DE917924C - Electric radiator - Google Patents

Description

Elektrischer Heizkörper Bei Betrieb elektrischer Heizkörper mit hohen Betriebsspannungen, wie sie insbesondere bei elektrisch betriebenen Bahnen vorkommen, sollen mit Rücksicht auf den geringen zur Verfügung stehenden Raum in den Fahrzeugen die Heizkörper verhältnismäßig klein sein. Aus diesem Grunde müssen die Heizleitertemperaturen verhältnismäßig hoch gewählt werden, um die erforderliche Wärmemenge zu erzeugen und abzugeben. Dieser Forderung steht aber entgegen, daß die Außentemperaturen der Heizkörper zur Vermeidung von Feuersgefahr und Anbrenngefahr bei Berührung mit brennbaren Gegenständen nicht zu hoch sein dürfen. Daher hat man besonders wärmedurchlässige Schutzkästen verwendet, die gleichzeitig auch den Heizkörper gegen mechanische Beschädigungen schützen sollen.Electric radiator When operating electric radiators with high Operating voltages, as they occur in particular in electrically operated railways, should take into account the limited space available in the vehicles the radiators should be relatively small. For this reason, the heating conductor temperatures must be chosen to be relatively high in order to generate the required amount of heat and submit. This requirement is contrary to the fact that the outside temperatures of the Radiators to avoid the risk of fire and burns when they come into contact with flammable Objects must not be too high. Therefore you have particularly heat-permeable Protective boxes are used, which at the same time also protect the radiator against mechanical damage should protect.

Wegen der hohen Betriebsspannung ist außerdem eine gute elektrische Isolierung erforderlich. Die Isolierfähigkeit aller elektrischen Isolatoren nimmt aber mit steigender Temperatur ab. An sich sind daher hohe Temperaturen auch mit Rücksicht auf die elektrische Isolierfähigkeit unerwünscht.Because of the high operating voltage, it is also a good electrical one Isolation required. The insulating capacity of all electrical insulators decreases but decreases with increasing temperature. In itself, therefore, high temperatures are also involved Consideration of electrical insulation is undesirable.

Eine befriedigende Vereinigung der an sich sich widersprechenden Eigenschaften ist dann gegeben, wenn es gelingt, die Temperaturen durch intensive Wärmeabgabe und einen entsprechenden Wärmefluß zwischen elektrischem Isolator und der Außenwand möglichst gering zu halten.A satisfactory combination of inherently contradicting properties is given when it succeeds, the temperatures through intensive heat emission and a corresponding heat flow between the electrical insulator and the outer wall to be kept as low as possible.

Es wurde vorgeschlagen, die Heizelemente mittels eines keramischen Mantels elektrisch zu isolieren und den keramischen Mantel in bestimmtem Abstand von den Heizelementen anzuordnen. Bei diesem Vorschlag wurde Porzellanmasse für die elektrische Isolierung verwendet. Es bestand aber der große Nachteil, daß Abmessungen und Gewicht dieser Einrichtungen verhältnismäßig groß wurden, was wiederum für den Einbau in Fahrzeuge mit beschränkten Raumverhältnissen nachteilig ist. Bei diesem Lösungsvorschlag mußten zur Herstellung des als Isolierung dienenden Luftraumes besondere Wickelkörper verwendet werden. Die Heizelemente wurden auf verhältnismäßig kleinen Durchmesser zusammengedrängt mit der Folge, daß nur geringe Draht- oder Bandlängen untergebracht werden konnten. Dies wiederum bedingte, daß die Eigentemperaturen der Heizwiderstände infolge der geringen Gesamtoberfläche so hoch anstiegen, daß der Widerstand zum Glühen kam. Glühende Teile sind aber gleichzeitig Quellen von Elektronenemission und begünstigten bei höheren Betriebsspannungen den Stromübergang und den Wärmedurchschlag.It was proposed that the heating elements by means of a ceramic Electrically isolate the jacket and the ceramic jacket at a certain distance of the heating elements. In this proposal, porcelain paste was used for the electrical insulation used. But there was the big disadvantage that dimensions and weight of these facilities were relatively large, which in turn for the Installation in vehicles with limited space is disadvantageous. at this Proposals for a solution had to create the air space serving as insulation special bobbins are used. The heating elements were on proportionately small diameter compressed with the result that only small wire or Tape lengths could be accommodated. This in turn meant that the own temperatures the heating resistances rose so high as a result of the small total surface area that the resistance came to glow. Glowing parts are also sources of Electron emission and favored the transfer of current at higher operating voltages and the heat transfer.

