DE2124028B2

DE2124028B2 - Elektrischer Rohrheizkörper

Info

Publication number: DE2124028B2
Application number: DE2124028A
Authority: DE
Inventors: R Bleckmann
Original assignee: ELPAG AG CHUR CHUR (SCHWEIZ)
Current assignee: ELPAG AG CHUR CHUR (SCHWEIZ)
Priority date: 1970-05-21
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1979-01-25
Also published as: FR2090181A1; US3716693A; GB1340024A; CH530146A; BE767472A; NO131225B; NO131225C; NL7107024A; DE2124028A1; CA935217A; ZA713260B; SE373260B; AT299400B; FR2090181B1; DE2124028C3

Description

ίο Die Erfindung betrifft einen elektrischen Rohrheizkörper nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind eine Reihe von Einrichtungen bekannt, um elektrische Rohrheizkörper oder andere elektrische Heizkörper, z.B. solche, wie sie in elektrischen

is Heizdecken verwendet werden, gegen Überhitzung zu schützen. Bei Heizdecken soll auf diese Art und Weise vermieden werden, daß das Gewebe der Heizdecke in Brand gerät Die Temperaturbegrenzer können außen an dem Heizkörper angeordnet sein und dort die Temperatur abtasten. Bei Auftreten einer Übertemperatur wird die Stromzufuhr abgeschaltet. Die Temperaturbegrenzer können jedoch auch in dem Heizkörper selbst integriert sein.
So ist beispielsweise aus der DAS 10 73 657 ein biegsamer drahtartiger isolierter elektrischer Heizkörper, insbesondere für Heizdecken, bekannt, bei dem der elektrische Heizleiter sich in innigem Kontakt mit einer Schicht eines Überzuges aus einer in besonderer Weise behandelten Polyvinylchloridisoliermasse befindet. Diese ändert ihren elektrischen Scheinwiderstand um mehr als 45% bei einem Temperatursprung von 55°C. Die Scheinwiderstandsänderung wird ausgenützt, um die Stromunterbrechung zu bewirken.

Der vorliegenden Erfindung liegt eine andere Problemstellung zugrunde. Es sollen durch die vorliegende Erfindung nicht die üblichen Temperaturbegrenzerschaltungen ersetzt werden, es soll vielmehr verhindert werden, daß ein Lichtbogen zwischen der Heizwendel und dem Außenmetallrohr des Rohrheizkörpers sich bildet, durch den das Mantelrohr aufgeschweißt wird. Insbesondere bei Rohrheizkörpern, die in Wasser arbeiten oder mit Wasser in Berührung kommen, wie dies bei Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder Flüssigkeitserhitzern der Fall ist, besteht die Gefahr, daß dann das Wasser in den Rohrheizkörper eindringt, wodurch die Maschine unter Spannung kommt, was zu tödlichen Unfällen führen kann. Dieser Effekt kann natürlich auftreten, wenn ein Überhitzungsschutz ausfällt. Er kann auch ebensogut

auftreten, wenn der überhitzungsschutz ordnungsgemäß arbeitet. Das Durchbrennen eines Rohrheizkörpers ist sozusagen ein Alterungsprozeß, d. h. die Lebensdauer eines Rohrkörpers ist nicht unbegrenzt. Im Laufe der Betriebsjahre eines Rohrkörpers treten zwangsläu-

fig engbegrenzte örtliche Überhitzungen auf, auf die ein Überhitzungsschutz im allgemeinen nicht anspricht. Die Ursache kann beispielsweise ein örtlicher Kalkansatz, eine Schaumbildung, z. B. bei Waschmaschinen, oder ein vorübergehendes Trockenfallen, z. B. bei Geschirrspülmaschinen, infolge Abdeckung des Rohrheizkörpers durch ein Geschirrteil sein. Durch die örtliche Überhitzung verdampft eine geringe Menge des Materials der Heizwendel, die sich in dem Isoliermaterial, z. B. in dem Magnesiumoxid, niederschlägt. Auf diese Weise wird eine Brücke vorbereitet, die im Laufe der Zeit zu der genannten Lichtbogenbildung zum Außenrohr führt. Selbstverständlich kann auch ein Rohrheizkörper nach innen durchbrennen, d. h. es

entsteht eine Unterbrechung des Heizleiterdrahtes. Dieses Durchbrennen führt zwar zu einem Ausfall des Rohrheizkörpers, jedoch nicht zu der oben aufgezeigten Gefahr. Bei den wechselstrombetriebenen elektrischen Rohrheizkörpern für die Wassererhitzung ergibt die Statistik, daß in etwa einem Drittel der Fälle ein Durchbrennen des Rohrheizkörpers nach außen, d. h. /um Mantelrohr, erfolgt. Bei strahlenden Rohrheizkörpern mit Oberflächentemperaturen von über 700° C steigt der Anteil der nach außen durchbrennenden Rohrheizkörper auf etwa zwei Drittel aller Fälle an.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Rohrheizkörper so auszubilden, daß ein Durchbrennen nach außen, d.h. eine Lichtbogenbildung, zürn Mantelrohr mit Sicherheit ausgeschlossen wird.

