DE8803306U1 - Vorrichtung zum Verbinden von elektrischen Heizelementen - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft die Verbindung von langgestreckten elektrischen Heizelementen, insbesondere, jedoch nicht, ausschließlich von selbstregulierender) Heizelementen oder -bändern.

Ein einzelnes Heizelement kann an einem Ende mit einem Stecker abschließen, der beispielsweise mit einer H aushalts- oder Industriesteckfassung der Stromversorgung eines Gebäudes verbunden werden kann. Wenn jedoch zwei oder mehr Heizelemente von einem einzigen Punkt aus mit Strom versorgt werden müssen, von einem Punkt in einer Entfernung von der Stromsteckdose verlängert werden oder an einem von einer Steckdose entfernten Punkt verbunden werden müssen, dann muß eine unterschiedliche Verbindungsanordnung gewählt werden.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung zur Verbindung einer Mehrzahl langgestreckter elektrischer Heizelemente vorgesehen, die umfasst:

mindestens zwei Längen eines Starkstromkabels, die elektrisch miteinander verbunden sind, ein elektrisches Verbindungsstück, das an einem Ende von jeder der genannten Längen befestigt ist,

wobei die genannten Verbindungsstücke mit einem assoziierten Verbindungsstück verbindbar sind mit einem Ende eines jeweiligen Heizelements, und die mindestens zwei Heizelemente dadurch

elektrisch verbunden werden.

Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ermöglicht somit die einfache Verbindung von Heizelementen an jeder geeigneten Stelle.

Die Anordnung ist beispielsweise geeignet zur Herstellung einer Verbindung zwischen drei Heizelementen , die in einer T-Konfiguration vorliegen können. In diesem Fall kann die Anordnung drei der genannten Längen eines Starkstromkabels umfassen, wobei die anderen Ende jeder Kabellänge elektrisch verbunden sind, beispielsweise mittels mindestens eines weiteren Verbindungsstücks.

Die genannten Kabellängen können Längen eines einzelnen Kabels darstellen, wobei ein Teil der Isolierung des Einzelkabels zwischen seinen Enden entfernt ist, und wobei eine dritte Kabellänge mit dem Einzelkabel in dem Mittelteil, der anschließend wieder isoliert wird, verspielst wird.

Die Heizelemente können an jedem Ende ein daran befestigtes Verbindungsstück enthalten und somit von einer vorbestimmten Länge sein. Solche Elemente und Verbindungen sind in der mit dieser Anmeldung zusammenhängenden Gebrauchsmusteranmeldung G 8 716475.2 beschrieben, deren Offenbarung im vollem Umfang zum Inhalt vorliegender Anmeldung gemacht wird.

Die Verbindungsstücke und assoziierten Verbindungsstücke können jede geeignete Konfiguration aufweisen. Nenn ein Ende von jedem von zweien oder mehr Starkstromkabeln durch ein einzelnes Verbindungsstück

verkünden wird, kann das Verbindungsstück gemäß dem europäischen Patent 0070696 verwendet werden. Die Leiter der Starkstromkabel können entweder gelötet oder zusamraengequetscht werden. Die Kabelverbindung kann unter Verwendung der im Handel erhältlichen Verbindungsstücke SOLDER SLEEVE oder DURASEAL der Pirma RAYCHEM hergestellt werden. Solche Verbindungsstücke umfassen ein vorisoliertes, wärmeschrumpfbares Rohr, das Dichtungsmaterial enthalten kann, so daß auf schnelle und einfache Heise eine Spleißverbindung hergestellt werden kann, die isoliert und gegen mechanische Beschädigung und Abrieb und gegen das Eindringen von Wasser und anderen beispielsweise kontaminierenden Flüssigkeiten geschützt ist. Als weitere Alternative kann die Verbindung zwischen St rom kabeln oder zwischen Strom kabeln und Heizelementen eine isolationsdurchdringende Anordnung verwenden.

