DE2546846A1 - Electric heater element end plug - formed by epoxy resin mixture with viscosity adjusted to allow resin to penetrate element insulating layer - Google Patents

Abstract

End plug of an electric heating element formed by a sleeve enclosing an element which is embedded in an insulating layer is formed by a synthetic resin and its viscosity during its formation is adjusted such that a portion of the resin mixture penetrates the interface portion of the insulating layer. Plug provides permanent weather-proof connection. The resistance of the insulation is >=104 megaohms and the flashover strength is >=2.5 kV.

Description

Abschluß eines elektrischen Roirheizkörpers Completion of an electric Roir heater

Die Erfindung betrifft den Abschluß eines elektrischen Rohrheizkörpers, in dessen Mantelrohr in einer Isolierstoffmasse ein elektrischer Heizleiter eingebettet ist und in dessen Mantelrohrenden ein Gie£harz eingefüllt ist. Die Erfindung betrifft auch eine Gießharzmischung zur Herstellung dieses Abschlusses.The invention relates to the completion of an electric tubular heater, an electrical heating conductor embedded in the casing tube in an insulating material and a casting resin is filled into the casing pipe ends. The invention relates to also a cast resin mixture to make this finish.

Ein derartiger Abschluß ist bekannt (Deutsches Gebrauchsmuster 71 23 210). Bei diesem bekannten Abschluß genügt aber die Gießharzfüllung nicht, um Feuchtigkeitsdichte auch auf Dauer zu gewährleisten. Um ein Eindringen von Feuchtigkeit zu vermeiden, ist in die Gießharzfüllung eine Isolierstoffperle und ein Schrumpfschlauch eingesetzt.Such a degree is known (German utility model 71 23 210). In this known conclusion, however, the cast resin filling is not sufficient to To ensure moisture tightness also in the long term. To prevent moisture from entering To avoid this, an insulating bead and a shrink tube should be placed in the cast resin filling used.

Um bei einem Rohrheizkörper Feuchtigkeitsdichte zu erreichen, wurde weiterhin vorgeschlagen (Deutsche Auslegeschrift 15 65 660, US-Patentschrift 3 113 ^34), ein das Mantelrohrende umschließendes und über dieses hinausragendes Teil, nämlich einen Schrumpfschlauch bzw. eine feste Epoxidhülse, vorzusehen und dieses Teil mit einer Silicon- bzw. Epoxidmasse auszugießen.In order to achieve moisture tightness in a tubular heater, further proposed (German Auslegeschrift 15 65 660, US Patent 3,113 ^ 34), a part that surrounds the casing pipe end and protrudes beyond it, namely a shrink tube or a solid epoxy sleeve to provide and this Pour part with a silicone or epoxy compound.

Die bekannten Abschlüsse befriedigen zum einen deswegen nicht, weil die Einzelteile dem Mantelrohrende gegenüber exakt positioniert werden müssen, da sonst die ihnen zugeschriebene Wirkung in Frage gestellt ist. Andererseits entstellen durch die zusätzlichen Teile weitere Grenzschichten, die feuchtigkeitsdicht bzw. wasserdampfdiffusionsdicht ausgelegt sein müssen. Die Zuverlässigkeit der Abschlüsse insbesondere nach längerem Betrieb des Heizkörpers ist demnach unsicher.On the one hand, the well-known degrees are unsatisfactory because the individual parts must be positioned exactly opposite the casing pipe end, since otherwise the effect ascribed to them is called into question. On the other hand, disfigure the additional parts create additional boundary layers that are moisture-proof or must be designed to be impermeable to water vapor diffusion. The reliability of the financial statements is therefore unsafe, especially after long-term use of the radiator.

Es hat sioh gezeigt, daß bereits beim Aushärten des Gießharzes, infolge der hiermit verbundenen Schrumpfung, eine Ablösung des Gießharzes von der Isolierstoffmasse stattfinden kann. Die hicrbei auftretenden Risse beeinträchtigen die Diclltwirkunf stark. Naturgemäß ist der Heizkörper im Betrieb einer Temperaturwechselbeanspruchung ausgesetzt, die zu Dehnungsbewegungen des elektrischen Anschlußbolzens und des Mantelrohrs führt.It has sioh shown that as soon as the casting resin cures, as a result the associated shrinkage, a detachment of the casting resin from the insulating material can take place. The resulting cracks impair the sealing effect strong. Naturally, the radiator is exposed to temperature changes during operation exposed to the expansion movements of the electrical connection bolt and the jacket pipe leads.

