EP3361826A1 - Heizpatrone - Google Patents

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Publication number
EP3361826A1
EP3361826A1 EP18152092.5A EP18152092A EP3361826A1 EP 3361826 A1 EP3361826 A1 EP 3361826A1 EP 18152092 A EP18152092 A EP 18152092A EP 3361826 A1 EP3361826 A1 EP 3361826A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tubular
tubular part
machined
mouth
heating cartridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18152092.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schlipf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tuerk and Hillinger GmbH
Original Assignee
Turk and Hillinger GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Turk and Hillinger GmbH filed Critical Turk and Hillinger GmbH
Publication of EP3361826A1 publication Critical patent/EP3361826A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
    • H05B3/08—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders having electric connections specially adapted for high temperatures
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements

Definitions

  • the invention relates to a heating cartridge with the features of the preamble of claim 1.
  • Heating cartridges are well-known and widely used electric heaters in which the electric heating element-e.g. a coiled resistance wire as a heating coil or e.g. a heating wire wound on a ceramic bobbin is disposed within a tubular metal shell and electrically insulated from the tubular metal shell, e.g. by embedding in a Isolierstoff spallung.
  • the electric heating element e.g. a coiled resistance wire as a heating coil or e.g. a heating wire wound on a ceramic bobbin is disposed within a tubular metal shell and electrically insulated from the tubular metal shell, e.g. by embedding in a Isolierstoff spallung.
  • the object is therefore to provide a heating cartridge that is process reliable dimensioned, orientable and positionable. This object is achieved by the features of the protection claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the heating cartridge according to the invention comprises a tubular metal shell and an electric heating element, which within the arranged tubular metal jacket and is electrically insulated from the tubular metal shell, on.
  • the tubular metal shell has a first tubular part in which the electrical heating element is at least partially, but preferably completely arranged, and a second tubular part connected to the first tubular part which defines the tube interior of the first tubular part.
  • the first tubular part in the axial direction concentric extended.
  • a pipe mouth, in particular the connection-side pipe mouth, of the first tubular part is machined, in particular machined.
  • such a division of the tubular metal shell of the heating cartridge makes it possible to provide means for positioning and orienting the heating cartridge at a portion of the tubular metal shell which during the manufacture of the heating cartridge, e.g. when compacting, is no longer deformed and their arrangement is therefore no longer affected, which advantageously affects the achievable process reliability. Due to the fact that the tube mouth of the first tubular part, which faces the second tubular part and to which the second tubular part is connected, has been subjected to a machining, in particular a machining, any deformations that have arisen during the compression are also included in the course of this machining , eliminated, so that the dimensions of the finished heating cartridge are defined much better than was previously the case.
  • first tubular part and the second tubular part are aligned with one another, as a result of providing a heating cartridge which is geometrically hardly different from the known heating cartridges with one-piece tubular jacket.
  • any radial protrusions outwardly or inwardly of the tube shells of the first and second tubular members are less than the thickness of the tubular sheath of the first tubular member. It is particularly preferred if there are no radial projections to the outside and / or inside between the first and second tubular part. In other words, the step in the transition between the outer and / or inner contour of the first tubular member to the outer and / or inner contour of the second tubular member is limited by the thickness of the tubular jacket of the first tubular member and a stepless transition is particularly preferred.
  • an electrical connection between the electric heating element and an electrical conductor of a supply line for supplying the electric heating element with electricity is arranged inside, more precisely only inside, the second tubular part.
  • This provides the ability to make this connection only after the completion of the heated part of the heating cartridge and then subsequently incorporated by connecting the first tubular member and the second tubular member in the tubular metal shell, resulting in a significant increase in process reliability in terms of connection quality the electrical connection leads.
  • the second tubular part has a machined pipe mouth, wherein the machined pipe mouth of the first tubular part and the machined pipe mouth of the second tubular part are facing each other and complementary machined, so that a high reproducibility of the arrangement of first tubular part is achieved on the second tubular part. It is particularly preferred if the machined tube mouth of the first tubular part and the machined tube mouth of the second tubular part are configured complementary to one another such that a positionally and / or positionally correct connection between the first tubular part and the second tubular part is brought about.
  • the structural weakening of the tubular metal jacket of the heating cartridge by its division into two parts can be compensated or even overcompensated that the machined pipe mouth of the first tubular member and the machined pipe mouth of the second tubular member are designed to complement each other such that a transfer of forces and / or torques between the first tubular part and the second tubular part is made possible.
  • the complementarity of the tube mouth of the first tubular part and / or the tube mouth of the second tubular part to the other tube mouth by machining, e.g. Turning or milling, are generated.
  • the tube mouths which are machined in a complementary manner form a defined tolerance pairing.
  • the machined Rohrmünder can the delay in subsequent processing processes, for example when the first tubular member is to be welded to the second tubular member, are minimized, which then improves the alignment of these parts and in particular does not protrude radially.
  • the first tubular part has a conically turned tube mouth and that the tube mouth of the first tubular part facing tube mouth of the second tubular part has a complementary thereto designed inner cone.
  • the cone ratio of the conically machined tube mouths is particularly preferably chosen such that a self-locking occurs, which is, for example, at a ratio of 1:50 is the case.
  • connection between the first tubular part and the second tubular part is preferably produced in that the tube mouths machined complementarily to one another are connected to one another by a transition fit, a press fit or an interference fit and / or are welded, soldered or glued together.
