DE2657084A1

DE2657084A1 - Elektrische heizvorrichtung

Info

Publication number: DE2657084A1
Application number: DE19762657084
Authority: DE
Inventors: John Leslie Craven
Original assignee: Liquifry Co Ltd
Current assignee: Liquifry Co Ltd
Priority date: 1975-12-16
Filing date: 1976-12-16
Publication date: 1977-07-07
Also published as: JPS5292937A; US4072847A; GB1514789A; FR2336022A1; AU2057776A

Description

Elektrische Heizvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Heizelement und einer temperaturempfindlichen Einrichtung zum Regeln der Betriebstemperatur des Heizelements in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur.

In den meisten Ländern gelten strenge Vorschriften bezüglich der Sicherheit der Isolierung und der Festigkeit bei elektrischen Geräten zum Erhitzen von Wasser. Die meisten Heizvorrichtungen älterer Bauart entsprechen nicht mehr den neueren Vorschriften.

Durch die Erfindung ist eine elektrische Heizvorrichtung zum Erhitzen von Flüssigkeiten geschaffen worden, zu der ein Heizelement und eine temperaturempfindliche Einrichtung zum Regeln der Betriebstemperatur des Heizelements in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur gehören, und die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß eine rohrförmige Umschließung vorhanden ist, die gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet ist; zu dieser Umschließung gehören ein an einem Ende geschlossenes Rohr aus Metall und ein elektrisch isolierendes Rohr aus Kunststoff, das mit dem anderen Ende des Metallrohrs wasserdicht ver-

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bunden ist; das Heizelement ist in dem Metallrohr angeordnet und ihm gegenüber elektrisch isoliert, und die temperaturempfindliche Einrichtung ist in dem Kunststoffrohr untergebracht. Das Metallrohr bildet ein robustes Gehäuse für das Heizelement und läßt sich leicht so ausbilden, daß es z.B. den bezüglich der Stoßfestigkeit gestellten Anforderungen entspricht,, Gleichzeitig ist es möglich, eine einwandfreie Isolierung zwischen dem Heizelement und dem metallischen Teil zu gewährleisten, damit die Anforderungen bezüglich der elektrischen Isolierung erfüllt werden; es sei bemerkt, daß das British Standards Institute eine doppelte Isolierung vorschreibt.

Das Kunststoffrohr kann aus einem geeigneten Material, z.B. einem Polykarbonat, und mit einer solchen Wandstärke von ZoB. etwa 2 mm oder mehr hergestellt werden, so daß es die vorgeschriebenen Festigkeitsprüfungen besteht und die darin untergebrachte temperaturempfindliche Einrichtung einwandfrei isoliert. Wenn eine ausreichende Wandstärke vorhanden ist, und wenn die elektrischen Teile innerhalb des Kunststoffrohrs in einem Abstand von der Rohrwand gehalten werden, lassen sich auch hohe Anforderungen bezüglich der elektrischen Isolierung erfüllen_e

Die rohrförmige Konstruktion ist vorzugsweise in einem Glasrohr untergebracht, das gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet ist, um das Auftreten von Korrosion zu verhindern; die Zerbrechlichkeit des Glasrohrs beeinträchtigt hierbei nicht die Gesamtfestigkeit der Heizvorrichtung, denn im Falle eines Bruchs des Glasrohrs bieten die inneren wasserdichten Rohre aus Metall und Kunststoff nach wie vor einen vollen Schutzο

Vorzugsweise sind das Heizelement und die temperaturempfindliche Einrichtung in Kammern oder Bereichen der Rohre aus Metall bzw_o Kunststoff angeordnet, die durch ein wärmeisolie-

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rendes Material getrennt sind, so daß der Einfluß der Umgebung auf die temperaturempfindliche Einrichtung gegenüber dem Einfluß des Heizelements auf diese Einrichtung vorherrschend zur Wirkung kommt.

Zu der bevorzugten Ausführungsform der Heizvorrichtung gehört die Rohrkonstruktion, die durch das an einem Ende geschlossene Metallrohr und das mit dem anderen Ende des Metallrohrs wasserdicht verbundene Kunststoffrohr gebildet wird; ferner ist in dem Metallrohr ein weiteres Rohr aus elektrisch isolierendem Material angeordnet; die Leiter des elektrischen Heizelements sind in dem Rohr aus isolierendem Material untergebracht und werden durch ein isolierendes Material, z.B. Luft oder Sand, in einem Abstand von dem Rohr gehalten; die temperaturempfindliche Einrichtung befindet sich in dem Kutb tstoffrohr und ist von dem Heizelement durch ein wärmeisolierendes Material getrennt; ferner sind Abdichtungseinrichtungen vorhanden, die das von dem metallischen Teil abgewandte Ende des Kunststoffteils gegen das Eindringen von Wasser abdichten und so ausgebildet sind, daß sie sich aus dem Kunststoffteil nur mit Hilfe eines Werkzeugs entfernen lassen. Vorzugsweise befindet sich die die temperaturempfindliche Einrichtung enthaltende Kammer oder Zone vollständig innerhalb des aus Kunststoff bestehenden Teils, um die Übertragung von Wärme von dem Heizelement zu verringern.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen verkürzten, nicht maßstäblich gezeichneten Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung; und

Fig. 2 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Heizvorrichtung.