Für die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe sind die im Bahnbetrieb vorherrschenden Verhältnisse maßgebend. Der dazu vorgesehene Heizkörper soll hohe Temperaturen nach außen abgeben, z. B. eine Oberflächentemperatur am Eisenmaterial von 40o'0 haben und einer Beanspruchung von ro bis 2o kV gewachsen sein. Ein solcher Heizkörper soll sowohl den elektrischen als auch den Sicherheitsvorschriften genügen und muß im Dauerbetrieb unter Berücksichtigung der Erschütterungen besonders widerstandsfähig sein.To achieve the object on which the invention is based are prevailing conditions in rail operations. The intended radiator should give off high temperatures to the outside, z. B. a surface temperature on the iron material of 40o'0 and can withstand a load of ro to 2o kV. Such a Radiators should meet both electrical and safety regulations and must be particularly resistant in continuous operation, taking into account the vibrations be.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Heizwicklung an der Innenseite eines keramischen Rohres von bei hohen Temperaturen hoher Durchschlagsfestigkeit mittels einer Haftmasse befestigt ist. Der so ausgebildete Heizkörper wird unter Vermittlung einer gut wärmeleitenden, das keramische Rohr weich lagernden Zwischenschicht innerhalb eines Metallrohres angeordnet. Es sind rohrförmige elektrische Heizkörper bekannt, deren wendelförmiger Heizwiderstand von einem als Futter in einem Metallrohrmantel eingesetzten Isolierrohr umgeben ist. In ein schwach geglühtes Rohr wird der Heizwiderstand als Wendel eingeschoben und das Innere mit feinem Sand gefüllt. Solche rohrförmigen elektrischen Heizkörper wurden vorzugsweise z. B. für Tauchsieder oder ähnliche Geräte benutzt. Als Grundkörper für den Bau elektrischer Heizgeräte, insbesondere bei elektrisch betriebenen Bahnen, sind sie nicht brauchbar, da das schwach gebrannte keramische Rohr keine hohen Betriebsspannungen, wie sie im Bahnbetrieb vorkommen, zuläßt. Demgegenüber kann mit der Erfindung durch die Verwendung eines dichtgebrannten Rohres mit bei hohen Temperaturen hoher Durchschlagsfestigkeit und Befestigung der Heizwicklung an der Innenseite des keramischen Rohres mittels einer Haftmasse eine Oberflächentemperatur am Eisenmaterial von 4000 und eine Hochspannungsbeanspruchung von zo bis 2o kV gehalten werden. Der Wärmeübergang ist besonders günstig, und der Widerstand ist gegen die dauernd im Bahnbetrieb auftretenden Erschütterungen gesichert.This is achieved according to the invention in that the heating winding is on the inside of a ceramic tube with high dielectric strength at high temperatures is attached by means of an adhesive. The radiator formed in this way is under Mediation of an intermediate layer that conducts heat well and softly supports the ceramic tube arranged within a metal tube. They are tubular electric radiators known whose helical heating resistor is used as a lining in a metal tube jacket used insulating tube is surrounded. The heating resistor is placed in a weakly annealed pipe inserted as a spiral and the inside filled with fine sand. Such tubular electric radiators were preferably z. B. for immersion heaters or the like Devices used. As a base body for the construction of electrical heating devices, in particular with electrically operated railways, they are not usable because the burned weak ceramic tube does not have high operating voltages, as occurs in rail operations, allows. In contrast, with the invention through the use of a tightly fired Pipe with high dielectric strength at high temperatures and fastening of the Heating coil on the inside of the ceramic tube by means of an adhesive compound Surface temperature of the iron material of 4000 and a high voltage stress from zo to 2o kV. The heat transfer is particularly favorable, and the Resistance is secured against the constant vibrations in rail operations.