Die elektrische Anordnung innerhalb eines Verbindungsstücks hängt von der speziellen Konfiguration des Stromkabeis und Heizelements ab. Typischerweise wird das Stromkabel drei Leiter, den stromführenden, den Nulleiter und den Erdleiter besitzen, das Heizelement kann zwei mit dem stromführenden bzw. Na Heiter zu verbindende Stromschienen und gegebenenfalls eine äußere erdende Umflechtung aufweisen. Das te i &zgr; kabel kann zusätzliche Leiter enthalten, die andere Verbindungen erfordern* Es können Einsteck- und Einschraubverbindungen verwendet werden, und diese können erforderlichenfalls so angeordnet werden, daß sie aus Sicherheitsgründen nicht ohne ihre Zerstörung oder ohne Verwendung eines SpezialWerkzeugs getrennt werden können.

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Erforderlichenfalls kann ein weiteres Kabel, ein Stromversorgungskabel, mit der Verbindung der Längen des Stromkabels der Anordnung verbunden werden« So kann beispielsweise eine T-Spleißanordnung drei Stromkabel mit einer Verbindung an einem oder mehreren Punkten enthalten, die eine Verbindung gemäß EP-B 0070696 sein kann, und jedes Stromkabel kann ein Heizelement aufweisen, das mit den entgegengesetzten Enden verbunden ist. Ein weiteres, mit einer Stromversorgung verbundenes Stromkabel kann mit diesem oder mit einem der Punkte verbunden sein. Wahlweise kann ein Stromversorgungskabel direkt mit einem Verbindungsstück einer Stromkabellänge verbunden sein.

Mindestens zwei der Längen des Stromkabels können getrennt angeordnete Längen eines Einzelkabels umfassen, und mindestens eine andere Länge eines Stromkabels kann mit dem Einzelkabel zwischen oder ausserhalb der getrennt angeordneten Längen verspJeißt oder von ihm abgezweigt sein. Die Herstellung eines solchen Spleißes oder einer Verzweigung schließt die Entfernung eines Teils der Isolation des Einzelkabels ein, und die Isolation muß wieder hergestellt werden. Die Wiederherstellung kann bequem durch Umgießen des Spleißes oder der Verzweigung erreicht werden.

Beispiele für selbsregulierende Heizkabel, die die bevorzugte Ausführungsform der Heizelemente der Anordnung darstellen, sind beschrieben in den US-Patenten 3,218,384; 3,296,364; 3,861,029; 4,072,848; 4,117,312; 4,185,621; 4,271,350; 4,309,597; 4,582,983; 4,574,188 und in der EP-A 0133 748. Die Offenbarung dieser Schriften wird in vollem Umfang zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht.

Unter die vorliegende Erfindung fallen auch Anordnungen, die Heizelemente umfassen und Anordnungen, die Reizelemente, die mit den Längen von Stromkabeln verbunden sind, umfassen.

Obwohl die Erfindung insbesondere bei der Verbindung von drei oder mehr Heizelementen Anwendung findet, wird auch die Anwendung auf die Verbindung von zwei Heizelementen von der erfindungsgemäßen Lehre erfasst. Bei einer solchen Ausführungsform kann ein einzelnes Stromkabel mit einem Verbindungsstück an jedem Ende mit assoziierten Verbindungsstücken an den Enden von zwei Heizelementen verbunden werden. Alternativ können die beiden Heizelemente verbunden werden mit dem entsprechenden von zwei Stromkabellängen, die selbst miteinander verbunden sind, und ein weiteres Stromkabel kann von dieser Verbindung zu einer Stromversorgung führen.

Vorzugsweise umfassen die Heizelemente der erfindungsgemäßen Anordnung selbstregulierende Heizbänder, wie sie unter den Handelenamen CHEMELBX und AUTOTRACE der Firma RAYCHEH im Handel erhältlich sind. Solche Bänder können ein Heizermaterial mit einem positivem Temperaturkoefflzlenten (PTC) mit zwei darin eingebetteten Stromschienenelektroden umfassen, wobei diese Komponenten dann durch eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material eingeschlossen sind, sowie - je nach Eignung für die Verwendung des Heizelemente andere Schichten wie eine erdende Umflechtung. Das Band ist im allgemeinen flach.

Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Anordnung

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zur elektrischen Verbindung von Heizelementen zur Verfügung, bei der ein Ende der Elemente elektrisch verbunden wird mit einem oder mehreren Längen Stromkabel , wobei vorteilhaft geeignete StromkabelVerbindungsstücke oder geeignete Stromkabel-/Heizelement-Verbindungsstücke verwendet werden.

Nach der erfindungsgemäßen Lehre können verschiedene Kombinationen von Stromkabel, Verbindungsstück und Heizelement zur Erstellung einer für besondere Anwendungen geeigneten Anordnung eingesetzt werden.

Figur 1 zeigt ein Stromversorgungskabel (2) und ein selbstregulierendes Heizelement (4). Das Kabel (2) und das Heizelement (4) sind innerhalb des Verbindungsstücks (6) verbunden, welches eine Ausführungsform aus zwei Halbschalen oder mit einer weiblichen und männlichen Konfiguration aufweisen kann.

Figur 2 zeigt die Heizelemente (8, 10) und ein Zwischenkabel (12), die in Reihe mittels geeigneter Verbindungsstücke (14 und 16) verbunden sind. Eine solche Konfiguration stellt eine "inline"-Spleißverbindung dar.

Es werden nun beispielhaft unter Bezug auf die Figuren 3 bis 9 AusfUhrungsformen von Heizelementverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Figur 3 zeigt eine Modifikation der Anordnung von Figur 2, bei der das St rom kabel (12) durch zwei Kabellängen (12&Lgr;, 12B) (die Ltlngen eines einzelnen Kabele 12 sein können) ersetzt ist, die verbunden sind in (oder das verläuft durch) einem Dreiwege- T-spleißver-

bindungsstiick (18). Der dritte Arm des T-Spleißes wird durch ein weiteres Strorakabel (20) gebildet, das mit einer Stromversorgung zur Speisung der Heizelemente (8 und 10) verbunden ist. Eine solche Konfiguration stellt einen mit Energie versehenen "inline"- -Spleiß dar.

4 zeigt eine Modifikation der Anordnung von Figur 3, wobei, statt daß das dritte Stromkabel (20) mit einer Stromversorgung verbunden ist, es in einem Verbindungsstück (22) endet, welches ein Ein-Teil- oder Zwei-Teil-Verbindungsstück sein kann, das auch das Ende eines dritten selbstregulierenden Heizelements (24) bildet. Eine solche Konfiguration stellt einen T-Splei" dar.

Figur 5 zeigt eine Modifikation der Anordnung der Figuren 3 und 4 in Form eines mit Energie versehenen T-Spleißes. Die drei Heizelemente (8, 10, 24) simi durch die jeweiligen Verbindungsstücke (14, 16, 22) jeweils mit Stromkabeln (t2A, 12B, 20) verbunden. Die Stromkabel führen in ein Vier-Hege-Verbindungsstück (26), dessen vierter Arm gebildet wird durch ein Stromversorgungskabel (28), das zur Energieversorgung der Heizelemente (8, 10, 24) angebracht ist.

Figur 6 zeigt eine Modifikation der Figuren 4 und 5 in der Heise, daß anstatt das die Stromkabel von ihrem Verbindungspunkt in einer T-Konfiguration verlaufen, sie in zweckdienlicher Heise angerichtet von der Verbindungsetelle aus, verlaufen. Die drei Heizelemente (8, 1O₁ 24) verlaufen parallel zueinander, und ebenso verlaufen auch die entsprechenden Stromkabellängen (12A, 12B, 20) parallel zueinander in ein

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'* Verbindungsstück (30). Das Verbindungsstück (30) ist

* in der Darstellung teilweise aufgeschnitten und es ist zu erkennen, daß die Kabellängen (12A und 12B) Teile eines einzelnen Kabels (12) sind. Ein Teil der Isolierung des Kabels (12) ist innerhalb des Verbindungsstücks (30) weggeschnitten (in der Mitte aagezo-

