DE29920503U1 - Electric heating cartridge - Google Patents
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Description
Anmelder: Türk + Hillinger GmbH, 78532 Tuttlingen Anmelder-Nr.: 1522213Applicant: Türk + Hillinger GmbH, 78532 Tuttlingen Applicant No.: 1522213
Bezeichnung: Elektrische HeizpatroneDescription: Electric heating cartridge
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizpatrone mit einem auf einen Wickelkörper aufgewickelten drahtförmigen Heizleiter, der von einer Isolierstoffpackung aus Metalloxid, insbesondere Magnesiumoxid, umschlossen und mit dieser zusammen konzentrisch in einem Metallmantel aus Stahl oder Edelstahl angeordnet und vorzugsweise verdichtet ist, wobei der Heizleiter mit zwei stirnseitig aus dem Metallmantel heraus geführten elektrischen Anschlußdrähten versehen ist.The invention relates to an electric heating cartridge with a wire-shaped heating conductor wound on a winding body, which is enclosed by an insulating material package made of metal oxide, in particular magnesium oxide, and is arranged concentrically therewith in a metal jacket made of steel or stainless steel and is preferably compacted, wherein the heating conductor is provided with two electrical connecting wires leading out of the metal jacket at the end.
Heizpatronen der gattungsgemäßen Art haben eine so hohe Heizleistung, daß sie sich bei fehlender oder nicht funktionierender Leistungsbegrenzung oder Regelung selbst zerstören können. Heizungsregelungen sind an sich bekannt .Heating cartridges of this type have such a high heating output that they can destroy themselves if the output limitation or control is missing or not working. Heating controls are well known.
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Bei Heizpatronen der gattungsgemäßen Art ist es aber, insbesondere aufgrund ihrer kompakten Bauart, schwierig, ein auf die zulässige Höchsttemperatur ansprechendes elektrisches Schalt- oder Fühlerelement so anzuordnen, daß es möglichst ohne Zeitverzögerung auf die kritische Temperatur anspricht.However, in the case of heating cartridges of the generic type, particularly due to their compact design, it is difficult to arrange an electrical switching or sensor element which responds to the permissible maximum temperature in such a way that it responds to the critical temperature as quickly as possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizpatrone der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine schädliche oder gar zerstörerische Überhitzung wirksam dadurch vermieden wird, daß sich das elektrische Schaltoder Fühlerelement im Korpus der Heizpatrone an einer Stelle befindet, wo die kritische mit höchstens minimaler Zeitverzögerung Temperatur auftritt, bzw. die kritische Temperatur möglichst direkt in die Raumzone der Heizpatrone zu leiten, in der das elektrisches Schalt- oder Fühlerelement angeordnet ist.The invention is based on the object of creating a heating cartridge of the type mentioned at the beginning, in which harmful or even destructive overheating is effectively avoided by locating the electrical switching or sensor element in the body of the heating cartridge at a point where the critical temperature occurs with at most a minimal time delay, or by conducting the critical temperature as directly as possible into the spatial zone of the heating cartridge in which the electrical switching or sensor element is arranged.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß wenigstens ein Anschlußdraht mit dem Heizleiter über einen temperaturabhängigen elektrischen Schalter oder Regler verbunden ist, der axial außerhalb der Isolierstoffpackung und wenigstens größtenteils im Hohlraum eines vom Metallmantel umschlossenen zweiten Mantelrohres mit hoherThis object is achieved according to the invention in that at least one connecting wire is connected to the heating conductor via a temperature-dependent electrical switch or regulator which is arranged axially outside the insulating material package and at least largely in the cavity of a second jacket tube enclosed by the metal jacket with high
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Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist, welches die Isolierstoffpackung unmittelbar umschließt und sie anschlußseitig axial überragt.Thermal conductivity is arranged, which directly encloses the insulating material packing and projects axially beyond it on the connection side.
