DE2825980C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elek­ trischen Rohrheizkörpers, wobei Bandmaterial zu einem U-Profil gebogen wird, in das Isoliermaterial eingebracht und ein Wider­ standselement eingelegt wird, wobei weiterhin das Isolierma­ terial verdichtet und schließlich die Rinne durch weiteres Bie­ gen der freien Längsränder zu einem Mantelrohr des Heizkörpers geschlossen wird.

Derartige Rohrheizkörper werden in verschiedensten Anwendungs­ fällen zur Erhitzung von festen, flüssigen oder gasförmigen Medien eingesetzt, und zwar sowohl zur unmittelbaren Erwärmung in direktem Kontakt mit dem Medium als auch mittelbar in der Weise, daß die Wärmeabgabe durch eine Wärmedurchgangsfläche erfolgt, die mit dem Rohrheizkörper wärmeleitend verbunden ist. Das Mantelrohr besteht üblicherweise aus einem Metall, das ent­ sprechend den Anforderungen hinsichtlich Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit usw. ausgewählt ist. Im Inneren des Mantelrohrs verläuft der elektrische Heizleiter. Der verblei­ bende Innenraum des Mantelrohrs ist von der Einbettmasse aus­ gefüllt, die für die gesamte Lebensdauer des Rohrheizkörpers eine genaue Positionierung des Widerstandsheizelementes, gutes elektrisches Isolationsvermögen und hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleisten soll. An den Enden ist das Mantelrohr üblicher­ weise mit Abschlußteilen abdichtend verschlossen, durch die das Widerstandsheizelement mit geeigneten elektrischen Anschluß­ elementen hindurchgeführt ist.

Üblicherweise geht man bei der Herstellung von Rohrheizkörpern der erläuterten Gattung von geschlossenen Rohrprofilen für das Mantelrohr aus. Diese Rohrprofile werden abgelängt, darauf wird das Widerstandsheizelement in das Mantelrohr eingeführt, an­ schließend wird die schüttfähige Einbettmasse eingefüllt, und schließlich wird - ggf. unter Nachfüllen weiterer Einbett­ masse - in einer besonderen Vorrichtung die Anordnung gerüttelt, um die Einbettmasse vorzuverdichten. Im Anschluß hieran ist es notwendig, durch eine Querschnittsverringerung durch Walzen od. dgl. die Einbettmasse auf die vorgesehene Enddichte zu ver­ dichten. Diese Maßnahmen sind in zeitlicher und vorrichtungs­ mäßiger Hinsicht sehr aufwendig und gestalten daher die Her­ stellung dieser bekannten Rohrheizkörper verhältnismäßig kost­ spielig. Dies gilt insbesondere für Rohrheizkörper verhältnis­ mäßig kleiner Abmessungen, wie sie in großen Stückzahlen, bei­ spielsweise für Haushaltsgeräte, verwendet werden, und bei denen diese Unkosten gegenüber dem verhältnismäßig geringen Gesamtwert noch stärker ins Gewicht fallen.

Die DE-PS 7 38 627 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Rohr­ heizkörpern, bei denen ein Metallblechstreifen zunächst zu einem U-förmigen Rohr gebogen, anschließend Isoliermaterial und der Heizdraht eingebracht, schließlich die freien U-Schenkel gegen- oder übereinander gebogen werden, wobei dies bei der kontinuier­ lichen Herstellung jeweils zu einem Zeitpunkt nur punktuell geschieht und schließlich die über- oder gegeneinander gebogenen Schenkel fest miteinander verbunden, verschweißt oder verlötet werden.

Die CH-PS 1 51 910 zeigt elektrische Rohrheizkörper, bei denen die freien Ränder einer U-förmig gebogenen Rinne nicht miteinan­ der verschweißt oder verlötet werden. Allerdings ist hier ein mehrfaches Verfalzen von freien Rändern vorgesehen. Die Druck­ schrift geht daher auch davon aus, daß eine kraftschlüssige Verbindung durch ein Verhaken oder Verfalzen erfolgen muß, wenn man ein Verschweißen oder Verlöten vermeiden will.

Es ist weiter bekannt (vgl. DE-OS 24 18 130), elektrische Rohr­ heizkörper der eingangs beschriebenen Gattung kontinuierlich herzustellen, indem Bandmaterial fortschreitend zu einer rohr­ förmigen Umhüllung geformt und die aneinanderstoßenden Längs­ kanten stumpf miteinander verschweißt werden. Der Widerstands­ heizleiter und die Einbettmasse werden gleichzeitig vertikal zugeführt und eingebettet. Eine Verdichtung der Einbettmasse durch Querschnittsverringerung ist hierbei gleichfalls unumgäng­ lich. Nachteilig ist weiter, daß bei dieser Arbeitsweise nur ein gestreckter Widerstandsdraht eingebracht werden kann, während spiralförmige Widerstandsheizelemente, die mit Rücksicht auf Energieumsatz und Anpassung an unterschiedliche Einsatzbe­ dingungen in der Regel bevorzugt werden, sich danach nicht ver­ arbeiten lassen. Schließlich und vor allem ist es dabei not­ wendig, die Einbettmasse vor Beeinträchtigungen durch den Schweißvorgang zu schützen, denn dabei in die Einbettmasse ein­ diffundierende Verunreinigungen führen zu erheblicher Verschlech­ terung vor allem des elektrischen Isolationsvermögens. Die er­ forderlichen Schutzmaßnahmen sind, soweit sie überhaupt Erfolg haben, sehr aufwendig.