Es ist auch vorgesehen, das Heizgerät mit dem Heizkörper nach der Erfindung so auszubilden, daß es wahlweise zum elektrischen Betrieb oder zum Betrieb mit Dampf geeignet ist. Das wird dadurch erreicht, däß die Heizkörper in einem größeren Rohr angeordnet werden, das für die Durchleitung von Dampf vorgesehen ist. Die möglichst kleinen Abmessungen der elektrischen Heizkörper vermindern dabei den Rohrquerschnitt nur wenig, so daß genügend Dampf durchströmen kann. Der Abschluß der elektrischen Heizkörper von dem für die Durchführung von Dampf vorgesehenen Raum ist dabei vorgesehen.There is also provision to connect the heater to the radiator after the To train the invention so that it can be used either for electrical operation or for operation is suitable with steam. This is achieved by putting the radiators in a larger one Pipe are arranged, which is intended for the passage of steam. The most possible The small dimensions of the electric radiator reduce the pipe cross-section only a little, so that enough steam can flow through. The completion of the electrical Radiators from the space provided for the passage of steam are provided.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, auf der mehrere Ausführungsformen beispielsweise dargestellt sind.The invention is explained with reference to the drawing, on which several Embodiments are shown for example.

Abb. F zeigt den Heizkörper im Längsschnitt; Abb: 2 zeigt eine Ausführungsform für wahlweisen elektrischen oder Dampfbetrieb im Querschnitt und im Längsschnitt; Abb. 3 stellt eine weitere Ausführungsform ebenfalls im Querschnitt und im Längsschnitt dar. Gemäß Abb. r ist auf der Innenwandung eines keramischen Schutzrohres a von bei hohen Temperaturen hoher Durchschlagsfestigkeit eine Heizwendel b mittels einer Haftmasse befestigt, Die Wendel liegt vollständig mit gutem Wärmekontakt an der Wandung des Rohres a an und ist vorteilhaft über die Haftmasse e mit dieser verbunden. Die Wendel ist an die Innenwandung geklebt oder durch Verwendung einer Glasurmasse damit verbunden. Um eine möglichst große Heizfläche und eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu erreichen, ist die Wendel sehr eng gewickelt. Zur besseren Isolierung der Windungen voneinander wird vorteilhaft oxydierter Draht benutzt. Die Eigentemperatur der Heizwendel wird dadurch auf ein Mindestmaß heruntergesetzt. Um den Temperaturabfall an den Enden der Heizkörper auszugleichen; ist eine Verdichtung der Wendel an den Enden vorgesehen.Fig. F shows the radiator in longitudinal section; Fig: 2 shows an embodiment for optional electrical or steam operation in cross-section and in longitudinal section; Fig. 3 shows a further embodiment also in cross section and in longitudinal section according to Fig. r is on the inner wall of a ceramic protective tube a of at high temperatures high dielectric strength a heating coil b by means of a Adhesive compound attached, the coil lies completely with good thermal contact on the Wall of the pipe a and is advantageously connected to this via the adhesive compound e. The helix is glued to the inner wall or by using a glaze compound associated with it. To have the largest possible heating surface and even heat distribution To achieve this, the helix is wound very tightly. For better insulation of the windings one another, oxidized wire is advantageously used. The intrinsic temperature of the heating coil is thereby reduced to a minimum. To reduce the temperature drop to the Equalize ends of radiators; is a compression of the helix at the ends intended.

