DE8203788U1 - Rohrheizkoerper mit einer ueberlastungssicherung - Google Patents

Description

* Φ Λ ·

Rohr he ι zkcrjgcr γϊϊ! t sirisr übsrlast sicherung

Die Neuerung betrifft einen Rohrheizkörper mit einer Heizwendel aus Widerstandsdraht, welche in Isoliermaterial eingebettet in einem Mantelrohr untergebracht ist, mit einer Überlastsicherung.

Aus der GB-PS 9*fO £99 ist ein Rohrheizkörper mit den angegebenen Merkmalen bekannt geworden. Mit einem Bolzen, an welchem die Heizwendel befestigt ist, ist ein Kontakt verbunden, welcher von einer Bimetal I anordnung gesteuert wird. Die beschriebene Anordnung läßt sich jedoch praktisch nicht realisieren. Die Mantelrohre von handelsüblichen Rohrheizkörpern für Haushaltsgeräte haben vor dem Verdichten einen Außendurchmesser von 10 mm und nach dem Verdichten einen solchen

6 -

von 8,5 rrm· Abzüglich der Wandstärken für das Mantelrohr steht dementsprechend ein Raum von weniger als 6 mn zur Verfügung, in welchem unter Berücksichtigung der elektrischen Isolationen und der Durchschlagfestigkeit für 220 Volt ein Schalter mit einer Schaltleistung von über 0,i '.:W unterzubringen wäre. Darüber hinaus muß der Bimetal!schalter durch eine Einstellschraube oder dgl. justiert werden, damit eine Abscha1ttemperatur in einem eng begrenzten Temperaturbereich erzielt wird. Diese Justierung erscheint bei dem zur Verfugung stehenden Raum undurchführbar.

Bei den in der genannten Druckschrift dargestellten Ausführungsformen mit konstantem Durchmesser des Rohr heizkörpermantelrohres (Fig. 1 bis 3) liegt der den Schalter steuernde Bimetallstreifen einseitig an der gekrümmten Innenfläche des Mantelrohres an. Abgesehen davon, daß nicht verständlich ist, wie ein in sich gekrümmter Bimetallstreifen sich in seiner Längsrichtung verbiegen soll, erfolgt also die Beeinflussung desselben durch die auf einer Seite des Mantelrohres herrschende Temperatur und nicht über die Temperatur der Heizwendel, die jedoclh für das Durchbrennen des Rohrheizkörpers ursächlich ist. Die anderen Ausführungsformen (Fig. 4 bis 5) erfordern ein Aufweiten des. Mantelrohrendes, was, abgesehen von den Bearbeitungskosten, das Einführen des Rohrheizkörpers in die Flanschöffnungen, z. B. beim Beheizen

von Wasserbehältern, unmöglich macht. Außerdem ist der Wärme- | Ieitungsweg zu lang und die aufzuheizende Masse im Ende des Rohrheizkörpers zu groß, so daß die Ansprechzeit und auch die Ansprechtoleranz zu groß werden.

Aus der DE-OS 21 Ol 062 ist ein elektrischer Rohrheizkörper _s mit Temperaturbegrenzer bekannt geworden* bei oem das Schalt- | glied des Temperaturbegrenzers zusammen mit dem Heizleiter in f der verdichteten Isoliermasse des Heizkörpers eingebettet ist. Das Schaltglied kann dabei eine Schmelzlotsicherung oder ' eine Bimetallsicherung sein. Eine Anordnung der Sicherung in- _r nerhalb 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 Rohrheizkörpers aufgewendeten WalzkrMfte sind so stark, daß z. B. auch massive in das Isoliermaterial eingebettete Bolzen in ihrem Durchmesser verjüngt werden. Es wurde bisher noch keine Sicherung gefunden, die derartigen Walzkräiten widerstehen könnte.

Die Anordnung der Sicherung innerhalb des beheizten Bereiches hat den weiteren Nachteil, daß die Sicherung auch bei der meist unvermeidlichem Verkalkung des Rohr he·izkörpers anspricht, da sich durch die Verminderung der Energieabgabe

1 das Rohrheizkörper innere aufheizt. Da aber Rohrheizkörper so f

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.