Die DE-OS 25 15 730 zeigt an sich die Verwendung einer hydro­ phoben Einbettmasse zur Isolierung des Leiters in einem Rohr­ heizkörper.

Der Erfindung liegt, ausgehend von der DE-PS 7 38 627 die Auf­ gabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrheiz­ körpers zu schaffen, das gegenüber dem bekannten Verfahren ein­ facher ist und insbesondere den Schritt des festen Verschweißens oder Verlötens erspart.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß als Isoliermaterial oxid-keramisches Material mit einem Zusatz von 0,5 bis 5 Gew.-% an Alkyl- bzw. Arylpolysiloxan eingebracht wird und die freien Ränder des U-förmig vorgebogenen Bandmate­ rials unter Pressen des Mantelrohrs zu seiner vorbestimmten Querschnittsform und Komprimieren des Isoliermaterials auf End­ dichte gleichzeitig auf der gesamten Länge des Mantelrohrs ledig­ lich übereinandergelegt werden.

Demgemäß sieht die Erfindung vor, daß die freien Schenkel des Bandmaterials lediglich übereinander gebogen werden. Dies kann allerdings nicht in der bekannten Weise punktuell zeitlich auf­ einanderfolgend geschehen, sondern muß über die gesamte Länge des Mantelrohres gleichzeitig erfolgen. Dabei erfolgt eine wei­ tere Verdichtung des in die Rinne eingelegten Isoliermaterials im Zuge des Übereinanderlegens des Bandmaterials. Hierdurch wird eine allseitige Druckausübung auf das Isoliermaterial be­ wirkt, dieses damit gleichmäßig verdichtet und verhindert, daß die Heizspirale in eine Richtung aus einer konzentrischen An­ ordnung herausbewegt wird, was bei dem späteren Heizkörper zu ungleichmäßiger Temperaturverteilung über den Mantel des Mantel­ rohrs führen würde, was grundsätzlich beim Gebrauch nachteilig ist und im übrigen einseitige, vorzeitige Alterungen bewirken würde. Weiterhin wird verhindert, daß ein gewendelter Heizleiter aus seiner Kreis-Querschnittsform in Oval- oder Ellipsenform gebogen wird, was ebenfalls nachteilig wäre. Die Verwendung des angegebenen Isoliermaterials trägt dazu bei, daß bei den lediglich übereinandergelegten und nicht weiter verbundenen freien Rändern des Bandmaterials dennoch eine zuverlässige Iso­ lation des Heizdrahtes im Inneren des Isoliermaterials erreich­ bar ist und trotz des Fehlens einer festen Verbindung der freien Ränder des Bandmaterials Kurzschlüsse, Überschläge etc. ausge­ schlossen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ohne weiteres konti­ nuierlich durchführen, insbesondere bei Rohrheizkörpern verhält­ nismäßig geringer Länge, deren herkömmliche Herstellung beson­ ders kostenungünstig ist, erweist sich aber eine taktweise Ver­ fahrensführung als besonders vorteilhaft. Dabei wird das Band­ material vor dem Biegen zum U-Profil, was mit üblichen Preßwerk­ zeugen erfolgen kann, auf seine vorgesehene Länge abgelängt, das Widerstandsheizelement in vorbestimmter Länge und mit Ab­ schlußteilen und Anschlußelementen versehen, eingelegt und schließlich die U-Schenkel gleichzeitig auf ihrer ganzen Länge gebogen, was wiederum mit üblichen Preßwerkzeugen ausgeführt werden kann. Abweichend hiervon besteht auch die Möglichkeit, das flache Bandmaterial zunächst kontinuierlich U-förmig zu profilieren und anschließend abzulängen. In jedem Fall führt die beschriebene Arbeitsweise zu anschlußfertigen Rohrheizele­ menten, die weiterer Maßnahmen - bis auf einen eventuellen Biege­ vorgang - nicht bedürfen. Das Übereinanderbiegen der U-Schenkel gleichzeitig auf ihrer ganzen Länge bedeutet mit anderen Worten, daß nur senkrecht zur Längsausdehnung gerichtete Werkzeugbe­ wegungen erforderlich sind. Das führt einerseits zu hoher Ar­ beitsgeschwindigkeit und andererseits zu einer gleichmäßigen, definierten Dichte der Einbettmasse. Unkontrollierte Verlage­ rungen von Einbettmasse in Längsrichtung sind dabei ausge­ schlossen.

