DE3438413C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 8.

Aus der DE 21 24 028 B2 bzw. der AT-PS 299 400 ist ein elektri­ scher Rohrheizkörper bekannt, bei dem in einem Mantelrohr ein oder mehrere Heizwiderstände untergebracht sind, die vom Man­ telrohr mittels Magnesiumoxid oder eines anderen hochschmelzenden Isoliermaterials isoliert sind und dessen Mantelrohr­ temperatur einen dem jeweiligen Rohrmaterial und Verwendungs­ zweck angepaßten Höchstwert nicht überschreiten darf. In un­ mittelbarer Nähe der Heizwiderstände sind Zonen aus einem zu­ sätzlichen Material vorgesehen, das erweicht oder schmilzt, wenn in diesen Zonen im Mantelrohr ein bestimmter Temperatur­ höchstwert erreicht wird. Das zusätzliche Material soll im weichen oder schmelzflüssigen Zustand einen gegenüber dem hochschmelzenden Isoliermaterial relativ niedrigen elektri­ schen Widerstandswert besitzen. Als zusätzliches Material wird Glas, insbesondere Glasseide, bevorzugt.

Wenn die Wärmeabstrahlung eines Rohrheizkörpers behindert wird, beispielsweise, indem ein den Rohrheizkörper kühlender Luftstrom durch Ausfall des Lüfters, Umfallen oder Abdecken eines Heizlüfters oder z. B. durch starken Kalkansatz, bei Geschirrspül- oder Waschmaschinen behindert wird, dann be­ ginnt der Rohrheizkörper zu glühen mit der Gefahr, daß ein den Rohrheizkörper umgebendes Kunststoffgehäuse in Brand gerät, wodurch Zimmerbrände ausgelöst werden können. Bei in Wasser betriebenen Rohrheizkörpern tritt die Überhitzung auf, wenn der Rohrheizkörper trockengeht, also der Wasser­ spiegel abfällt oder beispielsweise bei Geschirrspülmaschinen der sonst auftreffende Wasserstrahl z. B. durch ein Geschirrteil abgedeckt wird. Die Temperatur, die dabei ein Rohrheizkörper erreichen kann, ist sehr unterschiedlich und hängt von verschiedenen Faktoren ab. In manchen Fällen erreicht die Heizwendel eine Temperatur, bei der Metall von der Oberfläche der Heizwendel in das Isoliermaterial ab­ dampft, wobei es dann zu einer Lichtbogenbildung von der Heizwendel zum Mantelrohr kommen kann. Bei der erwähnten DE 21 24 025 B2 soll ein derartiges "Durchbrennen des Rohrheizkörpers nach außen" verhindert werden, indem durch das schmelzende Glas ein elektrischer Kurzschluß erzwungen wird. Obwohl der Funktions­ mechanismus einleuchtend ist, haben sich jedoch Rohrheizkörper dieser Art in der Praxis nicht durchsetzen können, d. h. es konnte kein exaktes Ansprechen bei einer definierten Außenmantel­ temperatur des Rohrheizkörpers erreicht werden.

Es ist aus der DE-OS 25 14 578 bekannt, dem Isoliermaterial organische Bestandteile, z. B. Alkyl- bzw. Acrylpolysiloxan, beizumischen, um ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Rohrheizkörper zu verhindern. Durch diese Beimischungen wird jedoch die Wärmeleitfähigkeit des Isoliermaterials bei Über­ schreiten einer bestimmten kritischen Betriebstemperatur nicht beeinflußt.

Diese organischen Materialien haben weiterhin den Nachteil, daß sie bei sehr hohen Temperaturen Kohlenstoff abspalten, wodurch der elektrische Isolationswiderstand des Isolations­ material abfällt. Dadurch wird eine Lichtbogenbildung von der Heizwendel zum Mantelrohr begünstigt, welche jedoch unter allen Umständen verhindert werden soll. Durch derartige Lichtbogenbildung kann das Mantelrohr aufgeschweißt werden, wodurch es insbesondere bei Betrieb im Wasser dazu kommen kann, daß das elektrische Gerät an Spannung gelangt.

Aus der DE-PS 7 47 851 geht die Verwendung eines bestimmten Iso­ lationsmaterials innerhalb der Elektrowärmetechnik, wie z. B. bei der Einbettung von Heizwendeln, hervor, jedoch ist aus ihr nicht zu entnehmen, daß dies so einzusetzen ist, daß bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur die Heizwendel durchbrennt.

Weiterhin ist aus der DE-PS 6 22 172 entnehmbar, daß die Rillen eines mit Emaille überzogenen Heizkörpers elektrisch besonders gut isoliert sind, wobei das Emaille bei zunehmender Temperatur seine Isolationsfähigkeit sehr rasch verliert. Es ist in dieser Entgegenhaltung jedoch ein Hinweis hinsichtlich des gewünschten Durchbrennens der Heizwendel bei einer bestimmten Temperatur nicht aufzufinden.

