DE2431658A1 - Heizpatrone mit temperaturbegrenzer - Google Patents

Heizpatrone mit temperaturbegrenzer

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DE2431658A1
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heating
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Heinz Stegmeier
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0202Switches
    • H05B1/0213Switches using bimetallic elements
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/275Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing element expanding, contracting, or fusing in response to changes of temperature
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material

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  • Automation & Control Theory (AREA)
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Description

  • Heizpatrone mit Temperaturbegrenzer.
  • Die Erfindung betrifft eine Heizpatrone mit Temperaturbegrenzer, der einen bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur in der Heizpatrone betätigten, den Heizstrom der Patrone unterbrechenden Schalter aufweist.
  • Elektrisch beheizte Heizpatronen werden für vielfältige Zwecke verwendet, insbesondere zum Erhitzen von Flüssigkeiten, aber auch zum Erhitzen von festen Körpern, z.B.
  • Spritzgußformen, mit denen sie in wärmeleitendem Kontakt stehen. Diese Heizpatronen besitzen üblicherweise einen metallischen Mantel, in dem sich ein keramischer Tragkörper für den Heizleiter befindet. Die verbleibenden Hohlräume der Heizpatrone werden durch ein Isoliermaterial, wie z.B. Sand, ausgefüllt. Um das zu beheizende Medium auf eine bestimmte Temperatur aufzuheizen und insbesondere um ein Überhitzen und Durchbrennen der Heizpatrone zu verhindern, sind solche Heizpatronen häufig mit einem Temperaturbegrenzer ausgestattet, der einen im Heizstromkreis der Patrone liegenden Schalter aufweist, welcher bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur in der Patrone betätigt wird und den Heizstrom unterbricht.
  • Es ist bekannt, als Temperaturbegrenzer für diesen Zweck einen Schalter mit Bimetallkontaktzungen in die Heizpatrone einzubauen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein solcher Temperaturbegrenzer insbesondere bei großen und massereichen Verdichteten Heizpatronen zu träge anspricht und eine lokale Überhitzung der Heizpatrone in den von dem Bimetallschalter entfernten Teilen der Patrone nicht mit Sicherheit verhindern kann. Eine solche lokale Überhitzung kann z.B. dann auftreten, wenn die Heizpatrone nur teilweise in eine zu beheizende Flüssigkeit eintaucht.
  • Um ein schnelleres Ansprechen des Temperaturbegrenzers zu erhalten, wurde gemäß der DT-OS 1 G15 452 eine Patrone verwendet, die ein in gleicher Achsrichtung wie der Metallmantel angeordnetes Teil besitzt, wobei das Material des Mantels und das Material dieses Teils einen Unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen und die unterschiedliche Wärmeausdehnung zur Betätigung des Unterbrecherschalters ausgenutzt wird. Auch die Trägheit dieser Anordnung war jedoch noch zu groß, da sich insbesondere bei einer lokalen Überhitzung der Patrone die Wärme erst über den gesamten Mantel ausbreiten muß, bis eine für die Betätigung des Schalters ausreichende Ausdehnung auf tritt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfach aufgebaute Heizpatrone mit Temperaturbegrenzer zu schaffen, bei der der Temperaturbegrenzer schnell anspricht und dieses Ansprechverhalten auch bei nur lokaler Erhitzung der Heizpatrone nicht verschlechtert ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Heizpatrone mit Temperaturbegrenzer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Heizpatrone ein sich über deren ganze Länge erstreckender Metallstab hoher Leitfähigkeit angeordnet ist, dessen äußeres Ende mit dem Temperaturbegrenzer in Kontakt steht.
  • Durch den erfindungsgemäß in der Heizpatrone angeordneten Metallstab hoher Wärmeleitfähigkeit wird die in jedem Teil der Patrone erzeugte Wärme sofort zu dem am Ende der Patrone angeordneten Temperaturbegrenzer abgeleitet.
  • Auch eine nur in einem kleinen Teil der Patrone bestehende überhöhte Temperatur wird auf diese Weise sofort dem Temperaturbegrenzer mitgeteilt, der daraufhin den Heizstrom unterbricht. Da diese Übertragung der Temperatur nicht über das verdichtete Isoliermaterial in der Patrone und nicht über dem normalerweise aus schlecht wärmeleitendem V2A-Stahl bestehenden Mantel der Patrone erfolgt, sondern über den Metallstab hoher Wärmeleitfähigkeit, besitzt die erfindungsgemäße Heizpatrone eine erheblich höhere Ansprechgeschwindigkeit des Temperaturbegrenzers als die bekannten Heizpatronen. Außerdem führt die gute Wärmeleitfähigkeit des Metallstabes erfindungsgemäß Hu einer schnelleren Verteilung einer lokal in der Patrone entstehenden Überhitzung, so daß auch dadurch die Gefahr einer Beschädigung der Patrone durch solche lokale Überhitzungen verringert wird.
  • Die erfindungsgemäße Heizpatrone ist äußerst einfach aufgebaut, so daß ihre Herstellungskosten nicht über denen der bekannten Heizpatronn liegen. Die erfindungsgemäße Heizpatrone kann zur direkten Beheizung eines Mediums verwendet werden, wobei der Temperaturbegrenzer den Heizstrom der Patrone selbst unterbricht. Die Patrone kann aber auch indirekt die Beheizung eines Mediums steuern, indem sie einen Schütz betätigt, der in dem direkten Heizstromkreis eingeschaltet ist.
  • Der Temperaturbegrenzer kann in einer Ausführungsform der Erfindung ein Schalter mit Bimetallkontaktzunge oder -zungen sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Temperaturbegrenzer auch aus einem an dem Metallstab abgebrachten Bimetallstreifen bestehen, durch dessen Verformung ein Mikroschalter betätigbar ist. Ein solcher Mikroschalter erfordert nur eine geringe Schaltkraft und einen sehr kurzen Schaltweg, sodaß ein kleiner dünner Bimetallstreifen für die Betätigung des Mikroschalters ausreicht, was sich besonders vorteilhaft auf die Ansprechgeschwindigkeit auswirkt.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1.teilweise im Längsschnitt eine Heizpatrone mit Temperaturbegrenzer gemäß der Erfindung, und Fig. 2 eine Ausführungsform des Temperaturbegrenzers.
  • In Fig. 1 ist eine Heizpatrone 10 von im wesentlichen üblichem Aufbau im Längsschnitt dargestellt. Diese Heizpatrone besitzt einen Mantel 12 aus beispielsweise V2A-Stahl. In diesem Mantel befindet sich eine verdichtete Isoliermasse 14, in die der nicht dargestellte Heizleiter, der auf einem keramischen Trägerkö~rper sitzt, eingebettet ist. Dem Heizleiter wird über elektrische Zuleitungen 16 und 18 der Heizstrom von einer Stromversorgung zugeführt.
  • In einer der Stromzuleitungen 18 ist ein Temperaturbegrenzer 20 eingeschaltet, der in einer beliebigen bekannten Bauweise ausgeführt sein kann. Im wesentlichen besteht der Temperaturbegrenzer 20 aus einem Schalter, der betätigt wird und die Heizstromzufuhr über die Leitung 18 unterbricht, wenn die Temperatur an dem Temperaturbegrenzer 20 einen bestimmten festgelegten Wert überschreitet. Der Temperaturbegrenzer kann auf einer wärmeleitfähigen Platte 22, z.B. einer Kupferplatte, angebracht sein, um die Wärmezuführung zu dem Temperaturbegrenzer zu verbessern. In der Längsachse der Patrone 10 befindet sich ein verhältnismäßig dicker Stab 24 aus einem gut wärmeleitenden Metall, z.B. aus Kupfer. Dieser Stab erstreckt sich über die gesamte Länge der Heizpatrone. An seinem äußeren Ende steht der Stab 24 mit dem Temperaturbegrenzer 20 entweder direkt oder wie in Fig. 1 dargestellt über die Kupferplatte 22 in Kontakt, um eine ungehinderte Wärmeleitung von dem Stab 24 zu dem Temperaturbegrenzer 20 zu gewährleisten.
  • Die höchste Temperatur, die in irgendeinem Teil der Patrone herrscht, verbreitet sich infolge der guten Wärmeleitfähigkeit und der großen Wärmekapazität des Stabes 24 mit großer Geschwindigkeit über den gesamten Stab und erreicht damit auch mit großer Schnelligkeit den Temperaturbegrenzer. Kleinere kurzzeitige lokale Temperaturerhöhungen werden dabei infolge der großen Wärmekapazität des Stabes 24 sofort abgeführt und ausgeglichen, so daß eine schädliche Temperaturüberhöhung vermieden werden kann, ohne daß der Temperaturbegrenzer ansprechen muß.
  • Der Temperaturbegrenzer 20 kann z-. B. aus einem Schalter mit Bimetallkontaktzungen bestehen, die sich bei Erwärmung verformen und den Schaltkontakt öffnen. In Fig. 2 ist eine weitere vorteilhaft verwendbare Ausführungsform des Temperaturbegrenzers dargestellt. In dieser Ausführungsform ist am Ende des Metallstabes 24 ein Bimetallstreifen 26 in wärmeleitendem Kontakt angebracht. Der Bimetallstreifen 26 liegt mit seinem freien anderen Ende an dem Betätigungsarm 30 eines Mikroschalters 28 an.
  • Der Mikroschalter 28 ist in die Heizstromleitung 18 der Heizpatrone eingeschaltet Da der Schaltarm 30 des Mikroschalters nur geringe Schaltkräfte und einen kurzen Schaltweg benötigt, kann ein dünner Bimetallstreifen 26 verwendet werden. Wird auch der Metallstab 24 verhältnismäßig dünn gemacht, so besitzt die aus Metallstab 24 und Bimetallstreifen 26 bestehende Anordnung eine kleine Wärmekapazität, so daß eine besonders hohe Ansprechgeschwindigkeit erhalten wird.