  • different types of heating cartridges for example different heating powers, are made identifiable by equipping their first tubular parts with differently machined pipe mouths.
  • FIG. 1a shows an external view of an electric immersion heater 100.
  • the electric immersion heater 100 has a tubular jacket 110, which consists of a first tubular part 120 and a second tubular Part 130 which concentrically extends the first tubular part 120, which are connected to each other with a welded joint 140.
  • a supply line 150 which is shown partially open to show the electrical conductors 151,152,153.
  • the first tubular part 120 has a collar 128 produced by machining on its connection-side tube mouth.
  • the inner diameter of the second tubular member 130 in the region of the tube mouth facing the first tubular member 120 is complementarily adapted so that the second tubular member 130 can be slid backlessly onto the collar 128 of the first tubular member 120 and secured thereto.
  • first tubular part 120 and the second tubular part 130 have tube shells of the same thickness and the inner diameter of the second tubular part 130 in the region of the tube mouth facing the first tubular part 120 is enlarged by machining, so that an accurate, backlash-free sliding on the collar 128 is possible.
  • FIGS. 2a and 2b Another possible internal structure of a heating cartridge 200 constructed according to this basic principle, the tubular metal shell 210 of which is composed of a first tubular part 220 and a second tubular part 230, are shown in the sectional views of FIGS. 2a and 2b ,
  • an electrical insulating material such as MgO
  • a bobbin 221 is arranged, which is wound with an electric heating element designed as a heating element 222, which is ensured by the electrical insulating material that the electric heating element 222nd from the tubular metal shell 210 is electrically isolated.
  • Connecting portions 223,224 of the heating conductor which may alternatively be designed as connecting wires which are in electrical contact with the heating conductor 222, protrude from the tube mouth 225 of the first tubular member 220 out. Accordingly, in the assembled end state, electrical contacts to the heating element 222 are preferably realized only in the second tubular part 230 in the illustrated heating cartridge 200.
  • supply line 250 with electrical conductors 251,252 introduced crimped over cable lugs 253,254 with the terminal portions 223,224 of the heating element 222 are, but also different, for example, by soldering or welding can be electrically connected to each other, while the second tubular member 230 threaded onto the supply line 250, but not yet (as in FIG. 2b ) is connected to the second tubular part.
  • the electrical connection produced in this way can thus be produced and tested on the one hand under visual control, but is then securely arranged inside the tubular jacket 210.
  • the interior of the tubular mouth 225 is turned out to a fitting dimension, so that a recess 227 is formed.
  • the second tubular part 230 has a pipe mouth 231 facing the pipe mouth 225 of the first tubular part 220, which has a turned collar 234, which is adapted to the recess 227 so that the pipe mouths 225 and 231 are machined complementary to one another and brought together without play can be as in FIG. 2b is shown.
  • they can then, for example, as shown, welded together with a weld 240.
  • an electrical insulating material for example MgO
  • a bobbin 321 is arranged, which is wound with an electric heating element designed as a heating element 322, which is ensured by the electrical insulating material that the electric heating element 322nd from the tubular metal shell 310 is electrically isolated.
  • Terminal sections 323, 324 of the heating conductor which may alternatively also be in the form of connecting wires which are in electrical contact with the heating conductor 322, protrude from the pipe mouth 325 of the first tubular part 320.
  • the supply lines form, introduced, which are crimped on cable lugs 353,354 with the terminal portions 323,324 of the heating element 322, but also differently, for example, by soldering or welding can be electrically connected to each other, while the second tubular member 330 on the electrical conductors 351,352 threaded, but not yet (as in FIG. 2b ) is connected to the second tubular part.
  • the electrical connection thus produced can thus be produced and tested on the one hand under visual control, but is then arranged securely inside the tubular jacket 310.
  • the entire assembly can be further protected after assembly by an optional potting of the remaining interior of the second tubular member 330. Accordingly, once again in the assembled final state, electrical contacts to the heating conductor 322 are realized in the illustrated heating cartridge 300, preferably only in the second tubular part 330.
  • the outer surface of the tube mouth 325 is conically turned on, for example with a taper ratio of 1:50.
  • the second tubular part 330 has a tube mouth 325 of the first tubular Part 320 facing tube mouth 231, which has a complementary inner cone 334, so that the first tubular member 320 and the second tubular member 330 can be brought together without play in a conical interference fit. and adapted so that the tube mouths 325 and 331 are complementary to each other and can be brought together without play, as in FIG. 3b is shown. In the merged state, they can optionally be welded together if the strength of the connection is to be even higher, which can provide in particular for an improved absorption of torsional loads.
  • the tubular metal shell 410 is composed of a first tubular part 420 and a second tubular part 430 differs from the embodiment FIGS. 2a and 2b essentially by the configuration of the connection between the first tubular part 420 and the second tubular part 430, which is also provided with an external thread 439.
  • a bobbin 421 is arranged, which is wound with an electric heating element designed as a heating element 422, which is ensured by the electrical insulating material that the electric heating element 422 from the tubular metal shell 410 is electrically isolated.
  • Terminal sections 423, 424 of the heating conductor which alternatively may also be in the form of connecting wires, which are in electrical contact with the heating conductor 422, protrude from the tube mouth 425 of the first tubular part 420 and continue through the interior 432 of the second tubular part 430 and through an opening 433 therethrough.
