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Elektrischer Tauchbadwärmer
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Tauchbadwärmer mit einem
elektrischen Heizeinsatz, der von einer mit dem Schutzleiter verbundenen Schutzeinrichtung
aus elektrisch leitenden Werkstoff mindestens teilweise umgeben ist.
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Derartige elektrische Tauchbadwärmer sind in einer Vielzahl von Ausgestaltungen
bekannt geworden. So ist beispielsweise in der DE-OS 28 16 996 des Anmelders ein
elektrischer Badwärmer gezeigt, der mit einem besonderen gegenüber dem Heizmantel
des elektrischen Badwärmers abdichtbaren Anschlußkopf ausgestattet ist. Bei diesem
bekannten Badwärmer sind die elektrischen Heizwicklungen in bekannter Weise im Inneren
eines mit Längsschlitzen versehenen Keramikkörpers angeordnet, der den Heizeinsatz
bildet, welcher von dem an den Null-
leiter angeschlossenen elektrischen
Schutzleiter teilweise umgeben wird. Dieser Heizeinsatz kann in ein metallisches
oder auch keramisches Tauchrohr eingesetzt werden.
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Metallische Tauchrohre, die elektrisch auf dem Potential der mit dem
Nulleiter verbundenen Schutzeinrichtung liegen, stellen sicher, daß im Fehlerfall
das Tauchrohr keine Spannung annehmen kann. Dadurch wird das Bedienungspersonal
vor Stromschlag geschützt. Die auf diese Art angeschlossenen elektrisch leitfähigen
Tauchrohre haben jedoch den Nachteil, daß sich beim Betrieb in elektrisch leitfähigen
zu beheizenden Badlösungen durch den Anschluß des Schutzleiters an den Nullleiter
und die dadurch gegebene Gleichstromwirkung das Tauchrohr bei einer gewissen Vorspannung
gegenüber dem Bad entweder angefressen oder aber mit metallischen Ablagerungen in
unerwünschter Weise verdickt wird. Wirkt das Tauchrohr nämlich mit einer gewissen
negativen Vorspannung als Kathode, werden in bekannter Weise die positiven Metallionen
auf der Kathodenoberfläche entladen und als Metallschicht abgeschieden.
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Dadurch kann es zu Uberhitzungen durch die für die normale Wärmeableitung
dimensionierte Heizwicklung kommen. Auf der anderen Seite wirkt ein Tauchrohr mit
einer positiven Spannung gegenüber dem Bad als Anode, wobei es in bekannter Weise
zu einem Inlösunggehen der Metallatome des Rohrmaterials und in besonders ungünstigen
Fällen sogar zu einem Lochfraß, d.h.
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zu einem Eindringen der zu erwärmenden Flüssigkeit in ein derartiges
Tauchrohr kommen kann.
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Um diese Nachteile zu beseitigen, hat man auch bereits elektrische
Tauchbadwärmer mit nichtleitenden Tauchrohren, beispielsweise aus Glas, Kunststoff,
keramischem Material oder
anderen geeigneten Materialien zum Einsatz
gebracht. Keramische und Glasmaterialien haben den Nachteil einer hohen Bruchgefahr,
die bei mechanischen Beschädigungen zur Zerstörung derartiger Tauchrohre führt.
Für den Fall, daß die Tauchrohre aus Kunststoffmaterial, beispielsweise Polytetrafluräthylen
oder Teflon (eingetragenes Warenzeichen der Firma Dupont de Nemours) gefertigt sind,
haben sie wegen der relativ geringen Wärmestabilität auch der besten Kunststoffe
nur einen begrenzten Einsatz im Niedertemperaturbereich. Derartige nichtleitende
Tauchrohre haben gegenüber den genannten Tauchrohren aus leitfähigen Materialien
jedoch den großen Vorteil, daß Lochfraß oder unerwünschte Metallabscheidungen nicht
stattfinden, da das Tauchrohr aus nichtleitfähigem Material keinerlei elektrische
Vorspannung gegenüber dem umgebenden Bad hat.
