DE3438413A1

DE3438413A1 - Rohrheizkoerper

Info

Publication number: DE3438413A1
Application number: DE19843438413
Authority: DE
Inventors: Ingo Dipl.-Ing. Dr.mont. Salzburg Bleckmann
Original assignee: ELPAG AG CHUR; ELPAG AG CHUR CHUR
Current assignee: Bleckmann Lamprechtshausen At GmbH
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1986-04-24
Also published as: DE3438413C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper nach den Merkmaien des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 7.

Aus dem österreichischen Patent Nr. 299 400 ist ein elektrischer Rohrheizkörper bekannt, bei dem in einem Mantelrohr ein oder mehrere Heizwiderstände untergebracht sind, die vom Mantelrohr mittels Magnesiumoxid oder eines anderen hochschmelzenden Isoliermaterials isoliert sind und dessen Mantelrohrtemperatur einen dem jeweiligen Rohrmaterial und Verwendungszweck angepaßten Höchstwert nicht überschreiten darf. In unmittelbarer Nähe der Heizwiderstände sind Zonen aus einem zusätzlichen Material vorgesehen, das erweicht oder schmilzt, wenn in diesen Zonen im Mantelrohr ein bestimmter Temperaturhöchstwert erreicht wird. Das zusätzliche Material soll im weichen oder schmelzflüssigen Zustand einen gegenüber dem hochschmeizenden Isoliermaterial relativ niedrigen elektrischen Widerstandswert besitzen. Als zusätzliches Material wird Glas, insbesondere Glasseide, bevorzugt.

Wenn die Wärmeabstrahlung eines Rohr heizkörpers behindert wird, beispielsweise indem ein den Rohrheizkörper kühlender Luftstrom durch Ausfall des Lüfters, Umfallen oder Abdecken eines Heizlüfters oder z. B. durch starken Kalkansatz, bei Geschirrspü1 - oder Waschmaschinen behindert wird, dann beginnt der Rohrheizkörper zu glühen mit der Gefahr, daß ein den Rohrheizkörper umgebendes Kunststoffgehäuse in Brand gerät, wodurch Z immer brande ausgelöst werden können. Bei in Wasser betriebenen Rohr heizkörper η tritt die Überhitzung auf, wenn der Rohrheizkörper trockengeht, also der Wasserspiegel abfällt oder beispielsweise bei Geschirrspülmaschinen der sonst auftreffende Wasserstrahl z. B. durch ein Geschirrteil abgedeckt wird. Die Temperatur, die dabei ein Rohrheizkörper erreichen kann, ist sehr unterschiedlich und hängt von verschiedenen Faktoren ab. In manchen Fällen erreicht die Heizwendel eine Temperatur, bei der Metall von der Oberfläche der Heizwendel in das Isoliermaterial abdampft, wobei es dann zu einer Lichtbogenbildung von der Heizwendel zum Mante 1 rohr korrmen kann.

Bei der erwähnten österreichischen Patentschrift soll ein derartiges "Durchbrennen des Rohr heizkörpers nach außen" verhindert werden, indem durch das schmelzende Glas ein elektrischer Kurzschluß erzwungen wird. Obwohl der Funktionsrnechan i sinus einleuchtend ist, haben sich jedoch Rohrheizkör-

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per dieser Art in der Praxis nicht durchsetzen können, d.h. es konnte kein exaktes Ansprechen bei einer definierten Außenmantel temperatur des Rohrheizkörpers erreicht werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Rohrheizkörper so auszubilden, daß die Heizwendel bei einer definierten Außenmantel temperatur des Rohr heizkörpers durchbrennt, wobei die Außenmante1 temperatur je nach dem zu bestückenden Gerät so gewählt wird, daß eine Brandgefahr ausgeschlossen ist.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungs formen.

Es ist aus der DE-OS 25 14 578 bekannt, dem Isoliermaterial organische Bestandteile, z. B. Alkyl- bzw. Acrylpo1ysi1oxan beizumischen, um ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Rohrheizkörper zu verhindern. Durch diese Beimischungen wird jedoch die Wärmeleitfähigkeit des Isoliermaterials bei Überschreiten einer bestimmten kritischen Betriebstemperatur η icht bee inf1ußt.

Diese organischen Materialien haben weiterhin den Nachteil,

daß sie bei sehr hohen Temperaturen Kohlenstoff abspalten, wodurch der elektrische I solationswiderstand des Isolationsmaterials abfällt. Dadurch wird eine Lichtbogenbildung von der Heizwendel zum Mantelrohr begünstigt, welche jedoch unter allen Umständen verhindert werden soll. Durch derartige Lichtbogenbildung kann das Mantelrohr aufgeschweißt werden, wodurch es insbesondere bei Betrieb im Wasser dazu kommen kann, daß das elektrische Gerät an Spannung gelangt.