  • the interior of the tube mouth 431 of the second tubular part 430 is turned out to a fitting dimension.
  • the first tubular part 420 has a tube mouth 425 facing the tube mouth 431 of the second tubular part 430, which has a turned collar 427, which is adapted to the turned recess in the tube mouth 431 of the second tubular part 425, so that the tube mouths 425 and 431 are complementary to each other and can be brought together without play, as in FIG. 4 is shown.
  • they can then be welded together, for example, as shown with a weld 440.
  • the internal structure may for example be designed as in the FIG. 4 .
  • the essential additional feature is that here on the first tubular member 520 a hexagonal executed collar is provided, which can be inserted into a complementary hexagonal recess 531, the bottom of which passes into a für Industriesöffnug 533, the second tubular part.
  • the orientation of the first tubular part 520 is thereby specified more precisely;

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  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Heizpatrone (100,200,300,400,500) mit einem rohrförmigen Metallmantel (110,210,310,410,510) und mit einem elektrischen Heizelement (222,322,422), das innerhalb des rohrförmigen Metallmantels (110,210,310,410,510) angeordnet und vom rohrförmigen Metallmantel (110,210,310,410,510) elektrisch isoliert ist, wobei der rohrförmige Metallmantel (110,210,310,410,510) ein erstes rohrförmiges Teil (120,220,320,420,520), in dem das elektrische Heizelement (222,322,422) zumindest teilweise angeordnet ist, aufweist, wobei ein Rohrmund (225,325,425) des ersten rohrförmigen Teils, insbesondere spanend, bearbeitet ist und ein mit dem ersten rohrförmigen Teil (120, 220,320,420,520) verbundenes zweites rohrförmiges Teil, (130,230,330,430,530), das den Rohrinnenraum des ersten rohrförmigen Teils (120,220,320,420,520)in axialer Richtung konzentrisch verlängert, aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Heizpatrone mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
  • Heizpatronen sind bekannte und weit verbreitete elektrische Heizvorrichtungen, bei denen das elektrische Heizelement -z.B. ein gewendelter Widerstandsdraht als Heizwendel oder z.B. ein auf einen Wickelkörper aus Keramik gewickelter Heizdraht- innerhalb eines rohrförmigen Metallmantels angeordnet und vom rohrförmigen Metallmantel elektrisch isoliert ist, z.B. durch Einbettung in eine Isolierstofffüllung.
  • Für einige Anwendungen solcher Heizpatronen ist es wichtig, eine exakte Positionierung und/oder Orientierung der Heizpatrone vorgeben zu können. Bislang ist es bekannt, eine solche Positionierung durch ein am rohrförmigen Metallmantel angeordnetes Gewinde, wie in der DE 29 35 430 A1 beschrieben, durch eine mit einem Gewinde versehene Überwurfmutter, wie in der DE 23 47 090 oder durch Anschweißen eines Gewindenippels, wie es von Heizpatronen aus dem Lieferprogramm der Anmelderin bekannt ist, zu ermöglichen. Es zeigt sich aber, dass diese Lösungen den immer höher werdenden Ansprüchen an die Prozesssicherheit nicht mehr in ausreichendem Maße genügen.
  • Die Aufgabe besteht daher darin, eine Heizpatrone bereitzustellen, die prozesssicher dimensionierbar, orientierbar und positionierbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst von den Merkmalen des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Heizpatrone weist einen rohrförmigen Metallmantel und ein elektrisches Heizelement, das innerhalb des rohrförmigen Metallmantels angeordnet und vom rohrförmigen Metallmantel elektrisch isoliert ist, auf. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der rohrförmige Metallmantel ein erstes rohrförmiges Teil, in dem das elektrische Heizelement zumindest teilweise, bevorzugt jedoch vollständig angeordnet ist und ein mit dem ersten rohrförmigen Teil verbundenes zweites rohrförmiges Teil, das den Rohrinnenraum des ersten rohrförmigen Teils -bzw. in einer bevorzugten Ausführung das erste rohrförmige Teil- in axialer Richtung konzentrisch verlängert, aufweist. Dabei ist ein Rohrmund, insbesondere der anschlussseitige Rohrmund, des ersten rohrförmigen Teils bearbeitet, insbesondere spanend bearbeitet.
  • Eine solche Aufteilung des rohrförmigen Metallmantels der Heizpatrone ermöglicht insbesondere, Mittel zur Positionierung und Orientierung der Heizpatrone an einem Abschnitt des rohrförmigen Metallmantels vorzusehen, der während der Fertigung der Heizpatrone, z.B. beim Verdichten, nicht mehr verformt wird und deren Anordnung dementsprechend nicht mehr beeinflusst wird, was die erreichbare Prozesssicherheit vorteilhaft beeinflusst. Dadurch, dass der Rohrmund des ersten rohrförmigen Teils, der dem zweiten rohrförmigen Teil zugewandt ist und mit dem das zweite rohrförmige Teil verbunden ist einer Bearbeitung, insbesondere einer spanenden Bearbeitung unterzogen wurde, werden im Rahmen dieser Bearbeitung auch etwaige Verformungen, die beim Verdichten entstanden sind, beseitigt, so dass die Dimensionen der fertigen Heizpatrone viel besser definiert sind als dies bislang der Fall war.