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Es ist daher das Ziel der Erfindung, einen elektrischen Tauchbadwärmer
zu schaffen, der die Vorteile nichtleitfähiger Tauchrohre, nämlich die Vermeidung
von Lochfraß und Abscheidungen verbindet mit den Vorteilen metallischer Tauchrohre,
die insbesondere in billigerer Herstellbarkeit,Bruchsicherheit und guter Wärmeleitfähigkeit
liegen. Dieses Ziel wird mit einem elektrischen Tauchbadwärmer der genannten Art
gelöst, der sich durch die in Patentanspruch 1 genannten Merkmale auszeichnet. Durch
die elektrische Isolierung des äußeren Rohrmantels aus einem elektrisch leitfähigen
Werkstoff von der Schutzeinrichtung durch eine geeignete Einrichtung, insbesondere
durch ein zwischen Rohrmantel und Schutzeinrichtung angeordnetes Keramikrohr ist
sichergestellt, daß der äußere Rohrmantel in gewünschter Weise aus einem elektrisch
leitfähigen Werkstoff besteht, jedoch nicht wie bei bekannten Tachbadwärmern mit
der auf dem Nullpotential liegenden Schutzeinrichtung verbunden ist, so daß die
eingangs beschriebenen
Nachteile, die daraus resultieren, daß der
Nulleiter in der Praxis meistens um geringfügige Spannungen in den positiven oder
negativen Bereich abweicht, vermieden werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
des elektrischen Tauchbadwärmers nach der Erfindung im teilweise geöffneten Zustand;
Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 eine alternative Ausführungsform
gemäß Fig. 2; Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung der wesentlichen Teile
des Tauchbadwärmers gemäß Fig. 1; Fig. 5 eine Seitenansicht einer gegenüber dem
Beispiel nach den Fig. 1-4 abgewandelten Variante mit einem kürzeren Keramikrohr.
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Wie man aus Fig. 1 erkennt, besteht der elektrische Tauchbadwärmer
aus dem Außenrohr 1 aus leitfähigem Material, beispielsweise Edelstahl. Das Außenrohr
1 trägt an seinem oberen Ende einen nach außen gerichteten Flansch 2, der zur Anlage
an die obere Stirnseite eines Schraubringes 3 mit Griffrand 4 und Außengewinde 5
dient. Dieses Außengewinde 5 wirkt mit einem entsprechenden Innengewinde im unteren
Teil des kopfes 6 zusammen, so daß im zusammengeschraubten Zustand von Kopf 6 und
Schraubring 3 eine sichere Halterung des Außenrohres 1 durch den dazwischenliegenden
nach außen gerichteten Flansch gewährleistet ist.
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Wie man aus Fig. 5 erkennt, trägt der Kopf 6 nicht nur das Außenrohr
1, sondern auch den Heizeinsatz 8, der über den mittigen Träger 7 an der Kmtaktplatte
9 befestigt ist. Diese Nontaktplatte, die man besonders gut in der auseinandergezogenen
Darstellung von Fig. 4 erkennt, weist in ihrem oberen Bereich mittig einen-Anschluß
für den Nulleiter und die beiden Phasen des etzanschlusses 11 und 12 auf. Die drei
Leiter 10, 11 und 12 verlassen den Kopf 6 seitlich durch die gemeinsame Leitung
13 für den Anschluß des elektrischen Tauchbadwärmers an das Netz. Die Kontetplatte
9 weist an ihrer Unterseite eine ringförmige Aussparung für die Aufnahme eines Dichtungsringes
29 auf, der zur Anlage an die obere Stirnseite des nach außen gerichteten Flansches
2 des Außenrohres 1 dient.
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Der Träger 7 für den Heizeinsatz 8 dient gleichzeitig als Nulleiter.
An ihm ist direkt die Schutzeinrichtung aus elektrischleitendem Werkstoff angebracht,
die den Heizeinsatz 8 umgibt. Die Schutzeinrichtung besteht aus den beiden seitlichen
Metallstreifen 14, 15, die den Heizeinsatz 8 an diametral gegenüberliegenden Seiten
in unmittelbarer Anlage an die Keramikkörper 16 umfassen. Der Metallstreifen 14
ist an seinem oberen Ende direkt an den mit dem Nulleiter 10 verbundenen Träger7angeschweißt.
Die Streifen 14, 15 sind im übrigen sowohl im Bereich der oberen Stirnfläche als
auch im Bereich der unteren Stirnfläche des zylindrischen Heizeinsatzes 8 durch
metallische Laschen 17 im oberen Bereich und 18 im unteren Bereich sowie zusätzlich
durcheine Metallscheibe 19 im unteren Bereich verbunden, wobei die Metallscheibe
19 gleichzeitig das untere Ende des Trägers 7 abstützt, wie aus den Fig. 2 und 3
ersichtlich.
