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Elektrische Heizvorrichtung mit eingegossenem Rohrheizkörper Die Verwendung
elektrischer Rohrheizkörper zur Beheizung von größeren Maschinenteilen bereitet
Schwierigkeiten, wenn die Rohrheizkörper unmittelbar in den Maschi-. nenteil eingebettet
sind. Es wurde vorgeschlagen, den zu beheizenden Maschinenteil mit Bohrungen zu
versehen, in die die Rohrheizkörper eingeschoben werden. Hierbei muß aber der Außendurchmesser
des Rohrheizkörpers z. B. durch Schleifen eine solche Größe erhalten, daß er genau
in die Bohrung des Maschinenteiles paßt, um eine gute Wärmeüberleitung zu erhalten.
Nun werden diese Rohrheizkörper im allgemeinen mit Durchmessern von 7 bis
15 nim hergestellt. Bohrungen dieses Durchmessers in den Maschinenteilen
sind aber nur_mit unverhältnismäßig großem Aufwand anzubringen, zumal es sich um
Längen der Rohre von r m unci darüber handelt. Außerdem ist auch die Bearbeitung
der Rohrheizkörper auf solchen Dingen sehr schwierig.
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Dem Rohrheizkörper selbst einen größeren Durchmesser zu geben, ist
auf Grund der hierfür benötigten Einrichtungen sehr kostspielig und auch wärmetechnisch
nicht vorteilhaft. Dagegen hat man versucht, elektrischen Rohrheizkörpern normalen
Durchmessers dadurch einen größeren Durchmesser zu geben, daß man mehrere nebeneinanderliegende
Rohrheizkörper mit einem Metall umgoß und den so entstandenen Heizkörper größeren
Durchmessers in die größeren Bohrungen des Maschinenteils einschob. Als' Eingießmetall
muß hierbei ein Werkstoff verwendet werden, dessen Ausdehnungskoeffizient mit dem
des.zu beheizenden Maschinenteiles nahezu übereinstimmt. Da letzterer
meist
aus Stahl besteht, kann als Eingießinetall nur Gußeisen Verwendung finden.
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Die Verwendung dieses Werkstoffes bedeutet eine hohe thermische Beanspruchung
der einzugießenden Rohrheizkörper, da die Gießtemperaturen sehr hoch liegen und
das Verhältnis des Räuminhaltes des Eingußmetalls zum Rauminhalt der die Wärme aufnehmenden
Stahlteile sehr ungi@nstig ist. Nimmt man z. B. an, daß es genüge, einen einzigen
Rohrheizkörper mit einem Mantelröhr von 917 mm .0' in eine Bohrung von etwa 5o mm-0'
einzusetzen, so würde in diesem Falle leim Gießen obiges Volumenverhältnis etwa
9o : i betragen. Es hat sich nun gezeigt, daß bei einem solchen Verhältnis das Eingienen
von Rohrheizkörpern nicht möglich ist, da durch die zugefügte Wärme das Mantelrohr
der Rohrheizkörper- zum Aufschmelzen kommt und der Rohrheizkörper damit zerstört
ist. Selbst für den Fall, daß man drei solcher Rohrheizkörper eingießt in einen
Durchmesser von etwa 55 mm bei, einem Fertigdurchmesser von. 5o mm, so ergibt sich
noch ein Volumenverhältnis von etwa 3o : i. Wie die Erfahrung gezeigt hat, ist auch
dieses Verhältnis noch äußerst schlecht; die Rohrheizkörper werden zerstört.
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Um das Aufschmelzen und damit die Zerstörung des Rohrheizkörpers beim
Eingießen zu vermeiden, werden erfindungsgemäß in den Gußkörper außer dem Rohrheizkörper
noch Füllungskörper eingegossen, um einerseits die Menge des wärmeabgebenden Umgußwerkstoffes
zu verringern und andererseits die Wärmeableitung zu erhöhen. In der Gußtechnik
ist es bekannt, in eine Gußwandung Rohre aus geeignetem Werkstoff einzubetten, die
von einem Kühlmittel durchströmt werden. Diese Rohre haben den Zweck, eiri gleichmäßiges
Abkühlen und Erstarren der ganzen Gußmasse unter Vermeidung von schädlichen Spannungen
herbeizuführen. Dagegen soll bei- der Verwendung von Füllungskörpern beim Eingießen
elektrischer Rohrheizkörper die Menge des Umgußwerkstoffes vermindert und die Wärmeableitung
erhöht werden, also das Verhältnis vom erfüllten zum umgießenden Raum verkleinert
werden.
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Die eingegossenen Füllungskörper werden aus demselben Werkstoff wie
dei Eingießwerkstoff hergestellt, d. h. in der Regel aus Stahl. Sie müssen in solcher
Form und solcher Menge angeordnet werden, daß das Verhältnis Rauminhalt des beim
Eingießen wärmeabgebenden Stoffes zum Rauminhalt der die Wärme aufnehmenden Metallteile
höchstens 5 : i bis io : i beträgt.