Aufgabe der Neuerung ist es, einen Rohrheizkörper mit Überlastsicherung zu schaffen, bei dem eine verbesserte Ansprechcharakteristik der Überlastsicherung erzielt wird.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.

Gemäß der Neuerung wird also die Überlastsicherung konzentrisch im unbeheizten Teil innerhalb des Rohrhejzkörpers angeordnet- Diese Anordnung am Anschlußende des Rohrheizkörpers erlaubt es, den Rohrheizkörper zu verdichten und die Sicherung erst anschließend einzusetzen. Dadurch wird eine Beschädigung der Sicherung auf einfache Weise grundsätzlich vermieden .

Da die unbeheizten Teile des Rohrheizkörpers nicht verkalken und zudem kalter sind als die beheizten, registriert die Sicherung nur Temperaturerhöhungen der Heizwendel, bezogen auf das relativ kalte unbeheizte Ende des Rohrheizkörpers und unabhängig von Verkalkungen. Damit kann der Sicherung ein auch die Fertigungstoieranzen berücksichtigender und den Rohrheizkörper vor Überlastung schützender Abschaltwert gegeben werden*

Es kotTTTit also nach der neuen Erkenntnis darauf an, daß einerseits die Sicherung über ihre gesamte Oberfläche mit einem konstanten Wert gekühlt und andererseits in unmittelbarem Kontakt zur Heizwr-adel aufgeheizt wird. Nur dadurch ist gewährleistet, daß erst bei Überschreiten einer bestimmten Heizwende 1 temperatur unabhängig von eventuell auftretenden Verkalkungen, die zwar die Temperatur im Rohrheizkörper etwas erhöhen können, jedoch die Heizwendel noch nicht gefährden, ein exaktes Ansprechen der Schmelzsicherung gewährleistet wi rd.

Durch die neue Ausbildung des Ronrheizkörpers ergeben sich mehrere Vorteile. Da der Rohrheizkörper selbst seine genau abgestimmte Sicherung enthält, entfallen eine Reihe von Unsicherheit siaktoren. Vor allem ist sichergestellt, daß unabhängig von den Betriebsbedingungen und der Betriebszeit des

- 10 -

mit dem Rohrheizkörper bestückten Gerätes der Ansprechwert der Überlastsicherung zwangsläufig immer der gleiche bleiben muß. Selbst wenn zusätzliche Temperaturschalter und Regler verwendet v/erden, ist in jedem Falle sichergestellt, daß bei Ausfall dieser Temperaturregler die Überlastsicherung bei Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur anspricht.

Die beiliegenden Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigern

Fig. 1 einen Schnitt des Anschlußendes einer ersten Ausführungsform eines Rohrheizkörpers j

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 einer zweiten Ausführungs form.

In einem Mantelrohr 1 eines Rohrheizkörpers ist in bekannter Weise eine elektrische Heizwendel 2 in Isoliermaterial 3, z. B,. Magnesiumoxid, eingebettet. Die Heizwendel 2 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 an einem Anschlußbolzen befestigt, welcher ein langgezogenes konisches Ende 5· besitzt, das sich an einen im wesentlichen zylindrischen Kopf anschließt. Das Anschweißen der Heizwendel 2 erfolgt vorzugsweise mit einer berührungslosen Schweißtechnik, z. B. einer Laser st rahl Schweißtechnik, an der Schweißstelle {*. Über

- Il -

den zylindrischen Teil des Anschlußboizens h und die Schweiß- 1 stelle 6 ist ein Anschlußrohr 7 geschoben, das auf die f Schweißstelle 6 aufgepreßt ist. Das Anschlußrohr 7 wird von j einer hülsenförmigen Isolierperle S konzentrisch im Mantelrohr 1 gehalten, wobei das Stirnende des Anschlußrohres 7 J über da& Stiftende der Isolierper Ie £ h