Das sprödg aushärtende Gießharz wird hierdurch so belastet, daß sich Risse ausbilden.The brittle hardening cast resin is so stressed that that cracks develop.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abschluß für einen Rohrheizkörper aus einer Mehrkomponentenepoxid-Gießharzmischung vorzuschlagen, der eine innige Verbindung mit der Isolierstoffmasse annimmt, nicht zur Ablösung neigt und die an einen derartigen Abschluß gestellten Anforderungen erfüllt.The object of the invention is to provide a termination for a tubular heater To propose from a multi-component epoxy resin mixture that has an intimate Assumes connection with the insulating material, does not tend to detach and the such a degree meets the requirements.

Nach der Erfindung ist die innige Verbindung mit der Isolierstoffmasse dadurch erreicht, daß durch Einstellung der Viskosität der Gießharzmischung eine Teilmenge der Gießharzfüllung im Verarbeitunszustand in die Grenzschicht der Isolierstoffmasse eingedrungen ist. Hierdurch ist vermieden, daß sich bei Schrumpf- oder Dehnungsbewegungen zwischen der Oberfläche des Füllstoffs und der Gießharzfüllung Risse bilden können, in denen sich Feuchtigkeit sammeln könnte. Gleichzeitig ist die bei der Aushärtung der Gießharzmischung auftretende Schrumpfung in der Grenzschicht vermindert.According to the invention is the intimate connection with the insulating material achieved in that by adjusting the viscosity of the casting resin mixture a Part of the cast resin filling in the processing state in the boundary layer of the insulating material has penetrated. This prevents shrinkage or expansion movements cracks can form between the surface of the filler and the cast resin filling, in which moisture could collect. At the same time it is during the curing process Shrinkage occurring in the boundary layer of the casting resin mixture is reduced.

Die Dicke der Grenzschicht, die mit Gießharz getränkt ist, liegt vorzugsweise in der Größenordnung mchrerer Millimeter.The thickness of the boundary layer, which is impregnated with casting resin, is preferably on the order of several millimeters.

Um eine heißhärtende Epoxidharzmischung auf die geeignete Viskositt.t einzustellen, wird dieser im Verarbeitungszustand ein reaktiver Verdünner beigemischt. Ein derartiger reaktiver Verdünner ist eine kurzkettige aliphatische Glycidverbindung.In order to apply a thermosetting epoxy resin mixture to the appropriate viscosity set, a reactive thinner is added to this in the processing state. One such reactive diluent is a short chain aliphatic glycidic compound.

Der reaktive Verdünner hat gegenüber einem anderen Verdünner den Vorteils dali er mit der Gießharzmischung aushärtet, also nicht beim Ausharten unter Blasenbildung abdampft.The reactive thinner has the advantage over another thinner because it hardens with the casting resin mixture, i.e. not when hardening with the formation of bubbles evaporates.

Es hat sich erwiesen, daß die Beimischung von etwa 10 Gewichtsteilen reaktiver Verdünner auf 100 Gewichtsteile Epoxidharz, den erforderlichen Härter nicht mit eingerechnet, besonders günstig ist. Geeignet ist der rcaktivc Verdünner DY 022 (CIBA-GEIGY).It has been found that the admixture of about 10 parts by weight reactive thinner on 100 parts by weight of epoxy resin, the required hardener not included, is particularly cheap. The rcaktivc thinner is suitable DY 022 (CIBA-GEIGY).

Weiter wurde gefunden, daß es für eine sichere Dichtwirkung des Abschlusses vorteilhaft ist, wenn die Epoxidharzmischung in ausgehärtetem Zustand flexibel ist. Um dies zu erreichen, ist der Gießharzmisciiung ein Flexibilisator beigemischt. Für die Flexibilisierung des hei ßhcrt enden Epoxidharzes eignen sich langkettige Verbindungen mit zwei endständigen OH-Gruppen, deren Diglycidätherß Anhydrithärter mit aliphatischen Seitenketten und auch Anhydrite längerkettiger Dicarbonsäuren.It was also found that it ensures a reliable sealing effect of the conclusion it is advantageous if the epoxy resin mixture is flexible in the cured state. To achieve this, a flexibilizer is added to the casting resin mixture. Long-chain ones are suitable for making the hot-hard epoxy resin more flexible Compounds with two terminal OH groups, their diglycidether anhydride hardener with aliphatic side chains and also anhydrites of longer-chain dicarboxylic acids.

