DE3249500C2 - Rohrheizkörper mit einer Überlastsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper mit einer Heizwendel aus Widerstandsöraht nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patintarspruches 1.

Aus der DE-AS 1125 567 ist ein Heizelement für elektrisch beheizte Geräte bekanntgeworden* bei dem ein einen Thermoschalter enthaltendes rohrförmiges Gehäuse in inniger wärmeleitender Verbindung in das Mantelrohrende des Rohrheizkörpers eingeschoben ist. Der Thermoschalter betätigt durch Aufbiegen eine Kontaktanordnung, wodurch bei entsprechender Überhitzung des Schutzrohres der Stromfluß von dem Anschluß zu der Heizwendel unterbrochen wird.

Der Nachteil dieser bekannten Einrichtungen liegt darin, daß beim Durchbrennen der Heizwendel unter Lichtbogenbildung zu dem Mantelrohr oder mit Kurzschluß auf das Mantelrohr trotz Öffnung der Kontaktanordnung der Stromfluß sich über den Anschluß am anderen Ende auf das geerdete Mantelrohr fortsetzen kann. Man müßte dementsprechend derartige Schaltanordnungen in beiden Anschlußenden des Rohrheizkörpers unterbringen, um bei einem derartigen Fall eine Unterbrechung des Stromflusses mit Sicherheit zu erreichen. Dies bedingt jedoch einen erheblichen Aufwand. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Wärme von dem sich überhitzenden Element, nämlich von der Heizwendel, durch das Isoliermaterial auf das Mantelrohr fließen muß. Von dem Mantelrohr fließt die Wärme nach innen und zwar von einer Seite her auf einen Bimetallstab. Dieser Umweg bedingt je nach den Umständen z. B. Verkalkung des Mantelrohres und der Einbaucharakteristiken, — z. B. Wärme fließt von oben in den Bimetallschalter oder bei umgekehrten Einbau von unten in den Bimetallschalter — unterschiedliche Ansprechcharakteristiken der Überlaßsicherung. Darüber hinaus ist es problematisch, bei einem Rohrheizkörper mit einem Innenfreiraum von maximal 6 mm, ein KontaktDaar so auszubilden und anzuordnen, daß beim öffnen desselben keine Lichtbogenbildung unter der im allgemeinen üblichen Betriebsspannung von 220 Volt auftritt

Aus der DE-OS 21 01 062 ist ein elektrischer Rohrheizkörper mit Temperaturbegrenzer bekanntgeworden, bei dem das Schaltglied des Temperaturbegrenzers zusammen mit dem Heizleiter in der verdichteten Isoliermasse des Heizkörpers eingebettet ist Das Schaltglied kann dabei eine Schmelzlotsicherung odur eine

ίο Bimetallsicherung sein. Eine Anordnung der Sicherung innerhalb der Heizzone erwies sich als nicht praktikabel, da bei dem notwendigen Verdichtungsvorgang des Rohrheizkörpers die Sicherung zusammengedrückt und damit beschädigt wird. Die beim Verdichten eines Rohrkdizkörpers aufgewendeten Walzkräfte sind so stark, daß z. B. auch massive in das Isoliermaterial eingebettete Bolzen in ihrem Durchmesser verjüngt werden. Es wurde bisher noch keine Sicherung aufgefunden, die derartigen Walzkräften widerstehen könnte.

Die Anordnung der Sicherung innerhalb des beheizten Bereiches hat den weiteren Nachteil, daß die Sicherung auch bei der meist unvermeidlichen Verkalkung des Rohrheizkörpers anspricht da sich durch die Verminderung der Energieabgabe das Rohrheizkörperinnere aufheizt Da aber Rohrheizkörper so konzipiert sein müssen, daß sie auch noch bei der im Normalbetrieb auftretenden Verkalkung betrieben werden können, müßte die Sicherung eine hohe Anspruchschwelle besitzen. Bei den durch die Massenproduktion bedingten großen Fertigungstoleranzen könnten aber dann nicht alle Rohrheizkörper ausreichend abgesichert werden.

Sämtliche der bisher genannten Ausführungsformen haben weiterhin den Nachteil, daß bei Durchbrennen der Sicherung oder bei Ansprechen des Bimetallschalters nur eine Phase des Stromkreises unterbrochen wird. Wenn jedoch infolge Durchbrennens des P.ohrheizkörpers der Widerstand zwischen Heizwendel und Mantelrohr bereits erheblich redurV-t ist dann wird durch das Ansprechen der Stromkreis, welcher durch den zweiten Anschluß, die Heizwendellänge bis zur Kurzschlußstelle, dieser und das Mantelrohr gebildet wird, nicht unterbrochen, so daß entsprechende Schaden, z. B. Ausbrennen eines Kunststoffbehälters auftreten können.