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Bei Heizkörpern, die in Bohrungen von Maschinenteilen eingesetzt werden,
die kreisförmigen Querschnitt haben und bei denen die Rohrheizkörper ebenfalls rund
sind, sind als Füllungskörper runde Stangen oder Rohre zu bevorzugen. Die Verwendung
von Rohren hat den weiteren Vorteil, dä.ß gegebenenfalls während des Eingießens
Kühlmittel.durch die Rohre hindurchgeleitet werden können und auf diese Weise eine
weitere Kühlung erzielt wird.
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Die Anordnung der Füllungskörper im Verhältnis zu den Heizrohren wird
dabei zweckmäßig symmetrisch vorgenommen. Hierbei werden zu n-Rohrheizkörpern n
-r- i Füllungsrohre angeordnet, die zur Erreichung genügender Stabilität unter sich,
z. B. durch VcTschweißung, verbunden sind. Die Anordnung von Stützen genügender
Anzahl und geeigneter Formgebung zur Vermeidung des Durchbiegens ist vorteilhaft.
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Die Aufteilung muß so erfolgen, daß die Rohrheizkörper allseitig von
dem Eingießmetall umflossen werden können, damit eine gute Wärmeleitung von den
Rohrheizkörpern zum Eingießmetall gegeben ist. Die Füllungskörper werden so angeordnet,
daß sie sich gegenseitig berühren. Als elektrische Rohrheizkörper können alle nach
unterschiedlichen ' Verfahren hergestellten ohne weiteres verwendet werden.
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Das Wesen der Erfindung besteht also -darin, daß durch Verringerung
des Rauminhaltes des wärmeabgebenden Umgußwerkstoffes einerseits, durch die Vergrößerung
des wärmeaufnehmenden Rauminhaltes andererseits eine starke Herabsetzung der Gefährdung
der einzugießenden Rohrheizkörper erreicht wird.
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Die Erfindung beschränkt sich keineswegs auf Heizkörper der oben beschriebenen
Form für das Einsetzen in Bohrungen u. dgl.; vielmehr können auch andere Formen
damit hergestellt werden.
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An obigen Beispielen sei die Anwendung der Erfindung erläutert.
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Abb. i zeigt einen Heizkörper a für etwa 5o mm Bohrungsdurchmesser
mit drei eingegossenen Rohrheizkörpern b ohne Füllungskörper. Die Stahlrohre c der
Rohrheizkörper haben innen 7 mm .0', außen 9 mm -0'. Der wärmeaufnehmende Stahlquerschnitt
ist also gleich dem Querschnitt der drei Stahlrohre 917 mm .6', d. h. zusammen etwa
0,75 cmE. Da der Fertigdurchmesser der Heizkörper 5o mm betragen soll, muß
er mit Bearbeitungszugabe mit etwa 55 mmj0'gegossen werden. Der Querschnitt des
Gusses beträgt dabei etwa z2 cmE, das Verhältnis Rauminhalt des Gusses zu Rauminhalt
der Stahlwandungen der Rohrheizkörper also 22 : 0,75 annähernd 3o : i. Versuche
haben gezeigt, daß in diesem Falle von den Röhrheixkörpern aus dem Eingießwerkstoff
sehr schnell so viel Wärme aufgenommen
wird, daß die Stahlwandung
der Rohrheizkörper aufschmilzt. Dadurch sind die Rohrheizkörper unbrauchbar: Abb.
2 zeigt einen nach der Erfindung ausgeführten Querschnitt durch einen Rohrheizkörper
a mit gleichem Außendurchmesser von 5o mm. Den drei Rohrheizkörpern b sind yier
Füllungskörper d zugeordnet, deren Durchmesser und Anordnung so gewählt sind, dali
die Füllungskörper sich gegenseitig berühren, jedoch so viel Zwischenraum lassen,
,laß die Rohrheizkörper allseitig vom Eingußwerkstoff umschlossen sind. Die Verteilung
ist ferner so getroffen, daß der Durchmesser A des die Füllungskörper d umschreibenden
Kreises gleich oder größer ist als de= Durchmesser des die Rohrheizkörper b umschreibenden
Kreises B. Dadurch ist erreicht, daß bei der nachfolgenden Bearbeitung, z. B. Eindrehen
von Nuten o. dgl., erst die Füllungskörper angeschnitten werden, wönach ein weiteres
Abarbeiten eingestellt wird; die Rohrheizkörper sind dadurch vor Beschädigung geschützt.
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In Abb.2 beträgt der Querschnitt des Stahlrohrmantels der drei Rohrheizkörper
wieder etwa 0,75 cmE. Es sind -für die Füllungskörper gewöhnliche I/4"-Gasrohre
verwendet mit 13,2518 -0'; der Metallquerschnitt der vier Füllungskörper
beträgt etwa 5,5 cm=. Der restliche Gußquerschnitt ist bei gleichem Gußaußendurchmesser
von 55 mm votl 22 cm' auf 16,3 cm' herabgesetzt. Das Verhältnis Rauminhalt des Gusses
zu Rauminhalt der wärmeaufnehmenden Stahlteile ist auf 16,3 : o,75 + 5,5
annähernd 2,5 : i herabgesetzt worden. Versuche haben gezeigt, daß dabei die Rohrheizkörper
ohne jede Beschädigung eingegossen werden können.