EP0660644B1 - Rohrheizkörper mit Überlastsicherung und Temperaturfühler - Google Patents

Rohrheizkörper mit Überlastsicherung und Temperaturfühler Download PDF

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EP0660644B1
EP0660644B1 EP94120412A EP94120412A EP0660644B1 EP 0660644 B1 EP0660644 B1 EP 0660644B1 EP 94120412 A EP94120412 A EP 94120412A EP 94120412 A EP94120412 A EP 94120412A EP 0660644 B1 EP0660644 B1 EP 0660644B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature sensor
tubular heater
tubular
heater
temperature
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94120412A
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English (en)
French (fr)
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EP0660644A3 (de
EP0660644A2 (de
Inventor
Ingo Dr. Bleckmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BLECKMANN GMBH
Original Assignee
Bleckmann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bleckmann GmbH filed Critical Bleckmann GmbH
Publication of EP0660644A2 publication Critical patent/EP0660644A2/de
Publication of EP0660644A3 publication Critical patent/EP0660644A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0660644B1 publication Critical patent/EP0660644B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/0288—Applications for non specified applications
    • H05B1/0291—Tubular elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material

Definitions

  • the invention relates to a tubular heater according to the preamble of claim 1.
  • a tubular heater goes type mentioned above, in which the temperature sensor in a chamber is arranged, which is optionally a thermal barrier insulating material is separated from the heating coil.
  • the temperature sensor is arranged near the inner wall of the casing tube.
  • the connection the heating coil is made via two feed wires that pass through the barrier, as well a printed circuit board located in the chamber, which also receives the temperature sensing element.
  • a tubular heater can be found in EP 0 085 465 A1 for the can be used for a wide variety of purposes. He will used, for example, in a container It is to heat or heat the medium directly it is necessary to provide an opening in the container wall, through which the tubular heater is inserted into the container can be. This opening is made using a flange plate closed, the ends of the mostly U-shaped curved Tubular heater passed through the flange plate become. In addition to the temperature of the tubular heater itself the temperature of the medium to be heated is also monitored; so there is a need either in the container wall or another opening in the flange plate for passing a temperature sensor through the container wall or flange plate.
  • the first variant has the disadvantage, in addition to the additional processing steps, that this creates another potential leak is produced.
  • another Breakthrough is not provided in the container wall , however, the opening for the tubular heater must be made accordingly the larger flange plate then enlarged, which means further weakening of the container wall and on the other hand it poses sealing problems.
  • EP 0 051 914 A1 also describes a device for Attachment of a heating device formed by a tubular heater known in an opening of a container wall, at which the flange plate by means of a clamping device on the Container wall is set.
  • the tensioning device exists from one lying against the inside of the container wall Clamping plate, which with a penetrating the flange plate Clamping bolt is firmly connected. With the help of a mother Clamping plate against the inside of the tank wall, if necessary Intermediation of a sealing element pressed.
  • the clamping bolt is hollow and is used to hold a temperature sensor for the heating medium. This cheap solution in terms of the size of the flange plate and the number of necessary Breakthroughs are relatively complex and expensive in production.
  • a tubular heater continues out, in which the connecting bolt of an annular Overheating protection is surrounded, which is both contact with the Has connecting bolts as well as with the casing tube.
  • This Overheating protection is provided with an outside of the tubular heater provided relay circuit connected when overheating the tubular heater switches off one or both voltage poles.
  • a device for monitoring the to be heated Medium is not provided here.
  • DE 28 44 763 A1 describes a water heater for an aquarium in which a temperature sensor part in Form of a thermistor on the inner wall of the glass housing Water heater is arranged. Be through the thermistor the line elements for the electrical supply of the Passed heating coil. So the termistor is not there only in direct contact with the inner wall of the glass housing but also with the electrical connecting elements of the Heating coil and can thus have coupling effects from the temperature the heating coil can be influenced directly.
  • thermally and / or electrically insulating layer is provided between the temperature sensor and the other components of the tubular heater.
  • the choice of the material of this insulating layer can as a function of those to be achieved by the tubular heater Operating temperature and / or the electrical values selected become. This operating temperature is only slightly above the temperature to be monitored, depending on the distance of the temperature sensor from the connecting element or the inner Components of the tubular heating element air an adequate insulator his.
  • the temperature sensor is connected to a Control device connected to the tubular heater in the Way controls that the desired temperature for the to be heated Medium is observed. It still exists here the possibility that the temperature sensor also serves as a safeguard is used for the tubular heater. This can happen, for example, by actually exceeding the operating temperature of the medium to be monitored Limit temperature is provided, which is less than that Melting temperature of the tubular heater, and that upon detection this limit temperature by the temperature sensor Power supply to the tubular heater or the heating coil by means of a control device or a switching device interrupted becomes. Furthermore, the temperature sensor can also be used as second protection for the tubular heater can be used. For example, if a e.g.
