DE4344341A1 - Rohrheizkörper mit Überlastsicherung und Temperaturfühler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 0 085 465 A1 geht ein Rohrheizkörper der vorste­ hend genannten Art hervor. Dieser Rohrheizkörper kann für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke Verwendung finden. Wird er beispielsweise dazu verwendet, ein in einem Behälter befind­ liches Medium zu erwärmen bzw. zu erhitzen, so ist es not­ wendig, in der Behälterwand eine Durchbrechung vorzusehen, durch welche der Rohrheizkörper in den Behälter eingeführt werden kann. Diese Durchbrechung wird mittels einer Flansch­ platte verschlossen, wobei die Enden des U-förmig gebogenen Rohrheizkörpers durch die Flanschplatte hindurchgeführt wer­ den. Soll neben der Temperatur des Rohrheizkörpers selbst auch die Temperatur des zu erhitzenden Mediums überwacht werden, so besteht die Notwendigkeit, entweder in der Behäl­ terwand oder aber in der Flanschplatte eine weitere Durch­ brechung zum Durchführen eines Temperaturfühlers durch die Behälterwand bzw. Flanschplatte vorzusehen. Die erste Vari­ ante hat neben den zusätzlichen Bearbeitungsschritten den Nachteil, daß hierdurch eine weitere potentielle Undichtig­ keitsstelle erzeugt wird. Bei der zweiten Variante muß eine weitere Durchbrechung zwar nicht in der Behälterwand vorge­ sehen werden, jedoch muß die Öffnung für den Rohrheizkörper entsprechend der dann größeren Flanschplatte vergrößert werden, was zum einen eine weitere Schwächung der Behälter­ wand bedeutet und zum anderen Dichtungsprobleme aufwirft.

Aus der EP 0 051 914 A2 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Anbringung einer durch einen Rohrheizkörper gebildeten Heiz­ einrichtung in einer Öffnung einer Behälterwand bekannt, bei der die Flanschplatte mittels einer Spanneinrichtung an der Behälterwand festgelegt wird. Die Spanneinrichtung besteht aus einer an der Innenseite der Behälterwand anliegenden Spannplatte, die mit einem die Flanschplatte durchsetzenden Spannbolzen fest verbunden ist. Mittels einer Mutter wird die Spannplatte gegen die Innenseite der Behälterwand ggf. unter Zwischenschaltung eines Dichtungselementes gepreßt. Bei die­ ser bekannten Vorrichtung ist der Spannbolzen hohl ausgebil­ det und dient zur Aufnahme eines Temperaturfühlers für das zu erhitzende Medium. Diese an sich günstige Lösung hinsichtlich der Größe der Flanschplatte und der Anzahl der notwendigen Durchbrechungen ist aber verhältnismäßig aufwendig und teuer in der Herstellung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rohrheizkör­ per der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine Überwa­ chung des zu erhitzenden Mediums gestattet.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst. Durch die Anbringung des Temperatur­ fühlers im Bereich der Anschlußelemente befindet sich dieser im unbeheizten Abschnitt des Rohrheizkörpers. Da er dabei in unmittelbarer Nähe zu der Innenwand des Mantelrohres plaziert ist, besteht eine gute Wärmeleitung zu dem von ihm zu überwachenden Medium. Gleichzeitig wird er dabei nicht von der Temperatur der Heizwendel beeinflußt.