Diese Aufgabe wurde durch die im Kennzeichenbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Es ist aus der britischen Patentschrift 8 01057 bekannt, eine oder mehrere Heizwendeln auf einem Fasermaterial aufzuwickeln. Im Inneren des Fasermaterials befindet sich ein Rückleiter. Die so hergestellte Heizwendelanordnung wird dann in einem Mantelrohr untergebracht, welches mit einem Isoliermaterial gefüllt wird. Das Fasermaterial hat die Aufgabe, Kurzschlüsse zwischen den Wicklungen der Heizwendel zu vermeiden. Da es eine gewisse Elastizität hat und die Wicklungen straff auf das Fasermaterial aufgewickelt werden, beult es sich zwischen den einzelnen Wicklungen wieder etwas aus und isoliert so diese voneinander, jo Auf diese Weise soll es möglich werden, vor allem für elektrische Rohrkochplaitten eine größere Anzahl von Heizwendeln in ein und demselben Rohr unterzubringen, so daß dementsprechend verschiedene Leistungsstufen schaltbar sind. Das Ausgangsmaterial für das Fasermaterial ist Glas. Durch ein kostspieliges und kompliziertes Auslaugverfahren wird ein Produkt erzielt, welches im wesentlichen aus reinem Siliziumdioxid besteht und das »Refrasil« genannt wird. Dieses Produkt besitzt einen außerordentlich hohen Erwei- -to chungs- und Schmelzpunkt, z. B. einen Erweichungspunkt bei 1280° C und einen Schmelzpunkt bei 1650° C. Die in der britischen Patentschrift angegebene Lehre zum technischen Handeln geht im Vergleich zu der vorliegenden Erfindung in entgegengesetzter Richtung. Es soll eine andere Aufgabenstellung gelöst werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß, entsprechende Abmessungen vorausgesetzt, die jedoch der Fachmann entsprechend dem jeweiligen Rohrheizkörpertyp und Verwendungszweck ohne weiteres ermitteln kann, es möglich ist, einen Kurzschluß zwischen den Heizkörperwicklungen oder zu einem im Inneren des Rohrheizkörpers angeordneten Seelendraht zu erzeugen, wenn die Temperatur des AuDenrohres des Rohrheizkörpers einen bestimmten festgelegten Wert überschreitet Es ist dabei gleichgültig, ob dieser Wert hoch oder tief liegt. Für bestimmte Anwendungsüwecke, z. B. bei Rohrheizkörpern, die in der Nähe von schmelzbaren oder brennbaren Kunststoffen betrieben werden, kann z. B. eine Rohrheizkörpertemperatur von über 300°C bereits unzulässig sein. In anderen Fällen, j:. B. bei Strahlern, kann eine wesentlich höhere Temperatur, z. B. 900° C, toleriert werden.

Gemäß der Erfindung wird nun außer dem üblichen hochschmelzenden Isoliermaterial, z. B. Magnesiumoxyd, in unmittelbarer Nähe der Heizwendel ein Isoliermaterial, z. B. Glas, verwendet, dessen Charakteristik so gewählt ist, daß es weich oder schmelzflüssig und bzw. oder elektrisch leitend wird, wenn die Temperatur des Außenrohres den zulässigen Wert überschreitet Es ist bekannt daß Gläser mit den unterschiedlichsten Erweichungs- und Schmelzpunkten zur Verfugung stehen, so daß die angegebene Lehre zum technischen Handeln in einem großen Bereich von Anwendungszwecken realisierbar ist

