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Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Heizeinheit der Manteldrahttype
Die Heizeinheiten der Manteldrahttype bestehen bekanntlich aus einem Metallrohr,
in dem mittig der Heizleiter, im allgemeinen eine Heizwendel, angeordnet ist. Diese
ist durch die allseitig umgebende Isoliermasse in ihrer Lage festgelegt. Zur Fertigung
solcher Heizeinheiten ist bereits eine Einrichtung bekannt, bei der das Heizleiterrohr
in axiale Schwingungen versetzt wird. Der Heizleiter wird innerhalb dieses Rohres
während des Schwingungsvorganges durch eine leichteVorspannung gehalten, und aus
einem Sammelbehälter wird die feinkörnige Isoliermasse in das Mantelrohr eingefüllt,
in dem einerseits ein hohler Stopfer sich auf- und abwärts bewegt, der außer zur
Verdichtung der Isoliermasse zur Zentrierung des Heizleiterdrahtes beiträgt. Die
Verdichtung der Isoliermasse wird also hier erzielt durch axiale Schwingungen der
zu- füllenden Heizeinheit und durch die Stöße des Stopfers. Nachfolgend wird in
einer zweiten Maschine eine weitere Verdichtung der Stopfmasse dadurch herbeigeführt,
daß der Rohrquerschnitt des Mantelrohres durch Walzen, Hämmern od. dgl. verjüngt
wird.
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Die vorbezeichnete Einrichtung zur Fertigung von Rohrheizkörpern hat
verschiedene Mängel. So
ist es z. B. schwierig, Heizeinheiten dieser
Bauart zu fertigen, wenn deren Länge ein gewisses Maß überschreitet; denn das Verfahren
bietet keine Gewähr dafür, daß die Windungen des Heizwiderstandes gleichmäßig verteilt
bleiben, so daß später von dem fertigen Rohrheizkörper an allen Stellen die gleich
große Wärmemenge abgegeben -wird. Dieser Mangel macht sich insbesondere dann fühlbar,
wenn der Heizleiter selbst ein dünner Leiter ist; denn beim Füllen mit dem pulverisierten
Isoliermaterial steht die Heizeinheit senkrecht, und zwecks gleichmäßiger Verteilung
und Verdichtung des Isoliermaterials ist diese; wie schon vorstehend erwähnt; dauernd
axialen Schwingungen unterworfen. Dies hat zur Folge, daß die Windungen des Heizdrahtes
mit der Isoliermasse nach dem unteren Ende des Mantelrohres verschoben werden. Dort
also rücken infolge des Gewichtes der Isoliermasse und der Erschütterungen die Windungen
des Heizleiters mehr als erwünscht zusammen, während in dem oberen Teil der zu fertigenden
Heizeinheit der Heizleiter gereckt wird, also die Windungen viel weiter auseinanderliegen.-Der
Heizleiter hat dann den .Nachteil, daß die Wärmeabgabe über seine Gesamtlänge stark
voneinander differiert, und zwar wird diese im Bereich des bei der Fertigung unten
gelegenen Endes größer sein als -im Bereich. des entgegengesetzten Endes. Die gleichen
Nachteile am Fertigungsprodukt sind auch dann feststellbar, wenn- zu dessen Herstellung
eine andere bekannte Einrichtung benutzt wird, bei der das Mantelrohr lediglich
axialen Schwingungen unterworfen ist und bei der auf die Benutzung eines zusätzlichen
Stopfers verzichtet wurde.
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Die vörbezeichneten Mängel bekannter Einrichtungen können durch die
Anordnung gemäß der Erfindung dadurch beseitigt werden, daß die zugeführte feinkörnige
Isoliermasse der Einwirkung eines Stopfers unterworfen ist, während gleichzeitig
an der Stopfstelle Querschwingungen erzeugt werden. Hierbei wird der Stopfer zweckmäßig
so bemessen, daß sein Gewicht nicht allzu hoch ist. Hingegen muß dafür gesorgt werden,
daß an der. Stopfstelle selbst eine lebhafte Querschwingung des Mantelrohres entsteht.