Das keramische Rohr a mit der an der Innenseite befestigten Wicklung bist in einem Metallrohr c gelagert. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist zwischen dem Metallrohr c und dem keramischen Rohr a eine gut wärmeleitende metallhaltige Masse d vorgesehen, die einen guten Wärmekontakt zwischen den beiden Rohren gewährleistet und darüber hinaus das keramische Rohr weich einbettet. Die Stromzuführung erfolgt mittels einer keramischen Durchführung f, durch welche der Heizdraht zu den Anschlußstellen gezogen wird. Wenn in Abb. z der Heizkörper auch in einem glatten Rohr c angeordnet ist, so kann in gleicher Weise ein Rippenrohr zur intensiveren Übertragung benutzt werden.The ceramic tube a with the winding attached to the inside are stored in a metal tube c. To improve the heat transfer is between the metal tube c and the ceramic tube a a highly thermally conductive metal-containing Ground d is provided, which ensures good thermal contact between the two tubes and also embeds the ceramic tube softly. The power is supplied by means of a ceramic bushing f, through which the heating wire to the connection points is pulled. If in Fig. Z the radiator is also arranged in a smooth tube c is, a finned tube can be used in the same way for more intensive transmission will.

Bei der Ausführungsform der Abb. 2 sind beispielsweise zwei Heizkörper in einem größeren Rohr angeordnet. Durch die nach der Erfindung erreichten geringen Abmessungen bleibt noch genügend Raum für das Durchströmen von Dampf zwischen den innerhalb des Rohres angeordneten elektrischen Heizkörpern übrig. Die keramischen Rohre a mit ihren innen angeordneten Heizwendeln b sind in einem Rohr mit Rippen g angeordnet. Der Abschluß der elektrischen Heizkörper gegen den Dampfraum und die Fixierung in dem Rohr erfolgt durch ein Rohr lt, das in das Rippenrohr g eingeschoben ist und für die Aufnahme der Heizkörper Einbuchtungen besitzt. In diese Einbuchtungen werden die keramischen Rohre eingelegt und mit der metallhaltigen wärmeleitenden Masse d fixiert. Das mit den Einbuchtungen versehene Innenrohr h ragt beiderseits aus dem Rippenrohr g heraus. An diesen Stellen ist ein Dampfanschlußstutzen h vorgesehen. Die Stirnflächen des Rohres h werden mit Deckeln rn hermetisch verschlossen. Der Dampfraum ist durch die Anordnung des als Dampfrohr dienenden Rohres lt vollständig von den elektrischen Heizkörpern getrennt.In the embodiment of Fig. 2, for example, there are two radiators arranged in a larger tube. By the low achieved according to the invention There is still enough space for steam to flow through between the dimensions electrical radiators arranged inside the pipe. The ceramic Tubes a with their heating coils b arranged on the inside are in a tube with fins g arranged. The conclusion of the electric radiator against the steam room and the It is fixed in the tube by a tube lt, which is pushed into the finned tube g is and for the inclusion of the radiator Has indentations. The ceramic tubes are inserted into these indentations and with the metal-containing one thermally conductive mass d fixed. The inner tube provided with the indentations h protrudes from the finned tube g on both sides. There is a steam connection piece at these points h provided. The end faces of the tube h are hermetically sealed with lids. The steam space is complete due to the arrangement of the pipe serving as a steam pipe separated from the electric radiators.

Bei der Ausführungsform der Abb. 3 ist an Stelle des mit Einbuchtungen versehenen Dampfrohres h ein dünnwandiges Metallrohr c an der Innenwandung des Metallrohres g wärmeleitend befestigt und vorteilhaft unter Metallanhäufung verschweißt, wie in Abb. 3 oben links dargestellt.In the embodiment of Fig. 3 is in place of the indentations provided steam pipe h a thin-walled metal pipe c on the inner wall of the metal pipe g fixed in a thermally conductive manner and advantageously welded under metal accumulation, such as shown in Fig. 3 top left.

