DE9400815U1 - Heizleitungselement - Google Patents

Description

HEMS-07gDE

18. Januar 1994

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BESCHREIBUNG Heizleitungselement

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizleitungselement mit einem einseitigen Anschluß mit einer Zuführleitung und einer Rückführleitung, wobei das Heizleitungselement einen keine Wärme abgebenden Kaltanschlußbereich und einen Wärme abgebenden Heizleitungsbereich aufweist.

Derartige Heizleitungselemente werden bevorzugt in Tiefkühlzellen mit Tiefkühlaggregaten eingesetzt, die eine Tauwasserlaufbeheizung aufweisen. Hierbei dienen die Heizleitungselemente dazu, den Abluß des Tauwassers innerhalb der Tiefkühlzelle zu gewährleisten, das heißt das Tauwasser während seines Ablaufens in flüssigem Zustand zu halten. Derartige Heizleitungselemente weisen in ihrem Heizleitungsbereich bevorzugt eine Leistung von circa 55 bis 60 W/m auf.

STAND DER TECHNIK

Es sind Heizleitungselemente der eingangs genannten Art bekannt, die eine Ummantelung aus Silikon enthalten. Der SiIikonmantel wird auf die Zuführleitung und Rückführleitung extrudiert.

Darüber hinaus ist bekannt, bei Heizleitungselementen einen Polytetrafluorethylen (PTFE) -Schlauch einzusetzen, in den die Heizdrähte jeweils eingefädelt werden. Dieses Heizleitungselement kann jedoch nur für relativ geringe Längen hergestellt werden, da das Einziehen der Heizdrähte auf beliebige Länge infolge Spiralbildung beim Einziehvorgang nicht möglich ist.

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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe bzw. das technische Problem zugrunde, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik verbessertes Heizleitungselement anzugeben, das in der Lagerist, eine extrem hohe Beanspruchung aufzunehmen, das problemlos in großen Längen hergestellt werden kann und das eine rationelle Fertigung ermöglicht. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Heizleitungselement anzugeben, das bevorzugt gegen mechanische Beanspruchung eine hohe Sicherheit bietet.

Das erfindungsgemäße Heizleitungselement ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das er findungs gemäße Heizleitungselement zeichnet sich demgemäß dadurch aus, daß das Heizleitungselement eine Umhüllung aus Fluorkunststoff aufweist. Als Fluorkunststoff kommt hierbei bevorzugt Polytetrafluorethylen (PTFE), Perfluoralkoxy (PFA), fluoriertes Ethylen Propylen (FEP) und Ethylentetrafluorethylen (ETFE) zum Einsatz.

Durch die erfindungsgemäße Umhüllung aus Fluorkunststoff weist das erfindungsgemäße Heizleitungselement eine ausgezeichnete thermische und chemische Beständigkeit auf. Die Materialbedingte Widerstandsfähigkeit gegen Feuereinwirkung ist erhöht. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Heizleitungselement beständig gegen Oxidation durch Luft, Ozon oder UV-Strahlung. Auf grund der mechanischen Festigkeitseigenschaf ten des Fluorkunststoffs ist das erfindungsgemäße Heizleitungselement im wesentlichen gegen mechanische Beschädigung geschützt, das heißt es weist gegenüber den üblicherweise mit Silikon ummantelten Heizleitungselementen erhebliche Vorteile insbesondere hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung auf.

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Durch die oben beschriebenen Vorteile ist es des weiteren möglich, die erfindungsgemäßen Heizleitungselemente beispielsweise in Versuchs- oder Laborzellen einzusetzen, die extrem tiefen Temperaturen ausgesetzt sind, um in gewissen Bereichen dieser Zellen vorgebbare Temperaturen aufrechtzuerhalten. Auch der Einsatz im sogenannten Schock-Tiefgefrierbereich ist problemlos möglich.