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Der Heizeinsatz 8 mit der unmittelbar daran anliegenden Schutzeinrichtung
14, 15, 17, 18, 19 ist in seinem Außendurchmesser und das Außenrohr 1 in seinem
Innendurchmesser so dimensioniert, daß gemäß der Lehre der Erfindung eine geeignete
elektrische Isoliereinrichtung dazwischen paßt.
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Diese Isoliereinrichtung ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einem Keramikrohr 20 gebildet. Dieses Keramikrohr 20 kann, wie man aus Fig.
2 ersieht, einen Boden 21 oder auch einen Einsatz 22 haben, wie in Fig. 3 dargestellt.
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Außenrohr 1, Keramikeinsatz 20 und Heizeinsatz 8 sind so dimensioniert,
daß sie mit ausreichendem Radialspiel für den Zusammenbau versehen sind. Ihre Längen
sind derart bemessen, daß das Keramikrohr 20 und das Außenrohr 1 den Heizeinsatz
8 an seinem unteren Ende um ein gewisses Maß, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt,
überragt, so daß der dadurch geschaffene Freiraum 23 ausreicht, um die bei Betrieb
auftretenden relativen Längenänderungen zwischen Heizeinsatz 8 einerseitssowie Keramikrohr
20 und Außenrohr 1 andererseits aufzunehmen.
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Der Heizeinsatz 8 trägt an seinem oberen und unteren Ende je eine
Keramikscheibe. Zur besseren Wärmeabgabe von den im Inneren der einzelnen Keramikkörper
16 des Heizeinsatzes 8 angeordneten Heizspiralen können die Keramikscheiben 24,
25 mit Bohrungen 26, wie in den Fig. 1 und 4 erkennbar, versehen sein. Die elektrischen
Leitungen 11, 12 verlaufen im Bereich unter derKotaktplatte 9 in Keramikhülsen 27,
28. Der Mantel des Außenrohres 1 wird zweckmäßigerweise mit einer Markierung für
die minimale Eintauchtiefe des Tauchbadwärmers versehen.
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Diese Markierung verläuft auf dem Mantel des Außenrohres 1 in der
Höhe des oberen Abschlusses des Heizeinsatzes 8, also etwa in der Höhe der oberen
Keramikscheibe 24.
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Beim Zusammenbau des elektrischen Tauchbadwärmers nach der Erfindung
geht man so vor, daß man den Heizeinsatz 8 zunächst in das Keramikrohr 20 einbringt,
welches wahlweise entweder mit einem Boden 21 versehen sein kann oder aber mit einem
entsprechenden Einsatz 22 gemäß Fig. 3. Das Keramikrohr 20 wird soweit über den
Heizeinsatz 8 gezogen, bis der obere Rand 30 des Keramikrohres 20 zur Anlage an
den Dichtungsring 29 an der goktplatte 9 gelangt. In diesem Zustand befinden sich
Heizeinsatz 8 und Keramikrohr 20 in der relativen Lage der Fig. 2 und 3. Der äußere
Randbereich der Dichtungsscheibe 29 ragt dabei seitlich über den Rand 30 des Keramikrohrers
20 hervor. Anschliessend wird das Außenrohr 1 über das Keramikrohr 20 gezogen, bis
es mit seinem oberen Flansch 2 zur Anlage an den äußeren Bereich des Dichtungsringes
29 gelangt. Nach Herstellung der elektrischen Anschlüsse für die Leitungen 10, 11
und 12 im Kopf 31 der Kon s tplatte 9 wird der Kopf 6 über die Sontaktlatte 9 gestülpt,
wobei der Außenrand der Kontaktplatte 9 gegen einen inneren gleichfalls mit einem
Dichtungsring versehenen Ansatz im Kopf 6 zur Anlage kommt. Schliesslich wird der
Schraubring 3 mit seinem Außengewinde nach oben über das Außenrohr 1 bis in den
Gewindebereich des Kopfes gebracht und stößt mit seiner oberen Stirnfläche 32 an
den unteren Rand des Flansches 2, des Außenrohres 1 an. Er wird anschliessend in
das Innengewinde des Kopfes 6 eingeschraubt, wobei der Dichtungsring 29 an der Unterseite
der 'nontaktlatte 9 und der weitere im Kopf 6 befindliche. Dichtungsring zusammengepresst
werden, so daß der Innenbereich des Kopfes 6 mit den elektrischen Anschlüssen sowohl
gegen das Innere des Tauchrohres mit dem Heizeinsatz als auch gegenüber dem Außenraum
abgedichtet ist.