  • Besonders bevorzugt ist dabei, dass das erste rohrförmige Teil und das zweite rohrförmige Teil miteinander fluchten, um im Ergebnis eine Heizpatrone bereitzustellen, die sich geometrisch kaum von den bekannten Heizpatronen mit einstückigem rohrförmigem Mantel unterscheiden.
  • Insbesondere ist es bevorzugt, etwaige radiale Überstände nach außen oder innen der Rohrmäntel des ersten und zweiten rohrförmigen Teils geringer sind als die Dicke des Rohrmantels des ersten rohrförmigen Teils. Besonders bevorzugt ist es, wenn keine radialen Überstände nach außen und/oder innen zwischen dem ersten und zweiten rohrförmigen Teil bestehen. Mit anderen Worten ist die Stufe beim Übergang zwischen der Außen- und/oder Innenkontur des ersten rohrförmigen Teils zur Außen- und/oder Innenkontur des zweiten rohrförmigen Teils durch die Dicke des Rohrmantels des ersten rohrförmigen Teils nach oben beschränkt und ein stufenloser Übergang besonders bevorzugt.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn im Inneren, genauer gesagt lediglich im Inneren, des zweiten rohrförmigen Teils eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Heizelement und einem elektrischen Leiter einer Versorgungsleitung zur Versorgung des elektrischen Heizelements mit Strom angeordnet ist. Dies schafft die Möglichkeit, diese Verbindung erst nach der Fertigstellung des beheizten Teils der Heizpatrone herzustellen und dann nachträglich durch das Verbinden des ersten rohrförmigen Teils und des zweiten rohrförmigen Teils in den rohrförmigen Metallmantel aufzunehmen, was zu einer signifikanten Erhöhung der Prozesssicherheit im Hinblick auf die Verbindungsqualität der elektrischen Verbindung führt. Alternativ dazu kann man natürlich auch eine elektrische Verbindung ganz außerhalb des ersten und des zweiten rohrförmigen Teils und des zweiten rohrförmigen Teils herstellen, um die elektrische Verbindung erst nach Fertigstellung des beheizten Teils der Heizpatrone herzustellen.
  • In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist auch das zweite rohrförmige Teil einen bearbeiteten Rohrmund auf, wobei der bearbeitete Rohrmund des ersten rohrförmigen Teils und der bearbeitete Rohrmund des zweiten rohrförmigen Teils einander zugewandt und komplementär zueinander bearbeitet sind, so dass eine hohe Reproduzierbarkeit der Anordnung des ersten rohrförmigen Teils am zweiten rohrförmigen Teil erreicht wird. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der bearbeitete Rohrmund des ersten rohrförmigen Teils und der bearbeitete Rohrmund des zweiten rohrförmigen Teils derart komplementär zueinander ausgestaltet sind, dass eine positions- und/oder lagerichtige Verbindung zwischen dem ersten rohrförmigen Teil und dem zweiten rohrförmigen Teil herbeigeführt wird.
  • Die strukturelle Schwächung rohrförmigen Metallmantels der Heizpatrone durch seine Aufteilung in zwei Teile kann dadurch kompensiert oder sogar überkompensiert werden, dass der bearbeitete Rohrmund des ersten rohrförmigen Teils und der bearbeitete Rohrmund des zweiten rohrförmigen Teils derart komplementär zueinander ausgestaltet sind, dass eine Übertragung von Kräften und/oder Drehmomenten zwischen dem ersten rohrförmigen Teil und dem zweiten rohrförmigen Teil ermöglicht wird.
  • Insbesondere kann die Komplementarität des Rohrmunds des ersten rohrförmigen Teils und/oder des Rohrmunds des zweiten rohrförmigen Teils zum jeweils anderen Rohrmund durch spanende Bearbeitung, z.B. Drehen oder Fräsen, erzeugt werden.
  • Bevorzugt ist dabei eine Ausgestaltung, bei der die komplementär zueinander bearbeiteten Rohrmünder eine definierte Toleranzpaarung bilden. Durch eine solche definierte Passung mit geringem oder keinem Spiel der bearbeiteten Rohrmünder kann der Verzug bei nachfolgenden Verarbeitungsprozessen, z.B. wenn das erste rohrförmige Teil mit dem zweiten rohrförmigen Teil verschweisst werden soll, minimiert werden, was dann das Fluchten dieser Teile verbessert und insbesondere radial nicht überragt.
  • Insbesondere ist dazu bevorzugt, wenn das erste rohrförmige Teil einen konisch angedrehten Rohrmund aufweist und dass der dem Rohrmund des ersten rohrförmigen Teils zugewandte Rohrmund des zweiten rohrförmigen Teils einen komplementär dazu gestalteten Innenkonus aufweist. Besonders bevorzugt wird dabei das das Kegelverhältnis der konisch bearbeiteten Rohrmünder so gewählt, dass eine Selbsthemmung eintritt, was z.B. bei einem Verhältnis von 1:50 der Fall ist.
  • Die Verbindung zwischen dem ersten rohrförmigen Teil und dem zweiten rohrförmigen Teil wird bevorzugt dadurch hergestellt, dass die komplementär zueinander bearbeiteten Rohrmünder durch eine Übergangspassung, eine Presspassung oder einen Presssitz miteinander verbunden und/oder miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt sind.