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Bei beiden dargestellten Ausführungsformen handelt es sich um eintauchbare Heizvorrichtungen, die beim Gebrauch mindestens teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht sein sollen.

Zu der Heizvorrichtung bzw. dem Tauchsieder nach Fig. 1 gehört ein äußeres Glasrohr 1, das an seinem linken Ende geschlossen und an seinem rechten Ende gegen das Eindringen von Wasser mittels einer flexiblen Kappe 6 aus Gummi abgedichtet ist, wobei die Kappe auf dem Rohr 1 durch eine Schelle 8 oder dgl. festgehalten wird. In dem Glasrohr 1 befindet sich eine rohrförmige Konstruktion, zu der ein Rohr 2 aus Kunststoff und ein Rohr 3 aus Metall gehören. Das Metallrohr 3 ist an seinem linken Ende mittels eines Stopfens 3a aus Silikongummi verschlossen, der mit Hilfe eines Silikongummiklebstoffs befestigt ist. Der Hohlraum des Stopfens 3a ist mit einem wärmeisolierenden Material, z.B. dem unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Triton" erhältlichen Material gefüllt.

Alternativ könnte dieses Ende des Rohrs 3 auch durch einen damit zusammenhängenden Teil des Metallrohrs abgeschlossen sein. Das Metallrohr 3 wird aus einer entsprechenden Legierung im Wege des Kaltspritzens hergestellt. Das Kunststoffrohr 2 besteht vorzugsweise aus einem Polykarbonat (Nylon) und hat eine Wandstärke von mindestens etwa 2 mm. Zu dem Kunststoffrohr 2 gehört ein Abschnitt 4 von kleinerem Durchmesser, der mit sägezahnförmigen Nuten versehen ist und in das offene Ende des Metallrohrs 3 hineinragt. Auf den Abschnitt 4 von kleinerem Durchmesser ist ein Silikongummiklebstoff aufgetragen, der die beiden Rohr 2 und 3 miteinander verbindet und an dieser Stelle gleichzeitig eine Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser bewirkt.

Alternativ zu den Nuten von sägezahnförmigem Querschnitt könnte man einen Bajonettverschluß vorsehen, zu dem zwei in das Rohr aus Polykarbonat eingeformte Nuten und zwei an dem z.B. aus Aluminium bestehenden Metallrohr ausgebildete Ansätze

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gehören. Diese Ansätze passen zu den Nuten, so daß sich die beiden Rohre dadurch aneinander verankern lassen, daß man sie in axialer Richtung gegeneinander bis zur richtigen Eingriff slänge vorschiebt, woraufhin man die Rohre dreht, um die Ansätze in Eingriff mit in der Umfangsrichtung verlaufenden Teilen der Nuten zu bringen.

Eine weitere Alternative besteht darin, daß man an dem Rohr aus Polykarbonat drei kleine Vertiefungen ausbildet und das Rohr aus Aluminium mit drei entsprechenden Vertiefungen versieht, nachdem das Aluminiumrohr in seine endgültige Lage gegenüber dem Kunststoffrohr gebracht worden ist. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß eine sehr feste mechanische Verbindung entsteht, die sich ohne Benutzung eines Werkzeugs nur schwer lösen läßt_o

Das offene rechte Ende des Rohrs 2 ist durch einen Gummistopfen 5 gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet. Die flexible Abschlußkappe 6 aus Gummi erstreckt sich über den Stopfen 5 und einen Teil des Glasrohrs 1 hinweg und wird auf dem Glasrohr durch eine Schelle 8 festgehalten, die von solcher Konstruktion ist, daß sie sich nur mit Hilfe eines Werkzeugs, z.B. durch Durchschneiden mit einem Messer, entfernen läßt. Beispielsweise kann die Schelle mit einer das Lösen verhindernden Klinke oder dgl. versehen sein.