Demgegenüber wird gemäß der Erfindung die Beimischung so gewählt, daß sie bei einer bestimmten kritischen Betriebstem-

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peratur, z.B. bei 700 C eine ausgeprägte Verschlechterung ihrer Wärmeleitfähigkeit zeigt. Einerseits wird also unterhalb der kritischen Betriebstemperatur die gewünschte hohe Wärmeleitfähigkeit verbunden mit einem guten Wärmeabfluß von der Heizwendel auf den Rohr heizkörpermante1 sichergestellt, andererseits wird erreicht, daß bei Überschreiten der kritischen Betriebstemperatur der Wärmefluß schlagartig verschlechtert wird, so daß die Heizwendel in relativ kurzer Zeit durchbrennt. Damit wird gewährleistet, daß der Rohrheizkörpermantel keine Betriebstemperatur erreichen kann, bei der das mit dem Rohrheizkörper bestückte Gerät oder dessen Inhalt beschädigt wird oder bei der die häufig verwendeten Kunststoffgehäuse in Brand geraten könnten.

Besonders bevorzugt werden Substanzen, deren Zerfallsprodukte einen hohen elektrischen Widerstand haben, so daß bei Erreichen der kritischen Betriebstemperatur der elektrische I solationswiderstand des Isolationsmaterials verbessert, jedoch zumindestens nicht wesentlich verschlechtert wird.

Der angestrebte Effekt wird wesentlich verbessert, wenn der Heizwendel eine Substanz beigemischt wird, die bei der genannten Betriebstemperatur chemisch reagiert und die Zerstörung der Heizwendel fördert. Besonders vorteilhaft ist, wenn diese Substanz auf die Oberfläche der Heizwendel aufgebracht oder in die Oberfläche eindiffundiert wird. Im speziellen kann die Substanz so gewählt werden, daß sie bei der genannten Betriebstemperatur auf Chromoxid desoxydierend wirkt, so daß also der die Heizwendeloberfläche schützende Chromoxidbelag wenigstens stellenweise zu Chrom reduziert wird. Obwohl Substanzen, die Säuren abspalten, bevorzugt werden, eignen sich auch andere chemische Verbindungen, die bei der genannten Betriebstemperatur zerfallen und auf das Heizwendelmaterial aggressiv wirken.

Durch die genannte Kombination kann der Temperaturbereich,

in welchem es zu einer sicheren Zerstörung der Heizwendel konint, weiter eingeengt werden. Wenn ein größerer Temperaturbereich toleriert werden kann, kann selbstverständlich sowohl die eine wie auch die andere Maßnahme getrennt Anwendung f i nden.

Weiterhin kann dem Isolationsmaterial eine Substanz beigemischt werden, die die Wärmeleitfähigkeit desselben verbessert, welche jedoch bei der kritischen Betriebstemperatur zerfällt oder ihren Zustand ändert, so daß die Wärmeleitfähigkeit des Isolationsmaterials bis in die Nähe des Ausgangswertes zurückfällt. Der Durchmesser der Heizwendel ist bei vorgegebener Belastung dünner gehalten als sonst bei dem unvermisehten Ausgangsmaterial üblich, so daß diese bei Zerfall der zusätzlichen Substanz durchbrennt.

Diese Ausbildung hat den besonderen Vorteil, daß Kosten bei der Produktion eingespart werden, da die billigeren dünneren Heizwendeln Verwendung finden können.

Die Heizwendeln können mit einem Überzug versehen sein, der bei Erreichen der kritischen Betriebstemperatur verdampft, wobei die in das Isolationsmaterial eindringenden und sich auf den Körnern desselben niederschlagenden Dämpfe die Wärmeleitfähigkeit desselben verschlechtern.

Claims

iiedl;nöth o/ Patentanwälte Steinsdorfstr. 21-22 · D-8000 München 22 · Tel. 089 / 22 94 41 ■ Telex: 5 22208 TELEFAX: GR.3 89/2716063 · GR.3 + RAPIFAX + RICOH 89/2720480 GR.2 + INFOTEC 6000 89/2720481 11078 - SC/Li ELPAG AG CHUR -7 Ü(HChU£ Patentansprüche:

1. Rohrheizkörper mit einem Mantelrohr, das mit einem gut wärmeleitenden Isolationsmaterial gefüllt ist und bei dem in das Isolationsmaterial mindestens eine Heizwendel eingebettet ist, dadurch gekennze i chne t , daß sich die Wärmeleitfähigkeit des 1 so 1 ationsmateria I bei Überschreiten einer kritischen erhöhten Betriebstemperatur ausgeprägt ver-

schlechten, und zwar in dem Maße, dali die Heizwendel durch Überhitzung durchbrennt.

2. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dem Isolationsmaterial eine Substanz beigemischt ist, die bei der kritischen Betriebstemperatur schmilzt und die im schme1zf1üssigen Zustand eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzt, wobei sie die Körner des 1 solat ionsrnater ial s umfließt und den Wärmefluß zwischen diesen Körnern reduziert.

3. Rohrheizkörper nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß dem Isolationsmaterial eine kristalline Substanz beigemischt ist, die bei der kritischen Betriebstemperatur ihre Kristallstruktur in eine solche mit geringerer Wärmeleitfähigkeit ändert.

4. Rohrheizkörper nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß dem Isolationsmaterial eine chemische Verbindung beigemischt ist, die bei der kritischen Betriebstemperatur reagiert oder zerfällt, wobei die Reaktionsoder Zerfallprodukte eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit als die Ausgangsverbindung besitzen.

5. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beigemischte bubstanz bei Zerfall oder Änderung der Struktur den elektrischen 1 solationswiderstand des Isolationsmaterials erhöht oder zumindest nicht nennenswert verschlechtert, so daß eine Lichtbogenbildung von der Heizwendel zum Mantelrohr verhindert wird.

6. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit definiert in einem Temperatur interval I

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von + 100 C einsetzt.

7. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit des Isolationsmaterials auf einen oder auf mehrere Bereiche des Rohr heizkörpers beschränkt ist.

S. Rohrheizkörper mit einem Mantelrohr, das mit einem gut wärmeleitenden Isolationsmaterial gefüllt ist und bei dem in das Isolationsmaterial mindestens eine Heizwendel eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel einen Überzug besitzt, der bei Überschreiten einer kritischen erhöhten Betriebstemperatur seine Eigenschaften

ausgeprägt in dem Sinne verändert, daß die Zerstörung der Heizwendel und das Durchbrennen derselben begünstigt wird.

9. Rohrheizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwendel eine Substanz beigemischt ist oder in die Oberfläche derselben eindiffundiert ist, die bei Überschreiten einer kritischen erhöhten Betriebstemperatur ihre Eigenschaften in dem Sinne ändert, daß die Zerstörung der Heizwendel und das Durchbrennen derselben begünstigt wird.

10. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Substanz bei Überschreiten der erhöhten Betriebstemperatur die schützende Oxidschicht der Heizwendel durch Reduktion derse lben zer stört.

11. Rohrheizkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Substanz oberhalb der i kritischen Betriebstemperatur auf Chromoxid desoxydierend wirkt.

12. Rohrheizkörper nach Ansprüchen & bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Substanz oberhalb der kritischen Betriebstemperatur eine Säure abspaltet oder in eine Säure zerfällt.

13. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß einerseits die Heizwendel eine Beimischung oder einen Überzug besitzt, die bzw. der die Zerstörung und das Durchbrennen der Heizwendel oberhalb der kritischen Betriebstemperatur fördert und daß andererseits das die Heizwendel umgebende Isolationsmaterial seine Wärmeleitfähigkeit bei Überschreiten einer kritischen Betriebstemperatur ausgeprägt verschlechtert.

14. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennze ichnet , daß dem Isolationsmaterial eine Substanz beigemischt ist, die die Wärmeleitfähigkeit desselben verbessert und die bei der kritischen Betriebstemperatur zerfällt oder ihren Zustand ändert, so daß die Wärmeleitfähigkeit des Isolationsmaterials bis in die Nähe des Ausgangswertes zurückfällt und daß der Durchmesser der Heizwendel bei vorgegebener Belastung dünner gehalten ist als sonst bei dem unvermisehten Ausgangsmaterial üblich, so daß diese bei Zerfall der zusätzlichen Substanz durchbrennt.

15. Rohrheizkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß bei Zerfall der zusätzlichen Substanz kein Kohlenstoff abgespalten wird, welcher die elektrische Durchschlagsfestigkeit des Isolationsmaterials verschlechtern würde.

16. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daii die Heizwendel mit einem Überzug versehen ist, der bei Erreichen der kritischen Betriebstemperatur verdampft und wobei die in das Isolationsmaterial eindringenden und sich auf den Körnern desselben niederschlagenden Dämpfe die Wärmeleitfähigkeit desselben ve r sch 1 echtem .