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In Fig. 5 ist eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Tauchbadwärmers
dargestellt. Wie man aus Fig. 5 erkennt, erstreckt sich das Keramikrohr 20' nicht
wie bei dem bisher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel bis zu der Kontaktplatte
9, sondern nur bis zur oberen Fixierungsplatte 33.
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Diese Fixierungsplatte ist mit drei Bohrungen versehen: einer Mittelbohrung
für die Durchführung des Trägers 7 sowie zwei dickeren außermittigen Bohrungen für
die Durchleitung der Keramikhülsen 27, 28 der elektrischen Zuleitungen für den Heizeinsatz
8. Der Träger 7 ist im Bereich der oberen Fixierungsplatte 33 mit einem Gewinde
versehen, so daß dieselbe mittels einer Mutter 34 genau in der Höhe angeordnet werden
kann, die der Länge des verkürzten Keramikrohres 20' entspricht. Man erkennt aus
Fig. 5, daß der untere Abschluß des mit dem Keramikrohr 20' ummantelten Heizeinsatz
8 in ähnlicher Weise gebildet ist wie im oberen Bereich. Durch die untere Fixierungsplatte
35 wird der Einsatz abgeschlossen. Die Fixierungsplatte 35 ist durchbohrt und wird
vom Träger 7 durchdrungen, der unter Zwischenlage einer Beilagscheibe 37 von der
Mutter 36 beaufschlagt wird.
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Durch Anziehen der Mutter 36 wird der Einsatz gemäß Fig. 5 komplettiert.
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Durch die Anordnung eines isolierenden Rohres 20, 20' oder eines anderen
isolierenden Distanzhalters zwischen dem Aussenrohr 1 und dem Heizeinsatz 8 mit
seiner mit dem Nulleiter verbundenen Schutzvorrichtung ist sichergestellt, daß das
Potential des leitfähigen Außenrohres 1 unabhängig von der jeweiligen Lage des Nulleiters
ist, wodurch in einfacher Weise die unerwünschten Begleiterscheinungen bisher bekannter
Tauchbadwärmer mit leitfähigen Außenrohren, wie Lochfraß und Metallabscheidung,
vermieden sind.
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Anstelle des Heizeinsatzes 8 aus keramischen Gliederheizkörpern 16
kann auch ein Heizeinsatz verwendet werden, dessen äußere Ummantelung aus elektrisch
leitfähigem Werkstoff besteht, wobei der Heizleiterdraht in der Innenseite des Metallrohrmantels
in bekannter Weise isoliert angeordnet ist.
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Derartige sogenannte Hochleistungsheizkörper können anstelle des Heizeinsatzes
gleichfalls zur Anwendung gelangen, solange durch ein geeignetes Element für die
ausreichende Isolierung zwischen der Schutzeinrichtung und dem leitfähigen Außenrohr
1 gesorgt ist. Die Schutzeinrichtung besteht bei den Hochleistungsheizkörpern aus
dem Mantel dieser Hochleistungsheizkörper selbst. Als Isoliereinrichtung zwischen
dem Mantel der Hochleistungsheizkörper und dem metallischen Außenrohr können Distanzscheiben
aus geeignetem Isoliermaterial, beispielsweise Keramik, dienen, die mit Bohrungen
für die Aufnahme und Führung der Heizrohre des Hochleistungsheizkörpers versehen
sind und für die Isolierung und genügenden Abstand zwischen Heizkörper und Metallmantel
sorgen.
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Es versteht sich, daß anstelle Keramikmaterial für das Rohr 20 oder
für die in der Zeichnung nicht dargestellten Distanzplatten auch geeignete andere
elektrisch isolierende und mechanisch ausreichend stabile Materialien verwendet
werden können. Anstelle des Keramikrohres 20 kann beispielsweise auch ein Rohr aus
Glas, Quarz oder Quarzgut verwendet werden.
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