Claims (3)

Patentansprüche
1. Heizpatrone mit Temperaturbegrenzer, der einen bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur in der Heizpatrone betätigten, den Heizstrom der Patrone unterbrechenden Schalter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heizpatrone (10) ein sich über deren ganze Länge erstreckender Metallstab (24) hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist, dessen äußeres Ende mit dem Temperaturbegrenzer (20) in Kontakt steht.
2. Heizpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbegrenzer (20) ein Schalter mit Bimetallkontaktzunge oder -zungen ist.
3. Heizpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbegrenzer (20) aus einem an dem Metallstab (24) angebrachten Bimetallstreifen (26) besteht, durch dessen Verformung ein Mikroschalter (28) betätigbar ist.
Leerseite
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DE (1) DE2431658A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2425319A1 (fr) * 1978-05-13 1979-12-07 Stegmeier Heinz Cartouche chauffante, notamment pour le chauffage de moules pour injection de matiere plastique et procede pour sa fabrication
EP0086465A1 (de) * 1982-02-12 1983-08-24 Elpag Ag Chur Rohrheizkörper mit einer Überlastungssicherung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2425319A1 (fr) * 1978-05-13 1979-12-07 Stegmeier Heinz Cartouche chauffante, notamment pour le chauffage de moules pour injection de matiere plastique et procede pour sa fabrication
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