Schließlich geht noch aus der DE-PS 6 84 657 eine Einbettmasse für Heizwicklungen hervor, wobei jedoch auch bei dieser Druck­ schrift ein Hinweis hinsichtlich des gewünschten Durchbrennens der Heizwendel bei einer bestimmten Temperatur nicht aufzufinden ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Rohrheiz­ körper so auszubilden, daß die Heizwendel bei einer definierten Außenmanteltemperatur des Rohrheizkörpers durchbrennt, wobei die Außenmanteltemperatur je nach dem zu bestückenden Gerät so gewählt wird, daß eine Brandgefahr ausgeschlossen ist.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich bei einem gattungsgemäßen Rohrheizkörper jeweils aus den Merkmalen der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 bzw. 8. Die Unteransprüche beschreiben be­ vorzugte Ausführungsformen.

Gemäß der Erfindung wird die Beimischung so gewählt, daß sie bei einer bestimmten kritischen Betriebstemperatur, z. B. bei 700°C, eine ausgeprägte Verschlechterung ihrer Wärmeleitfähigkeit zeigt. Einerseits wird also unterhalb der kritischen Betriebstemperatur die gewünschte hohe Wärmeleitfähigkeit verbunden mit einem guten Wärmeabfluß von der Heizwendel auf den Rohrheizkörpermantel sichergestellt, andererseits wird erreicht, daß bei Überschreiten der kri­ tischen Betriebstemperatur der Wärmefluß schlagartig ver­ schlechtert wird, so daß die Heizwendel in relativ kurzer Zeit durchbrennt. Damit wird gewährleistet, daß der Rohrheiz­ körpermantel keine Betriebstemperatur erreichen kann, bei der das mit dem Rohrheizkörper bestückte Gerät oder dessen Inhalt beschädigt wird oder bei der die häufig verwendeten Kunst­ stoffgehäuse in Brand geraten könnten.

Besonders bevorzugt werden Substanzen, deren Zerfalls­ produkte einen hohen elektrischen Widerstand haben, so daß bei Erreichen der kritischen Betriebstemperatur der elektrische Isolationswiderstand des Isolationsmaterials verbessert, jedoch zumindest nicht wesentlich verschlechtert wird.

Der angestrebte Effekt wird wesentlich verbessert, wenn der Heizwendel eine Substanz beigemischt wird, die bei der genannten Betriebstemperatur chemisch reagiert und die Zer­ störung der Heizwendel fördert. Besonders vorteilhaft ist, wenn diese Substanz auf die Oberfläche der Heizwendel auf­ gebracht oder in die Oberfläche eindiffundiert wird. Im speziellen kann die Substanz so gewählt werden, daß sie bei der genannten Betriebstemperatur auf Chromoxid desoxydierend wirkt, so daß also der die Heizwendeloberfläche schützende Chromoxidbelag wenigstens stellenweise zu Chrom reduziert wird. Obwohl Substanzen, die Säuren abspalten, bevorzugt werden, eignen sich auch andere chemische Verbindungen, die bei der genannten Betriebstemperatur zerfallen und auf das Heizwendelmaterial aggressiv wirken.

Durch die genannte Kombination kann der Temperaturbereich, in welchem es zu einer sicheren Zerstörung der Heizwendel kommt, weiter eingeengt werden. Wenn ein größerer Temperatur­ bereich toleriert werden kann, kann selbstverständlich sowohl die eine wie auch die andere Maßnahme getrennt Anwendung finden.

Weiterhin kann dem Isolationsmaterial eine Substanz bei­ gemischt werden, die die Wärmeleitfähigkeit desselben verbessert, welche jedoch bei der kritischen Betriebstemperatur zerfällt oder ihren Zustand ändert, so daß die Wärmeleit­ fähigkeit des Isolationsmaterials bis in die Nähe des Aus­ gangswertes zurückfällt. Der Durchmesser der Heizwendel ist bei vorgegebener Belastung dünner gehalten als sonst bei dem unvermischten Ausgangsmaterial üblich, so daß diese bei Zerfall der zusätzlichen Substanz durchbrennt.

Diese Ausbildung hat den besonderen Vorteil, daß Kosten bei der Produktion eingespart werden, da die billigeren dünneren Heizwendeln Verwendung finden können.

Die Heizwendeln können mit einem Überzug versehen sein, der bei Erreichen der kritischen Beriebstemperatur verdampft, wobei die in das Isolationsmaterial eindringenden und sich auf den Körnern desselben niederschlagenden Dämpfe die Wärme­ leitfähigkeit desselben verschlechtern.

