EP0086465B2 - Rohrheizkörper mit einer Überlastungssicherung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• Aus der DE-A-1 615 370 ist eine derartige Vorrichtung zum Schutz gegen Überlastung eines elektrischen Heizelementes bekannt geworden. Bei dierser Vorrichtung wird in das Rohrheizkörperende eine ringförmige Hülse in das Isoliermaterial eingedrückt, die mit einer konzentrisch zum Anschlußbolzen angeordneten Wicklung eines temperaturabhängigen Widerstandes verbunden ist, der bei Erhitzung seinen Widerstand vergrößert. Der Widerstand liegt in Serie zu der Heizwicklung des Rohrheizkörpers. Die Hülse ermöglicht, die Spannung an der Verbindungsstelle zwischen dem temperaturabhängigen Widerstand und der Heizwendel abzugreifen. Durch die Vergrößerung des Widerstandswertes des temperaturabhängigen Widerstandes fließt über den Abgriff ein höherer Strom, welcher über eine Schaltung eine Schalter betätigt, der die Spannung vom Rohrheizkörper abschaltet.
• Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, daß der temperaturabhängige Widerstand nicht auswechselbar ist. Es müssen dementsprechend für verschiedene Geräte unterschiedliche Rohrheizkörper gefertigt werden und zwar je nach den Vorschriften und Betriebsbedingungen des Geräteherstellers. Eine Anpassung der fertiggestellten Rohrheizkörper auf einen anderen Gerätetyp ist nicht möglich.
Einfügung nach Spalte 1, Zeile 34 der EP 0 086 465 :
• Die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes ist weitgehend von dem Stromdurchfluß durch denselben und von der Wärmeableitung im Bereich dieses Widerstandes abhängig. Wenn die Heizwendel sich irgendwo im Rohrheizkörper überhitzt, dann reicht der Wärmefluß über die Steckverbindung und die Drahtverbindung nicht aus, um die Anordnung zum Ansprechen zu bringen.
• Aus der DE-U 7 510 409 ist ein Tauchsieder bekanntgeworden, bein dem ein z.B. als Schmelzsicherung ausgebildeter Unterbrecher von einem isolierenden Schrumpfschlauch umfaßt und in einer wärmeleitenden, z.B. metallischen Hülse untergebracht ist. Diese Hülse ist derart abgestimmt, daß sich der Unterbrecher in das Mantelrohrende einschieben läßt, wobei über eine Steckverbindung ein elektrischer Kontakt zu der Heizwendel des Tauchsieders hergestellt wird.
• Da die metallische Hülse keine wärmeleitenden Kontakt zur Heizwendel hat und sie gegenüber dem Mantelrohrende nicht isoliert ist, bleibt sie auf der Temperatur des Außenmantels des Rohrheizkörpers, welches von der Heizwendel entfernt liegt. Eine Überhitzung der Heizwendel wirkt sich dementsprechend nicht oder nur sehr spät im Sinne eines Ansprechens des Überhitzungsschutzes aus.
• Aus der US-A-4100 397 ist eine Heizpatrone bekannt geworden, in der in der Wand eines Keramikrohres achsparall verlaufende Bohrungen vorgesehen sind, die je eine Heizspirale auf nehmen. In die Mittelbohrung des Keramikrohres ist ein Bimetallthermostat eingesetzt, dessen eines Anschlußende über eine Fahne mit einer außerhalb angeordneten Schmelzsicherung verbunden ist. Die bei Heizpatronen bekannten Lösungen lassen sich wegen der räumlichen Abmessungen eines Rohrheizkörpers mit Durchmessern von 6 bis 8 mm nicht übertragen.
• Aus der EP-A-20 797 ist ein Rohrheizkörper mit in Magnesiumoxid eingebetteter Heizwendel bekannt geworden, bei welchen die Heizwendel mittels einer berührungslosen Schweißtechnik auf einen zylindrischen Absatz eines Anschlußbolzens aufgeschweist ist, der ein langgezogenes konisches Ende besitzt.