Als günstig hat sich der Flexibilisator DY 040 (CIBA-GEIGY) erwiesen. Vorzugsweise werden der Epoxidharzmischung etwa 50 Gewichtsteile dieses Flexibilisators, bezogen auf 100 Gewichtsteile Epoxidharz (den Härter nicht mitgerechnet) beigemischt. Es ist hiermit erreicht, daß das in den Mantelrohrenden ausgehärtete Gießharz, ohne die Gefahr von Riß@bildungen, Wärmespannungen des Mantelrohrs und des Anschlußbolzens nachgibt, ohne sich von diesen zu lösen. Die Flexibilität des ausgehärteten Gießharzes ist dabei so groß, daß die Adhäsionskräfte zwischen Gießharz und Mantelrohr bzw. Anschlußbolzen größer bleiben als etwa auftretende innere Gegenspannungen.The flexibilizer DY 040 (CIBA-GEIGY) has proven to be favorable. Preferably about 50 parts by weight of this flexibilizer are added to the epoxy resin mixture, based on 100 parts by weight of epoxy resin (not including hardener). It is hereby achieved that the cast resin cured in the casing pipe ends without the risk of cracks, thermal stresses in the jacket pipe and the connecting bolt gives in without breaking away from them. The flexibility of the cured The casting resin is so great that the adhesive forces between the casting resin and the casing pipe or connecting bolts remain larger than any internal counter-voltages that may occur.

Da der Flexibilisator die Härtungszeit verlängert, dies bei der Produktion jedoch unerwünscht ist, wird der Epoxidharzmischung ein Beschleuniger zugegeben.Since the flexibilizer extends the hardening time, it does so during production however, if it is undesirable, an accelerator is added to the epoxy resin mixture.

Üblicherweise ist das Mantelrohrende sichtseitig mit einer starren Absclilußperle abgedeckt. Diese Perle kann in bestimmten Fallen die flexible Anpassung des Gießharzes an den jewelligen Dehnungszustand von Mantelrohr bzw. Anschlußbolzen behindern. Um dics zu vermeiden, ist das Gießharz in Weiterbildung der Erfindung in gewissem Maße kompressibel. Hierfür müssen besondere Maßnahmen getroffen werden. Es ist günstig, der Gießharzmasse einen FUllstoEf beizumischen, der Gasreste gebunden hat. Beispielsweise eignet sich als Füllstoff Magnesiumoxid, dessen adsorbierten Gasreste führen schon bei einer Zumischung von wenigen Prozent zu einer ausreichenden Kompressibilität.Usually, the casing pipe end has a rigid face on the visible side Closing bead covered. This pearl can be flexible in certain cases of the casting resin to the respective state of expansion of the jacket pipe or connecting bolt hinder. In order to avoid dics, the casting resin is a further development of the invention compressible to some extent. Special measures must be taken for this. It is beneficial to add a filler to the cast resin compound that binds gas residues Has. For example, magnesium oxide is suitable as a filler, its adsorbed Gas residues lead to a sufficient amount with an admixture of just a few percent Compressibility.

Eine zum Abschluß eines Rohrheizkörpers günstige Epoxidharzmischung hat insgesamt vorteilhaft folgende Zusammensetzung: Epoxidharz 100 Gewichtsteile Härter 105 - 120 Gewichtsteile Beschleuniger 1 - 2 Gewichtsteile Flexibilisator 45 - 55 Gewichtsteile reaktiver Verdünncr 7 - 13 Gewichtsteile.A favorable epoxy resin mixture to complete a tubular heater has the following overall composition: Epoxy resin 100 parts by weight hardener 105 - 120 parts by weight accelerator 1 - 2 parts by weight Flexibilizer 45-55 parts by weight reactive thinner 7-13 parts by weight.

Die relativ hohe Härterbeigabe empfiehlt sich wegen des Einsatzes von reaktivem Vcrdünner.The relatively high addition of hardener is recommended because of the use of reactive thinner.