  • In einer bevorzugten Variante der Erfindung werden unterschiedliche Arten von Heizpatronen, etwa unterschiedliche Heizleistungen, dadurch identifizierbar gemacht, dass ihre ersten rohrförmigen Teile mit jeweils unterschiedlich bearbeiteten Rohrmündern ausgestattet werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1a:
    Eine Außenansicht einer erfindungsgemäßen Heizpatrone;
    Fig.1b:
    eine partielle Explosionsdarstellung der Heizpatrone aus Figur 1a;
    Fig.2a:
    eine Schnittdarstellung einer ersten möglichen Variante eines Innenaufbaus einer Heizpatrone vor dem Zusammenfügen;
    Fig.2b:
    die Heizpatrone aus Figur 2a nach dem Zusammenfügen;
    Fig.3a:
    eine Schnittdarstellung einer zweiten möglichen Variante eines Innenaufbaus einer Heizpatrone vor dem Zusammenfügen;
    Fig.3b:
    die Heizpatrone aus Figur 3a nach dem Zusammenfügen;
    Fig.4:
    eine Schnittdarstellung einer dritten möglichen Variante eines Innenaufbaus einer Heizpatrone;
    Fig.5a:
    eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Heizpatrone vor dem Zusammenfügen in einer ersten Perspektive;
    Fig.5b:
    eine Darstellung der Heizpatrone aus Figur 5a in einer zweiten Perspektive; und
    Fig.5c:
    eine Variante für das zweite rohrförmige Teil der in den Figuren 5a und 5b gezeigten Heizpatrone.
  • Figur 1a zeigt eine Außenansicht einer elektrischen Heizpatrone 100. In dieser Außenansicht ist zu erkennen, dass die elektrische Heizpatrone 100 einen Rohrmantel 110 aufweist, der aus einem ersten rohrförmigen Teil 120 und einem zweiten rohrförmigen Teil 130, das das erste rohrförmige Teil 120 konzentrisch verlängert, zusammengesetzt ist, die mit einer Schweißverbindung 140 miteinander verbunden sind. In das zweite rohrförmige Teil 130 führt eine Versorgungsleitung 150, die teilweise geöffnet dargestellt ist, um die elektrischen Leiter 151,152,153 zu zeigen.
  • Die konkrete Art und Weise, wie diese Verbindung zwischen dem ersten rohrförmigen Teil 120 und dem zweiten rohrförmigen Teil 130 in perfekter Orientierung erreicht wird, auch wenn das erste rohrförmige Teil 120 verdichtet wurde, erkennt man besonders gut in der partiellen Explosionsdarstellung der Figur 1b, in der diese Teile getrennt voneinander dargestellt sind. Die Anschlussabschnitte 123,124 des Heizelements des verdichteten Aufbaus, der sich innerhalb des ersten rohrförmigen Teils 120 befindet, werden in ein optionales Anschlusselement 160 eingeführt und dort mit Anschlussabschnitten der Leiter 151, 152 der Versorgungsleitung 150 elektrisch leitend verbunden. Der Leiter 153 ist ein Massenleiter, mit dem das zweite rohrförmige Teil 130 auf Masse gelegt ist. Im zusammengesetzten Endzustand sind dementsprechend nur im zweiten rohrförmigen Teil 130 elektrische Kontakte zum Heizelement realisiert.
  • Das erste rohrförmige Teil 120 weist an seinem anschlussseitigen Rohrmund einen durch spanende Bearbeitung erzeugten Bund 128 auf. Der Innendurchmesser des zweiten rohrförmigen Teils 130 im Bereich des dem ersten rohrförmigen Teils 120 zugewandten Rohrmunds ist komplementär dazu angepasst, so dass das zweite rohrförmigen Teil 130 spielfrei auf den Bund 128 des ersten rohrförmigen Teils 120 aufgeschoben und daran befestigt werden kann. Während diese Anpassung grundsätzlich dadurch erzielt werden kann, dass das zweite rohförmige Teil eine geringere Dicke des Rohrmantels, also seiner Wandung aufweist, ist es bevorzugt, wenn das erste rohrförmige Teil 120 und das zweite rohrförmige Teil 130 Rohrmäntel gleicher Dicke aufweisen und der Innendurchmesser des zweiten rohrförmigen Teils 130 im Bereich des dem ersten rohrförmigen Teil 120 zugewandten Rohrmunds durch spanende Bearbeitung vergrößert ist, so dass ein passgenaues, spielfreies Aufschieben auf den Bund 128 möglich ist.
  • Einen anderen möglichen Innenaufbau einer nach diesem Grundprinzip aufgebauten Heizpatrone 200, deren rohrförmiger Metallmantel 210 aus einem ersten rohrförmigen Teil 220 und einem zweiten rohrförmigen Teil 230 zusammengesetzt ist, zeigen die Schnittdarstellungen der Figuren 2a und 2b. Im mit einem elektrischen Isolierstoff, z.B. MgO, befüllten Abschnitt des Innenraums 226 des ersten rohrförmigen Teils 220 ist ein Wickelkörper 221 angeordnet, der mit einem als Heizleiter ausgeführten elektrischem Heizelement 222 bewickelt ist, wobei durch den elektrischen Isolierstoff sichergestellt ist, dass das elektrische Heizelement 222 vom rohrförmigen Metallmantel 210 elektrisch isoliert ist. Anschlussabschnitte 223,224 des Heizleiters, die alternativ auch als Anschlussdrähte, die mit dem Heizleiter 222 in elektrischem Kontakt stehen ausgeführt sein können, ragen aus dem Rohrmund 225 des ersten rohrförmigen Teils 220 heraus. Im zusammengesetzten Endzustand sind dementsprechend in der dargestellten Heizpatrone 200 bevorzugt nur im zweiten rohrförmigen Teil 230 elektrische Kontakte zum Heizelement 222 realisiert.