• Es ist aus der DE-A-2124 028 bekannt, Rohrheizkörper gegen Überlastung zu sichern. Diese Problem hat besondere Bedeutung, wenn die Rohrheizkörper in Geräten mit Kunststoff gehäusen, z.B. in derartigen Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen betrieben werden. Bei einer Überhitzung des Rohrheizkörpers kann durch Wärmestrahlung oder durch Abtropfen flüssiger Metallteile das Kunststoff gehäuse in Brand geraten, was zu einem entsprechenden Wohnungsbrand führen kann. Gemäß dem älteren Vorschlag wird im Rohrheizkörper eine Drahtinnenseele verwendet, auf die ein Glasfaserschlauch aufgeschoben ist. Die Heizwendel wird dann auf den Glasfaserschlauch gewickelt. Bei Überhitzung des Rohrheizkörpers schmilzt die Glasfaser, wobei es zu einem Kurzschluß zwischen der Wendel und der Innenseele kommt, durch welchen der Rohrheizkörper unmittelbar oder mittelbar über ein Relais oder dgl. abgeschaltet wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrheizkörper mit einer Überlastsicherung so weiterzuentwickeln, daß in den fertiggestellten Rohrheizkörpern wahlweise Überlastsicherungen verschiedener Charakteristiken wie PTC-Elemente, Schmelzsicherungen, Wärmefühler oder Thermostate nachträglich eingebracht oder ausgewechselt werden können, wobei trotz der Auswechselbarkeit ein direkter, über eine metallische Leitung erfolgender Wärmefluß von der Heizwendel auf die Überlastsicherung erfolgen soll.
• Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 6 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.
• Die beillegenden Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Schnitt des Anschlußendes einer ersten Ausführungsform eines Rohrheizkörpers;
• Fig. 2 einen schnitt ähnlich Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform;
• Fig. 3 die Seitenansicht eines neuartigen Anschlußbolzens;.
• Fig. 4 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 1 eines unter Verwendung des Anschlußbolzens gemäß Fig. 3 hergestellten Rohrheizkörpers;
• Fig. 5 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 einer Ausführungsform mit PTC-Scheiben;
• Fig. 6 ähnlich wie Fig. 1 einen Schnitt einer abgewandelten Ausführungsform.
• In einem Mantelrohr 1 eines Rohrheizkörpers ist in bekannter Weise eine elektrische Heizwendel 2 in Isoliermaterial 3, z. B. Magnesiumoxid, eingebettet. Die Heizwendel 2 ist an einem Anschlußbolzen 4 befestigt, welcher ein langgezogenes konisches Ende 5 besitzt, das sich an einen im wesentlichen zylindrischen Kopf anschließt. Das Anschweißen der Heizvwendel 2 erfolgt vorzugsweise mit einer berührungslosen Schweißtechnik, z.B. einer Laserstrahlschweißtechnik, an der Schweißstelle 6. Über den zylindrischen Teil des Anschlußbolzens 4 und die Schweißstelle 6 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ein Anschlußrohr 7 geschobem, das auf die Schweißstelle 6 aufgepreßt ist. Das Anschlußrohr 7 wird von einer hülsenförmigen Isolierperle 8 konzentrisch im Mantelrohr 1 gehalten, wobei das Stirnende des Anschlußrohres 7 über das Stirnende der Isolierperle 8 hinausragt.
• In das Anschlußrohr 7 ist nun eine im wesentlichen zylindrische Schmelzsicherung 9 eingeschoben, die an einem Anschlußdrahtstück 11 befestigt ist. Über das Anschlußdrahtstück 11 ist ein Isolierschlauch gezogen.
• Die im Mantelrohr 1 liegende Länge des Anschlußrohres 7 ist in das Isoliermaterial 3 eingebettet. Der Rohrheizkörper kann damit zur Verdichtung des Isoliermaterials 3 auf volle Länge gewalzt werden, wobei das Anschlußrohr 7 in seiner Lage entsprechend fixiert wird. Das langgezogene konische Ende 5 des Anschlußbolzens 4 ermöglicht dabei, daß sich die Preßwalzen in automatischer Steuerung entsprechend einstellen können, wobei der Walzeneingriff vergrößert, jedoch der Anpreßdruck konstant gehalten wird.