Über eine Anschlußleitung ist der Temperaturfühler mit einer Steuereinrichtung verbunden, die den Rohrheizkörper in der Weise steuert, daß die gewünschte Temperatur für das zu er­ hitzende Medium eingehalten wird. Es besteht hierbei weiter­ hin die Möglichkeit, daß der Temperaturfühler auch als Absicherung für den Rohrheizkörper Verwendung findet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß bei Übersteigen der eigentlich zu überwachenden Betriebstemperatur des Mediums eine Grenztemperatur vorgesehen wird, die kleiner ist als die Durchschmelztemperatur des Rohrheizkörpers, und daß bei Erfassen dieser Grenztemperatur durch den Temperatur­ fühler die Stromzufuhr zu dem Rohrheizkörper bzw. der Heizwendel mittels einer Steuereinrichtung oder einer Schalteinrichtung unterbrochen wird. Weiterhin kann der Temperaturfühler auch als zweite Absicherung für den Rohrheizkörper Verwendung finden. Wenn beispielsweise eine im Bereich der Anschlußelemente vorgesehene Überlastsicherung versagen sollte, oder diese Überlastsicherung zwar angespro­ chen hat, aber aufgrund eines technischen Defektes die Heizwendel weiterhin mit der Stromquelle verbunden bleibt, so kann eine Schalt- oder Steuereinrichtung so programmiert bzw. gestaltet sein, daß bei Einreichen einer über der Be­ triebstemperatur für das zu erhitzende Medium aber unter der Durchschmelztemperatur des Rohrheizkörpers liegenden Temperatur, die Stromversorgung für den Rohrheizkörper abgeschaltet wird. Somit besteht die Möglichkeit, den Rohr­ heizkörper doppelt abzusichern.

Des weiteren besteht die Möglichkeit, zwischen dem Abschnitt des Rohrheizkörpers, in dem die Heizwendel vorgesehen ist, und dem Abschnitt der Anschlußelemente eine Isolierung an dem Mantelrohr vorzusehen, so daß der Temperaturfühler von der von der Heizwendel erzeugten Temperatur nicht beeinflußt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das Mantelrohr mehrteilig aufgebaut ist in der Weise, daß die Rohrabschnitte für die Anschlußenden in den die Heizwendel aufnehmenden Rohrabschnitt unter Zwischenschaltung einer thermischen Isolierung eingesteckt werden. Dies ist selbst­ verständlich auch nur an dem Ende des Rohrheizkörpers mög­ lich, der zur Aufnahme des Temperaturfühlers vorgesehen ist. Ebenso besteht die Möglichkeit, den Temperaturfühler so aus­ zuwählen bzw. zu dimensionieren, daß bei Erreichen der Be­ triebstemperatur seitens der Heizwendel der Temperaturfühler in der Lage ist, die Temperatur des zu erhitzenden Mediums zu überwachen.

Der Temperaturfühler sollte in der Weise in der Nähe der Innenwand des Mantelrohres angeordnet sein, daß er die Temperatur des zu überwachenden Mediums ohne Schwierigkeit erfassen kann. Es kann hierbei beispielsweise vorgesehen sein, daß der Temperaturfühler an der Innenwand des Mantelrohres anliegt oder in dichter Nähe hierzu.

Der in der Nähe der Innenwand des Mantelrohrs im unbeheizten Abschnitt des Rohrheizkörpers angeordnete Temperaturfühler kann die unterschiedlichsten Formen annehmen. So besteht die Möglichkeit, daß er lediglich punktförmig ausgebildet ist, so daß er beispielsweise, bezogen auf einen Mediumpegel, am oberen Endbereich dieses Pegels angeordnet ist. Ebenso kann er, um eine Temperaturüberwachung auch bei einem geringeren Füllstand des zu erhitzenden Mediums zu ermöglichen, ringförmig in der Weise ausgebildet sein, daß er entlang des vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts des Mantelrohres an dessen Innenwand anliegt oder in unmittelbarer Nähe zu dieser angeordnet ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß er entlang eines gedachten Ringes in Ringabschnitten an der Innenwand des Mantelrohres anliegt oder in unmittelbarer Nähe zu dieser angeordnet ist.

Der Temperaturfühler kann durch die unterschiedlichsten Ele­ mente gebildet sein. So besteht die Möglichkeit, daß er bei­ spielsweise durch ein NTC-, PTC- oder Bimetall-Element ge­ bildet. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß er als Wider­ standsdraht ausgebildet ist. Ebenso kann der Temperaturfühler ein Element mit einem negativen oder positiven Temperatur­ gradienten sein. Weiterhin kann der Temperaturfühler als ein Element ausgebildet sein, das über die Änderung seines Widerstandswertes eine Messung der Temperatur erlaubt.