Basierend auf dem gleichen Lösungsprinzip besteht eine weitere Lösungsmöglichkeit des gestellten technischen Problems darin, daß zur Steuerung eines den Heizleiter ein- und ausschaltenden elektrischen oder elektronischen Schalters oder Reglers wenigstens ein Thermoelement oder ein Thermofühler axial außerhalb der Isolierstoffpackung und wenigstens größtenteils im Hohlraum eines vom Metallmantel stirnseitig umschlossenen zweiten Mantelrohres mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist, welches die Isolierstoffpackung unmittelbar umschließt und sie anschlußseitig axial überragt.Based on the same solution principle, a further possible solution to the technical problem posed is that, in order to control an electrical or electronic switch or controller that switches the heating conductor on and off, at least one thermocouple or a thermal sensor is arranged axially outside the insulating material packing and at least largely in the cavity of a second jacket tube with high thermal conductivity that is enclosed at the front by the metal jacket, which directly encloses the insulating material packing and projects axially beyond it on the connection side.
In beiden Lösungen liegt der besondere Vorteil, daß unter prinzipieller Beibehaltung der kompakten Bauart nicht nur das Ziel einer minimalen Ansprechzeit, sondern auch eine fertigungstechnisch einfache Montage des jeweils zum Einsatz kommenden temperaturabhängigen Schaltelements im Korpus der Heizpatrone erreicht wird.The particular advantage of both solutions is that, while essentially retaining the compact design, not only the goal of a minimal response time is achieved, but also a simple manufacturing process for the temperature-dependent switching element used in the body of the heating cartridge.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4, sowie 6 und 7.Advantageous embodiments of the invention are the subject of claims 2 to 4, as well as 6 and 7.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt:.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:.
Fig. 1 eine Heizpatrone in teilweise geschnittener Seitenansicht; Fig. 1 a heating cartridge in partially sectioned side view;
Fig. 2 eine Stirnansicht II aus Fig. 1;Fig. 2 is a front view II from Fig. 1;
Fig. 3 den geschnitten dargestellten Teil der Heizpatrone aus Fig. 1 in anderer Ausführung;Fig. 3 shows the sectioned part of the heating cartridge from Fig. 1 in a different design;
Fig. 4 den geschnitten dargestellten Teil der Heizpatrone aus Fig. 1 in einer weiteren Ausführungsform undFig. 4 shows the sectioned part of the heating cartridge from Fig. 1 in a further embodiment and
Fig. 5 eine Schnittansicht V-V aus Fig. 4.Fig. 5 is a sectional view V-V of Fig. 4.
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte elektrische Heizpatrone ist mit einem auf einen Wickelkörper 1 aufgewickelten drahtförmigen Heizleiter 2 ausgestattet, der von einer Isolierstoffpackung 3 aus Metalloxid, insbesondere Magnesiumoxid, umschlossen ist. Mit dieser Isolierstoffpackung 3 zusammen ist der Wickelkörper 2 konzentrisch in einem Metallmantel 4 aus Stahl oder Edelstahl angeordnet. Der Metallmantel 4 und die Isolierstoffpackung 3 sind verdichtet, damit zwischen dem Heizleiter 2 und dem Metallmantel 4 eine gute Wärmeübertragung stattfindet. Der Heizleiter 2 ist mit zwei stirnseitig aus dem Metallman-The electric heating cartridge shown in Fig. 1 to 5 is equipped with a wire-shaped heating conductor 2 wound on a winding body 1, which is enclosed by an insulating material packing 3 made of metal oxide, in particular magnesium oxide. The winding body 2 is arranged concentrically with this insulating material packing 3 in a metal casing 4 made of steel or stainless steel. The metal casing 4 and the insulating material packing 3 are compressed so that good heat transfer takes place between the heating conductor 2 and the metal casing 4. The heating conductor 2 is provided with two front ends protruding from the metal casing.
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tel 4 heraus geführten elektrischen Anschlußdrähten 5 und 6 versehen. Diese Anschlußdrähte sind mit den Enden des. Heizleiters 2 durch Schweißen oder Krimpen fest und elektrisch leitend verbunden.tel 4 with electrical connecting wires 5 and 6. These connecting wires are firmly and electrically connected to the ends of the heating conductor 2 by welding or crimping.