Claims (17)

1. Rohrheizkörper mit einem Mantelrohr, das mit einem gut wärmeleitenden Isolationsmaterial gefüllt ist und bei dem in das Isolationsmaterial mindestens eine Heizwendel eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wärmeleitfähigkeit des Isolationsmaterial bei Überschreiten einer kritischen erhöhten Betriebstemperatur ausgeprägt ver­ schlechtert, und zwar in dem Maße, daß die Heizwendel durch Überhitzung durchbrennt.

2. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Isolationsmaterial eine Substanz beigemischt ist, die bei der kritischen Betriebs­ temperatur schmilzt und die im schmelzflüssigen Zustand eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzt, wobei sie die Körner des Isolationsmaterials umfließt und den Wärmefluß zwischen diesen Körnern reduziert.

3. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Isolationsmaterial eine kristalline Substanz beigemischt ist, die bei der kritischen Betriebstemperatur ihre Kristallstruktur in eine solche mit geringerer Wärmeleitfähigkeit ändert.

4. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Isolationsmaterial eine chemische Verbindung beigemischt ist, die bei der kritischen Betriebstemperatur reagiert oder zerfällt, wobei die Reakti­ ons- oder Zerfallprodukte eine schlechtere Wärmeleitfähig­ keit als die Ausgangsverbindung besitzen.

5. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beigemischte Substanz bei Zerfall oder Änderung der Struktur den elektrischen Isolationswiderstand des Isolations­ materials erhöht oder zumindest nicht nennenswert verschlech­ tert, so daß eine Lichtbogenbildung von der Heizwendel zum Man­ telrohr verhindert wird.

6. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit definiert in einem Temperaturintervall von ± 100°C einsetzt.

7. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit des Isolationsmaterials auf einen oder auf mehrere Bereiche des Rohrheizkör­ pers beschränkt ist.

8. Rohrheizkörper mit einem Mantelrohr, das mit einem gut wärmeleitenden Isolationsmaterial gefüllt ist und bei dem in das Isolationsmaterial mindestens eine Heizwendel eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel einen Überzug besitzt, der bei Überschreiten einer kritischen erhöhten Betriebstemperatur seine Eigenschaf­ ten ausgeprägt in dem Sinne verändert, daß die Zerstörung der Heizwendel und das Durchbrennen derselben begünstigt wird.

9. Rohrheizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwendel eine Substanz beigemischt ist oder in die Oberfläche derselben eindiffundiert ist, die bei Überschreiten einer kritischen erhöhten Betriebstemperatur ihre Eigenschaften in dem Sinne ändert, daß die Zerstörung der Heizwendel und das Durchbrennen derselben begünstigt wird.

10. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Substanz bei Überschreiten der erhöhten Be­ triebstemperatur die schützende Oxidschicht der Heizwendel durch Reduktion derselben zerstört.

11. Rohrheizkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oberhalb der kritischen Betriebstemperatur auf Chromoxid desoxydierend wirkt.

12. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oberhalb der kritischen Betriebstemperatur eine Säure abspaltet oder in eine Säure zerfällt.

13. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel eine Beimischung oder einen Überzug besitzt, die bzw. der die Zerstörung und das Durchbrennen der Heizwendel oberhalb der kritischen Betriebstemperatur fördert.

14. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das die Heizwendel umgebende Isolationsmaterial seine Wär­ meleitfähigkeit bei Überschreiten einer kritischen Betriebstem­ peratur ausgeprägt verschlechtert.

15. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Isolationsmaterial eine Substanz beigemischt ist, die die Wärmeleitfähigkeit desselben verbessert und die bei der kritischen Betriebstemperatur zerfällt oder ihren Zustand än­ dert, so daß die Wärmeleitfähigkeit des Isolationsmaterials bis in die Nähe des Ausgangswertes zurückfällt und daß der Durch­ messer der Heizwendel bei vorgegebener Belastung dünner gehal­ ten ist als sonst bei dem unvermischten Ausgangsmaterial üb­ lich, so daß diese bei Zerfall der zusätzlichen Substanz durch­ brennt.

16. Rohrheizkörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Substanz derart gewählt ist, daß bei ihrem Zerfall kein Kohlenstoff abgespalten wird, welcher die elektri­ sche Durchschlagsfestigkeit des Isolationsmaterials verschlech­ tern würde.

17. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel mit einem Überzug versehen ist, der bei Er­ reichen der kritischen Betriebstemperatur verdampft und wobei die in das Isolationsmaterial eindringenden und sich auf den Körnern desselben niederschlagenden Dämpfe die Wärmeleitfähig­ keit desselben verschlechtern.