  • In den Innenraum 232 des zweiten rohrförmigen Teils 230 ist durch eine Einführöffnung 233 eine in Figur 2a nur abschnittsweise dargestellte Versorgungsleitung 250 mit elektrischen Leitern 251,252 eingeführt, die über Kabelschuhe 253,254 mit den Anschlussabschnitten 223,224 des Heizleiters 222 vercrimpt sind, aber auch anders, z.B. durch Löten oder Schweißen miteinander elektrisch leitend verbunden werden können, während das zweite rohrförmige Teil 230 auf die Versorgungsleitung 250 aufgefädelt, aber noch nicht (wie in Figur 2b) mit dem zweiten rohrförmigen Teil verbunden ist. Die so hergestellte elektrische Verbindung kann somit einerseits unter Sichtkontrolle hergestellt und geprüft werden, ist danach aber sicher im Inneren des Rohrmantels 210 angeordnet.
  • Zum Zusammenfügen des Rohrmantels 210 aus dem ersten rohrförmigen Teil 220 und dem zweiten rohrförmigen Teil 230 ist der Innenraum des Rohrmunds 225 ist auf ein Passmaß ausgedreht, so dass eine Ausnehmung 227 entsteht. Das zweite rohrförmige Teil 230 weist einen dem Rohrmund 225 des ersten rohrförmigen Teils 220 zugewandten Rohrmund 231 auf, der einen angedrehten Bund 234 aufweist, welcher passgenau an die Ausnehmung 227 angepasst ist, so dass die Rohrmünder 225 und 231 komplementär zueinander bearbeitet sind und spielfrei zusammengeführt werden können, wie in Figur 2b gezeigt ist. Im zusammengeführten Zustand können sie dann z.B. wie dargestellt mit einer Schweißnaht 240 miteinander verschweißt werden.
  • Eine zweite Variante eines möglichen Innenaufbau einer nach diesem Grundprinzip aufgebauten Heizpatrone 300, deren rohrförmiger Metallmantel 310 aus einem ersten rohrförmigen Teil 320 und einem zweiten rohrförmigen Teil 330 zusammengesetzt ist, zeigen die Schnittdarstellungen der Figuren 3a und 3b. Im mit einem elektrischen Isolierstoff, z.B. MgO, befüllten Abschnitt des Innenraums 326 des ersten rohrförmigen Teils 320 ist ein Wickelkörper 321 angeordnet, der mit einem als Heizleiter ausgeführten elektrischem Heizelement 322 bewickelt ist, wobei durch den elektrischen Isolierstoff sichergestellt ist, dass das elektrische Heizelement 322 vom rohrförmigen Metallmantel 310 elektrisch isoliert ist. Anschlussabschnitte 323,324 des Heizleiters, die alternativ auch als Anschlussdrähte, die mit dem Heizleiter 322 in elektrischem Kontakt stehen ausgeführt sein können, ragen aus dem Rohrmund 325 des ersten rohrförmigen Teils 320 heraus.
  • In den Innenraum 332 des zweiten rohrförmigen Teils 330 sind durch eine Einführöffnung 333 in Figur 3a nur abschnittsweise dargestellte elektrische Leiter 351,352, die Versorgungsleitungen bilden, eingeführt, die über Kabelschuhe 353,354 mit den Anschlussabschnitten 323,324 des Heizleiters 322 vercrimpt sind, aber auch anders, z.B. durch Löten oder Schweißen miteinander elektrisch leitend verbunden werden können, während das zweite rohrförmige Teil 330 auf die elektrischen Leiter 351,352 aufgefädelt, aber noch nicht (wie in Figur 2b) mit dem zweiten rohrförmigen Teil verbunden ist. Die so hergestellte elektrische Verbindung kann somit einerseits unter Sichtkontrolle hergestellt und geprüft werden, ist danach aber sicher im Inneren des Rohrmantels 310 angeordnet. Da in diesem Ausführungsbeispiel zudem die Einführöffnung 333 größer ausgeführt ist, kann die gesamte Anordnung nach dem Zusammenfügen noch durch ein optionales Vergießen des verbleibenden Innenraums des zweiten rohrförmigen Teils 330 weiter geschützt werden. Erneut sind also im zusammengesetzten Endzustand sind dementsprechend in der dargestellten Heizpatrone 300 bevorzugt nur im zweiten rohrförmigen Teil 330 elektrische Kontakte zum Heizleiter 322 realisiert.