Da die Kappe 6 flexibel ist, läßt sich das Glasrohr, welches das Metallrohr 3 gegen Korrosion schützt, im Fall einer Beschädigung erneuern. Jedoch selbst beim Bruch des Glasrohrs bildet die Heizvorrichtung eine immer noch betriebsfähige wasserdichte Baugruppe von ausreichender Festigkeit, die elektrisch einwandfrei isoliert ist.

In dem Kunststoffrohr 2 befindet sich ein verstellbarer temperaturempfindlicher Schalter oder Thermostat. Zu diesem Thermostat gehören ein elektrisch isolierendes Basisteil 9»

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ein Bimetallstreifen 10 mit einem Kontakt 11, ein Gegenkontakt 12, eine Neonröhre 13, ein Magnet 32, ein Widerstand 33 und ein Einstellglied 14. Diese Teile sind durch in Fig. 1 der Deutlichkeit halber fortgelassene Drahtleitungen miteinander verbunden.

Bei dem Einstellglied 14 handelt es sich um eine Stellschraube aus Metall, die sich an dem Bimetallstreifen 10 abstützt, und mit deren Kopf ein Bauteil 15 aus Nylon zusammenarbeitet, das durch den Stopfen 5 ragt, gegenüber dem es abgedichtet ist, und das sich in die Abschlußkappe 6 hinein erstreckt. Die Stellschraube 14 ragt durch Öffnungen zweier von dem Basisteil 9 aus nach oben ragender Ansätze 16 und arbeitet mit einer zwischen den Ansätzen angeordneten Mutter 17 zusammen. Das Bauteil 15 aus Nylon trägt an seinem äußeren Ende einen gerändelten Betätigungsabschnitt. Zum Einstellen des Thermostaten wird das Bauteil 13 aus Nylon unter Vermittlung durch die Kappe 6 erfaßt und zusammen mit der Kappe gedreht. Um das Einstellen zu erleichtern, kann das Bauteil 15 mit einer nicht dargestellten Skala oder Markierung versehen sein, die dem Benutzer anzeigt, wie weit das Bauteil gedreht worden ist. Da das Rohr 2 durchsichtig ist, ist die Skala oder Markierung für den Benutzer von außen sichtbar. Ein Metallstreifen 18 hält den Stopfen 5 gegenüber dem Basisteil 9 fest und weist einen nach innen umgebogenen Abschnitt 19 auf, der mit einem Anschlag 20 zusammenarbeitet, um den Drehbereich der Bauteile 14 und 15 zu begrenzen.

Ein Netzanschlußkabel 22 erstreckt sich durch die Kappe 6 und den Stopfen 5 und ist gegenüber diesen Bauteilen abgedichtete Das Kabel hat nur zwei leitfähige Adern, und es ist keine Erdleitung vorhanden. Innerhalb des Rohrs 2 befinden sich elektrische Zuleitungen, die zusätzlich zu ihrer normalen isolierenden Umhüllung mit isolierenden Hülsen aus Kunststoff versehen sind« In Fig. 1 sind diese Zuleitungen der Deutlichkeit halber fortgelassen.

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Das dem Metallrohr 3 benachbarte Ende des Kunststoffrohrs 2 ist durch einen wärmeisolierenden Pfropfen 23 abgeschlossen, der z.B. aus dem schon genannten Material Triton besteht. Durch den Pfropfen 23 erstrecken sich isolierte elektrische Leiter 24 zu einem in dem Metallrohr 3 angeordneten elektrischen Heizelement 25. Der Pfropfen 23 hat die Aufgabe, den Thermostaten gegen eine unmittelbare Heizwirkung des Heizelements 25 zu schützen. Somit begrenzt der Pfropfen 23 eine Thermostatkammer, die sich vollständig innerhalb des Kunststoff ro hrs 2 befindet.

Zu dem Heizelement gehört ein zylindrischer, mit einer schraubenlinienförmigen Nut versehener Tragkörper 26 aus keramischem Material, der mit Widerstandsdraht 34 bewickelt ist. Leitungen 27, die z.B. als Bänder aus Nickel ausgebildet sein können, verbinden den Widerstandsdraht mit den Zuleitungen 24.

Das Heizelement 25 ist in ein mineralisches elektrisches Isoliermaterial 28 eingebettet, bei dem es sich z.B. um Sand oder Magnesiumoxid handelt. Das mineralische Isoliermittel 28 befindet sich in einem elektrisch isolierenden Rohr 29, das z.B. aus dem unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Filomic" erhältlichen Material besteht und einen Teil des Stopfens 3a und den dünneren Abschnitt 4 des Kunststoffrohrs 2 umschließt,,

Der Tragkörper 26 weist Flansche 30 auf, die den Widerstandsdraht 34 in einem Abstand von dem isolierenden Rohr 29 halten, so daß ein Luftspalt vorhanden ist, der eine zweite elektrische Isolierung für das Heizelement 25 bildet. Jedoch ist gemäß Fig. 1 ein teilchenförmiges mineralisches Isoliermaterial 28 vorhanden, um die elektrische Isolierung zu verbessern und die Abgabe von Wärme an die Umgebung zu fördern.