Wenn eine elektrisch leitende Seele verwendet wird, die z. B. mit einem Ende der Heizwer.del elektrisch verbunden ist ergeben sich — je nachdem, ob die Heizwendel mit einer kleinen oder einer großen Steigung gewickelt ist — zwei Effekte, die voneinander zu unterscheiden sind. Wenn die Wicklungen der Heizwendel sehr dicht beieinanderliegen, schmilzt das zusätzliche Isoliermaterial bei einer Überhitzung des Außenrohres über eine größere Fläche. Es entsteht durch diese Schmelze ein entsprechender Ableitstrom, welcher bei einer bestimmten Höhe zum Ansprechen einer Schmelzsicherung führt Nach Erstarren dieser Schmelze kann der Heizkörper wieder verwendet werden. Wenn die Wicklungen des Heizkörpers jedoch einen größeren Abstand voneinander haben, kommt es bei einer Überhitzung an einer punktförmigen Stelle zu einem Überschlag durch das zusätzliche Isoliermaterial. Die bei der Lichtbogenbildung auftretenden Metalldämpfe schlagen sich in der Überschlagstrecke nieder und bewirken einen bleibenden Kurzschluß. Derartige Heizkörper können nicht wieder verwendet werden. Da das zusätzliche Isoliermaterial nur in der Nähe der Heizwendel, jedoch nicht in der Nähe des Außenrohres verwendet wird, kommt es in jedem Fall nur zu einem Kurzschluß zwischen den Wicklungen einer Heizwendel oder zwischen den Wicklungen mehrerer Heizwendeln oder zwischen einer Heizwendel und dem im inneren eines Rohrheizkörpers gegebenenfalls vorgesehenen Seelendraht, jedoch nicht zu dem Außenrohr.

Die nachfolgende Beschreibung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der weiteren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt eines Anschlußendes eines Rohrheizkörpers mit leitender Innenseele,

Fig. la einen Querschnitt des Rohrheizkörpers gemäß Fig. 1 längs der Linie Ia-Ia in Fig. 1,

Fig. 2 einen Schnitt eines Anschlußendes eines Rohrheizkörpers mit einem über die Heizwendel gezogenen Glasfasergewebeschlauch,

Fig.3 einen Schnitt eines Anschlußendes eines Rohrheizkörpers mit dicht gewickelter Heizwendel,

F i g. 4 einen Schnitt durch einen Behälter mit stehend angeordnetem Rohrheizkörper, welcher der Erläuterung einer Prüfmethode dient,

F i g. 5 einen Schnitt durch einen Behälter mit liegend angeordnetem Rohrheizkörper,

F i g. 6 eine schaubildliche, schematische Ansicht einer Waschmaschine,

Fig. 7 einen Schnitt einer Ausführungsform eines Rohrheizkörpers mit doppelter Innenseele,

Fig.8 einen Schnitt einer Ausführungsfcrm eines Rohrheizkörpers, welcher zwei Heizwendeln besitzt und welcher in verschiedenen Leistungsstufen schaltbar ist.

In den Zeichnungen sind die Rohrheizkörper in gegenüber der Wirklichkeit vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Abmessungen entsprechen im allgemeinen den üblichen Abmessungen von Rohrheizkörpern, wie sie in Haushaltsgeräten Verwendung finden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 besitzen die Rohrheizkörper ein Mantelrohr 1, welches aus Metall,

insbesondere aus Edelstahl, besteht und welches mit Magnesiumoxyd 2 gefüllt ist. Anstelle von Magnesiumoxyd kann auch ein anderes hochhitzebeständiges Material verwendet werden. Da jedoch zahlreiche Anforderungen, insbesondere hinsichtlich eines guten Wärmeüberganges, an das Isoliermaterial zu stellen sind, ist die Auswahl ziemlich klein. In das Magnesiumoxyd 2 ist ein Heizwiderstand in Form einer Heizwendel 3 und eine leitende Innenseele 5, letztere z. B. in Form eines Drahtstückes, eingebettet. Ein Anschlußbolzen 6 besitzt einen abgesetzten Teil 7, auf welchen das Ende der Heizwendel 3 aufgeschoben und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist. Eine Isolierperle 8 dient zum Verschluß des Rohrheizkörperendes. Das andere Ende des Rohrheizkörpers ist ähnlich ausgebildet, wobei jedoch bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 1 und Fig. 3 die Innenseele 5 am anderen Anschlußende nicht in elektrisch leitender Verbindung mit dem zugeordneten Anschlußbolzen 6 sich befindet. Der Rohrheizkörper selbst kann beispielsweise U- oder W-förmig gebogen sein.

Zwischen der Heizwendel 3 und der Innenseele 5 ist ein Glasgewebeschlauch 9 angeordnet. Die Stärke des Glasgewebes und der Schmelzpunkt des Glases müssen, wie dies aus der späteren Beschreibung noch hervorgeht, in ganz bestimmter Weise auf den zulässigen Temperaturhöchstwert des Mantelrohres 1 abgestimmt sein, damit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird.