Insgesamt bietet somit das erfindungsgemäße Heizleitungselement während des Montagevorgangs erhöhte Vorteile, da es infolge der hohen Sicherheit gegen mechanische Beanspruchung während der Montage zu deutlich geringeren Beschädigungen des Elements kommt als bei den bekannten Elementen mit Silikonüberzug. Darüber hinaus ist eine dauerhafte Betriebssicherheit gewährleistet.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist das erfindungsgemäße Heizelement nach dem Bandierverfahren hergestellt. Dieses Fertigungsverfahren eignet sich insbesondere zur Verarbeitung von PTFE. Beim Bandieren wird aus PTFE-Pulver eine Schnur gepreßt und zu einem Bändchen von 50 - 100 &mgr; Dicke ausgewalzt. Dieses ungesinterte elastische Band wird auf Spezialmaschinen in einer oder mehreren Lagen um die Zuführ- und Rückführleitung gewickelt und anschließend gesintert. Das Verfahren hat den Vorteil der Mittigkeit der ummantelten Leitungen, der größeren Fertigungslängen und der höheren Flexibilität bei großen Querschnitten.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Heizleitungselement zeichnet sich dadurch aus, daß das Heizleitungselement nach dem Extrusionsverfahren hergestellt ist. Bei diesem Verfahren werden die zu verarbeitenden Fluorkuststoffe, die in Granulatform vorliegen, mit Hilfe eines Schneckenextruders unter hoher Wärmezufuhr zu einer zähflüssigen Masse aufgeschmolzen und bei Austritt aus dem Extruderkopf um die zu isolierende Zuführ- und Rückführleitung gelegt. _₄_

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Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung sowie eine vorteilhafte Ausführungsform und Weiterbildung derselben wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher beschrieben und erläutert . Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden.

Es zeigen:

Fig. 1 schematischer Längsschnitt durch ein Heizleitungselement gemäß einem ersten erfindungsgemäßen

Ausführungsbeispiel,

Fig. la Querschnitt durch das Heizleitungselement gemäß Fig. 1 entlang der Linie la - la,

Fig. Ib Querschnitt durch das Heizleitungselement gemäß Fig. 1 entlang der Linie Ib - Ib,

schematischer Längsschnitt durch ein Heizleitungselement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Querschnitt durch das Heizleitungselement gemäß Fig. 2 entlang Schnitt 2a - 2a, und

	Fig.	2
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	Fig.	2a
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Fig. 2b Querschnitt durch das Heizleitungselement gemäß Fig. 2 entlang der Linie 2b - 2b.

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-5-WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Ein Heizleitungselement 10 weist eine Zuführleitung 16 und eine Rückführleitung 18 auf und besitzt einen einseitigen An-Schluß 22 . Das Heizleitungselement 10 ist in einen Kaltanschlußbereich 14 und einen an den Kaltanschlußbereich 14 anschließenden Heizleitungsbereich 12 unterteilt. Insgesamt ist sowohl der Heizleitungsbereich 12 als auch der Kaltanschlußbereich 14 von einer Umhüllung 20 umhüllt, die aus Fluorkunststoff besteht, wobei die Umhüllung in einem Extrusionsverfahren erzeugt worden ist. Die Umhüllung kann auch nach dem Bandierverfahren hergestellt werden.

Die Zuführleitung 16 selbst ist von einem Glasseidengeflecht 21 und einer Kunststoffumhüllung 22 umgeben. Im Kaltanschlußbereich 14 ist die Zuführleitung durch ein spiralförmig um eine Glasseele 26 gewickelten Draht und einem eingelegten Kupferdraht 30, der mit dem Draht 28 in Kontakt kommt, gebildet. Dieser Bereich 14 ist daher niederohmig ausgebildet.

Am Heizleitungsbereich 12 endet der Kupferdraht 30, und der Draht 28 ist mit einer deutlich geringeren Ganghöhe spiralförmig um die Glasseele 2 6 gewickelt.

Die Rückführleitung 18 besteht aus einem Kupferdraht 34, der von einer Kunststoffumhüllung 24 umgeben ist. Allgemein kann anstelle des Kupferdrahtes auch ein vernickelter Kupferdraht oder eine Nickel-Chrom-Legierung oder ähnliche leitende Legierungen treten. Dies gilt für alle im folgenden beschriebenen Kupferdrähte.

Im vorderen, in Fig. 1 linken Endbereich ist der Heizdraht 28 über eine schematisch dargestellte Kontakteinheit 3 6 an den Kupferdraht 34 angeschlossen. Im Heizleitungsbereich 12 ist somit die Zuführleitung 16 hochohmig ausgebildet, was bedeutet, daß im Falle einer Spannungsbeaufschlagung der Heizlei-

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tungsbereich 12 Wärme abgibt wahrend hingegen der Kaltanschlußbereich kalt bleibt. Die Höhe der abzugebenden Wärmemenge kann beispielsweise durch die Ganghöhe der Spirale des Drahtes 28 festgelegt werden.