  • overload protection which burns out the tubular heater prevented in the event of a dry fall, for example should fail, or addressed this overload protection has, but due to a technical defect Heating coil remains connected to the power source, so can a switching or connected to the temperature sensor Control device can be programmed or designed so that when reaching over the operating temperature for that too heating medium but below the melting temperature of the Tubular radiator lying temperature, the power supply for the tubular heater is switched off. So there is the possibility double protect the tubular heater.
  • the temperature sensor and the connection element also a material layer be provided, the thermal conductivity depending on the temperature or the ambient temperature changes.
  • the material layer can be formed in this way be that when a limit temperature is exceeded has a higher thermal conductivity than one Temperature below the limit temperature. This can achieved that the temperature sensor as protection for the tubular heater in addition to its monitoring function the temperature of the medium to be heated also for protection against burning the tubular heater can. Is to protect the tubular heater from burning A separate overload protection is provided, so it can continue the temperature sensor if the overload protection fails of the tubular heater serve as further protection.
  • the temperature sensor is not only the temperature of the medium to be heated (but possibly only Air), but due to the changed temperature conductivity the material layer also through the inside the temperature of the tubular heater. By an appropriate Circuit, he can then switch off the tubular heater.
  • the temperature sensor in the axial direction in front of the connection element consisting of if necessary an overload protection device and a connecting bolt is. This ensures that particularly sensitive Temperature sensor from that emitted by the heating coil Heat can not be affected.
  • the temperature sensor again looks in the axial direction is arranged after the connection elements. hereby the temperature sensor can also be used to switch off the Heating coil when a limit temperature is exceeded and at Failure of the additional overload protection provided become. In such a case, temperature sensors can also be used be used which is proportionate have rough responsiveness. Depending on the training and response behavior of the temperature sensor can even with an arrangement in the axial direction in front of the connection elements respectively.
  • This can be achieved, for example, in that the jacket tube is constructed in several parts in such a way that the Pipe sections for the connection ends in the heating coil receiving pipe section with the interposition of a thermal insulation.
  • This goes without saying also only possible at the end of the tubular heater, which is intended to accommodate the temperature sensor. It is also possible to select the temperature sensor in this way or dimension that when the operating temperature is reached on the part of the heating coil of the temperature sensor is able to increase the temperature of the medium to be heated monitor.
  • the temperature sensor should be close to the inner wall the jacket tube be arranged so that he the temperature of the medium to be monitored without difficulty can. It can be provided here, for example, that the Temperature sensor on the inner wall of the casing tube or in close proximity to it.
  • the one near the inner wall of the casing tube in the unheated Section of the tubular heater arranged temperature sensor can take a variety of forms. So there is Possibility that it is only point-shaped, so that, for example, based on a medium level, at the top End of this level at just the medium covered tubular heater is arranged. Likewise, he can order temperature monitoring even at a lower fill level of the medium to be heated in a ring be formed in such a way that it preferably along the circular cross section of the casing tube at the Inner wall abuts or arranged in close proximity to this is.
  • the temperature sensor can use a wide variety of elements be educated. So it is possible that, for example formed by an NTC, PTC or bimetal element is. There is also the possibility that it as a resistance wire is trained.
  • the temperature sensor can also be used an element with a negative or positive temperature gradient his. Furthermore, the temperature sensor can be used as a Element designed to change its resistance value a measurement of the temperature allowed.
  • the temperature sensor in the unheated end of the Tubular radiator can be inserted as far that it one hand not about heat conduction effects from that of the Radiant temperature is affected, but on the other hand is able to monitor the temperature of the Capture medium safely and reliably.
  • the tubular heaters are manufactured in large numbers.
  • Tubular radiators with different operating temperatures can be protected by an overload protection device and / or distinguish the temperature sensor.
  • the overload protection and / or the temperature sensor can be inserted from the outside be formed in the end of the tubular heater can.
  • the overload protection and / or the temperature sensor by appropriate measures be fixed at the tubular radiator end so that they do not are more extendable to the outside.
  • the overload protection and / or to design the temperature sensor so that this of can be replaced outside.
  • the temperature sensor To control the operating temperature of the medium to be heated is the temperature sensor with a control device that controls the power supply to the heating coil, connected.
  • the temperature sensor In First and foremost is the task of the temperature sensor maintain the desired temperature for the medium to be heated. But there is also the possibility of the temperature sensor as a further or sole safeguard against melting of the tubular heater. This is particularly so possible if the control device has two stages that is, until the operating temperature is reached the power supply to the heating coil accordingly controls, and when the operating temperature is exceeded and reached a predetermined temperature before melting of the tubular heater completely the power supply to the heating coil in derogation. This will ensure that at a failure of the overload protection or a technical Defect, in spite of the overload protection responding the heating coil continues to be supplied with power, or if there is no overload protection, the tubular heater is safely switched off.