  • Zum Zusammenfügen des Rohrmantels 310 aus dem ersten rohrförmigen Teil 320 und dem zweiten rohrförmigen Teil 330 ist die äußere Oberfläche des Rohrmunds 325 konisch angedreht, z.B. mit einem Kegelverhältnis von 1:50. Das zweite rohrförmige Teil 330 weist einen dem Rohrmund 325 des ersten rohrförmigen Teils 320 zugewandten Rohrmund 231 auf, der einen dazu komplementären Innenkonus 334 aufweist, so dass das erste rohrförmige Teil 320 und das zweite rohrförmige Teil 330 spielfrei in einem konischen Presssitz zusammengeführt werden können. und angepasst ist, so dass die Rohrmünder 325 und 331 komplementär zueinander bearbeitet sind und spielfrei zusammengeführt werden können, wie in Figur 3b gezeigt ist. Im zusammengeführten Zustand können sie optional miteinander verschweißt werden, wenn die Festigkeit der Verbindung noch höher sein soll, was insbesondere für eine verbesserte Aufnahme von Torsionsbelastungen sorgen kann.
  • Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizpatrone 400, deren rohrförmiger Metallmantel 410 aus einem ersten rohrförmigen Teil 420 und einem zweiten rohrförmigen Teil 430 zusammengesetzt ist unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel aus Figuren 2a und 2b im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem ersten rohrförmigen Teil 420 und dem zweiten rohrförmigen Teil 430, das zudem mit einem Außengewinde 439 versehen ist.
  • Im mit einem elektrischen Isolierstoff, z.B. MgO, befüllten Abschnitt des Innenraums 426 des ersten rohrförmigen Teils 420 ist ein Wickelkörper 421 angeordnet, der mit einem als Heizleiter ausgeführten elektrischem Heizelement 422 bewickelt ist, wobei durch den elektrischen Isolierstoff sichergestellt ist, dass das elektrische Heizelement 422 vom rohrförmigen Metallmantel 410 elektrisch isoliert ist. Anschlussabschnitte 423,424 des Heizleiters, die alternativ auch als Anschlussdrähte, die mit dem Heizleiter 422 in elektrischem Kontakt stehen ausgeführt sein können, ragen aus dem Rohrmund 425 des ersten rohrförmigen Teils 420 heraus und führen weiter durch den Innenraum 432 des zweiten rohrförmigen Teils 430 und durch eine Öffnung 433 hindurch.
  • Zum Zusammenfügen des Rohrmantels 410 aus dem ersten rohrförmigen Teil 420 und dem zweiten rohrförmigen Teil 430 ist der Innenraum des Rohrmunds 431 des zweiten rohrförmigen Teils 430 auf ein Passmaß ausgedreht. Das erste rohrförmige Teil 420 weist einen dem Rohrmund 431 des zweiten rohrförmigen Teils 430 zugewandten Rohrmund 425 auf, der einen angedrehten Bund 427 aufweist, welcher passgenau an die ausgedrehte Ausnehmung im Rohrmund 431 des zweiten rohrförmigen Teils 425 angepasst ist, so dass die Rohrmünder 425 und 431 komplementär zueinander bearbeitet sind und spielfrei zusammengeführt werden können, wie in Figur 4 gezeigt ist. Im zusammengeführten Zustand können sie dann z.B. wie dargestellt mit einer Schweißnaht 440 miteinander verschweißt werden.
  • Bei der in Figuren 5a und 5b dargestellten Heizpatrone 500 mit Rohrmantel 510, der aus einem ersten rohrförmigen Teil 520 und einem zweiten rohrförmigen Teil 530 zusammengesetzt ist, kann der Innenaufbau beispielsweise so ausgeführt sein wie in der Figur 4. Das wesentliche zusätzliche Merkmal besteht darin, dass hier am ersten rohrförmigen Teil 520 ein sechseckig ausgeführter Bund vorgesehen ist, der in eine dazu komplementäre sechseckige Ausnehmung 531, deren Boden in eine Durchführöffnug 533 übergeht, am zweiten rohrförmigen Teil eingeführt werden kann. Einerseits wird dadurch die Orientierung des ersten rohrförmigen Teils 520 genauer vorgegeben; andererseits ist es bei dieser Ausführungsform möglich, auch hohe Torsionskräfte zwischen dem ersten rohrförmigen Teil 520 und dem zweiten rohrförmigen Teil 530 zu übertragen.
  • Wie im in Figur 5c gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel eines derartigen zweiten rohrförmigen Teils 590 sichtbar ist, kann dann z.B. durch Vorsehen von Angriffsflächen 592 ein Ansatz für ein Werkzeug bereitgestellt werden, mit dem z.B. ein Einschrauben einer Heizpatrone möglich wird, ohne dass das Risiko bestünde, dass durch mit dem Werkzeug ausgeübte Kräfte eine Beschädigung des im ersten rohrförmigen Teil des Metallmantels angeordneten beheizten Abschnitts der Heizpatrone erfolgt.