Das Heizleitungselement gemäß Fig. 1 kann in einem Vorgang maschinell hergestellt werden.

Das in Fig. 2 dargestellte Heizleitungselement 50 weist ebenfalls einen einseitigen Anschluß 22 mit einer Zuführleitung 16 und Rückführleitung 18 auf, wobei auch hier ein Kaltanschlußbereich 14 und ein Heizleitungsbereich 12 gebildet ist.

Auch bei diesem Heizleitungselement 50 ist eine die Zuführleitung 16 und Rückführleitung 18 umgebende Umhüllung 20 aus Fluorkunststoff vorhanden.

Der Kaltanschlußbereich 14 ist so ausgebildet, daß sowohl die Zuführleitung 16 aus einem Kupferdraht 52 mit Kunststoffumhüllung 54 und die Rückführleitung 18 aus einem Kupferdraht 56 mit Kunststoffumhüllung 58 ausgebildet ist.

Im Heizleitungsbereich 12 ist ein Heizdraht 60 vorhanden, der spiralförmig auf eine Glasseele 62 umwickelt ist. Die Rückführung im Bereich des Heizleitungsbereiches 12 wird durch den innerhalb der Glasseele 62 isolierend zu dem Heizdraht 60 zurückgeführten Kupferdraht 56 gebildet. Die durch den Heizdraht 60 im Heizleitungsbereich 12 gebildete Heizspirale ist innerhalb des Heizleitungselements 50 nach außen durch eine isolierende Kunststoffhülle 70 umgeben.

Im vorderen, in Fig. 2 linken Endbereich ist der Heizdraht 60 mit dem Kupferdraht 56 über eine schematisch dargestellte Kontakteinheit 64 kontaktiert.
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Die Kopplung zwischen Heizleitungsbereich 12 und Kaltanschlußbereich 14 wird durch zwei schematisch dargestellte Kopplungseinheiten 66 bewirkt, wobei die Verbindung des Kupferdrahtes 52 mit dem Heizdraht 60 und die Verbindung des vom Heizleitungsbereich 12 kommenden Kupferdrahtes 66 mit dem Kupferdraht 56 im Kaltanschlußbereich 14 in einem gesonderten Arbeitsschritt erfolgt. Der Kopplungsbereich ist insgesamt von einer aufgeschrumpften oder aufvulkanisierten schematisch dargestellten Muffe 68 umgeben, die die Kontakteinheiten 64, 66 nach außen isoliert. Die Muffe kann auch in anderer Art befestigt sein.

Claims (1)

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   &bull; ft ·· 18. Januar 1994 -1- ANSPRÜCHE

   01) Heizleitungselement (10; 50) mit einem einseitigen Anschluß mit einer Zuführleitung (16) und einer Rückführleitung (18), wobei das Heizleitungselement (10; 50) einen keine Wärme abgebenden Kaltanschlußbereich (14) und einen Wärme abgebenden Heizleitungsbereich (12) aufweist,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Heizleitungselement (10; 50) eine Umhüllung (20) aus Fluorkunststoff aufweist.

   02) Heizleitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht.

   03) Heizlextungslement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus Perfluoralkoxy (PFA) besteht.

   04) Heizleitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Umhüllung aus fluoriertem Ethylen Propylen (FEP) besteht.
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   05) Heizleitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus Ethylentetrafluorethylen (ETFE) besteht.

   06) Heizleitungselement nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (20) nach dem Extrusionsverfahren oder Bandierverfahren hergestellt ist.

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   07) Heizleitungselement nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung eine Drahtspirale aufweist, wobei im Kaltanschlußbereich die Spirale eine erste Ganghöhe aufweist und mit einem niederohmigen Draht kontaktiert ist und die Spirale im Heizleiterbereich eine entsprechend der geforderten Heizleitung vorhandene zweite Ganghöhe aufweist und die Rückführleitung getrennt von der Zuführleitung vorhanden ist (Fig. 1).

   08) Heizleitungselement nach einem oder mehreren der Ansprüehe 1 bis 6,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung im Heizleiterbereich eine Drahtspirale aufweist, innerhalb der isolierend die Rückführleitung angeordnet ist und im Kopplungsbereich Kaltanschluß-Heizleitungsbereich eine aufgeschrumpfte Muffe vorhanden ist (Fig. 2).

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