  • the tubular heater is any Can take shape. So there is a possibility that it is elongated, C-shaped or U-shaped. Depending on the design of the tubular heater and / or the place of use or the medium to be monitored can be one or more Temperature sensors in the manner described above and Provided way in the unheated pipe ends of the tubular heater his.
  • Figure 1 is one end of a tubular heater according to the invention 10 shown.
  • the other end of the tubular heater 10, which is not shown can also be constructed.
  • the tubular heater 10 is essentially elongated or a U, C or has a hairpin shape.
  • the heating coil 14 is attached to a connecting pin 18, which a has elongated conical end 18a, which adjoins one essentially cylindrical head 18b connects.
  • the attachment the heating coil 14 at the conical end 18a of the connecting bolt 18 takes place after the heating coil has been pushed on 14 at a point 20, for example by welding. in this connection can preferably be a non-contact welding technique, such as For example, the laser beam welding technology can be used.
  • connecting tube 22 Via the cylindrical head 18b of the connecting bolt 18th and the welding point 20 can be pushed a connecting tube 22 be pressed onto the weld 20, like this emerges from Figure 1.
  • the connecting pipe 22 is one sleeve-shaped, stepped insulating bead 24 concentrically in Jacket tube 12 held, the front end of the connecting tube 22 protrudes beyond the free end of the insulating bead 24.
  • a substantially cylindrical Overload fuse 26 for example a fuse, inserted, which is attached to a connecting wire piece 28 is.
  • An insulating tube is over the connecting wire piece 28 30 pushed. If necessary, the tubular heater 10 can also get along without overload protection 26.
  • the insulating bead 24 has its, based on Figures 1 and 2, the upper end of a groove 24a, which serves to receive a temperature sensor 32.
  • the groove extends here 24a from the outside into the inside of the casing tube 12, the Groove 24a but not completely to the end of the insulating bead 24 is enough.
  • the temperature sensor inserted into the groove 24a 32 can be an NTC element, for example.
  • the embodiment is the temperature sensor 32 as point-shaped element. He lies like this in particular emerges from Figure 1, on the inside of the Jacket tube 12 on.
  • the fuse 26 can be replaced or not interchangeable and the temperature sensor 32 interchangeable or not be designed to be interchangeable from the outside. Should not after installing the temperature sensor 32 be interchangeable, like this in FIG is shown, the groove 24a with a plug 34, for example made of resin.
  • the temperature sensor 32 is over one Line element 36 with a not shown Control device connected, which depending on the Temperature sensor 32 detected temperature the power supply from a power source, also not shown controls the heating coil 14.
  • the temperature sensor 32 outside the area of the heating coil 14, that is in cold end of the tubular heater 10 is arranged. This will an influence on the temperature sensor 32 by the Heating coil 14 radiated temperature or heat excluded. As can further be seen from FIG. 1, the temperature sensor to about the middle of the overload protection 26 in the inserted unheated end of the tubular heater 10. in principle the temperature sensor 32 can also reach the heating coil 14 inserted into the tubular radiator end if ensured is that there is adequate insulation between the heating coil 14 and the temperature sensor 32 is present. In the present case, this insulation is due to the material the insulating bead formed

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der europäischen Patentanmeldung 0 543 655 geht ein Rohrheizkörper der eingangs genannten Art hervor, bei dem der Temperaturfühler in einer Kammer angeordnet ist, welche durch eine Barriere aus einem gegebenenfalls thermisch isolierenden Material gegenüber der Heizwendel getrennt ist. Der Temperaturfühler ist dabei in der Nähe der Innenwand des Mantelrohres angeordnet. Der Anschluß der Heizwendel erfolgt über zwei Zuführdrähte, die die Barriere durchsetzen, sowie eine gedruckte Schaltungsplatine, die in der Kammer angeordnet ist, welche auch das Temperaturerfassungselement aufnimmt.
Darüber hinaus ist aus der EP 0 085 465 A1 ein Rohrheizkörper entnehmbar, der für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke Verwendung finden kann. Wird er beispielsweise dazu verwendet, ein in einem Behälter befindliches Medium direkt zu erwärmen bzw. zu erhitzen, so ist es notwendig, in der Behälterwand eine Durchbrechung vorzusehen, durch welche der Rohrheizkörper in den Behälter eingeführt werden kann. Diese Durchbrechung wird mittels einer Flanschplatte verschlossen, wobei die Enden des meist U-förmig gebogenen Rohrheizkörpers durch die Flanschplatte hindurchgeführt werden. Soll neben der Temperatur des Rohrheizkörpers selbst auch die Temperatur des zu erhitzenden Mediums überwacht werden; so besteht die Notwendigkeit, entweder in der Behälterwand oder aber in der Flanschplatte eine weitere Durchbrechung zum Durchführen eines Temperaturfühlers durch die Behälterwand bzw. Flanschplatte vorzusehen. Die erste Variante hat neben den zusätzlichen Bearbeitungsschritten den Nachteil, daß hierdurch eine weitere potentielle Undichtigkeitsstelle erzeugt wird. Bei der zweiten Variante muß eine weitere Durchbrechung zwar nicht in der Behälterwand vorgesehen werden, jedoch muß die Öffnung für den Rohrheizkörper entsprechend der dann größeren Flanschplatte vergrößert werden, was zum einen eine weitere Schwächung der Behälterwand bedeutet und zum anderen Dichtungsprobleme aufwirft.