Nach dem Einfüllen, Verdichten und Austrocknen der Isolierstoffmasse im Mantelrohr, die aus Magnesiumoxidpulver besteht, wird eine -Charge des aus den genannten Komponenten bestehenden dünnflüssigen Gießharzes in jedes Mantelrohrende einge-Danachfüllt. erfolgt nach Vorerhitzung die Aushärtung. Abschließend kann die Abschlußperle, beispielsweise mittels Siliconpaste, einge*;lebt werden. Es hat sich gezeigt, daß der Gießharzabschluß die bisherigen Abschlüsse hinsichtlich Isolationswiderstand und Durchschlagspannungsfestigkeit weit übertrifft, daß er die bei der Galvanikbehandlung erforderliche Chemikalienbeständigkeit aufweist und keine Wasserdampfdiffusion stattfindet. Darüber hinaus ist der Gießharzabschluß temperaturfest und temperaturwechselbeständig. Diese günstigen Eigenschaften bleiben auch nach langem Betrieb des Rohrheizkörpers erhalten.After filling, compacting and drying of the insulating material In the jacket tube, which consists of magnesium oxide powder, a batch of the named components consisting of low-viscosity casting resin in each casing pipe end filled-in afterwards. curing takes place after preheating. Finally, the Final pearl, for example with silicone paste, can be lived in. It has shown that the cast resin finish the previous degrees in terms of insulation resistance and dielectric strength far exceeds that of the electroplating treatment Has the required chemical resistance and no water vapor diffusion takes place. In addition, the cast resin seal is temperature-resistant and resistant to temperature changes. These favorable properties remain even after the tubular heater has been in operation for a long time obtain.

Ein weiterer Vorteil besteht in der einfachen Verarbeitbarkeit der Gießharzmischung, die bei Raumtemperatur tagelang verarbeitbar ist.Another advantage is that the Cast resin mixture that can be processed for days at room temperature.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden beschrieben. Die Figur zeigt vergrößert einen erfindungsgemäßen Abschluß im Schnitt.A specific embodiment of the invention is as follows described. The figure shows an enlarged section according to the invention.

In einem Mantelrohr 1 ist ein elektrischer IIeizleiter 2 in Isolierstoffmasse 3 eingebettet. Der elektrische Heizleiter 2 ist mit einem elektrischen Anschlußbolzen 4 vcrbunden. Die Isolierstoffmasse besteht aus pulvrigcm Magnesiumoxid. Sie ist nach dem Einfüllenausgetrocknet und zur Verbesserung der Wärmeileitfähigkeit verdichtet.In a jacket tube 1 is an electrical electrical conductor 2 in insulating material 3 embedded. The electrical heating conductor 2 is provided with an electrical connection bolt 4 connected. The insulating material consists of powdery magnesium oxide. she is dried out after filling and compacted to improve thermal conductivity.

Ein ausgehärteter, flexibler Gießharzpfropfen 5 liegt im Bereich des Mantelrolirendes 6. Zwischen dem Gießharzp£ropfen 5 und der Isolierstoffmasse 3 ist keine Grenzfiüche ausgebildet, sondern der Gießharzpfropfen 5 überlagert in einer Grenzschicht 7 die Isolierstoffmasse 3. Die Dic]ce der Grenzschicht beträgt etwa 5 mm.A cured, flexible cast resin plug 5 is located in the area of the Jacket roller 6. Between the cast resin plug 5 and the insulating material 3 no boundary surfaces are formed, but the cast resin plug 5 is superimposed in a boundary layer 7, the insulating material 3. The thickness of the boundary layer is about 5 mm.

Auf den Gießharzpfropfen 5 ist eine Abschlußperle 8, beispielsweise mittels Siliconpaste 9 aufgeklebt.On the cast resin plug 5 is a final bead 8, for example glued on by means of silicone paste 9.

Der Gießharzpfropfen 5 ist so flexibel, daß sich mit dem Fingernagel Eindrücke erzielen lassen.The cast resin plug 5 is so flexible that you can use your fingernail Let impressions be achieved.

Die Gießharzmischung, die zur Erzeugung des Gießharzpfropfens 5 auf die Isolierstoffmasse 3 gegossen wurde, hat folgende Zusammensetzung: 100 Gewlchtsteile IIarz CY 205 112 Gewichtsteile Härter HY 905 1,5 Gewichtsteile Beschleuniger DY 061 50 Gewichtsteile Flexibilisator DY 040 10 Gewichtsteile reaktiver Verdünner DY 022 (Kurzbezeichnungen des Herstellers CIBA-GEIGY) Zur optimalen Aushärtung der Gießharzmischung wurde ein fallender Temperaturgang gewählt. Es wurde nacheinander eine Vorlçärmzone von 250 - 260 ° C, eine Spritzzone von 150 - 170 ° C und eine Aushärtezone von 100 - 110 0 C durchfahren.The casting resin mixture, which is used to produce the casting resin plug 5 the insulating material 3 was cast has the following composition: 100 parts by weight IIarz CY 205 112 parts by weight hardener HY 905 1.5 parts by weight accelerator DY 061 50 parts by weight of flexibilizer DY 040 10 parts by weight of reactive thinner DY 022 (short names of the manufacturer CIBA-GEIGY) For optimal hardening of the A falling temperature profile was chosen for the casting resin mixture. It was one after the other a preheating zone of 250 - 260 ° C, a spray zone of 150 - 170 ° C and a Drive through the curing zone of 100 - 110 0 C.

