennzeichneten Rohrheizkörper
dar, wobei der Rohrheizkörper aus einem vorzugsweise metallenen Mantel mit einem
in diesem angeordneten, vorzugsweise metallenen Heizleiter besteht, der von einer
vorzugsweise keramischen, pulverförmigen Isoliermasse umgeben, gegen den Mantel
isoliert ist, wobei ferner die Enden des Heizleiters mit Anschlußbolzen versehen
sind, bei welchem Verfahren zunächst der Rohrmantel über den wendel artigen Heizleiter
geschoben wird, wobei sich ein am einen Anschlußbolzen befestigter Stopfen an der
Mantelmündung abstützt und der Heizleiter gestreckt wird, dann in bekannter Weise
pulverförmige Isoliermasse in den Mantel
gefüllt wird, der Mantel
endseitig durch den zweiten Stopfen verschlossen und anschließend zur Verdichtung
der Isoliermasse über seine gesamte Länge reduziert wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß beide
endseitigen Anschlußbolzen des Heizleiters innerhalb des Mantels und mit Abstand
von den offenen Enden desselben vorfixiert werden, wobei die eine Öffnung des Mantels
verschlossen wird, so daß ein Teil des entsprechenden Anschlußbolzens frei von-Isoliermasse
bleibt, dann die Isoliermasse eingefüllt und der Mantel nach Füllung so verschlossen
wird, daß ein Teil auch des zweiten Anschlußbolzens von Isoliermasse frei ist, danach
der Mantel zum Verdichten der Isoliermasse reduziert wird, anschließend die im Mantel
eingesetzten Verschlußstücke durch Hitzeeinwirkung entfernt werden, die entsprechenden
Enden der isolierten Zuleitungskabel innerhalb des Mantels mit den Anschlußbolzen
leitend verbunden werden, daß dann vorzugsweise aushärtende Isoliermasse in die
flantelenden eingefüllt wird.
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Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des Verfahrens kennzeichnet sich
dadurch, daß die beiden Enden des Mantels nochmals reduziert werden.
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Ein sehr vorteilhaftes Verfahrensmerkmal besteht darin, daß der eine
endseitig im Mantel mit tbstand von der Mündung angeordnete Anschlußbolzen mittels
eines mit dem Bolzen verschraubbaren Verschlußstopfens zentriert
wird
und zudem die Mantelöffnung verschlossen wird, wobei der Verschlußstopfen einen
mit dem Mantelmündungsrand korrespondierenden, die Einstecktiefe begrenzenden Flanschrand
aufweist und mittels Hitze einwirkung aus dem Mantel entfernt wirdo Der Heizleiter
hängt dabei zunächst mit seinem einen Anschlußbolzen an einer Haltevorrichtung.
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Der untere, freie Anschlußbolzen wird nun mit dem Verschlußstopfen
mittels Schrauben verbunden.
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Dann wird über diese Einheit insgesamt der Mantel abgesenkt, wobei
der Verschlußstopfen sich mit seinem Außenflansch an den Mündungsrand des Rohrmantels
legt und der wendelartige Heizleiter gestreckt wird. So wird die Mündung verschlossen,
der Anschlußbolzen zentriert und innerhalb des Mantels gehalten und zudem der Anschlußbolzen
zu einem Teil seiner Länge -die äa im Verschlußstopfen sitzt- von Isoliermasse freigehalten.
Nach Be füllung mit Isoliermasse, Verschließen der anderen Mantelöffnung und nachdem
der Rohrheizkörper über seine gesamte Länge reduziert wurde, um die Isoliermasse
hoch zu verdichten, verbrennt der Verschluß stopfen bei der nachfolgenden Wärmebehandlung
des Rohrheizkörpers und wird so entfernt.
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Vorzugsweise wird als Isoliermasse Mag;nesium-Oxid verwendet.
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Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, so zu verfahren,
daß der Mantel des Rohrheizkörpers auf seiner
gesamten Länge um
etwa 15 % gegenüber seinem Ausgangs~ durchmesser reduziert wird.
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Beispielsweise wird ein Ausgangsrohrdurchmesser von 10 mm auf 8,4
mm reduziert.
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Auch hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß das zweite
Verschlußstück, das aus einem mittig durchgehend gelochten Stopfen besteht, wobei
die Mittelbohrung etwa der Querschnittsform des Anschlußbolzens -angepaßt ist, durch
Hitzeeinwirkung aus dem Mantel entfernt wird.
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Nach dem Einfüllen des flagnesium-Oxids wird der Stopfen in die Mündung
des Rohrheizkörpers eingeführt. So wird auch beim Reduziervorgang der Anschlußbolzen
im Zentrum des Rohres gehalten, die Öffnung des Rohres verschlossen und der Bolzen
auf der gewünschten Länge innerhalb des Rohrheizkörpers von der pulverförmigen Isoliermasse
freigehalten. Beim Befüllen des Rohrheizkörpers wird der obere Änschlußbolzen durch
eine innerhalb des Rohres funktionsfähige zangenartige Vorrichtung in der vorgewählten
Lage gehalten. Nach dem Reduzieren wird auch dieser Stopfen beispielsweise bei einer
nachfolgenden Warmbehandlung des Heizkörpers verbrannt und so aus dem Rohrhezizkörper
entfernt.