Der Rohrheizkörper wird zur Verdichtung des Magnesiumoxyds 2 im allgemeinen mechanisch gepreßt, so daß er — wie aus F i g. 1 a ersichtlich — einen ovalen Querschnitt erhält. Wesentlich ist, daß die an die Innenwand des Außenrohres 1 anschließende Zone 2a ausschließlich das hochschmelzende Magnesiumoxyd enthält.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß anstelle der Innenseele 5 und des Glasgewebeschlauches 9 ein Glasgewebeschlauch 11 vorgesehen ist. welcher eine Heizwendel 4 umhüllt, die eine kleinere Steigung als die Heizwendel 3 besitzt, bei der also die einzelnen Wicklungen näher beieinanderliegen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Heizwendel 4 auf einem Glasgewebeschlauch 9 angeordnet, der eine leitende Innenseele 5 umhüllt. Die Heizwendel 4 selbst ist mittels eines Glasgewebeschlauches 11 umhüllt. Sie ist mit ihren Enden 4a je an dem abgesetzten Teil 7 des zugeordneten Anschlußbolzens 6 befestigt. Die gesamte Anordnung ist, wie in den vorhergehenden Figuren, in einem Mantelrohr 1 untergebracht, in welches Magnesiumoxyd 2 eingerüttelt ist.

Wenn ein Rohrheizkörper gemäß den F i g. 1 und 2 überhitzt wird, beispielsweise indem die Spannung stufenweise gesteigert wird oder indem verhindert wird, daß die erzeugte Wärme vom Mantelrohr 1 abgeleitet wird, dann beginnt bei einem ganz bestimmten Temperaturwert des Mantelrohres 1 der Glasgewebeschlauch 9 und bzw. oder der Glasgewebeschlauch 11 weich zu werden oder zu schmelzen. Die Schmelztemperatur des Glasgewebeschlauches 9 oder 11 wird, wie schon erwähnt, dabei so gewählt, daß in der in der Nähe der Heizwendel liegenden Zone diese Temperatur erreicht wird, wenn das Mantelrohr 1 den zulässigen Temperaturhöchstwert erreicht In der Nähe der Erweichungs- und Schmelztemperatur fällt jedoch der hohe spezifische Widerstandswert von Glas beträchtlich ab, so daß ein erheblicher Ableitstrom zwischen den Wicklungen der Heizwendeln 3 oder 4 und, wenn eine solche vorgesehen ist, auf die Innenseele 5 auftritt. Dieser Ableitstrom sorgt für eine weitere Erhitzung der Glasschmelze, so daß es zu einem Kurzschluß kommt. Durch diesen Kurzschluß wird verhindert, daß das Mantelrohr eine über dem zulässigen Temperaturhöchstwert liegende Temperatur erreichen kann. Außerdem wird mit Sicherheit verhindert, daß sich ein Lichtbogen von der Heizwendel 3 oder 4 zu dem Mantelrohr 1 bildet, durch welchen das Mantelrohr 1 aufgeschmolzen würde. Je nachdem, ob in erster Linie dieses gefürchtete Durchbrennen des Rohrheizkörpers nach außen oder nur die Überhitzung des Mantelrohres verhindert werden soll, wird man eine Ausführungslorm entsprechend Fig. 1 oder Fig. 2 oder die kombinierte Ausführungsform gemäß F i g. 3 vorziehen.

Wenn bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 die Wendel 3 unter Vorspannung auf den auf die Innenseele 5 aufgeschobenen Glasgewebeschlauch 9 aufgewickelt wird, drückt bei beginnender Erweichung des Glasgewebes irgendeine der Wicklungen der Heizwendel 3 das Glasmaterial zur Seite, wodurch ein Kurzschluß zu der Innenseele 5 gefördert wird.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform dient die Versuchsanordnung gemäß F i g. 4.

In einem Behälter 12 wurde stehend ein gemäß F i g. 2 ausgebildeter Heizkörper 13 angeordnet. Der Behälter 12 wurde mit Wasser gefüllt, wobei der Wasserstanc vom Pegel 14 über den Pegel 15 auf den Pegel 16 abgesenkt werden kann. Die Anschlußenden 17 des Rohrheizkörpers 13 befinden sich am Boden de« Behälters 12. Solange der Wasserstand auf dem Pegel U gehalten wurde, lagen normale Betriebsverhältnisse vor

wie sie beispielsweise bei einem Flüssigkeitserhitzei auftreten. Wenn bei Verwendung eines üblicher Rohrheizkörpers beispielsweise infolge eines Steue rungsfehlers der Wasserstand auf den Pegel 15 abfällt dann beginnt das über den Pegel 15 herausragende End« des Rohrheizkörpers 13 zu glühen. Wenn keine besonderen und meist kostspieligen Sicherheitsvorkeh rungen getroffen sind, wird der Rohrheizkörpei durchbrennen, und zwar, wie eingangs erläutert, in V₃ bi:

²/3 aller Fälle nach außen unter Aufschmelzen de:

Mantelrohres. Wenn der Flüssigkeitsstand wieder steigt ergibt sich eine elektrisch leitende Verbindung zu den aufgeschmolzenen Ende der Heizwendel. Das Berührer der Wasseranschlüsse des Flüssigkeitserhitzers kam dann lebensgefährlich sein. In den Fällen, in denen dei Behälter 12 aus Kunststoff besteht, kann es durch di< Strahlungstemperatur zu einem Schmelzen des Kunst sloffgehäuses kommen. Insbesondere im Falle voi Geschirrspülmaschinen kann das Kunststoffgehäusi ausbrennen. Dieser Fall tritt auch trotz erhebliche Sicherheitsmaßnahmen immer wieder hie und da auf.

Demgegenüber verhält sich ein gemäß der Erfindunj ausgebildeter Rohrheizkörper wesentlich anders. Wur de der Wasserstand auf den Pegel 15 abgesenkt, dam stieg die Temperatur des über dem Wasserspiegel Ii liegenden, partiell trockengelegten Teiles des Rohrheiz körpers 13 im speziellen Ausführungsbeispiel bis au 760° C an. Bei dieser Rohrmanteltemperatur war dl Leitfähigkeit des Glasgewebeschlauches 11 so groß, dal dieser Teil im wesentlichen kurzgeschlossen war. Di Temperatur fiel schlagartig auf Raumtemperatur al Lediglich kurz oberhalb des Wasserspiegels 15 glüht

ein etwa 5 mm langes Stück des Rohrheizkörpers 13 weiter, weil hier im Inneren noch nicht die Temperatur für einen Kurzschluß ausreichend war. Entsprechend der verkürzten, beheizten Länge des Rohrheizkörpers stieg die Stromaufnahme. Nachdem der Wasserspiegel 5 auf den Pegel 16 abgesenkt wurde, stieg nach einiger Zeit die Temperatur des über den Wasserspiegel 16 herausstehenden Teiles des Rohrheizkörpers wieder auf 760⁰C an, um dann plötzlich abzufallen. In diesem Augenblick fiel ein in Serie geschalteter Sicherungsautomat ab, weil die Stromstärke zu hoch angestiegen war.

Ein Durchbrennen der entsprechend ausgebildeten Rohrheizkörper nach außen bei »Trockengehen« konnte in keinem der zahlreichen Versuche beobachtet werden.

Wird ein Rohrheizkörper gemäß Fig. 1 in einer ähnlichen Versuchsanordnung verwendet, dann erfolgt — bei Verwendung des gleichen Glasmaterials — ein Kurzschluß bereits bei einer niedrigeren Temperatur des Mantelrohres 1. Es erfolgt ein Überschlag an einer punktförmigen Stelle zwischen der Heizwendel 3 und der Innenseele 5. Der Überschlagskanal bleibt offensichtlich infolge kondensierter Metalldämpfe leitend, der Kurzschluß ist also bleibend.

Demgegenüber zeigt sich nun erstaunlicherweise, daß bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3, in welcher eine Heizwendel 4 mit kleiner Steigung und dementsprechend mit niedriger Heizflächenbelastung des Drahtes verwendet wird, eine mehrmalige Wiederverwendung des Rohrheizkörpers möglich ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Glasgewebeschlauch 5 nicht wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 nur an einer punktförmigen Stelle, nämlich an einer Aufiagestelie der Heizwendel 3, überhitzt wird, sondern daß eine flächenhafte Erweichung erfolgt. Durch die wesentlich größere erweichte Fläche ergibt sich auch ein größerer Ableitstrom, der z. B. zum Ansprechen einer Sicherung führt, bevor ein lichtbogenförmiger Überschlag erfolgt. Wenn das weich gewordene Glasgewebe wieder erhärtet, besitzt der Rohrheizkörper im wesentlichen seinen früheren Isolationswert. Er kann mehrmals wiederverwendet werden.

Die Funktionsweise tritt selbstverständlich auch ein, wenn der die Heizwendel 4 umhüllende Glasgewebeschlauch 11 weggelassen wird. Die F i g. 3 dient insoweit nur der Erläuterung der Tatsache, daß beide Maßnahmen, nämlich leitende Innenseele 5 mit Glasgewebeschlauch 9 und der die Heizwendel umhüllende Glasgewebeschlauch 11, miteinander kombiniert werden können.