Der Anschlußdraht 5 ist mit dem Heizleiter 2 über einen temperaturabhängigen elektrischen Schalter oder Regler verbunden, der bei den Ausführungsformen der Fig. 1, 2 und 3 aus einer Mikro-Temperatursicherung 7 besteht. Diese Mikro-Temperatursicherung 7 ist axial außerhalb der Isolierstoffpackung 3 im Hohlraum 8 eines vom Metallmantel 4 umschlossenen zweiten Mantelrohres 9 angeordnet, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und beispielsweise aus Kupfer oder Nickel besteht. Dieses zweite Mantelrohr 9 umschließt die Isolierstoffpackung 3 unmittelbar, und es überragt diese anschlußseitig in axialer Richtung, wodurch der Hohlraum 8 zur Unterbringung der Mikro- Temperatursicherung 7 gebildet ist. Weil das zweite Mantelrohr 9 die Isolierstoffpackung 3 unmittelbar kontaktierend umschließt und zudem aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht, ist bei der kompakten Bauart, die derartige Heizpatronen schon von Hause aus aufweisen, gewährleistet, daß im Hohlraum mit hoher Annäherung die gleiche Temperatur herrscht wie in der Isolierstoffpackung 3 selbst. Das bedeutet, daß eine im Hohlraum 8 untergebrachte Mikro-Temperatursicherung 7 oder ein anderes temperaturabhängig reagie-The connecting wire 5 is connected to the heating conductor 2 via a temperature-dependent electrical switch or controller, which in the embodiments of Fig. 1, 2 and 3 consists of a micro-temperature fuse 7. This micro-temperature fuse 7 is arranged axially outside the insulating material package 3 in the cavity 8 of a second jacket tube 9 which is enclosed by the metal jacket 4 and which has a high thermal conductivity and is made of copper or nickel, for example. This second jacket tube 9 directly encloses the insulating material package 3 and projects beyond it on the connection side in the axial direction, whereby the cavity 8 for accommodating the micro-temperature fuse 7 is formed. Because the second jacket tube 9 encloses the insulating material packing 3 in direct contact and is also made of a material with high thermal conductivity, the compact design that such heating cartridges already have ensures that the temperature in the cavity is very close to the same as in the insulating material packing 3 itself. This means that a micro-temperature fuse 7 or another temperature-dependent reacting device housed in the cavity 8
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rendes Schaltelement ohne nennenswerte Zeitverzögerung auf kritische Temperaturen reagieren kann.switching element can react to critical temperatures without any significant time delay.
Da die handelsüblichen Mikro- Temperatursicherungen mit einer elektrisch leitenden Außenhaut versehen sind, ist erforderlich, sie gegenüber den Anschlußdrähten 5, 6 und gegenüber dem Mantelrohr 9 zu isolieren. Zu diesem Zweck ist die Mikro- Temperatursicherung 7 innerhalb des Mantelrohres 9 in einer Isolierstoffhülse 11 angeordnet, die beispielsweise aus einem hitzebeständigen Kunststoff oder aus einem Glasseiden- Geflecht bestehen kann.Since the commercially available micro temperature fuses are provided with an electrically conductive outer skin, it is necessary to insulate them from the connecting wires 5, 6 and from the jacket tube 9. For this purpose, the micro temperature fuse 7 is arranged inside the jacket tube 9 in an insulating sleeve 11, which can consist, for example, of a heat-resistant plastic or of a glass silk braid.
Eine andere oder zusätzliche Möglichkeit, diesen Zweck zu erfüllen, besteht darin, den Hohlraum 8, in dem das temperaturabhängige Schaltelement 7 untergebracht ist, mit einem hitzebeständigen Kunststoff 12, insbesondere einem Gießharz, auszugießen. Man erreicht damit zusätzlich eine zuverlässige Fixierung der im Hohlraum 8 untergebrachten Bauteile und für diese zugleich auch einen Schutz gegen äußere Einflüsse. Eine solche Ausführung ist in Fig. 3 dargestellt.Another or additional possibility of fulfilling this purpose is to fill the cavity 8 in which the temperature-dependent switching element 7 is housed with a heat-resistant plastic 12, in particular a casting resin. This also achieves a reliable fixation of the components housed in the cavity 8 and at the same time also protects them against external influences. Such an embodiment is shown in Fig. 3.
Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten elektrischen Heizpatrone, die den prinzipiell gleichen Aufbau hat wie die Heizpatronen der Fig. 1 bis 3, ist zur Steuerung ei-The electric heating cartridge shown in Fig. 4 and 5, which has the same basic structure as the heating cartridges in Fig. 1 to 3, is equipped with a
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nes den Heizleiter 2 ein- und ausschaltenden elektrischen oder elektronischen Schalters oder Reglers 15 ein Thermoelement oder ein Thermofühler 7' vorgesehen, der ebenfalls außerhalb der Isolierstoffpackung 3 im Hohlraum 8 des vom Metallmantel 4 umschlossenen zweiten Mantelrohres 9 angeordnet ist. Auch hier ist der Hohlraum 8 mit einem Gießharz 12 ausgegossen bzw. ausgefüllt. Das Thermoelement 7T bzw. der Thermofühler 7' steht über zwei Leiterdrähte 13 und 14 mit dem elektronischen Schalter oder Regler 15 in funktioneller Verbindung. An diesen mit Anschlußdrähten 5' und 6' versehenen Schalter oder Regler 15 ist der Heizleiter 1 über die beiden Anschlußdrähte 5 und 6 angeschlossen.A thermocouple or a thermal sensor 7' is provided in addition to the electrical or electronic switch or controller 15 which switches the heating conductor 2 on and off, which is also arranged outside the insulating material package 3 in the cavity 8 of the second jacket tube 9 enclosed by the metal jacket 4. Here too, the cavity 8 is cast or filled with a casting resin 12. The thermocouple 7T or the thermal sensor 7' is functionally connected to the electronic switch or controller 15 via two conductor wires 13 and 14. The heating conductor 1 is connected to this switch or controller 15, which is provided with connecting wires 5' and 6', via the two connecting wires 5 and 6.
Als Thermofühler 7' kann beispielsweise ein NTC- Widerstand vorgesehen sein.For example, an NTC resistor can be used as the thermal sensor 7'.
Durch die Mikro- Temperatursicherung 7 bzw. das Thermoelement 7' oder den Thermofühler 7' wird sichergestellt, daß die Stromzufuhr zum Heizdraht bei Erreichen der kritischen Temperatur unterbrochen wird. Ob nach einer gewissen Abkühlung die Stromzufuhr wieder eingeschaltet wird oder nicht, liegt im Belieben des Anwenders, der eine entsprechende elektrische Schaltungsanordnung dafür vorsehen kann.The micro-temperature fuse 7 or the thermocouple 7' or the thermal sensor 7' ensures that the power supply to the heating wire is interrupted when the critical temperature is reached. Whether the power supply is switched on again after a certain cooling down period or not is up to the user, who can provide an appropriate electrical circuit arrangement for this.
Für die praktische Handhabung und insbesondere zur Vereinfachung der Herstellung ist es zweckmäßig und in denFor practical handling and especially to simplify production, it is appropriate and in the
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·*.";* I ; · **&iacgr; **i Ne-22. November 1999·*.";* I ; · **&iacgr; **i Ne-November 22, 1999
gezeigten Beispielen auch vorgesehen, im zweiten Metallrohr 9 zwischen der Isolierstoffpackung 3 und dem das temperaturabhängige Schalt- oder Regelelement 7 bzw. 7' enthaltenden Hohlraum 8 eine aus Isolierstoff bestehende Radialwand 16 anzuordnen, durch welche die genannten Bereiche voneinander getrennt werden.In the examples shown, it is also provided to arrange a radial wall 16 made of insulating material in the second metal tube 9 between the insulating material packing 3 and the cavity 8 containing the temperature-dependent switching or control element 7 or 7', by which the said areas are separated from one another.
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