Eine andere Ausführungsform ist auf der rechten Seite dargestellt, bei welcher statt des Rohres eine im Querschnitt U-förmige Metallhülse mit der Innenwandung des Metallrohres g ebenfalls unter Metallanhäufung n gut leitend verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Anschlußstutzen k für die Dampfzufuhr unmittelbar am Metallrohr g angeordnet. Der Abschluß des Dampfrohres wird bei dieser Ausführungsform durch einen Deckel m bewirkt, der sowohl mit dem Metallrohr g als auch mit den Rohren bzw. Hülsen c dicht verschweißt wird. Durchführungen f sorgen für den isolierten Stromanschluß.Another embodiment is shown on the right, in which, instead of the tube, a metal sleeve with a U-shaped cross-section with the inner wall of the metal pipe g is also connected with good conductivity under metal accumulation n. In this embodiment, the connection piece k for the steam supply is direct arranged on the metal pipe g. The conclusion of the steam pipe is in this embodiment caused by a cover m, which both with the metal tube g and with the tubes or sleeves c is welded tightly. Bushings f ensure the isolated Power connection.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Heizkörper für hohe Betriebsspannungen, insbesondere für Fahrzeugbetrieb, bei dem in einem keramischen Rohr eine Heizwicklung, die vorteilhaft als Wendel ausgebildet ist, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwicklung (b) an der Innenseite des keramischen Rohres (a) von bei hohen Temperaturen hoher Durchschlagsfestigkeit mittels einer Haftmasse befestigt ist. PATENT CLAIMS: i. Electric radiator for high operating voltages, especially for vehicle operation with a heating coil in a ceramic tube, which is advantageously designed as a helix, is arranged, characterized in that that the heating coil (b) on the inside of the ceramic tube (a) from at high Temperatures of high dielectric strength is attached by means of an adhesive mass. 2. Elektrischer Heizkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Rohr (a) unter Vermittlung einer gut wärmeleitenden und das keramische Rohr weich lagernden Zwischenschicht (d) von einem Metallrohr umgeben ist. 2. Electrical radiator according to claim i, characterized in that the ceramic Tube (a) with the mediation of a highly thermally conductive and the ceramic tube soft bearing intermediate layer (d) is surrounded by a metal tube. 3. Heizgerät unter Verwendung von Heizkörpern nach Patentanspruch i und 2 für den wahlweise elektrischen oder Dampfbetrieb mit einem vorteilhaft mit Rippen versehenen Metallrohr, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Metallrohr (g) ein zweites mit Einbuchtungen versehenes Rohr (h) angeordnet ist, in denen das keramische Rohr in einer gut wärmeleitenden metallhaltigen Masse (d) weich eingebettet ist. 3. Heater under Use of radiators according to claim i and 2 for the optional electrical or steam operation with a metal tube advantageously provided with ribs, thereby characterized in that a second provided with indentations in the metal tube (g) Tube (h) is arranged, in which the ceramic tube in a highly thermally conductive metal-containing compound (d) is softly embedded. 4. Heizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Metallrohres (g) ein oder mehrere Heizkörper mit dem außen liegenden Metallrohr (c) in gut leitender Verbindung befestigt, vorteilhaft unter :Metallanhäufung (n) verschweißt sind. 4. Heater according to claim 3, characterized characterized in that one or more radiators with inside the metal tube (g) attached to the outer metal pipe (c) in a conductive connection, advantageous below: metal accumulation (s) are welded. 5. Heizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Rohr (a) in einer U-förmigen Querschnitt besitzenden Metallhülse unter Vermittlung einer Polstermasse (d) angeordnet ist und die Metallhülse im Innern des Metallrohres (g) gut wärmeleitend befestigt ist. 5. Heater according to claim 4, characterized characterized in that the ceramic tube (a) having a U-shaped cross section Metal sleeve is arranged through the intermediary of a cushioning compound (d) and the metal sleeve inside the metal tube (g) is fixed with good thermal conductivity. 6. Heizgerät nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Heizrohre gegenüber dem freien Querschnitt des Rohres (g) hermetisch abgeschlossen sind. 6. Heater after Claim 3 to 5, characterized in that the electrical heating pipes are opposite the free cross-section of the pipe (g) are hermetically sealed. 7. Heizgerät nach Anspruch 3 bis 6, gekennzeichnet durch aufgeschweißte Deckel (m) als Abschluß des Dampfraumes nach außen. B. Heizgerät nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (g) Ein- bzw. Auslaßstutzen für Dampf angeordnet sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 713 181, 713 794-7. Heater according to claims 3 to 6, characterized by welded-on cover (m) as a closure of the steam room to the outside. B. heater according to claim 3 to 7, characterized in that that in the pipe (g) inlet and outlet nozzles are arranged for steam. Dressed Publications: German patents No. 713 181, 713 794-