* gen) um seine Leiter freizulegen. Innerhalb des Verbindungsstücks (30) ist auch die Isolation vom iinde der Kabellänge (2ö) entfernt und seine Leiter sind beispielsweise durch Löten - mit den entsprechenden Leitern des Kabels (12) verbunden. Die Kabel (12A, 1&Sgr;&Bgr;, 12 und 20) werden in der in der Figur dargestellten relativen Position durch eine Form gehalten, die dann mit einem härtbaren isolierenden Material, wie einem Epoxiharz gefüllt wird, um das Verbindungsstück (30) zu bilden.

Eine weitere Modifikation der zuletzt beschriebenen Ausführungsform wird durch die unterbrochenen Linien in Figur 6 gezeigt, bei welcher ein weiteres Stromka- \ bei (32) mit dem Kabel (12) innerhalb des Verbindung^·

* Stücks (30) in ähnlicher Heise wie bei der Verspleißung des Kabels (20) mit dem Kabel (12) verspleißt. Das Stromkabel (32) verläuft von dem Verbindungsstück zu einer Energieversorgung zur Speisung der Heizelemente.

Die Anordnungen der Figuren 3, 4, 5 und 6 erfordern die Verbindung zwischen zwei oder mehr Stromkabeln, jedoch können Heizelemente in einer unterschiedlichen Weise verbunden werden, indem Verbindungen nur

k zwischen Stromkabeln und Heizelementen verwendet

werden.

Figur 7 zeigt eine solche unterschiedliche Anordnung für die Verbindung von drei Hei se lernen te &eegr; (34, 36, 3 8). Die Elemente (3 4) und (3 6) sind mit entsprechenden Verbindungsstücken (4O₁ 42) mit einem Ende der entsprechenden Stromkabellängen (44, 46) in einer ähnlichen Heise wie in den vorangehenden Figuren gezeigt Verbünden. Die änderen Enden der Kabellängen (44, 46) laufen in das Verbindungsstück (48) und sind darin miteinander und mit dem Heizelement (38) verbunden. Die Stromkabellängen (44 und 46) können Teil eines einzelnen Kabels sein, dessen Leiter mit den Leitern des Heizelements (38) innerhalb des Verbindungsstücks (48) verspleißt sind.

Wie in gestrichelter Form dargestellt, kann die Anordnung der Figur 7, modifiziert werden, indem das Verbindungsstück (40) eine elektrische Verbindung der gleichen Art wie innerhalb des Verbindungsstücks (48) umfasst, so daß ein Stromkabel (50) von dort verläuft. Das Kabel (50) kann ein Stromversorgungskabel sein oder zu einem weiteren Verbindungsstück und Heizelement führen.

Die Verbindungsstücke, wie das Verbindungsstück (6) der Figur 1, die ein Stromkabel mit einem Heizelement verbinden, können jede beliebige konventionelle Form zur Verbindung elektrischer Kabel miteinander aufweisen, und können aus einer Komponente bestehen, beispielsweise aufklappbar, oder aus zwei Teilen, wie Kasten und Deckel, oder aus zwei passenden Halbschalen. Alternativ kann ein Teil eines zweiteiligen Verbindungsstücks in den anderen eingeschraubt sein, oder es können zwei Teile vom männlich/weiblichen Typ ineinandergesteckt sein. Die elektrische Verbindung der Leiter innerhalb des Verbindungsstücks kann mit

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Schraubverbindungen, durch Quetschen, Löten &ugr;.s.w. erfolgen. Ee kann· auch eine die Isolierung durchdringende Anordnung gebraucht werden. Ein Beispiel dafür ist in den Figuren 8 und 9 dargestellt, wobei Figur einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie IX bis IX der Figur 8 darstellt.