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Im Stromkreis der Heizvorrichtung kann ferner ein Quecksilberschalter 31 liegen, der nur dann geschlossen ist, wenn die Heizvorrichtung gegenüber der Waagerechten unter einem bestimmten Winkel von z.B. mindestens 15° geneigt ist_o Hierdurch wird in einem gewissen Ausmaß die Benutzung der Heizvorrichtung außerhalb von Wasser verhindert, wenn die Heizvorrichtung eine im wesentlichen waagerechte Lage auf einem Tisch oder einer anderen Unterlage einnimmt, die beschädigt werden könnte, wenn die Heizvorrichtung eingeschaltet bleibt.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt einen Tauchsieder ähnlich demjenigen nach Fig. 1 mit einem einstellbaren Thermostat und einem kleineren Außendurchmesser, bei dem die betreffenden Teile die gleichen Bezugszahlen tragen wie in Fig. 1.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ragt das Stellglied 14 zwar durch den Stopfen 5, jedoch nicht bis in einen rohrförmigen Ansatz der Abschlußkappe 6 hinein, welch letztere daher eine einfachere Form hat₀ Die Schelle 8 der Ratschenbauart wird in diesem Fall mittels einer Schraube 35 betätigt. Die Isolierung 23, welche den Pfropfen 23 nach Fig. 1 ersetzt, ist als vorgeformte Scheibe aus Isoliermaterial ausgebildet. Außerdem weist das Metallrohr 3 an seinem linken Ende einen damit zusammenhängenden Verschluß auf.

Patentansprüche:

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/f/J

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektrische Heizvorrichtung zum Erhitzen einer Flüssigkeit mit einem Heizelement und einer temperaturempfindlichen Einrichtung zum Regeln der Betriebstemperatur des Heizelements in Abhängigkeit von der Temperatur seiner Umgebung, dadurch gekennzeichnet , daß eine rohrförmige Umschließung vorhanden ist, die gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet ist, daß zu dieser Umschließung ein an einem Ende geschlossenes Metallrohr (3) und ein mit dem anderen Ende des Metallrohrs wasserdicht verbundenes, elektrisch isolierendes Kunststoffrohr (2) gehören, daß das Heizelement (25) in dem Metallrohr angeordnet und ihm gegenüber elektrisch isoliert ist, und daß die temperaturempfindliche Einrichtung (10) in dem Kunststoffrohr untergebracht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenns ichnet, daß in der Umschließung ein wärmeisolierendes Material (23) angeordnet ist, das die Umschließung in zwei voneinander getrennte Zonen unterteilt, daß die eine Zone das Heizelement (25) enthält, daß in der anderen Zone die temperaturempfindliche Einrichtung (10) angeordnet ist, und daß sich diese andere Zone vollständig innerhalb des Kunststoffrohrs (2) befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste isolierende Einrichtung (29) vorhanden ist, die das Heizelement (25) gegenüber dem Metallrohr (3) elektrisch isoliert, und daß eine zweite Isoliereinrichtung (28) das Heizelement gegenüber der ersten isolierenden Einrichtung elektrisch isoliert.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die erste isolierende Einrichtung (29) als Rohr aus isolierendem Material ausgebildet und in einem Abstand vom Heizdraht (34) des Heizelements (25) gehalten ist.

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5. Vorrichtimg nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der zweiten Isoliereinrichtung (28) um ein teilchenförmiges mineralisches Isoliermaterial handelt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Umschließung in einem gegen das Eindringen von Wasser abgedichteten Glasrohr (1) bekannter Art angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (3) und das Kunststoffrohr (2) teilweise ineinandergeschoben sind, und daß das Kunststoffrohr einen Abschnitt (4) mit einer Riffelung oder dgl. aufweist, wobei das Metallrohr mit der Riffelung zusammenarbeitet und die Riffelung zum Festhalten eines die Rohre gegeneinander abdichtenden Klebemittels dient.
8. Vorrichtung nach einem aer Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen lageempfindlichen Schalter (31)» der das Einschalten des Heizelements (25) verhindert, solange die Achse der rohrförmigen Umschließung mit der Waagerechten einen Winkel bildet, der kleiner ist als ein vorbestimmter Winkel.

Der Patentanwalt:

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