In das Anschlußrohr 7 ist nun eine im wesent1ichen zylindri- |

S sehe Schmelzsicherung 9 eingeschoben, die an einem Anschluß- S

drahtstück 11 befestigt ist. Über dav Anschlußdrahtstück 11 | ist ein Isolierschlauch 12 gezogen. I

Die im Mantelrohr 1 liegende Länge des Anschlußrohres 7 ist |

in das Isoliermaterial 3 eingebettet. Der Rohrheizkörper kann |

s damit zur Verdichtung des Isoliermaterials 3 auf volle Länge | gewalzt werden, wobei das Anschlußrohr 7 in seiner Lage ent- | sprechend fixiert wird. Das langgezogene konische Ende 5 des
Anschlußbolzens 4 ermöglicht dabei, daß sich die Preßwaizen

in automatischer Steuerung entsprechend einstellen können, | wobei de»- Walzeneingriff vergrößert, jedoch der Anpreßdruck 1

I konstant gehalten wird.

Der dargestellte Rohrheizkörper hat einen Doppelanschluß,
wobei das über die Isolierperle 8 hinausragende Ende des Anschiußrohres 7 eine unmittelbare elektrische Verbindung zu

der Heizwendel 2 besitzt, während das überstehende Ende des Anschlußdrahtes 11 eine elektrische Verbindung zur Heizwendel 2 über die Schmelzsicherung 9 ermöglicht.

Der Rohrheizkörper kann also z. B. im Herstellerwerk zu Prüizwecken mit einer über das Aufnahmevermögen der Schmelzsicherung 9¹ hinausgehenden Spannung beaufschlagt werden. Weiterhin kann über dieses Anschlußende festgestellt werden, ob die Heizwendei einschließlich ihrer Schweißstelle 6 auf dem fonschlußbolzen 4 intakt ist. Weiterhin kann das Ende des Anschlußrohres 7 für Betriebs- oder Überwachungszustände herangezogen werden, die nicht sicherungsbedürftig; sind, z. B. Überwachung der Temperatur der Heizwendel 2 durch Widerstandsmessung, laufende Kontrolle des Ableitstromes usw.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß der Anschlußbolzen 4 entfällt. Es ist ein Anschiußrohr 13 vorgesehen, dessen im Rohrheizkörper liegendes Ende 14 langgezogen konisch ausgebildet ist. Die Heizwendel 2 ist bei 15 auf dieses konische Ende 14 aufgeschweißt. Die Schmelzsicherung 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 die Schmelzsicherung 9 durch entsprechende Klemmung des Endes 16

- 13 -

besser fixiert ist. Außerdem ist die Kontaktgabe zuverlässiger .

Die Anwendung einer berührungs1 ösen Schweißtechnik, z. B. mittels Laserstrahlen, zur Befestigung der Heizwendel 2 ist besonders bei der Ausführungsform nach Fig. 2 von besonderer Bedeutung. Bei dem bisherigen Schweißverfahren, bei welchem die Heizwendel mittels Schweißelektroden beim Schweißvorgang angepreßt werden muß, besteht die Gefahr, daß das konisch zulaufende innere Stirnende 14 des Anschlußrohres 13 eingedrückt wird. Würde man zur Vermeidung dieser Gefahr das Anschlußrohr 13 mit größerer Wandstärke herstellen, dann würde bei einem Rohrheizkörper üblicher Dimensionierung die Stärke der Schicht aus Isoliermaterial 3 zwischen dem Mantelrohr 1 und dem Anschlußrohr i3 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 der Schmelzsicherung eingesteckt ist.

Eine andere Möglichkeit der Ausbildung besteht darin, daß in das Mantelrohrende ein Rohrstück aas gut wärmeleitendem Material, vorzugsweise aus Kupfer, eingesteckt ist und daß

ein PTC-ELlement oder ein anderer Wärmefühler mit dem Rohrstück Wärmekontakt hat. Unter "PTC-Elementen" sind dabei Elemente aus einem Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturgradienten zu verstehen. Bei steigender Temperatur nimmt der Widerstandswert zu. Man kann dementsprechend die Schaltung so auslegen, daß der Stromfluß durch den Rohrheizkörper mit steigender Temperatur verringert oder bei Erreichen einer Höchsttemperatur unterbrochen wird. Selbstverständlich können auch andere Wärmaiühler. gegebenenfalls in Verbindung mit einer elektronischen Schalteinrichtung, verwendet werden.