Das langgestreckte Heizelement (60) in den Figuren und 9 weist zwei mehrdrähtige Stromleiter (62, 64) auf, die in ein PTC-Heizmaterial (66) eingebettet sind, welches eingeschlossen ist in ein polymeres Isoliermaterial (68), eine erdende Umflechtung (70) und einen äußeren Schutzmantel (72). Ein Stromkabel (74) besitzt einen äußeren Isoliermantel (76) und individuell isolierte Strom-, Null- bzw. Erdleiter (78, 80, 82).

Das Heizelement (60) und das Stromkabel (74) sind über ein Verbindungsstück (84) verbunden, das ein zweiteiliges innereinandergreifendes äußeres Isoliergehäuse (86) hat. Innerhalb des Gehäuses (86) ist der äußere Heizermantel (72) aufgeschnitten, um die erdende Umflechtung (70) zu zeigen, mit der der Erdleiter (82) des Stromkabels (74) verbunden ist. Die Heizerstromschienen (62) und (64) sind mit dem Null- bzw. Stromleiter (80) und (78) des Stromkabels (74) durch die jeweiligen Verbindungselemente (88) und (90) verbunden. Figur 9 zeigt die Verbindung von Element (88) detaillierter. Das Verbindungselement (88) umfasst einen ringförmigen Metallkäfig (92), der in seinem Inneren das bis aus seine Isolierung (68) zurückgestreifte Heizelement enthält. Eine die Isolierung durchdringende Schraube (94) ist durch den Käfig (92) so durchgeführt, daß sie die Isolierung (68)

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durchschneidet, durch das PTC-Material (66) geht und die Stromleitung (62) berührt. Außerdem führen die Isolierung durchdringende Zähne (96) ins Innere des Käfigs (92), die die Stromschiene (62) auf der Gegenseite der Schraube (94) berühren, um eine gute elektrische Verbindung dazwischen zu gewährleisten. Der

fig (88) verbunden, um die Verbindung mit der Heizelementstromschiene (62) zu vervollständigen. Das Verbindungselement (90) bewirkt ebenso eine Verbindung zwischen der Stromschiene (64) und dem Stromleiter (78) des Kabels.

Das Gehäuse (86) kann mit einem isolierenden Einschlußbestandteil wie Epoxiharz gefüllt sein.

Claims (4)

SCHUTZAHSRPUCHE

1. Anordnung zur Verbindung einer Hehrzahl von langgestreckten elektrischen Heizelementen, vorzugsweise selbstregulierenden Heizelementen, gekennzeichnet durch.

mindestens zwei Längen eines Starkstromkabels (12A, 12B, 20), die elektrisch miteinander verbunden sind,

ein elektrisches Verbindungsstück (14, 16, 22), das an einem Ende von jeder der genannten Längen (12?, 12B, 20) befestigt ist, wobei jedes dieser Verbindungsstücks (14, 16, 22) anschließbar ist an ein assoziertes Verbindungsstück, welches an einem Ende eines jeweiligen Heizelements (8, 10, 24) befestigt ist, wodurch die mindestens zwei Heizelemente (8, 10, 24) elektrisch miteinander verbunden werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1 mit drei der genannten Längen eines Starkstromkabels (12A, 12B, 20), dadurch gekennzeichnet. daß die anderen Enden jeder Kabellänge elektrisch miteinander verbunden sind mittels mindestens eines weiteren Verbindungsstücks (18).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der zwei der genannten Kabellängen (12A, 12B) Längen eines einzigen Kabele (12) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Isolierung des einzelnen Kabele (12) zwischen seinen Enden entfernt ist, und bei der eine dritte Kabellänge (20) mit dem einzelnen Kabel in dem Mittelteil verspielst ist, welcher wieder isoliert

wird.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit mindestens zwei Heizelementen, dadurch gekennzeichnet . daß jedes Heizelement (8, 10) ein assoziertes Verbindungsstück (14, 16) besitzt, welches an einem Ende davon befestigt ist, wobei die assozierten Verbindungen mit den jeweiligen Verbindungsstücke-, verbunden sind.