Aus der EP 0 051 914 A1 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Anbringung einer durch einen Rohrheizkörper gebildeten Heizeinrichtung in einer Öffnung einer Behälterwand bekannt, bei der die Flanschplatte mittels einer Spanneinrichtung an der Behälterwand festgelegt wird. Die Spanneinrichtung besteht aus einer an der Innenseite der Behälterwand anliegenden Spannplatte, die mit einem die Flanschplatte durchsetzenden Spannbolzen fest verbunden ist. Mittels einer Mutter wird die Spannplatte gegen die Innenseite der Behälterwand ggf. unter Zwischenschaltung eines Dichtungselementes gepreßt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Spannbolzen hohl ausgebildet und dient zur Aufnahme eines Temperaturfühlers für das zu erhitzende Medium. Diese an sich günstige Lösung hinsichtlich der Größe der Flanschplatte und der Anzahl der notwendigen Durchbrechungen ist aber verhältnismäßig aufwendig und teuer in der Herstellung.
Aus der DE 40 14 753 A1 geht weiterhin ein Rohrheizkörper hervor, bei welchem der Anschlußbolzen von einem ringförmigen Überhitzungsschutz umgeben ist, der sowohl Kontakt mit dem Anschlußbolzen als auch mit dem Mantelrohr besitzt. Dieser Überhitzungsschutz ist mit einer außerhalb des Rohrheizkörpers vorgesehenen Relaisschaltung verbunden, die bei Überhitzung des Rohrheizkörpers einen oder beide Spannungspole abschaltet. Eine Einrichtung zum Überwachen des zu erhitzenden Mediums ist hierbei nicht vorgesehen.
Schließlich geht aus der DE 28 44 763 A1 ein Wasser-Heizgerät für ein Aquarium hervor, bei dem ein Temperatur-Fühlerteil in Form eines Thermistors an der Innenwand des Glasgehäuses des Wasser-Heizgerätes angeordnet ist. Durch den Thermistor werden die Leitungselemente für die elektrische Versorgung der Heizwendel hindurchgeführt. Somit steht der Termistor nicht nur unmittelbar in Kontakt mit der Innenwand des Glasgehäuses sondern auch mit den elektrischen Verbindungselementen der Heizwendel und kann so über Kopplungseffekte von der Temperatur der Heizwendel unmittelbar beeinflußt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rohrheizkörper der eingangs genannten Art zu schaffen, der vom Inneren des Rohrheizkörpers aus eine von den Anschlußelementen unabhängige Überwachung des zu erhitzenden Mediums gestattet.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Anbringung des Temperaturfühlers im Bereich der Anschlußelemente befindet sich dieser im unbeheizten Abschnitt des Rohrheizkörpers. Da er hierbei in unmittelbarer Nähe zu der Innenwand des Mantelrohres plaziert ist, besteht eine gute Wärmeleitung zu dem von ihm zu überwachenden Medium. Gleichzeitig wird er dabei nicht von der Temperatur der Heizwendel und/oder deren Anschlußelement, zu denen er beabstandet angeordnet ist, beeinflußt. Dies ist umso bemerkenswerter, wenn berücksichtigt wird, daß Rohrheizkörper in aller Regel nur einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt aufweisen und die einzelnen Bauteile, wie die Heizwendel sowie die Anschlußelemente, demgegenüber verhältnismäßig viel Bauvolumen beanspruchen.
Um eine Beeinflussung des Temperaturfühlers von der von der Heizwendel erzeugten Hitze über eine Wärmeleitung beispielsweise durch die Anschlußelemente zu unterbinden und/oder um ihn von den elektrischen Bauteilen des Rohrheizkörpers, wie beispielsweise Anschlußelemente oder Heizwendel, zu isolieren, kann weiterhin vorgesehen sein, daß zwischen dem Temperaturfühler und den übrigen Bauteilen des Rohrheizkörpers eine thermisch und/oder elektrisch isolierende Schicht vorgesehen ist. Die Wahl des Materials dieser Isolierschicht kann dabei in Abhängigkeit der von dem Rohrheizkörper zu erzielenden Betriebstemperatur und/oder den elektrischen Werten gewählt werden. Liegt diese Betriebstemperatur nur geringfügig über der zu überwachenden Temperatur, so kann je nach Abstand des Temperaturfühlers von dem Anschlußelement bzw. den inneren Bauteilen des Rohrheizkörpers Luft ein ausreichender Isolator sein. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß ein Magnesiumoxid-Pulver als Isolierelement benutzt wird. Schließlich kann die in dem bekannten Rohrheizkörper bereits vorgesehene Isolierperle, die das Rohrheizkörperende gegenüber der Umwelt abschließt, oder andere Formkörper, als Isolierkörper verwendet werden. Schließlich ist auch ein flüssig ausgebildeter Isolierkörper denkbar. Es wird also angestrebt, den Temperaturfühler gegenüber allen primären und sekundären Wärmequellen mit Ausnahme des zu überwachenden Mediums und/oder stromführenden Teilen abzuschirmen.
