DE2240382B2

DE2240382B2 - Elektrisches Heizelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2240382B2
Application number: DE19722240382
Authority: DE
Inventors: Erich 7200 Tuttlingen Hillinger
Original assignee: Tuerk & Hillinger & Co 7200 Tuttlingen GmbH
Current assignee: Tuerk & Hillinger & Co 7200 Tuttlingen GmbH
Priority date: 1972-08-17
Filing date: 1972-08-17
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2240382C3; DE2240382A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement zum Beheizen beliebiger insbesondere gasförmiger und flüssiger Medien.

Bei derartigen Heizelementen ist es in den meisten Fällen sehr wünschenswert, daß deren thermische Oberflächenbelastung möglichst niedrig ist. Niedrige Oberflächenbelastung wird aber nur erreicht, wenn das Temperaturgefälle zwischen dem die Wärme erzeugenden Heizleiter und dem die Wärme aufnehmenden Medium gering gehalten werden kann.

Eine niedrige Oberflächenbelastung wirkt sich nicht nur unmittelbar auf die Lebensdauer des Heizelementes aus, sondern auch in geringeren Wärmeverlusten und, ⁶^ soweit es Heizkörper für Wassererhitzer od. dgl. betrifft, in einer in verhältnismäßig engen Grenzen sich haltenden Verkalkung des Erhitzers.

Bei einem Durchlauferhitzer nach der DE-AS 11 39 589 war es beispielsweise bekannt um dessen Erhitzermantel einen elektrischen Rohrheizkörper wendelförmig aufzulöten. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch ziemlich aufwendig und die vorhin genannte Foiderung nach möglichst geringer Oberflächenbelastung wird von einem solchen Heizelement nur teilweise erfüllt da auch das verwendete Lötmetall die an sich nur linienförmige Berührungszone zwischen Rohrheizkörper und Durchlaufmantel nicht wesentlich verbreitert und somit ein guter und gleichmäßiger Wärmeübergang nicht gegeben ist

Man ist auch schon dazu übergegangen, die den Durchlauf bildenden Erhitzerteile als Guß- oder Preßteile, beispielsweise aus Aluminium herzustellen und einen Rohrheizkörper oder ein Heizkabel in diese einzugießen oder einzupressen. Als Nachteil muß hier die große Masse and die großen Wandstärken des derart ausgebildeten Heizelements genannt werden, die wiederum eine verhältnismäßig große thermische Trägheit des Heizelementes zur Folge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vielseitig verwendbares und wirtschaftlich herstellbares Heizelement zu schaffen, das einen möglichst raschen und gleichmäßigen Wärmeübergang zwischen dem eingebauten Heizleiter und dem zu beheizenden Medium sicherstellt.

Zu diesem Zweck ist der Heizkörper zwischen zwei Hülsen eingelegt und derart mit diesen verpreßt, daß der Heizkörper in wenigstens einer der beiden Hülsen in durch das Pressen entstandenen Ausbuchtungen der Hülse eingebettet ist.

Dieses neuartige Heizelement weist um ein Vielfaches vergrößerte Wärmeübergangsflächen zwischen dem Heizleiter und dem die Wärme an das zu beheizende Medium weiterleitenden Metallmantel auf, da dieser satt am Heizkörper anliegt. Die Wärme kann also nicht nur sehr rasch, sondern auch sehr gleichmäßig zwischen diesen Teilen übergehen. Darüber hinaus stellt dieses Heizelement eine feste Einheit dar, in der der Heizleiter einwandfrei fixiert ist.

Die Herstellung des Heizelements erfolgt derart, daß der als Rohrheizkörper oder Heizkabel ausgebildete Heizkörper auf eine Metallhülse aufgewickelt und dann eine weitere Metallhülse über die derart umwickelte Innenhülse geschoben wird und zuletzt diese Montageeinheit einem hohen radial auf diese wirkenden Preßdruck unterworfen wird, derart, daß die genannten Teile dieser Einheit teilweise unter Verformung miteinander verpreßt werden. Je nachdem, ob der Preßdruck nun von außen auf die äußere Metallhülse, oder aber von innen gegen die innere Hülse gerichtet wird, kann man den Rohrheizkörper bzw. das Heizkabel entweder in die äußere oder in die innere Hülse einformen und hat so die Möglichkeit, das Heizelement seinem späteren Verwendungszweck weitgehend anzupassen.

Der Gegenstand der Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Heizelement mit in die Außenhülse eingepreßtem Rohrheizkörper,

Fig. 2 ein Heizelement mit in die innere Hülse eingeformtem Heizkörper und

Fig.3 eine Ausführungsart unter Verwendung eines auf einer Isolierkordel aufgewickelten Heizleiters in größerem Maßstab.

Das Heizelement besteht im wesentlichen aus einer

inneren Hülse ! aus Stahlblech od. dgl, einem als Rohrheizkörper oder Heizkabel ausgebildeten Heizkörper 2, sowie aus einer ebenfalls aus einem geeigneten Metallblech bestehenden Außenhülse 3.