Eine örtliche Überhitzung eines Rohrheizkörpers kann aus verschiedenen Gründen auftreten. Bei Waschmaschinen kann beispielsweise ein Teil des Heizkörpers in Strömungsbereichen liegen, in denen durch Sogwirkung eine starke Schaumbildung auftritt Bei Rohrheizkörpern, die ihre Wärme durch Strahlung oder Konvektion an die Luft abgeben, kann durch Behinderung der Luftströmung oder aus anderen Gründen die Wärmeabgabe an einer bestimmten Stelle des Rohrheizkörpers schlechter sein als an den übrigen Stellen. Geräte, die unter normalen Umständen tadellos arbeiten, können je nach Art und Weise, wie sie beim Benutzer installiert oder von diesem aufgestellt werden, unterschiedliche Wärmeabgabecharakteristiken haben. Bei Verwendung üblicher Rohrheizkörper brennt der Rohrheizkörper früher oder später an der überhitzten Stelle durch. Bei Verwendung eines Rohrheizkörpers gemäß Fig. 2 wird die überhitzte Stelle kurzgeschlossen, während der Rohrheizkörper über seine übrige Länge normal weiterarbeitet.

Wenn der Rohrheizkörper nach dem Kurzschluß wieder funktionsfähig sein soll, dann wird die Oberflächenbelaslung des Widerstandsdrahtes zweckmäßigerweise kleiner als 20—25 Watt/cm², vorzugsweise zwischen 10—20 Watt/cm², gewählt. Bei nicht wiedereinschaltbaren Rohrheizkörpern wird die Oberflächenbelastung zwischen 25—40 Watt/cm² oder höher gewählt.

Die Dicke der zusätzlichen Isolierschicht, also beispielsweise des Glasschlauches, soll zwischen 0,2—0,5 mm liegen.

Wenn ein Rohrheizkörper mit Innenseele in einem Flüssigkeitserhitzer verwendet wird, dann soll, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die Heizwendel mit der Innenseele an dem tiefer liegenden Anschluß elektrisch verbunden sein, so daß am höher liegenden Anschluß der größte Potentialunterschied zwischen Heizwendel und Innenseele besteht. Zur Erläuterung dieser Ausbildung dient F i g. 5.

Ein U-förmig gebogener Rohrheizkörper 18, welcher die Anschlüsse 19 und 21 besitzt, die durch einen Dichtkörper 22 hindurchgeführt sind, ist so in einen Behälter eingesetzt, daß seine beiden Schenkel im wesentlichen horizontal übereinander verlaufen und daß der Anschluß 19 über dem Anschluß 21 liegt. In der Nähe des Anschlusses 21 ist das nicht auseinandergezogene Ende der Heizwendel 3 unmittelbar auf die Innenseele 5 aufgeschoben und mit dieser z. B. durch Schweißen elektrisch verbunden. Der zugehörige Anschluß 6 kann aus der herausgeführten Inrienseele 5 bestehen. Das Ende des Glasgewebeschlauches 9 reicht nicht ganz bis zu dem Anschlußbolzen 6. In der Nähe des Anschlusses 19 endet jedoch die Innenseele 5 im Abstand von dem zugehörigen Anschlußbolzen 6. Das vorgezogene Ende des Glasgewebeschlauches 9 sorgt für eine entsprechende Isolation zwischen der Heizwendel 3 und der Innenseele 5.

Wenn nun infolge Trockengehens der Flüssigkeitsstand in dem Behälter von dem normalen Pegel 24 auf den Pegel 25 abfällt, dann hat dies zur Folge, daß ein Überschlag zwischen der Heizwendel 3 und der Innenseele 5 an dem höher liegenden Schenkel — im allgemeinen infolge des hohen Potentialunterschiedes in unmittelbarer Nähe des Anschlusses 19 — zustande kommt. Es wird damit verhindert, daß der über der Flüssigkeit liegende Schenkel des Rohrheizkörpers 18 längere Zeit mit den damit verbundenen Gefahren glühen kann.

Fig.6 zeigt eine Waschmaschine 26 mit einer Trommel 27 und einem Flüssigkeitssumpf 28. Ein U-förmig gebogener Rohrheizkörper 29 ist in üblicher Weise in horizontaler Lage in dem Flüssigkeitssumpf 28 angeordnet.