Über eine Anschlußleitung ist der Temperaturfühler mit einer Steuereinrichtung verbunden, die den Rohrheizkörper in der Weise steuert, daß die gewünschte Temperatur für das zu erhitzende Medium eingehalten wird. Es besteht hierbei weiterhin die Möglichkeit, daß der Temperaturfühler auch als Absicherung für den Rohrheizkörper Verwendung findet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß bei Übersteigen der eigentlich zu überwachenden Betriebstemperatur des Mediums eine Grenztemperatur vorgesehen wird, die kleiner ist als die Durchschmelztemperatur des Rohrheizkörpers, und daß bei Erfassen dieser Grenztemperatur durch den Temperaturfühler die Stromzufuhr zu dem Rohrheizkörper bzw. der Heizwendel mittels einer Steuereinrichtung oder einer Schalteinrichtung unterbrochen wird. Weiterhin kann der Temperaturfühler auch als zweite Absicherung für den Rohrheizkörper Verwendung finden. Wenn beispielsweise eine z.B. im Bereich der Anschlußelemente vorgesehene Überlastsicherung, die ein Durchbrennen des Rohrheizkörpers beispielsweise bei einem Trockenfallen verhindert, versagen sollte, oder diese Überlastsicherung zwar angesprochen hat, aber auf Grund eines technischen Defektes die Heizwendel weiterhin mit der Stromquelle verbunden bleibt, so kann eine mit dem Temperaturfühler verbundene Schalt- oder Steuereinrichtung so programmiert bzw. gestaltet sein, daß bei Erreichen einer über der Betriebstemperatur für das zu erhitzende Medium aber unter der Durchschmelztemperatur des Rohrheizkörpers liegenden Temperatur, die Stromversorgung für den Rohrheizkörper abgeschaltet wird. Somit besteht die Möglichkeit, den Rohrheizkörper doppelt abzusichern.
Ergänzend oder unabhängig von dem Vorstehenden kann zwischen dem Temperaturfühler und dem Anschlußelement auch eine Materialschicht vorgesehen sein, deren Temperaturleitfähigkeit sich in Abhängigkeit der Temperatur bzw. der Umgebungstemperatur ändert. Beispielsweise kann die Materialschicht so ausgebildet sein, daß sie bei Überschreiten einer Grenztemperatur eine höhere Temperaturleitfähigkeit aufweist, als bei einer Temperatur unterhalb der Grenztemperatur. Hierdurch kann erreicht werden, daß der Temperaturfühler als Absicherung für den Rohrheizkörper neben seiner Funktion einer Überwachung der Temperatur des zu erhitzenden Mediums auch zur Absicherung gegen Durchbrennen des Rohrheizkörpers eingesetzt werden kann. Ist zur Absicherung des Durchbrennens des Rohrheizkörper eine separate Überlastsicherung vorgesehen, so kann weiterhin der Temperaturfühler bei Versagen der Überlastsicherung des Rohrheizkörpers als weitere Absicherung dienen. Sobald die Grenztemperatur der Änderung der Temperaturleitfähigkeit der Materialschicht überschritten worden ist, die vorzugsweise etwas höher sein kann als die Schalttemperatur der Überlastsicherung, wird der Temperaturfühler nicht nur von der Temperatur des zu erhitzenden Mediums (ggf. aber nur Luft) beaufschlagt, sondern durch die veränderte Temperaturleitfähigkeit der Materialschicht auch durch die im Inneren des Rohrheizkörpers herrschende Temperatur. Durch eine entsprechende Schaltung kann er dann den Rohrheizkörper abschalten.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, daß der Temperaturfühler in Achsrichtung vor dem Anschlußelement, bestehend ggf. aus einer Überlastsicherung und einem Anschlußbolzen, angeordnet ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß besonders empfindliche Temperaturfühler von der von der Heizwendel abgestrahlten Wärme nicht beeinflußt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß der Temperaturfühler wiederum in Axialrichtung betrachtet, nach den Anschlußelementen angeordnet ist. Hierdurch kann der Temperaturfühler auch zum Abschalten der Heizwendel bei Überschreiten einer Grenztemperatur und bei Ausfall der zusätzlich vorgesehenen Überlastsicherung eingesetzt werden. Des weiteren können in einem solchen Fall Temperaturfühler verwendet werden, die eine verhältnismäßig grobe Ansprechempfindlichkeit besitzen. Je nach Ausbildung und Ansprechverhalten des Temperaturfühlers kann dies aber auch bei einer Anordnung in Achsrichtung vor den Anschlußelementen erfolgen.