Unter Umständen empfiehlt es sich, nach dem Einbringen von Ein­ bettmasse und Widerstandsheizelement zunächst eine Vorverdich­ tung vorzunehmen, bevor die U-Schenkel übereinander gebogen werden. Diese Vorverdichtung läßt sich, da der Innenraum des U-Profils frei zugänglich ist, in einfacher Weise mit einem Hub eines geeigneten Preßwerkzeugs ausführen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesent­ lichen darin, daß ein Rohrheizelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung angegeben werden, die zu einer wesentlichen Verein­ fachung und Verringerung des zeitlichen und apparativen Aufwands bei der Herstellung führen. Dabei ist vor allem wesentlich, daß Widerstandsheizelemente weitgehend beliebiger Ausbildung in fertig vormontiertem Zustand mit Abschlußteilen und Anschluß­ elementen eingelegt werden können, daß Widerstandsheizelement und Einbettmasse in einfachster Weise seitlich in den offenen U-Innenraum eingebracht werden können und daß eine langwierige und aufwendige Vorverdichtung durch Rütteln sowie eine Nachver­ dichtung durch Querschnittsverringerung nicht erforderlich sind. Soweit eine Vorverdichtung angezeigt ist, kann diese in einfach­ ster Weise durch Pressen vor dem Zusammenbiegen der U-Schenkel erfolgen.

Eine Beeinträchtigung der Einbettmasse in chemischer oder physikalischer Hinsicht ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeschlossen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer lediglich Aus­ führungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen elektrischen Rohrheizkörper im Längsschnitt und

Fig. 2a-c verschiedene Schritte bei der Herstellung des Rohrheizkörpers gemäß Fig. 1.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Rohrheizkörper besteht im wesentlichen aus einem Mantelrohr 1, einem im Inneren des Mantelrohrs 1 verlaufenden, im dargestellten Ausführungsbeispiel gewendelten Widerstandsheizelement 2 und einer den freien Raum im Innern des Mantelrohrs 1 ausfüllenden Einbettmasse 3. Das Mantelrohr 1 ist an seinen Enden durch stopfenförmige Abschluß­ teile 4 abgeschlossen, die in nicht dargestellter Weise im Mantelrohr 1 gegen Verschiebung gesichert sind. Durch die Ab­ schlußteile 4 sind stiftförmige Anschlußelemente 5 hindurchge­ führt, die mit dem Widerstandsheizelement 2 verbunden sind und dessen Anschluß an eine elektrische Stromquelle ermöglichen.

Die Fig. 2a zeigt, wie ein ursprünglich flacher Streifen von Bandmaterial 6 mittels eines Preßwerkzeugs 7 (das Gegenwerkzeug ist nicht dargestellt) zu einem U-Profil gepreßt ist. In den offenen U-Innenraum sind zunächst ein Teil der Einbettmasse 3, sodann das mit Abschlußteilen 4 und Anschlußelementen 5 fer­ tig vorbereitete Widerstandsheizelement 2 und schließlich die restliche Einbettmasse 3 eingebracht worden. In Fig. 2b ist schematisch dargestellt, wie die Einbettmasse mittels eines (nicht dargestellten) Preßwerkzeugs, das sich ohne weiteres in den offenen U-Innenraum einführen läßt, vorverdichtet worden ist. In Fig. 2c ist dargestellt, wie schließlich der Querschnitt des Mantelrohrs 1 dadurch geschlossen worden ist, daß die U- Schenkel unter gegenseitiger Überlappung übereinander gebogen worden sind, wobei eine weitere Verdichtung auf die vorgesehene Enddichte der Einbettmasse erfolgt ist. Gleichzeitig mit dem Zusammenbiegen der U-Schenkel ist das Mantelrohr 1 zu seiner vorgesehenen, im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsform gepreßt worden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Rohrheiz­ körpers, wobei Bandmaterial zu einem U-Profil gebogen wird, in das Isoliermaterial eingebracht und ein Wider­ standselement eingelegt wird, wobei weiterhin das Iso­ liermaterial verdichtet und schließlich die Rinne durch weiteres Biegen der freien Längsränder zu einem Mantel­ rohr des Heizkörpers geschlossen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Isoliermaterial oxid-keramisches Material mit einem Zusatz von 0,5 bis 5 Gew.-% an Alkyl- bzw. Arylpolysiloxan eingebracht wird und die freien Ränder des U-förmig vorgebogenen Bandmaterials unter Pressen des Mantelrohrs zu seiner vorbestimmten Quer­ schnittsform und Komprimieren des Isoliermaterials auf Enddichte gleichzeitig auf der gesamten Länge des Mantel­ rohrs lediglich übereinander gelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbringen von Einbettmasse und Widerstands­ heizelement in den U-Innenraum die Einbettmasse durch Pressen vorverdichtet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zunächst ein vorbestimmter Anteil der Einbettmasse und nach dem Einlegen des Widerstandsheiz­ elements die restliche Einbettmasse eingebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bandmaterial vor dem Biegen zum U-Profil auf die vorgesehene Länge abgelängt wird, daß das Widerstandsheizelement in vorbestimmter Länge und mit Abschlußteilen und Anschlußelementen versehen einge­ legt wird und daß die U-Schenkel gleichzeitig auf ihrer ganzen Länge gebogen werden.