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Bei Anwendung der richtig erprobten Frequenz und entsprechender Amplitude
der Querschwingungen wird eine dichtere Einlagerung der Einbettmasse ermöglicht,
als dies bei Längsschwingungen der Fall ist. Axial gerichtete Schwingungen haben
nämlich die unerwünschte Eigenschaft, daß das vom Stopfer eben festgelegte Material
wieder losgerüttet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß zwischen dem einzelnen
Korn und dem bewegten Rohrheizkörper eine axial gerichtete Kraft wirksam ist, die
das Korn zwingt, die Bewegung des Rohres mitzumachen. In der gleichen Richtung hat
aber das Korn nach oben Bewegungsfreiheit, und es löst sich daher verhältnismäßig
leicht aus seinem Verband und wird damit wieder locker. Weit günstiger hingegen
liegen die Verhältnissebei Anwendung von Querschwingungen nach der Erfindung; denn
jetzt wird das Korn, das einmal seinen Platz unter den anderen Körnern gefunden
hat, nicht mehr losgerissen, während diese Körner so lange über der Oberfläche der
Stopfebene sich bewegen, bis sie eine Lücke gefunden haben, in die sie sich einbetten
können.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens
dargestellt. Die zu fertigende Heizeinheit besteht aus dem Mantelrohr i, in dessen
Mitte der Heizleiter 2 durch die einzubringende Isoliermasse 3 gehalten wird. Die
Heizleiterenden sind beiderseits mit Stromzufü'hrungsgtiften q. versehen. Wie aus
der Zeichnung ersichtlich, ist die zu fertigende Heizeinheit in eine Vorrichtung
5, 6 eingespannt, so daß sie während des Füllvorganges senkrecht steht. Durch den
Trichter 7 wird aus einem Sammelgefäß 8 die feinkörnige Isoliermasse zugeführt,
die von oben 'her in das Mantelrohr einläuft. In das Mantelrohr ist ferner der Stopferkopf
9 eingeführt, der ebenso wie sein zugehöriger Stößel io hohl ist, um das Gewicht
dieses Teils nicht allzu groß zu halten. Der- hohle Stopferkopf und sein Stößel
tragen, wie aus der Zeichnung ersichtlich, zur Zentrierung des Heizleiters 2 während
des Stopfvorganges bei. Um ein Auf- und Abwärtsbewegen des Stopferkopfes 9 und seines
Stößels io zu bewirken; ist dieser zwischen einem Rollenpaar i 1, 12 gleitend gelagert.
Jede dieser ' Rollen enthält einen elastisch gelagerten Mitnahmekörper 13, 1q.,
der bei seinem Vorbeigehen den Stößel io anhebt und nach Durchlaufen des Berührungsbereiches
zwischen den Führungsrollen den Stößel io freigibt, so daß dieser infolge der Schwerkraft
abwärts fällt und einen Druck auf die Isoliermasse 3 ausübt. -Die Zahl der Stopferstöße
in der- Zeiteinheit ist abhängig" von der Drehzahl der Führungsrollen und i von
der Zahl der in diesen angeordneten, elastisch gelagerten Mitnahmekörpern. Bei der
neuen Vorrichtung wird, wie schon eingangs erwähnt, das Isoliermaterial während
des Stopfvorganges gleichzeitig einer Querschwingung unterworfen. Zu diesem Zweck
ist das Mantelrohr i dem Einfiuß eines Schwingungserzeugers 15 ausgesetzt, der jeweils
im augenblicklichen Bereich des Stopfvorvorganges das Mantelrohr, in Querschwingungen
versetzt, durch die die beabsichtigte Verdichtung der zulaufenden Isoliermasse hervorgerufen
wird. Der Schwingungserzeuger 15 muß natürlich mit dem Stopfvorgang fortschreitend
Schritt halten. Dies. könnte beispielsweisowie folgt erreicht werden.
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Du-roh die Aufwärtsbewegung des Stößels io wird ein von diesem mitgenommener
Hebel 16 an-.gehoben, wodurch kurzzeitig ein Kontaktpaar 17 geschlossen wird. Durch
diesen Impulsgeber kann mittelbar oder unmittelbar eine elektrische oder mechanische
Weiterbewegung des Trägers 18 des Schwingungserzeugers 15 veranlaßt werden, z. B.
wie in der Zeichnung dargestellt, reit Hilfe einer Schraubspindel i9, durch deren
Drehung eine Wanderung des Trägers 18 in Abhängigkeit vorm augenblicklichen Füllungszustand
des zu fertigenden Heizleiters veranlaßt wird.
Die Wanderung des
Schwingungserzeugers in Abhängigkeit vom augenblicklichen Füllungszustand des Mantelrohres
könnte auch in abweichender Weise wie folgt erreicht werden: Zwischen den Sammelbehälter
8 und den Trichter 7 ist ein von einer Wippe getragenes Meßgefäß geschaltet, dessen
Größe so gewählt ist, d.aß nach seiner Entleerung die Höhe der Isoliermasse im Mantelrohr
um i cm ansteigt. Nach Füllen des Nleß;gefäßes aus dem Sammelbehälter kippt dieses
und gießt seinen Inhalt in den Trichter, wobei gleichzeitig durch den Hebel der
Wippe beim Kippen ein Wischkontakt betätigt wird, durch den wiederum mittelbar oder
unmittelbar ein Stromimpuls für einen Elektromagneten oder eine andere die Bewegung
des Trägers des Schwingungserzeugers veranlassende Vorrichtung gegeben wird. Auch
auf diese Weise könnte das gleichmäßige Einbringen der Isoliermasse bei fortschreitender
selbsttätiger Steuerung des Stopf- und Schwingvorganges erreicht werden.
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Als. Schwingungserzeuger 15 können mechanische und elektrische Schwingungserzeuger
Verwendung finden. So wäre es z. B. denkbar, an der Stelle des Mantelrohres, an
der gerade der Stopfvorgang vor sich geht, einen von einem Exzenter entgegen der
Kraft einer Feder bewegten Schlagbolzen einwirken zu lassen. Ferner könnte der Bereich
der Stopfstelle durch einen .elektromagnetisch betätigten, mit Stromunterbrechung
arbeitenden Hammer in. Querschwingungen versetzt werden. Auch eine Erzeugung von
Querschwingungen rin Stopfbereich durch Ultraschall wäre denkbar.