Claims (1)

1. Patentanwälte
   Steinsdoifetr. 21-22 · D-8000 München 22 - TeL 089 / 22 94 41 - Telex: 5 22208

   TELEFAX GR-3 89/2716063 GRJ + RAPIFAX -r RICOH 89/2720430 GÜ2 + Ds'FOTEC 6000 89/2720481

   ELPAG AG CHUR
   G 82 03 788.4
   10 279 - SC/Li
   29. Mai 198*

   Rohrheizkörper mit einer Überlastsicherung

   Schutzansprüche:

   1. Rohrheizkörper mit einer Heizwendel aus Widerstandsdraht, welche in Isoliermaterial eingebettet in einem Mantelrohr untergebracht ist, mit einer Über lastsicherung, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastsicherung (9) konzentrisch in dem Anschlußende des Mantelrohres (1) untergebracht ist.

   ~ im ~~

   2. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastsicherung (9) in ein konzentrisch im Mantelrohr (1) angeordnetes Rohr (7, 13) eingeschoben ist.

   3. Rohrheizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Überlastsicherung eine Schmeizsicherung \9) ist und auswechselbar ist.

   : ^. Rohrheizkörper nach Anspruch i oder 2, dadurch

   gekennzeichnet , daß die Überlastsicherung mindestens ein PTC-Element enthält.

   5. Rohrheizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Überlastsicherung ei^.en Wärmefühler für eine elektronische Schaltung enthält.

   6. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß aus dem Stirnende des Mantelrohres (I) zwei getrennte elektrische Anschlüsse (7, 11) herausgeführt sind, von denen einer unmittelbar mit der Heizwendel (2) verbunden ist, währen'⁴ der andere über die Schmelzsicherung (9) mit der Heizwendel (2) verDunden ist.

   7- Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis k _r d a f durch gekennzeichnet, daß die Schmelz-

   ■ * * M

   sicherung (9) mit ihrem inneren Stirnende an dem äußeren Stirnende eines Anschlußbolzens (4) anliegt, an den die Heizwendei (2) aufgeschweißt ist.

   8- Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis ^dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschiußrohr (13) mit einem langgezogenen konisch zulaufenden inneren Stirnende (14) vorgesehen ist und daß die Heizwendel (2) auf das konische St^:rnende (14) des Anschlußrohres (13) aufgeschweißt ist.

   9. Rohrheizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung (9) eine langgezogene Spitze (16) besitzt, die in das konisch zulaufende Stirnende (14) des Anschußrohres (13) eingeschoben ist.

   10. Rohrheizkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schmelzsicherung (9) einen abstehenden Anschlußdraht besitzt, der in eine entsprechende, im Rohrheizkörperende angeordnete Anschlußbuchse eingesteckt ist.

   -ti11. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung (9) mit ihrem inneren Stirnende an dem äußeren Stirnende eines Anschlußbolzens (<O anliegt, auf den die Heizwendel (2) aufgeschweißt ist«

   12. Rohrheizkörper nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet , daß das innere Stirnende des Anschlußrohres (7) auf die Verbindungsschweißstelle (6) der Heizwendei (2) mit dem Anschlußbolzen (4) aufgepreßt ist.

   13. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel (2) auf das konisch zulaufende Ende (5) des Anschlußbolzens (4) bzw. auf das konisch zulaufende Stirnende (16) des Anschlußrohres (13) mittels einer berührungslosen Schweißtechnik, z. B. Laserstrahlschweißtechnik, aufgeschweißt ist.

   14. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in da<> Mantelrohrende ein Rohrstück aus gut wärmeleitendem Material, vorzugsweise aus Kupfer, eingesteckt ist und daß ein PTC-EIement oder ein anderer Wärmefühler mit dem Rohrstück Wärmekontakt hat.