Um eine Beeinflussung des Temperaturfühlers von der von der Heizwendel erzeugten Hitze über eine Wärmeleitung beispiels­ weise durch die Anschlußelemente zu unterbinden und/oder um ihn von den elektrischen Bauteilen des Rohrheizkörpers, wie beispielsweise Anschlußelemente oder Heizwendel, zu isolieren, kann weiterhin vorgesehen sein, daß zwischen dem Temperaturfühler und dem Anschlußelement bzw. ggf. der Heizwendel eine thermisch und/oder elektrisch isolierende Schicht vorgesehen ist. Die Wahl des Materials dieser Isolierschicht kann dabei in Abhängigkeit der von dem Rohrheizkörper zu erzielenden Betriebstemperatur und/oder den elektrischen Werten gewählt werden. Liegt diese Betriebs­ temperatur nur geringfügig über der Umgebungstemperatur, so kann je nach Abstand des Temperaturfühlers von dem Anschluß­ element bzw. den inneren Bauteilen des Rohrheizkörpers Luft ein ausreichender Isolator sein. Ebenso besteht die Mög­ lichkeit, daß ein Magnesiumoxid-Pulver als Isolierelement benutzt wird. Schließlich kann die in dem bekannten Rohrheizkörper bereits vorgesehene Isolierperle, die das Rohrheizkörperende gegenüber der Umwelt abschließt oder andere Formkörper, als Isolierkörper verwendet werden. Schließlich ist auch ein flüssig ausgebildeter Isolierkörper denkbar. Es wird also angestrebt, den Temperaturfühler gegenüber allen primären und sekundären Wärmequellen mit Ausnahme des zu überwachenden Mediums und/oder stromführenden Teilen abzuschirmen. Hierbei ist noch zu bemerken, daß der Temperaturfühler in das unbeheizte Ende des Rohrheizkörpers soweit eingeschoben werden kann, daß er einerseits nicht über Wärmeleitungseffekte von der von der Heizwendel abgestrahlten Temperatur beeinflußt wird, aber andererseits in der Lage ist, die Temperatur des zu überwachenden Mediums sicher und zuverlässig zu erfassen.

Die Rohrheizkörper werden in großen Stückzahlen hergestellt. Hierbei können das gleiche Mantelrohr, die gleiche Heizwendel und die gleichen Anschlußelemente für verschiedene Rohrheiz­ körper unabhängig von deren Betriebstemperatur Verwendung finden. Rohrheizkörper mit verschiedener Betriebstemperatur können sich durch die Überlastsicherung und/oder den Tempe­ raturfühler unterscheiden. Zur Senkung der Herstellkosten kann deshalb vorgesehen sein, daß die Überlastsicherung und/oder der Temperaturfühler von außen einschiebbar in das Ende des Rohrheizkörpers ausgebildet sein können. Hierbei besteht zum einen die Möglichkeit, daß die Eigenschaft "von außen einschiebbar" nach der endgültigen Fertigstellung des Rohrheizkörpers die Überlastsicherung und/oder der Tempera­ turfühler durch entsprechende Maßnahmen an dem Rohrheizkör­ perende festgelegt werden, so daß sie nicht mehr nach außen ausziehbar sind. Zum anderen besteht aber ebenso die Mög­ lichkeit, auch danach die Überlastsicherung und/oder den Temperaturfühler so zu gestalten, daß diese von außen ausge­ wechselt werden können.

Zur Steuerung der Betriebstemperatur des zu erhitzenden Me­ diums ist der Temperaturfühler mit einer Steuereinrichtung, die die Stromzuführung zu der Heizwendel steuert, verbunden. In erster Linie ist die Aufgabe des Temperaturfühlers dabei, die angestrebte Temperatur für das zu erhitzende Medium ein­ zuhalten. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Tempera­ turfühler als weitere oder alleinige Absicherung gegen ein Durchschmelzen des Rohrheizkörpers vorzusehen. Dies ist ins­ besondere dann möglich, wenn die Steuereinrichtung zweistufig ausgebildet ist, d. h., daß sie bis zur Erreichung der Be­ triebstemperatur die Stromzuführung zu der Heizwendel ent­ sprechend steuert, und bei Überschreiten der Betriebstem­ peratur und Erreichen einer vorgegebenen Temperatur vor dem Durchschmelzen des Rohrheizkörpers die Stromzufuhr zu der Heizwendel vollständig unterbindet. Hierdurch wird sicherge­ stellt, daß bei einem Versagen der Überlastsicherung bzw. bei einem technischen Defekt, bei welchem trotz Ansprechen der Überlastsicherung die Heizwendel weiterhin mit Strom versorgt wird, oder bei nicht vorhandener Überlastsicherung der Rohr­ heizkörper sicher abgeschaltet wird.