Aus der DE-OS 24 42 717 ist eine elektrische Heizplatte für Elektroherde mit einem Überhitzungsschutz bekannt, bei dem ein in den elektrischen Stromkreis eingegliederter Kaltleiter, also ein sogenanntes PTC-Element dessen Sprungtemperatur erheblich unter der oberen Arbeitstemperatur der Heizplatte liegt unterhalb der Platte an einer Stelle angeordnet ist, an der das Temperaturniveau bei Betrieb der Heizplatte wesentlich tiefer liegt als das der Platte. Durch diese Anordnung wird ermöglicht, daß die Heizplatte kurzfristig eine höhere Temperatur annehmen kann, ohne daß der Kaltleiter anspricht. Das Problem einer kurzfristigen Überhitzung ist bei Rohrheizkörpern nicht akut Im Gegenteil, die Sicherung soll möglichst bald ansprechen, wenn z. B. infolge Trockengehens der Rohrheizkörper zu glühen beginnt

Aus der DE-AS 11 33 483 ist eine Sicherung für elektrische Bügeleisen bekanntgeworden, die darin besteht, daß die Anschlußleitung mittels einem bei etwa 300⁰C schmelzenden Lot an dem Anschlußbolzen befestigt wird. Diese Lehre zum technischen Handeln richtet sich nicht an den Rohrheizkörperhersteller, sondern an den Hersteller des entsprechenden elektrischen Gerätes,

nämlich des Bügeleisens. Je nachdem, wie das Gerät dimensioniert ist und wie sich die Temperaturverhältnisse im Inneren des Gerätes einstellen, wird durch entsprechende Versuche in jedem Fall zu ermitteln sein, wie lang der Anschlußbolzen ausgeführt sein muß und an welcher Stelle die Lotsteiie anzubringen ist und in welcher Stärke die Lotsteife ausgeführt werden soll, damit einerseits ein zu frühes Ansprechen vermieden, jedoch auf der anderen Seite eine Überhitzung ausgeschlossen wird. Da der Anschlußdraht durch Federwirkung von dem Anschiußbolzen abgezogen wird, besteht außerdem die Gefahr, daß die frei im Gerät liegende Zuleitung einen entsprechenden Kurzschluß erzeugt Demgegenüber soll gemäß der Erfindung ein Rohrheizkörper geschaffen werden, dessen Überlastsicherung unabhängig von der Einbauart des Rohrheizkörpers anspricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rohrheizkörper mit Überlastsicherung zu schaffen, bei dem eine verbesserte Ansprechcharakteristik der Überlastsicherung erzielt und eine Abschaltung beider Stromphasen ermöglicht wird.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Der Unteranspruch beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform.

Es ist wichtig, daß das PTC-EIement oder der Wärmefühler im unbeheizten Anschlußende des Rohrheizkörpers so angeordnet wird, daß er einerseits guten Wärmekontakt mit der Heizwendel hat, daß er jedoch andererseits durch den Rohrmantel gekühlt wird. Dies bedeutet also, daß der Wärmefühler oder das PTC-EIement an einer Stelle im Rohrheizkörper sitzt, bei der der Rohrheizkörpermantel nicht mehr verkalkt. Kalkansätze wurden dazu führen, daß das PTC-Element oder der Wärmefühler vorzeitig aufgeheizt wird, so daß es also zu einem Ansprechen des Elementes käme, auch wenn die Heizwendel nicht in Gefahr ist

Nur durch den doppelten Effekt der Aufheizung und der Kühlung ergibt sich ein exakter Ansprechpunkt und eine Ansprechtoleranz von einigen wenigen Graden Celsius.

Die Zeichnung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt des Anschlußendes einer ersten Ausführungsforni eines Rohrheizkörpers;

F i g. 2 einen Schnitt ähnlich F i g. 1 einer zweiten Ausführungsform.

In einem Mantelrohr 1 eines Rohrheizkörpers ist in bekannter Weise eine elektrische Heizwendel 2 in Isoliermaterial 3, z. B. Magnesiumoxid, eingebettet Die Hcizwendel 2 ist bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 an einem Ar.schlußbolzeri 4 befestigt, welcher ein langgezogenes konisches Ende 5 besitzt, das sich un einen im wesentlichen zylindrischen Kopf anschließt. Das Anschweißen der Heizwendel 2 erfolgt vorzugsweise mit einer berührungslosen Schweißtechnik, z. B. einer Laserstrahlschweißtechnik an der Schweißstelle 6. Über den zylindrischen Teil des Anschlußbolzens 4 und die Schweißstelle 6 ist ein Anschlußrohr 7 geschoben, das auf die Schweißstelle 6 aufgepreßt ist Das Anschlußrohr 7 wird von einer hülsenförmigen Isolierperle 8 konzentrisch im Mantelrohr 1 gehalten, Wobei das Slirnende des Anschlußrohres 7 über das Stirnende der Isolierperle 8 hinausragt

In das Anschlußrohr 7 ist nun ein im wesentlichen zvlindrisches PTC-Element oder ein anderer Wärmefühler 9 eingeschoben, der an einem Anschlußdrahtstück ti befestigt ist Über das Anschluödrahtstück it ist ein Isolierschlauch 12 gezogen.