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Eine Einzelheit des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß die
Anschlußbolzen über Gewindestücke mit den Enden
der Zuleitungskabel
verbunden werden, wobei der Verbindungsvorgang innerhalb des Mantels nach dem Reduzieren
und gegebenenfalls nach dem Weichglühen vorgenommen wird.
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Zur Erzielung einer noch besseren Abdichtung gegen Eindringen von
Feuchtigkeit kennzeichnet sich ein Verfahrensmerkmal dadurch, daß die Enden des
Mantels nach dem Verfüllen mit aushärtender, plastischer Isoliermasse weiter å jeweils
um 15 % reduziert werden.
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Um auch kleine Radien biegen zu können, ist es vorteilhaft so zu verfahren,
daß der Rohrheizkörper nach der Reduktion vor dem Anschluß der Zuleitungskabel weichgeglüht
wird.
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Durch das Reduzieren wird das Mantelmaterial so verfestigt, daß ohne
anschließende Wärmebehandlung nur große Biegeradien gebogen werden können.
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Zusammenfassend ist festzustellen, daß die vorgeschlagene Lösung jeden
Teil der eingangs formulierten Aufgabe optimal löst.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden
näher beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen fertigen Rohrheizkörper mit
Zuleitungskabeln, Fig. 2 den Rohrheizkörper nach dem Befüllen, aber vor der Reduzierung,
Fig.
3 den Rohrheizkörper nach dem ersten Reduzieren, Fig. 4 den Rohrheizkörper im fertig
montierten Zustand, vor der Reduzierung seiner Endteile.
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Der Rohrheizkörper besteht aus einem metallenen Mantel 1, in dessen
Inneren ein Heizleiter 2, der wendelartig ausgebildet sein kann, angeordnet ist.
Mit den Enden des Heizleiters 2 ist jeweils ein Anschlußbolzen 3 verbunden. Der
Heizleiter 2 ist ganz und die Anschlußbolzen 3 etwa zur Hälfte ihrer Länge in Magnesium-Oxid
als Isoliermasse 4 eingebettet.
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Schon vor dem Befüllen des Rohrheizkörpers ist in sein in der Füllstellung
unteres in der Zeichnung linkes Ende ein Verschlußstopfen 5 (Fig. 2) eingesteckt,
der sich mit einem umlaufenden Flanschrand 6 am Mantelmündungsrand abstützt und
in einer konzentrisch zum Mantel 1 verlaufenden Gewindebohrung den unteren Anschlußbolzen
3 trägt. Der am anderen Mantelende innerhalb des Mantels 1 liegende Anschlußbolzen
3 ist durch die Mittelbohrung eines in den Mantel 2 eingeklemmten Stopfens 7 geführt.
Der Außendurchmesser des Rohrheizkörpers ist vor der Reduzierung (Fig. 1) etwa 10
mm.
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In Fig. 3 ist der Rohrheizkörper nach der Reduzierung auf 8,4 mm Außendurchmesser
dargestellt. Die Stopfen 5, 7 sind schon im zwischengeschalteten Wärmebehandlungsprozeß
entfernt worden.
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Deutlich ist am Kopf des in der Zeichnung rechten Bolzens 3 eine umlaufende
Nut .8 zu sehen, die als Eingriffsrinne für ein entsprechend ausgebildetes Halteorgan
dient, mit der der Bolzen 3 beim Befüllen des Rohrheizkörpers mit Magnesium-Oxid
auf dem vorgewählten Niveau gehalten wird.
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In Fig. 4 ist dargestellt, wie die Zuleitungskabel 9, auf deren mit
den Anschlußbolzen 3 korrespondierenden Enden kupferne Hülsen 10 gequetscht sind,
mittels dieser Hülsen 10 mit den Anschlußbolzen 3 leitend verbunden sind. Dabei
sind die Hülsen 10 auf die Bolzen 3 geschraubt. Auch kann eine einfache Steckverbindung
vorgesehen sein. In dem Bereich in dem die Zuleitungskabel 9 aus dem Mantel 1 austreten
ist auf den Kabeln 9 eine elastische Hülse 11 angeordnet. Der freie Raum zwischen
dem flagnesium-Oxid und der Mündung des Rohrheizkörpers ist mit einer aushärtenden,
isolierenden Vergußmasse 12 angefüllt. Der fertiggestellte Rohrheizkörper ist in
Fig. 1 dargestellt. Hier sind die Enden des Rohrheizkörpers zur erhöhten Abdichtung
gegen Eindringen von Feuchtigkeit nochmals um etwa 15 % reduziert worden.
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Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr
sind eine Fülle von Modifikationen möglich.
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Alle neuen in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel-
und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.