Der Rohrheizkörper 29 ist nun in der Nähe desjenigen Anschlußendes, an dem die Innenseele gegenüber der Heizwendel isoliert ist, bei 31 schlaufenförmig nach oben gebogen. Wenn die Waschmaschine trockenläuft, wird der Rohrheizkörper an der Stelle 31 kurzgeschlossen, sobald der Flüssigkeitspegel unter die Höhe dieser Stelle fällt Es wird verhindert, daß die übrige Länge des Rohrheizkörpers zum Glühen kommt

Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform sind zwei Innenseelen 32, 33 vorgesehen, die mittels einer Umspinnung aus Glasseide oder mittels entsprechender Glasschläuche 34, 35 gegeneinander und gegen die sie

umschließende Heizwendel 3 elektrisch isoliert sind. Das eine Ende jeder der Innenseelen 32, 33 ist je mit einem zugeordneten Anschlußbolzen 6 verbunden. Die beiden Enden 3a der Heizwendel 3 sitzen auf den abgesetzten Teilen 7 des zugeordneten Bolzens 6. Wenn nun an irgendeiner Stelle des Rohrheizkörpers eine Überhitzung auftritt, dann wird an dieser Stelle die Glasschicht zwischen den beiden Innenseelen 32, 33 leitend. Eine zum Rohrheizkörper in Serie geschaltete Sicherung bewirkt ein sofortiges Abschalten des Rohrheizkörpers. Da bei dieser Anordnung der Widerstandsdraht der Heizwendel 3 im allgemeinen nicht beschädigt wird und nach Erstarren des geschmolzenen Glases im allgemeinen wieder die volle Isolation eintritt, kann ein derartiger Rohrheizkörper wiederholt Verwendung finden.

Die neue Erkenntnis, daß jene Teile des Isoliermaterials, die die Wendel direkt umgeben, aus einem Material bestehen können, dessen Isolationswiderstand bei hohen Temperaturen niedrig ist und daß lediglich die an den Rohrmantel grenzende Schicht des Isoliermaterials für die Höhe der Ableitströme ausschlaggebend ist, führt zu neuen Möglichkeiten hinsichtlich der Ausbildung von Rohrheizkörpern. Bekanntlich bereitet es sehr große Schwierigkeiten, Rohrheizkörper mit einem hohen Widerstand je Längeneinheit zu erzeugen. Im allgemeinen ist bei Rohrheizkörpern mit 6—9 mm Außendurchmesser die Herstellungsmöglichkeit bei etwa 600 Ohm/m limitiert. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei solchen Meterwiderständen bereits Widerstandsdrähte mit einem Durchmesser von 0,15 mm verwendet werden müssen, deren Verarbeitung in gewendeltem Zustand sehr schwierig ist. Werden irgendwelche Stütz- oder Bindemittel für die Wendel verwendet, dann verdampfen diese bei der Betriebstemperatur, wodurch der Isolationswert verschlechtert wird. Es wurde in diesem Zusammenhang z. B. Asbest mit einem entsprechenden Bindemittel bereits verwendet.

Man kann jedoch bei den Ausführungsformen gemäß der Erfindung mit Innenseele wesentlich dünnere Widerstandsdrähte verarbeiten, da der Widerstandsdraht auf dem Glasgewebefaserschlauch einen Halt findet. Wenn die Wicklung sehr straft ist, sorgt auch das zwischen die Wicklungen ausweichende Material des Glasgewebeschlauches für eine entsprechende Isolation zwischen den einzelnen Wicklungen. Weiterhin ist es möglich, auch sehr dünne Widerstandsdrähte mit einer Glasseide zu umwickeln. Man kommt auf diese Weise zu sehr hochohmigen Rohrheizkörpern. Der mit Glasseide umwickelte Widerstandsdraht läßt sich jedoch bedeutend leichter verarbeiten als blanke Widerstandsdrähte. Besonders vorteilhaft ist es, daß diese hochohmigen Rohrheizkörper nicht nach außen durchbrennen.

Bei der in F i g. 8 dargestellten Ausführungsform eines Rohrheizkörpers sind zwei Heizwendeln 36, 37 vorgesehen, die je mit einer Glasfaserumspinnung 42 oder mit einer Emailschicht versehen sind. Die

ίο Heizwendel 36 ist mit der Anschlußfahne 38 und die Heizwendel 37 mit der Anschlußfahne 39 elektrisch verbunden. Das andere Ende der Heizwendeln 36 und 37 sitzt auf einem Bolzen 41. Wenn diese Enden, wie dargestellt, abisoliert sind und der Bolzen 41 als Anschlußbolzen dient, dann können entweder nur die Hcizwcndcl 36 oder nur die I leizwendel 37 oder beide Heizwendeln 36, 37 an Spannung gelegt werden. Es ergibt sich auf diese Weise eine einfache Leistungsschaltung. Wenn die Enden gegenüber dem Bolzen 41 isoliert bleiben, dann ergibt sich bei einer bestimmten Länge des Rohrheizkörpers der doppelte Widerstandswert sowie die Möglichkeit des Anschlusses von einer Seite her. Es sind zwar Rohrheizkörper, die einen einseitigen Anschluß besitzen, bereits bekannt. Es ist jedoch schwierig, solche Ausführungsformen mit den üblichen Außendurchrnessern von 6—9 mm zu realisieren. Dies gelingt jedoch gemäß der Ausbildung nach F i g. 8 ohne weiteres. Glasseide und Glasgewebe ergeben bei der Ausbildung gemäß der Erfindung eine sehr einfache und leichte Verarbeitbarkeit. Es sind jedoch auch Gespinste aus Steinwolle geeignet. Weiterhin sind Emailschichten, insbesondere bei den Ausführungsformen mit Innenseelen, geeignet. Die Innenseele besteht dann aus einem Draht, der aus unlegiertem Stahl besteht und der eine Feueremailauflage trägt. Auf diese Weise ergeben sich besonders niedrige Herstellungskosten.