Elektrische Messungen haben einen Isolationswiderstand von mindestens 104 M#und eine Durchschlagsspannungsfestigkeit von mindestens 2,5 kV ermittelt.Electrical measurements have an insulation resistance of at least 104 M # and a dielectric strength of at least 2.5 kV.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (12)

SCIiTUTZA?TSPRÜCHE 1. Abschluß eines elektrischen Rohrheizkörpers, in dessen tiantelrohr in einer Isolierstoffmasse ein elektrischer Ileizleiter eingebettet ist und in dessen Mantelrohrenden ein Gießharz eingefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einstellung der Viskösität der Gießharzmischung (5) eine Teilmcnge der Gießharzfüllung im Yerarbeitungszustand in die Grcnzscliiclit (7) der Isolierstoffmasse (3) eingedrungen ist. SCIiTUTZA? TSPRÜCHE 1. Completion of an electric tubular heater, an electrical Ileizleiter embedded in its tiantel tube in an insulating material and a casting resin is filled into the casing pipe ends, characterized in that that by adjusting the viscosity of the casting resin mixture (5) a part of the Cast resin filling in the processed state in the Grcnzscliiclit (7) of the insulating material (3) has penetrated. 2. Abschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Grenschicht (7) die' mit Gießharz (5) getränkt ist, in der Größenordnung mehrerer Millime ter liegt. 2. Termination according to claim 1, characterized in that the thickness the green layer (7) which is soaked with casting resin (5), in the order of several Millimeters. 3. Abschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer heißhärtenden Epoxidharzmischung im Verarbeitungszustand ein reaktiver Verdünner beigemischt ist. 3. Termination according to one of the preceding claims, characterized in that that a thermosetting epoxy resin mixture is reactive in the processing state Thinner is added. 4. Abschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 19 - 30 Gewichtsteile reaktiver Verdünner bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz beigemischt sind. 4. Termination according to claim 3, characterized in that about 19 - 30 parts by weight of reactive thinner based on 100 parts by weight of resin are added are. 5. Abschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 10 Gewichtsteile reaktiver Verdünner bezogen auf 100 Gewichtstcile harz beigemischt sind. 5. Termination according to claim 4, characterized in that about 10 Parts by weight of reactive thinner based on 100 parts by weight of resin are added are. 6. Absclllut nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz (5) einen Flexibilisator enthält. 6. Absclllut according to one of the preceding claims, characterized in that that the casting resin (5) contains a flexibilizer. 7. Abschluß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz (5) etwa 5 - 70 Gewichtsteile eines Flexibilisators, bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz, entält. 7. Termination according to claim 6, characterized in that the casting resin (5) about 5-70 parts by weight of a flexibilizer based on 100 parts by weight Resin, contains. 8. Abschluß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dank das Gießharz (5) etwa 50 Gewichtsteile eines Flexibilisators, bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz, enthält. 8. Termination according to claim 7, characterized in that, thanks to the casting resin (5) about 50 parts by weight of a flexibilizer based on 100 parts by weight of resin, contains. 9. Abschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießharzmischung Beschleuniger beigemischt ist. 9. Termination according to one of the preceding claims, characterized in that that accelerator is added to the casting resin mixture. 10. Abschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dan das Gießharz (5) kompressibel ist.10. Termination according to one of the preceding claims, characterized in that then the casting resin (5) is compressible. 11. Abschluß; nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gießharz (5) Füllstoff mit adsorbierten Gasresten zugesetzt ist.11th degree; according to claim 10, characterized in that the casting resin (5) Filler with adsorbed gas residues is added. 12. Gießharzmischung zur Herstellung eines Abschlusses nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 100 Gewichtsteile heißhärtendes Epoxidharz 105 - 120 Gewichtsteile Härter 1 - 2 Gewichtsteile Beschleuniger 45 - 55 Gewichtsteile Flexibilisator 7 - 13 Gewichtsteile reaktiver Verdünner.12. Cast resin mixture for producing a conclusion after a of the preceding claims, characterized by the following composition: 100 Parts by weight of thermosetting epoxy resin 105 - 120 parts by weight hardener 1 - 2 parts by weight Accelerator 45-55 parts by weight flexibilizer 7-13 parts by weight more reactive Thinner.