Während bei den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsarten der Heizkörper 3 a!n Rohrheizkörper mit einem metallischen Mantel 4 ausgebildet ist, der den isoliert eingebetteten Heizleiter 5 umschließt, ist bei einem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 der Heizleiter 5 auf einer Asbestkordel 6 aufgewickelt Bei einem derartigen Heizkörper 5/6 ist es dann erforderlich, diesen zwischen zwei Isolierplatten oder Isolierhülsen 7 und 8 anzuordnen, die zwischen die Innenhülse 1 und die Außenhülse 3 eingeschoben sind. Die beiden Isolierhülsen 7 und 8 umschließen den Heizleiter völlig.

Bei einem Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Heizelemente wird so vorgegangen, daß man den Heizkörper 2 in Form einer Wendel auf eine Metallhülse 1 aufwickelt und dann eine weitere Metallhülse 3 über die den Heizkörper tragende fnnenhülse 1 aufschiebt. Diese Montageeinheit 1, 2, 3 wird nun einem sehr starken radial wirkenden Preßdruck unterworfen. Je nachdem, ob man nun diesen Preßdruck von innen nach außen wirken läßt und dabei die Außenhülse abstützt, oder man diesen Druck unter Kalibrierung der Innenhülse von außen nach innen wirken läßt, preßt sich die Innenhülse 1 mit dem Heizkörper 2 gegen die Außenhülse 2 bzw. umgekehrt die Außenhülse 2 mit dem Heizkörper 2 gegen die Innenhülse 1 fest an, wobei sich sowohl die jeweils unter so dem Preßdruck stehende Hülse 1 bzw. 3 als auch der Heizkörper 2 verformen, derart, daß sich beide Teile auf großer Fläche aneinanderschmiegen und die betreffende Hülse 1 bzw. 3 rinnenartige Ausbuchtungen 9 erhält, in die der Heizkörper 2 dann eingebettet und somit einwandfrei fixiert ist. Bei dem bisehriebenen Preßvorgang wird der Heizkörper 2 ebenfalls verformt, derart, daß auf derjenigen Seite desselben, die gegen die nicht verformte Metallhülse 1 bzw. 3 anliegt, eine Abflachung entsteht, so daß der Querschniti des Heizkörpers 2 eine flachovale Form bekommt, die wiederum zu einem gleichmäßigen Wärmeübergang beiträgt.

Durch die mögliche Wahl der Richtung des Preßdrucks kann man die wirksame Oberfläche des Heizelements dort vergrößern, wo es erforderlich ist und damit das Heizelement seinem späteren Verwendungszweck weitgehend anpassen.

Der Preßvorgang erfolgt auf hydraulichen Preßvorrichtungen unter Zuhilfenahme beispielsweise von elastischen Kunststoffen oder anderen elastisch verformbaren, nicht kompressiblen Medien.

Ergänzend wird hinzugefügt, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern auch in beliebig anderer Weise gestaltet werden kann. So ist es ohne weiteres auch möglich, auf diese Weise Heizelemente mit ovalen oder vieleckigen Querschnitten herzustellen, wobei gegebenenfalls auch beide Wandungen um den Heizkörper herum verformt werden können. Die Anwendungsmöglichkeiten sind daher sehr vielseitig und es ist somit möglich, das Heizelement in vielen Fällen auch zum Beheizen von Werkzeugen, Geräten od. dgl. zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisches Heizelement, bestehend aus wenigstens einer Metallhülse und einem auf dieser angeordneten, wendeiförmigen Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) zwischen zwei Hülsen (1,3) eingelegt und derart mit diesen verpreßt ist, daß der Heizkörper (2) in wenigstens einer der beiden Hülsen (1, 3) in durch das Pressen entstandenen Ausbuchtungen (9) der Hülse eingebettet ist und mit vergrößerter Fläche gegen die andere Hülse anliegt

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) ein metallummantelter Rohrheizkörper oder ein ebensolches '5 Heizkabel ist

3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) aus einem aui einer Kordel (6) aufgewickelten Heizleiter (5) besteht und zwischen zwei Isolierplatten oder isolierhülsen (7,8) angeordnet ist, die sich zwischen den MelallhOlsen (1,3) befinden und den Heizleiter (5,6) völlig umschließen.

4. Verfahren zum Herstellen eines Heizelements nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) auf eine Metallhülse (1) aufgewickelt und dann eine weitere Metallhülse (3) über die derart bewickelte Innenhülse (1) aufgeschoben wird und zuletzt diese Montageeinheit (1—3) einem hohen radial auf diese » wirkenden Preßdruck unterworfen wird, derart daß die genannten Teile dieser Einheit (1—3) unter teilweiser Verformung miteinander verpreßt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ^⁵ zeichnet, daß der Preßdruck von außen auf die Außenhülse (3) wirkt und diese um den Heizkörper (2) verformt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck von innen gegen die Innenhülse (1) wirkt und diese um den Heizkörper (2) verformt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren eine hydraulische Preßvorrichtung vorsieht und als druckübertragendes Medium elastische Kunststoffe oder ähnliche deformierbare, nicht kompressible Stoffe verwendet werden.