    • Bezugszeichenliste
    • 100, 200, 300, 400, 500
    Heizpatrone
    110, 210, 310, 410, 510
    rohrförmiger Metallmantel
    120, 220, 320, 420, 520
    erstes rohrförmiges Teil
    130, 230, 330, 430, 530
    zweites rohrförmiges Teil
    150, 250
    Versorgungsleitung
    151, 152, 153, 251, 252
    elektrischer Leiter
    160
    Anschlusselement
    221, 321, 421
    Wickelkörper
    222, 322, 422
    elektrisches Heizelement
    123, 124, 223, 224, 323, 324, 423, 424
    Anschlussabschnitt
    225, 231, 325, 331, 425, 431
    Rohrmund
    226, 326, 426
    Innenraum
    227
    Ausnehmung
    233, 333
    Einführöffnung
    128, 234, 427
    Bund
    240, 440
    Schweißnaht
    253, 254, 353, 354
    Kabelschuh
    334
    Innenkonus
    433
    Öffnung
    439
    Außengewinde
    521
    sechseckiger Bund
    531
    sechseckige Ausnehmung
    533
    Durchführöffnung
    590
    zweites rohrförmiges Teil
    591, 592
    Angriffsfläche
    593
    Einführöffnung

Claims (13)

  1. Heizpatrone (100,200,300,400,500) mit einem rohrförmigen Metallmantel (110,210,310,410,510) und mit einem elektrischen Heizelement (222,322,422), das innerhalb des rohrförmigen Metallmantels (110,210,310,410,510) angeordnet und vom rohrförmigen Metallmantel (110,210,310,410,510) elektrisch isoliert ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Metallmantel (110,210,310,410,510) ein erstes rohrförmiges Teil (120,220,320,420,520), in dem das elektrische Heizelement (222,322,422) zumindest teilweise angeordnet ist, aufweist, wobei ein Rohrmund (225,325,425) des ersten rohrförmigen Teils, insbesondere spanend, bearbeitet ist und ein mit dem ersten rohrförmigen Teil (120, 220,320,420,520) verbundenes zweites rohrförmiges Teil, (130,230,330,430,530), das den Rohrinnenraum des ersten rohrförmigen Teils (120,220,320,420,520)in axialer Richtung konzentrisch verlängert, aufweist.
  2. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste rohrförmige Teil (120,220,320,420,520) und das zweite rohrförmige Teil (130,230,330,430,530) miteinander fluchten.
  3. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung nach innen und/oder außen kein Überstand oder ein Überstand, der kleiner als die Dicke des Rohrmantels des ersten rohrförmigen Teils ist zwischen dem ersten rohrförmige Teil (120,220,320,420,520) und dem zweiten rohrförmige Teil (130,230,330,430,530) vorliegt.
  4. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des zweiten rohrförmigen Teils (130,230,330,430,530) eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Heizelement (222,322, 422) und einem elektrischen Leiter einer Versorgungsleitung zur Versorgung des elektrischen Heizelements (222,322,422) mit Strom angeordnet ist.
  5. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass auch das zweite rohrförmige Teil (130,230,330,430,530) einen bearbeiteten Rohrmund (225,231,325,331,425,431) aufweist, wobei der bearbeitete Rohrmund (225,325,425) des ersten rohrförmigen Teils (120,220,320,420,520) und der bearbeitete Rohrmund (231,331,431) des zweiten rohrförmigen Teils (130,230,330,430,530) einander zugewandt und komplementär zueinander bearbeitet sind.
  6. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der bearbeitete Rohrmund (225,325,425) des ersten rohrförmigen Teils (120,220,320,420,520) und der bearbeitete Rohrmund (231,331,431) des zweiten rohrförmigen Teils (130,230,330, 430,530) derart komplementär zueinander ausgestaltet sind, dass eine positions- und/oder lagerichtige Verbindung zwischen dem ersten rohrförmigen Teil (120,220,320,420,520) und dem zweiten rohrförmigen Teil (130,230,330,430,530) herbeigeführt wird.
  7. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der bearbeitete Rohrmund (225,325,425) des ersten rohrförmigen Teils (120,220,320,420,520) und der bearbeitete Rohrmund (231,331,431) des zweiten rohrförmigen Teils (130,230,330, 430,530) derart komplementär zueinander ausgestaltet sind, dass eine Übertragung von Kräften und/oder Drehmomenten zwischen dem ersten rohrförmigen Teil (120,220,320,420, 520) und dem zweiten rohrförmigen Teil (130,230,330,430, 530) ermöglicht wird.
  8. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Komplementarität des Rohrmunds (225,325,425) des ersten rohrförmigen Teils (120,220,320,420,520) und/oder des Rohrmunds (231,331,431) des zweiten rohrförmigen Teils (130,230,330,430,530) zum jeweils anderen Rohrmund (231,331,431,225,325,425) durch spanende Bearbeitung erzeugt ist.
  9. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die komplementär zueinander bearbeiteten Rohrmünder (225,231,325, 331,425,431) eine definierte Toleranzpaarung bilden.
  10. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste rohrförmige Teil (120,220,320,420,520) einen konisch angedrehten Rohrmund (225,325,425) aufweist und dass der dem Rohrmund (225,325,425) des ersten rohrförmigen Teils (120,220,320,420,520) zugewandte Rohrmund (231,331,431) des zweiten rohrförmigen Teils (130,230,330,430,530) einen komplementär dazu gestalteten Innenkonus (334) aufweist.
  11. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kegelverhältnis der konisch bearbeiteten Rohrmünder (225,325,425,231,331,431) so gewählt ist, dass eine Selbsthemmung eintritt.
  12. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 5 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die komplementär zueinander bearbeiteten Rohrmünder (225,325,425, 231,331,431) durch eine Übergangspassung, eine Presspassung oder einen Presssitz miteinander verbunden und/oder miteinander verschweißt sind.
  13. Heizpatrone (100,200,300,400,500) nach einem vorstehenden Anspruch,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Art der Bearbeitung des Rohrmunds (225,325,425) des ersten rohrförmigen Teils (120,220,320,420,520) die Art der Heizpatrone (100,200,300,400,500) codiert.
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