• Der Rohrheizkörper hat also einen Doppelanschluß, wobei das über die Isolierperle 8 hinausragende Ende des Anschlußrohres 7 eine unmittelbare elektrische Verbindung zu der Heizwendel 2 besitzt, während das überstehende Ende des Anschlußdrahtes 11 eine elektrische Verbindung zur Heizwendel 2 über die Schmelzsicherung 9 ermöglicht.
• Der Rohrheizkörper kann also z.B. im Herstellerwerk zu Prüfzwecken mit einer über das Aufnahmevermögen der Schmelzsicherung 9 hinausgehenden Spannung beaufschlagt werden. Weiterhin kann über dieses Anschlußende festgestellt werden, ob die Heizwendel einschließlich ihrer Schweißstelle 6 auf dem Anschlußbolzen 4 intakt ist. Weiterhin kann das Ende des Anschlußrohres 7 für Betriebs- oder Überwachungszustände herangezogen werden, die nicht sicherungsbedürftig sind, z.B. Überwachung der Temperatur der Heizwendel 2 durch Widerstandsmessung, laufende Kontrolle des Ableitstromes usw.
• Die Schmelzsicherung 9 kann einfach ausgewechselt werden, indem sie aus dem Anschlußrohr 7 herausgezogen wird.
• Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß der Anschlußbolzen 4 entfällt. Es ist ein Anschlußrohr 13 vorgesehen, dessen im Rohrheizkörper liegendes Ende 14 langgezogen konisch ausgebildet ist. Die Heizwendel 2 ist bei 15 auf dieses konische Ende 14 aufgeschweißt. Die Schmelzsicherung 9 besitzt einen entsprechendgeformten Ansatz 16, der in das Ende 14 eingesteckt ist. Die Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Anschlußbolzen 4 eingespart wird und daß die Schmelzsicherung 9 durch entsprechende Klemmung des Endes 16 besser fixiert ist. Außerdem ist die Kontaktgabe zuverlässiger.
• Die Anwendung einer berührungslosen Schweißtechnik, z.B. mittels Laserstrahlen, zur Befestigung der Heizwendel 2 ist besonders bei der Ausführungsform nach Fig. 2 von besonderer Bedeutung. Bei dem bisherigen Schweißverfahren, bei welchem die Heizwendel mittels Schweißelektroden beim Schweißvorgang angepreßt werden muß, besteht die Gefahr, daß das konisch zulaufende innere Stirnende 14 des Anschlußrohres 13 eingedrückt wird. Würde man zur Vermeidung dieser Gefahr das Anschlußrohr 13 mit größerer Wandstärke herstellen, dann würde bei einem Rohrheizkörper üblicher Dimensionierung die Stärke der Schicht aus Isolationsmaterial 3 zwischen dem Mantelrohr 1 und dem Anschlußrohr 13 zu gering, so daß die Durchschlagsfestigkeit des Rohrheizkörpers beeinträchtigt würde.
• Die Figuren 3 und 4 dienen der Erläuterung eines Herstellungsverfahrens, das sich besonders gut zur Massenproduktion eignet.
• Der zylindrische Kopf des Anschlußbolzens besitzt eine Ringnut 18, so daß der äußere zylindrische Teil 19 leicht mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs abgebrochen werden kann. Da die Bruchstelle vollkommen gratfrei ist kann über diese eine geschlitzte Hülse 20 geschoben werden, welche federnd auf dem zylindrischen Restteil 21 des Anschlußbolzens aufliegt. Die Hülse 20 besteht dabei vorzugsweise aus Kupfer. Sie wird etwa bis zur Hälfte ihrer Längserstreckung auf den Teil 21 aufgeschoben. In den überstehenden Teil der Hülse 20 wird nun eine Schmelzsicherung 9 mit einem Anschlußdraht 11 eingeschoben. Die Abdichtung erfolgt durch eine entsprechend geformte Isolierstoffbuchse 22.
• Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform ähnelt der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Anstelle einer Schmelzsicherung 9 werden jedoch PTC-Scheiben 23 verwendet, welche unter Zwischenlage einer isolierenden Folie 24 untergebracht sind. Die PTC-Scheiben 23 bestehen aus einem Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturgradienten. Der Stromfluß von dem Anschlußdraht 11 zu dem Anschlußbolzen 4 fällt dementsprechend mitzunehmender Erhitzung der PTC-Scheiben 23 ab. Wird also infolge Überhitzung des Rohrheizkörpers entsprechend Wärme von dem Anschlußrohr 7 aus dem Inneren des Rohrheizkörpers auf die PTC-Elemente 23 abgeleitet, so ergibt sich ein entsprechender Abfall des Stromflusses durch die Erhöhung des Widerstandes und dementsprechend ein "Herunterregeln" der Heizleistung.
• Bei höherer Leistungsaufnahme des Rohrheizkörpers wird man jedoch nicht den gesamten Stromfluß über die PTC-Elemente 23 leiten. Man kann durch eine entsprechende Relaisschaltung 25 eine Hilfsspannung zwischen dem Anschlußdrahtstück 11 und dem Anschlußrohr 7 aufbauen. Bei Abfall des Stromflusses über die PTC-Elemente 23 infolge unzulässiger Erwärmung wird dann durch das Relais die Hauptstromzuf uhr abgeschaltet. Bei Verwendung derartiger Schaltungseinrichtungen ist selbstverständlich auch der umgekehrte Weg gangbar, d. h. anstelle der PTC-Elemente 23 können auch Elemente mit negativem Temperaturkoeffizienten verwendet werden, wobei daß bei steigendem Stromfluß die Abschaltung erfolgt.
• Bei der im Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist der Anschlußbolzen des Rohrheizkörpers als Rohr 27 ausgebildet. In dem Rohr 27 ist eine Schmelzsicherung 9 untergebracht, die von einer Feder 28 so angedrückt wird, daß ein guter elektrischer Kontakt des inneren Anschlusses 29 gewährleistet ist.

Claims (4)

1. Rohrheizkörper mit einer Heizwendel (2) aus Wider­standsdraht, welche in Isoliermaterial (3) eingebettet in einem Mantelrohr (1) untergebracht ist, bei dem in das Mantelrohrende ein metallisches Rohrstück (7, 13) einge­setzt ist, das gegenüber dem Mantelrohr (1) isoliert ist, und bei dem ein elektrisch in Serie mit der Heizwendel verbundener sowie an einen Anschluß (11) geschalteter Überhitzungsschutz (23) in Form eines PCT-Elements im unbeheizten ende des Rohrkörpers untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das aus gut wärmeleitendem Material bestehende Rohrstück (7; 13; 20) direkt (Fig. 1, 2, 5, 6) und/oder über einen in sein der Heizwendel zuge­wandtes ende eingesetzten Anschlußbolzen (4; 21) für die Heizwendel (Fig. 1, 4, 5) in Wärmeleitung mit der Heiz­wendel (2) verbunden ist, und daß der Überhitzungsschutz (9; 23), der alternativ auch in Form eines Wärmefühlers, einer Schmelzsicherung oder eines Thermostaten ausgebil­det sein kann, in das von der Heizwendel abgewandte ende des Rohrstücks von außen auswechselbar eingeschoben ist und mit dem Rohrstük Wärmekontakt hat, so daß über die derart gebildete metallische Leitung ein Wärmefluß von der Heizwendel (2) auf die Überlastungssicherung (9; 23) erfolgt und diese auf die Temperatur der Heizwendel an­spricht.

2. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Heizwendel (2) auf einen langgezogenen, sich verjüngenden Anschlußende (5; 14) des Anschlußbolzens (4) oder des Rohrstücks (15) befestigt ist.

3. Rohrheizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Heizwendel (2) auf das im Rohrheiz­körper liegende, langgezogen konisch ausgebildete ende (14) des Rohrstückes (13) aufgeschoben und aufgeschweißt ist.

4. Rohrheizkörper nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß eine Relaisschaltung (25) zwischen dem Anschlußrohr (7) und dem Anschlußdrahtstück (11) vorge­sehen ist.

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