Zu bemerken ist noch, daß der Rohrheizkörper jede beliebige Form annehmen kann. So besteht die Möglichkeit, daß er lang­ gestreckt, C- oder U-förmig ausgebildet ist. Je nach der Gestaltung des Rohrheizkörpers und/oder dem Einsatzort bzw. dem zu überwachenden Medium können ein oder mehrere Tempera­ turfühler auf die vorstehend beschriebenen Art und Weisen in den unbeheizten Rohrenden des Rohrheizkörpers vorgesehen sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein Ausführungs­ beispiel werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ende eines erfin­ dungsgemäßen Rohrheizkörpers und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Ende eines erfindungsgemäßen Rohrheizkör­ pers 10 dargestellt. Das andere Ende des Rohrheizkörpers 10, welches nicht dargestellt ist, kann ebenso aufgebaut sein. Des weiteren besteht die Möglichkeit, daß der Rohrheizkörper 10 im wesentlichen längs gestreckt ist oder aber eine U-, C- oder haarnadelförmige Gestalt aufweist.

Wie weiterhin aus Fig. 1 hervorgeht, ist in einem Mantelrohr 12 des Rohrheizkörpers 10 eine elektrische Heizwendel 14 in Isoliermaterial 16, wie beispielsweise einem verdichteten Magnesiumoxid-Pulver, eingebettet. Die Heizwendel 14 ist an einem Anschlußbolzen 18 befestigt, welcher ein langgezogenes konisches Ende 18a besitzt, das sich an einen im wesentlichen zylindrischen Kopf 18b anschließt. Die Befestigung der Heiz­ wendel 14 an dem konischen Ende 18a des Anschlußbolzens 18 erfolgt nach dem Aufschieben der Heizwendel 14 an einer Stelle 20 beispielsweise durch Schweißen. Hierbei kann vor­ zugsweise eine berührungslose Schweißtechnik, wie beispiels­ weise die Laserstrahlschweißtechnik verwendet werden. Über den zylindrischen Kopf 18b des Anschlußbolzens 18 und die Schweißstelle 20 ist ein Anschlußrohr 22 geschoben, das auf die Schweißstelle 20 aufgepreßt ist, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht. Das Anschlußrohr 22 wird von einer hülsenför­ migen, gestuften Isolierperle 24 konzentrisch im Mantelrohr 12 gehalten, wobei das Stirnende des Anschlußrohres 22 über das Stirnende der Isolierperle 24 hinausragt.

In das Anschlußrohr 22 ist eine im wesentlichen zylindrische Schmelzsicherung 26 eingeschoben, die an einem Anschlußdraht­ stück 28 befestigt ist. Über das Anschlußdrahtstück 28 ist ein Isolierschlauch 30 geschoben. Gegebenenfalls kann der Rohrheizkörper 10 auch ohne Überlastsicherung 26 auskommen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt die Isolierperle 24 an ihrem, bezogen auf die Fig. 1 und 2, oberen Ende eine Nut 24a, welche zur Aufnahme eines Temperaturfühlers 32 dient. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, erstreckt sich hierbei die Nut 24a von außen in das Innere des Mantelrohres 12, wobei die Nut 24a aber nicht vollständig bis zum Ende der Isolierperle 24 reicht. Der in die Nut 24a eingeschobene Temperaturfühler 32 kann beispielsweise ein NTC-Element sein. In dem vorlie­ genden Ausführungsbeispiel ist der Temperaturfühler 32 als punktförmiges Element ausgebildet. Er liegt, wie dies insbe­ sondere aus Fig. 2 hervorgeht, an der Innenseite 12a des Mantelrohres 12 an.