Des weiteren besteht die Möglichkeit, zwischen dem Abschnitt des Rohrheizkörpers, in dem die Heizwendel vorgesehen ist, und dem Abschnitt der Anschlußelemente eine Isolierung an dem Mantelrohr vorzusehen, so daß der Temperaturfühler von der von der Heizwendel erzeugten Temperatur nicht beeinflußt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das Mantelrohr mehrteilig in der Weise aufgebaut ist, daß die Rohrabschnitte für die Anschlußenden in den die Heizwendel aufnehmenden Rohrabschnitt unter Zwischenschaltung einer thermischen Isolierung eingesteckt werden. Dies ist selbstverständlich auch nur an dem Ende des Rohrheizkörpers möglich, der zur Aufnahme des Temperaturfühlers vorgesehen ist. Ebenso besteht die Möglichkeit, den Temperaturfühler so auszuwählen bzw. zu dimensionieren, daß bei Erreichen der Betriebstemperatur seitens der Heizwendel der Temperaturfühler in der Lage ist, die Temperatur des zu erhitzenden Mediums zu überwachen.
Der Temperaturfühler sollte in der Weise in der Nähe der Innenwand des Mantelrohres angeordnet sein, daß er die Temperatur des zu überwachenden Medium ohne Schwierigkeit erfassen kann. Es kann hierbei beispielsweise vorgesehen sein, daß der Temperaturfühler an der Innenwand des Mantelrohres anliegt oder in dichter Nähe hierzu.
Der in der Nähe der Innenwand des Mantelrohres im unbeheizten Abschnitt des Rohrheizkörpers angeordnete Temperaturfühler kann die unterschiedlichsten Formen annehmen. So besteht die Möglichkeit, daß er lediglich punktförmig ausgebildet ist, so daß er beispielsweise, bezogen auf einen Mediumpegel, am oberen Endbereich dieses Pegels bei gerade noch von dem Medium bedeckten Rohrheizkörper angeordnet ist. Ebenso kann er, um eine Temperaturüberwachung auch bei einem geringeren Füllstand des zu erhitzenden Mediums zu ermöglichen, ringförmig in der Weise ausgebildet sein, daß er entlang des vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts des Mantelrohres an dessen Innenwand anliegt oder in unmittelbarer Nähe zu dieser angeordnet ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß er entlang eines gedachten Ringes in Ringabschnitten an der Innenwand des Mantelrohres anliegt oder in unittelbarer Nähe zu dieser angeordnet ist gleichfalls besteht die Möglichkeit, daß mehrere Temperaturfühler in einer ringförmigen Anordnung vorgesehen sind, die alle auf eine Steuereinrichtung einwirken.
Der Temperaturfühler kann durch die unterschiedlichsten Elemente gebildet sein. So besteht die Möglichkeit, daß er beispielsweise durch ein NTC-, PTC- oder Bimetall-Element gebildet ist. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß er als Widerstandsdraht ausgebildet ist. Ebenso kann der Temperaturfühler ein Element mit einem negativen oder positiven Temperaturgradienten sein. Weiterhin kann der Temperaturfühler als ein Element ausgebildet sein, das über die Änderung seines Widerstandswertes eine Messung der Temperatur erlaubt.
Es ist noch zu bemerken, daß der Temperaturfühler in das unbeheizte Ende des Rohrheizkörpers soweit eingeschoben werden kann, daß er einerseits nicht über Wärmeleitungseffekte von der von der Heizwendel abgestrahlten Temperatur beeinflußt wird, aber andererseits in der Lage ist, die Temperatur des zu überwachenden Mediums sicher und zuverlässig zu erfassen.
Die Rohrheizkörper werden in großen Stückzahlen hergestellt. Hierbei können das gleiche Mantelrohr, die gleiche Heizwendel und die gleichen Anschlußelemente für verschiedene Rohrheizkörper unabhängig von deren Betriebstemperatur Verwendung finden. Rohrheizkörper mit verschiedener Betriebstemperatur können sich durch eine ggf. vorhandene Überlastsicherung und/oder den Temperaturfühler unterscheiden. Zur Senkung der Herstellkosten kann deshalb vorgesehen sein, daß die Überlastsicherung und/oder der Temperaturfühler von außen einschiebbar in das Ende des Rohrheizkörpers ausgebildet sein können. Hierbei besteht zum einen die Möglichkeit, daß die Eigenschaft "von außen einschiebbar" nach der endgültigen Fertigstellung des Rohrheizkörpers die Überlastsicherung und/oder der Temperaturfühler durch entsprechende Maßnahmen an dem Rohrheizkörperende festgelegt werden, so daß sie nicht mehr nach außen ausziehbar sind. Zum anderen besteht aber ebenso die Möglichkeit, auch danach die Überlastsicherung und/oder den Temperaturfühler so zu gestalten, daß diese von außen ausgewechselt werden können.