Die im Mantelrohr 1 liegende Länge de; Anschlußrohres 7 ist in das Isoliermaterial 3 eingebettet Der Rohrheizkörper kann damit zur Verdichtung des Isoliermaterials 3 auf volle Länge gewalzt werden, wobei das Anschlußrohr 7 in seiner Lage entsprechend fixiert wird. Das langgezogene konische Ende 5 des Anschlußbolzens 4 ermöglicht dabei, daß sich die Preßwalzen in automatischer Steuerung entsprechend einstellen können, wobei der Walzeneingriff vergrößert, jedoch der Anpreßdruck konstant gehalten wird.

Der dargestellte Rohrheizkörper hat einen Doppelanschluß, wobei das über die Isolierperle 8 hinausragende Ende des Anschlußrohres 7 eine unmittelbare elektrische Verbindung zu der Heizwendel 2 besitzt

Das Ende des Anschlußrohres 7 kann für Betriebsoder Überwachungszustände herangezogen werden,

z. B. Überwachung der Temperatur Jer Heizwendel 2 durch Widerstandsmessung, laufende iCo-nroiie des Ableitstromes usw.

Das PTC-Element oder der Wärmefühler 9 kann einfach ausgewechselt werden, indem er aus dem Anschlußr -hr 7 herausgezogen wird.

Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß der Anschlußbolzen 4 entfällt. Es ist ein Anschlußrohr 13 vorgesehen, Jessen im Rohrheizkörper liegendes Ende 14 langgezogen konisch ausgebildet ist Die Heizwendel 2 ist bei 15 auf dieses konische Ende 14 aufgeschweißt. Das PTC-Element oder der Wärmefühler 9 besitzt einen entsprechend geformten Ansatz 16, der in das Ende 14 eingesteckt ist Die Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Anschlußbolzen 4 eingespart wird und daß der Wärmefühler S durch entsprechende Klemmung des Endes 16 besser fixiert ist. Außerdem ist die Kontaktgabe zuverlässiger.

Die Anwendung einer berührungslosen Schweißtechnik, z. B. mittels Laserstrahlen, zur Befestigung der Heizwendel 2 ist besonders bei der Ausführungsform nach F i g. 2 von besonderer Bedeutung. Bei den üblichen Schweißverfahren, bei denen die Heizv/endel mittels Schweißelektroden beim Schweißvorgang angepreßt werden muß, besteht die Gefahr, daß das konisch zulaufende innere Stirnende 14 des Anschlußrohres 13 eingedrückt wird. Würde man ?:ur Vermeidung dieser Gefahr das Anschlußrohr 13 mit größerer Wandstärke herstellen, dann wird bei einem Rohrheizkörper üblieher Dimensionierung die Stärke der Schicht aus Isolationsmaterial 3 zwischen dem Mantelrohr 1 und dem Anschlußrohr 13 zu gering, so daß die Durchschlagsfestigkeit des Rohrheizkörpers beeinträchtigt werden würde.

Gemäß einer abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungsform besitzt der Rohrheizkörper anstelle des sonst üblichen Anschlußstiftes eine Anschlußbuchse, in die ein abstehender Draht oder ein Stift des Wärmefühlers eingesteckt ist.

Besonders wesentlich ist, daß das PTC-Element oder ein anderer Wärmefühler mit dem im Mantelrohrende eingebetteten Rohrstück' guten Wärmekontakt hat. Das Rohrstück besteht dabei vorzugsweise aus Kupfer. Unter »PTC-Elemente-»« sind dabei Elemente aus einem Widerstandsmaterial mit positiven Temperaturgradienten zu verstehen. Bei steigender Temperatur nimmt der Widerstanclswert zu. Man kann dementsprechend die Schaltung so auslegen, daß der Stromfluß mit steigender

Temperatur verringert oder bei Erreichen i|:iner
Höchsttemperatur unterbrochen wird. Selbstverständlich können auch andere Wärmefühler, insbesondere in
Verbindung mit einer elektronischen Schalteinrichtung
verwendet werden. 5

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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V50

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rohrheizkörper mit einer Heizwendel aus Widerstandsdraht, welche in Isoliermaterial eingebettet in einem Mantelrohr untergebracht ist und bei dem in das Mantelrohrende ein Rohrstück eingesetzt ist, welches einen temperaturabhängigen Schutzschalter aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (7,13) in unmittelbarer Wärmeleitung mit der Heizwendel (2) verbunden ist, daß das Rohrstück (7, 13) gegenüber dem Mantelrohr (1) elektrisch isoliert ist und daß der in dem Rohrstück (7,13) untergebrachte Wärmefühler (9) über ein Anschlußdrahtstück (11) und über das Rohrstück (7,13) mit einer elektronischen Schalteinrichtung verbunden ist

2. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Rohrheizkörper liegende Ende (6) des Rohrstückes (7) auf die Heizwendel (2) aufgeschoben und vorzugsweise mit dieser verschweißt ist

3. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das im Rohrheizkörper liegende Ende (14) des Anschlußrohres (13) langgezogen konisch ausgebildet ist und daß die Heizwendel (2) auf dieses konische Ende (14) aufgeschweißt äst