Je nachdem, ob die die Überlastsicherung bildende Schmelzsi­ cherung 26 und/oder der Temperaturfühler 32 nach der endgül­ tigen Fertigstellung des Rohrheizkörpers 10 ausgetauscht wer­ den soll, kann die Schmelzsicherung 26 austauschbar oder nicht austauschbar und der Temperaturfühler 32 austauschbar oder nicht austauchbar von außen einschiebbar ausgestaltet sein. Soll nach dem Einbau des Temperaturfühlers 32 dieser nicht austauschbar sein, so kann, wie dies in Fig. 1 strich­ punktartig dargestellt ist, die Nut 24a mit einem Verschluß­ propfen 34, beispielsweise aus Harz, versehen sein.

Wie noch anzumerken ist, ist der Temperaturfühler 32 über ein Leitungselement 36 mit einer nicht weiter dargestellten Steuereinrichtung verbunden, welche in Abhängigkeit der vom Temperaturfühler 32 festgestellten Temperatur die Stromzu­ führung zu von einer ebenfalls nicht weiter dargestellten Stromquelle der Heizwendel 14 steuert.

Wie aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht, ist der Temperaturfüh­ ler 32 außerhalb des Bereiches der Heizwendel 14, also im kalten Ende des Rohrheizkörpers 10 angeordnet. Hierdurch wird eine Beeinflussung des Temperaturfühlers 32 durch die von der Heizwendel 14 abgestrahlte Temperatur bzw. Wärme ausgeschlos­ sen. Wie weiterhin aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Tempera­ turfühler bis etwa der Mitte der Überlastsicherung 26 in das unbeheizte Ende des Rohrheizkörpers 10 eingeschoben. Grund­ sätzlich kann der Temperaturfühler 32 auch bis zur Heizwendel 14 in das Rohrheizkörperende eingeschoben werden, wenn sichergestellt ist, daß eine ausreichende Isolierung zwischen der Heizwendel 14 und dem Temperaturfühler 32 vorhanden ist.

Claims (15)

1. Rohrheizkörper, umfassend ein Mantelrohr (12), eine Heizwendel (14), welche in ein Isoliermaterial (16) eingebet­ tet in dem Mantelrohr (12) untergebracht ist, Anschlußele­ mente (18, 22), die an den Enden der Heizwendel (14) angeord­ net sind und über die die Heizwendel (14) mit einer Strom­ quelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich wenigstens eines Anschlußelementes (18, 22) ein Temperaturfühler (32) in das Mantelrohr (12) eingeschoben ist, der in unmittelbarer Nähe der Innenwand (12a) des Mantelrohres (12) plaziert ist.

2. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) an der Innenwand (12a) des Mantelrohres (12) anliegt.

3. Rohrheizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) ringförmig entlang der Innen­ wand (12a) des Mantelrohres (12) angeordnet ist.

4. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) durch ein NTC-Element gebildet ist.

5. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) durch ein PTC-Element gebildet ist.

6. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) durch ein Bimetall-Element ge­ bildet ist.

7. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) durch einen Widerstandsdraht gebildet ist.

8. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlußelement (18, 22) und dem Temperatur­ fühler (32) eine Isolierschicht (24) vorgesehen ist.

9. Rohrheizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht durch einen das Anschlußelement (18, 22) umgebenden Isolierkörper (24) gebildet ist.

10. Rohrheizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht durch eine Magnesiumoxidmasse (24) gebildet ist.

11. Rohrheizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (24) flüssig ist.

12. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) von außen einschiebbar ausge­ bildet ist.

13. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) mit einer Steuereinrichtung in Verbindung steht, die die Stromzufuhr zu der Heizwendel (14) steuert.

14. Rohrheizkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zweistufig ausgebildet ist.

15. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Überlastsicherung (26), die direkt oder indirekt mit der Heizwendel (14) verbunden ist und in Reihe mit wenigstens einem Anschlußelement (18, 20) geschaltet ist, vorgesehen ist.