Zur Steuerung der Betriebstemperatur des zu erhitzenden Mediums ist der Temperaturfühler mit einer Steuereinrichtung, die die Stromzuführung zu der Heizwendel steuert, verbunden. In erster Linie ist die Aufgabe des Temperaturfühlers dabei, die angestrebte Temperatur für das zu erhitzende Medium einzuhalten. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Temperaturfühler als weitere oder alleinige Absicherung gegen ein Durchschmelzen des Rohrheizkörpers vorzusehen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Steuereinrichtung zweistufig ausgebildet ist, d.h., daß sie bis zur Erreichung der Betriebstemperatur die Stromzuführung zu der Heizwendel entsprechend steuert, und bei Überschreiten der Betriebstemperatur und Erreichen einer vorgegebenen Temperatur vor dem Durchschmelzen des Rohrheizkörpers die Stromzufuhr zu der Heizwendel vollständig unterbindet. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei einem Versagen der Überlastsicherung bzw. bei einem technischen Defekt, bei welchem trotz Ansprechen der Überlastsicherung die Heizwendel weiterhin mit Strom versorgt wird, oder bei nicht vorhandener Überlastsicherung, der Rohrheizkörper sicher abgeschaltet wird.
Zu bemerken ist noch, daß der Rohrheizkörper jede beliebige Form annehmen kann. So besteht die Möglichkeit, daß er langgestreckt, C- oder U-förmig ausgebildet sein kann. Je nach der Gestaltung des Rohrheizkörpers und/oder dem Einsatzort bzw. dem zu überwachenden Medium können ein oder mehrere Temperaturfühler auf die vorstehend beschriebene Art und Weise in den unbeheizten Rohrenden des Rohrheizkörpers vorgesehen sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein Ausführungsbeispiel werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch ein Ende eines erfindungsgemäßen Rohrheizkörpers; und
Fig. 2
einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1.
In Figur 1 ist ein Ende eines erfindungsgemäßen Rohrheizkörpers 10 dargestellt. Das andere Ende des Rohrheizkörpers 10, welches nicht dargestellt ist, kann ebenso aufgebaut sein. Des weiteren besteht die Möglichkeit, daß der Rohrheizkörper 10 im wesentlichen längs gestreckt ist oder aber eine U-, C-oder haarnadelförmige Gestalt aufweist.
Wie weiterhin aus Figur 1 hervorgeht, ist in einem vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium bestehendes Mantelrohr 12 des Rohrheizkörpers 10 eine elektrische Widerstands-Heizwendel 14 in Isoliermaterial 16, wie beispielsweise einem verdichteten Magnesiumoxid-Pulver, eingebettet. Die Heizwendel 14 ist an einem Anschlußbolzen 18 befestigt, welcher ein langgezogenes konisches Ende 18a besitzt, das sich an einen im wesentlichen zylindrischen Kopf 18b anschließt. Die Befestigung der Heizwendel 14 an dem konischen Ende 18a des Anschlußbolzens 18 erfolgt nach dem Aufschieben der Heizwendel 14 an einer Stelle 20 beispielsweise durch Schweißen. Hierbei kann vorzugsweise eine berührungslose Schweißtechnik, wie beispielsweise die Laserstrahlschweißtechnik verwendet werden. Über den zylindrischen Kopf 18b des Anschlußbolzens 18 und die Schweißstelle 20 kann ein Anschlußrohr 22 geschoben werden, das auf die Schweißstelle 20 aufgepreßt ist, wie dies aus Figur 1 hervorgeht. Das Anschlußrohr 22 wird von einer hülsenförmigen, gestuften Isolierperle 24 konzentrisch im Mantelrohr 12 gehalten, wobei das Stirnende des Anschlußrohres 22 über das freie Stirnende der Isolierperle 24 hinausragt.
In das Anschlußrohr 22 ist eine im wesentlichen zylindrische Überlastsicherung 26, beispielsweise eine Schmelzsicherung, eingeschoben, die an einem Anschlußdrahtstück 28 befestigt ist. Über das Anschlußdrahtstück 28 ist ein Isolierschlauch 30 geschoben. Gegebenenfalls kann der Rohrheizkörper 10 auch ohne Überlastsicherung 26 auskommen.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, besitzt die Isolierperle 24 an ihrem, bezogen auf die Figuren 1 und 2, oberen Ende eine Nut 24a, welche zur Aufnahme eines Temperaturfühlers 32 dient. Wie aus Figur 1 hervorgeht, erstreckt sich hierbei die Nut 24a von außen in das Innere des Mantelrohres 12, wobei die Nut 24a aber nicht vollständig bis zum Ende der Isolierperle 24 reicht. Der in die Nut 24a eingeschobene Temperaturfühler 32 kann beispielsweise ein NTC-Element sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Temperaturfühler 32 als punktförmiges Element ausgebildet. Er liegt, wie dies insbesondere aus Figur 1 hervorgeht, an der Innenseite des Mantelrohres 12 an.