Besonders überraschend ist die Feststellung, daß die wie angegeben ausgebildeten Rohrheizkörper einen ebenso guten Gesamtisolationswiderstand wie normalerweise ausgebildete Rohrheizkörper besitzen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß für die Höhe des Isolationswiderstandes bei einem Rohrheizkörper die kältesten Zonen der Isoliermasse ausschlaggebend sind. Da auch bei den Rohrheizkörpern gemäß der Erfindung

in diesen Zonen, d. h. in der Nähe des Außenrohres, jeweils die übliche Isoliermasse, ζ. Β. Magnesiumoxyd, vorhanden ist, ergibt sich keine Verschlechterung des Isolationswiderstandes.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Rohrheizkörper, bei dem in einem Mantelrohr eine oder mehrere Heizwendeln untergebracht sind, die vom Mantelrohr mittels Magnesiumoxid oder eines anderen hochschme.lzenden Isoliermaterial isoliert sind, und bei dem Mittel vorgesehen sind, die eine Lichtbogenbildung zwischen der Heizwendel und dem Mantelrohr durch das Isoliermaterial hindurch verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Heizwendel (3,4) mindestens eine Innenseele (5,32,33) aus Metall angeordnet ist und daß zwischen der Innenseele und der Heizwendel eine dünne Schicht eines isoliermaterials angeordnet ist, das bei Überschreiten einer kritischen Temperatur erweicht oder schmilzt und/oder seine Isolationseigenschaft verliert, so daß ein Kurzschluß zwischen der Heizwendel und der Innenseele und/oder zwischen den Wicklungen der Heizwendel erzwungen wird.

2. Elektrischer Rohrheizkörper, bei dem in einem Mantelrohr eine oder mehrere Heizwendeln untergebracht sind, die vom Mantelrohr mittels Magnesiumoxid oder eines anderen hochschmelzenden Isoliermaterials isoliert sind, und bei dem Mittel vorgesehen sind, die eine Lichtbogenbildung zwischen der Heizwendel und dem Mantelrohr durch das Isoliermaterial hindurch verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heizwendeln (36, 37) vorgesehen sind, die gegeneinander mittels einer Wicklung aus Glasfäden oder eines ähnlichen Isoliermaterials isoliert sind, wobei die Heizwendeln in Form einer Zweifach- oder Mehrfachwendel gewickelt sind.

3. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenseele ein Schlauchgewebe (9) aus Glasfasern aufgeschoben ist oder daß die Innenseele mit Glasfasern umwickelt ist.

4. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseele (5, 32, 33) mit einer Emailschicht überzogen ist.

5. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseele (5, 32, 33) mit einem der beiden Anschlußenden der Heizwendel (3,4) leitend verbunden ist.

6. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel (3, 4, 36, 37) unter Vorspannung auf die Glasfaserschicht aufgewickelt ist, so daß bei Erweichen der Glasfaserschicht die Heizwendel sich in dieselbe eindrückt.

7. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser so geformt ist, daß nach Einsetzen desselben in den Flüssigkeitserhitzer ein in der Nähe desjenigen Anschlußendes (19) liegender Bereich höher liegt, bei dem der Heizwiderstand einen elektrischen Kontakt mit der Innenseele (5) hat.

8. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Anschlußende, bei dem die Seele keine elektrische Verbindung mit dem Heizwiderstand hat, anschließende Länge (31) des Rohrheizkörpers (29) aufgebogen ist.

9. Elektrischer Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Seelendrähte oder -stäbe (32,33) vorgesehen sind, die gegeneinander mittels eines Glasfaserschlauches, einer Emailschicht oder eines anderen geeigneten Materials isoliert sind, wobei der eine Draht mit dem einen Anschlußende und der andere Draht mit dem anderen Anschlußende der Heizwendel (3) leitend verbunden ist.