Je nachdem, ob die die Überlastsicherung bildende Schmelzsicherung 26 und/oder der Temperaturfühler 32 nach der endgültigen Fertigstellung des Rohrheizkörpers 10 austauschbar sein soll, kann die Schmelzsicherung 26 austauschbar oder nicht austauschbar und der Temperaturfühler 32 austauschbar oder nicht austauschbar von außen einschiebbar ausgestaltet sein. Soll nach dem Einbau des Temperaturfühlers 32 dieser nicht austauschbar sein, so kann, wie dies in Figur 1 strichpunktartig dargestellt ist, die Nut 24a mit einem Verschlußpropfen 34, beispielsweise aus Harz, versehen sein.
Wie noch anzumerken ist, ist der Temperaturfühler 32 über ein Leitungselement 36 mit einer nicht weiter dargestellten Steuereinrichtung verbunden, welche in Abhängigkeit der vom Temperaturfühler 32 festgestellten Temperatur die Stromzuführung von einer ebenfalls nicht weiter dargestellten Stromquelle zu der Heizwendel 14 steuert.
Wie aus Figur 1 weiterhin hervorgeht, ist der Temperaturfühler 32 außerhalb des Bereiches der Heizwendel 14, also im kalten Ende des Rohrheizkörpers 10 angeordnet. Hierdurch wird eine Beeinflussung des Temperaturfühlers 32 durch die von der Heizwendel 14 abgestrahlte Temperatur bzw. Wärme ausgeschlossen. Wie weiterhin aus Figur 1 hervorgeht, ist der Temperaturfühler bis etwa der Mitte der Überlastsicherung 26 in das unbeheizte Ende des Rohrheizkörpers 10 eingeschoben. Grundsätzlich kann der Temperaturfühler 32 auch bis zur Heizwendel 14 in das Rohrheizkörperende eingeschoben werden, wenn sichergestellt ist, daß eine ausreichende Isolierung zwischen der Heizwendel 14 und dem Temperaturfühler 32 vorhanden ist. Im vorliegenden Fall wird diese Isolierung durch das Material der Isolierperle gebildet

Claims (17)

  1. Rohrheizkörper, umfassend ein Mantelrohr (12), eine Heizwendel (14), welche in ein Isoliermaterial (16) eingebettet in dem Mantelrohr (12) untergebracht ist, Anschlußelemente (18, 22), die an den Enden der Heizwendel (14) angeordnet sind und über die die Heizwendel (14) mit einer Stomquelle verbunden ist, und wenigstens einen Temperaturfühler (32), der in dem Mantelrohr (12) in unmittelbarer Nähe der Innenwand (12a) des Mantelrohrs (12) beabstandet zu dem Anschlußelement (18, 22) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlußelement (18, 22) und dem Temperaturfühler (32), der im Bereich des Anschlußelementes (18, 22) angeordnet ist, eine thermisch isolierende Schicht (24) vorgesehen ist, die das Anschlußelement (18, 22) mittels eines umgebenden Isolierkörpers (24) von dem Temperaturfühler (32) vollständig abtrennt.
  2. Rohrheizkörper nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) an der Innenwand (12a) des Mantelrohres (12) anliegt.
  3. Rohrheizkörper nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) ringförmig entlang der Innenwand (12a) des Mantelrohres angeordnet ist.
  4. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) durch ein NTC-Element gebildet ist.
  5. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) durch ein PTC-Element gebildet ist.
  6. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) durch ein Bimetall-Element gebildet ist.
  7. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) durch einen Widerstandsdraht gebildet ist.
  8. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) in Achsrichtung vor dem Anschlußelement (18, 22) angeordnet ist.
  9. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) in Achsrichtung nach dem Anschlußelement (18, 22) angeordnet ist.
  10. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper durch eine Magnesiumoxidmasse (24) gebildet ist.
  11. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (24) durch eine Flüssigkeit gebildet ist.
  12. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Temperaturfühler (32) und dem Anschlußelement (18, 22) eine Materialschicht vorgesehen ist, deren Temperaturleitfähigkeit in Abhängigkeit der Temperatur veränderlich ist.
  13. Rohrheizkörper nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht bei Überschreiten einer Grenztemperatur eine höhere Temperaturleitfähigkeit aufweist.
  14. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) von außen einschiebbar ausgebildet ist.
  15. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (32) mit einer Steuereinrichtung in Verbindung steht, die die Stromzufuhr zu der Heizwendel (14) steuert.
  16. Rohrheizkörper nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zweistufig ausgebildet ist.
  17. Rohrheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Überlastsicherung (26), die direkt oder indirekt mit der Heizwendel (14) verbunden und vorzugsweise in Reihe mit wenigstens einem Anschlußelement (18, 22) geschaltet ist, vorgesehen ist.
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