DE102019111921A1

DE102019111921A1 - Electric heater for the low temperature range and method of manufacturing such an electric heater

Info

Publication number: DE102019111921A1
Application number: DE102019111921.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas SCHLIPF
Original assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Current assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Bereitgestellt werden eine elektrische Heizvorrichtung (1) für den Niedertemperaturbereich mit einem rohrförmigen Metallmantel (10) und mit einem elektrischen Heizelement, das als auf einen Wickelkörper (20,20',20'',120,220,320,420,520) gewickelter Heizdraht (30,130,230,330,430,431) ausgeführt ist, wobei der Wickelkörper (20,20',20'',120,220,320,420,520) mit dem darauf gewickelten Heizdraht (30,130,230,330,430,431) im Innenraum des rohrförmigen Metallmantels (10) angeordnet ist, bei der das elektrische Heizelement so dimensioniert ist, dass die Manteltemperatur beim Betrieb der elektrischen Heizvorrichtung (1) kleiner als 250°C ist und bei der der Wickelkörper (20, 20',20'',120,220,320,420,520) aus Kunststoff ist sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Heizvorrichtung (1,100) mit den Schritten Bereitstellen eines Wickelkörpers (20,20',20'',120, 220,320,420,520) aus Kunststoff, Bewickeln des Wickelkörpers (20,20',20'',120,220, 320,420,520) aus Kunststoff mit einem Heizdraht 30,130,230,330,430,431), Zentrisches Anordnen des mit dem Heizdraht (30,130,230,330, 430,431) bewickelten Wickelkörpers (20,20',20'',120,220,320, 420,520) in einem rohrförmigen Metallmantel (10,110), und Einbringen eines elektrisch isolierenden Materials (50) zwischen Heizdraht (30,130,230,330,430,431) und Innenflächen des rohrförmigen Metallmantels (10,110).An electrical heating device (1) for the low temperature range is provided with a tubular metal jacket (10) and with an electrical heating element which is designed as a heating wire (30,130,230,330,430,431) wound onto a winding body (20,20 ', 20' ', 120,220,320,420,520), wherein the winding body (20,20 ', 20' ', 120,220,320,420,520) with the heating wire (30,130,230,330,430,431) wound thereon is arranged in the interior of the tubular metal jacket (10), in which the electrical heating element is dimensioned so that the jacket temperature when the electrical heating device is in operation (1) is less than 250 ° C and in which the winding body (20, 20 ', 20' ', 120,220,320,420,520) is made of plastic and a method for producing such an electrical heating device (1,100) with the steps of providing a winding body (20, 20 ', 20' ', 120, 220,320,420,520) made of plastic, wrapping of the bobbin (20,20', 20 '', 120,220, 320,420,520) made of plastic with a Heating wire 30,130,230,330,430,431), central arrangement of the winding body (20,20 ', 20' ', 120,220,320, 420,520) wound with the heating wire (30,130,230,330, 430,431) in a tubular metal jacket (10,110), and inserting an electrically insulating material (50) between the heating wire (30,130,230,330,430,431) and inner surfaces of the tubular metal jacket (10,110).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Heizvorrichtung.The invention relates to an electrical heating device with the features of the preamble of patent claim 1 and a method for producing such a heating device.

Elektrische Heizvorrichtungen werden bei einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen verwendet, um Wärme zu erzeugen oder -bei einer Anwendung als Lastwiderstand- um elektrischen Strom in Wärme zu verwandeln. Ein schon lange bekanntes, aber noch immer weit verbreitetes Aufbauprinzip solcher elektrischer Heizvorrichtungen besteht darin, das Heizelement in Form eines Heiz- oder Widerstandsdrahts bereitzustellen, der auf einen Träger gewickelt ist, um auf diese Weise eine möglichst große Länge des Heiz- oder Widerstandsdrahts in einem vorgegebenen Bauraum realisieren zu können. Dabei werden als Träger in der Regel Wickelkörper aus einem porösen Keramikmaterial verwendet, die oft als -meist gebrannte oder teilverglühte- Strangpressteile ausgeführt sind.Electric heating devices are used in a variety of different applications to generate heat or, when used as a load resistor, to convert electrical current into heat. A long-known, but still widespread construction principle of such electrical heating devices is to provide the heating element in the form of a heating or resistance wire, which is wound on a carrier in order to have the greatest possible length of the heating or resistance wire in one to be able to realize given installation space. As a rule, wound bodies made of a porous ceramic material are used as carriers, which are often designed as extruded parts, mostly fired or partially annealed.

Während sich diese Ausführungsform für viele Anwendungsfälle gut anwendbar ist, stößt sie insbesondere dann an ihre Grenzen, wenn es um eine konsequente Miniaturisierung der elektrischen Heizvorrichtung geht. Einerseits ist dies der Fall, weil Genauigkeitsanforderungen z.B. für den Außendurchmesser und etwaig im Wickelkörper anzuordnende Bohrungen so hoch sind, dass sie mit den bei der Herstellung von Keramik-Wickelkörpern in Pressverfahren nicht mehr erreicht werden können. Andererseits wird bedingt durch die Miniaturisierung die Bruchfestigkeit der Keramik-Wickelkörper so gering, dass es bei üblichen Fertigungsverfahren für die Fertigung der elektrischen Heizvorrichtungen zum Ausbrechen und/oder Zerbrechen der Keramik-Wickelkörper kommt. Diese Probleme bedingen dann einen hohen Ausschuss im Fertigungsprozess und/oder machen die Herstellung teuer.While this embodiment can be used for many applications, it reaches its limits in particular when it comes to a consequent miniaturization of the electrical heating device. On the one hand, this is the case because accuracy requirements e.g. for the outside diameter and any bores to be arranged in the winding body are so high that they can no longer be reached with the pressing process used in the manufacture of ceramic winding bodies. On the other hand, as a result of the miniaturization, the breaking strength of the ceramic winding bodies is so low that the ceramic winding bodies break out and / or break in conventional manufacturing processes for the manufacture of electrical heating devices. These problems then result in a high level of rejects in the production process and / or make production expensive.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine elektrische Heizvorrichtung für den Niedertemperaturbereich und insbesondere bereitzustellen, welche zuverlässig und mit variabler Geometrie herstellbar ist und darin, ein zuverlässigeres und flexibleres Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Heizvorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgaben werden gelöst durch eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.The object of the invention is therefore to provide an electrical heating device for the low temperature range, and in particular, which can be produced reliably and with variable geometry, and in providing a more reliable and flexible method for producing such an electrical heating device. These objects are achieved by an electrical heating device with the features of claim 1 and a method for producing such an electrical heating device with the features of claim 8. Advantageous developments of the invention are the subject matter of the respective dependent claims.

Die erfindungsgemäße elektrische Heizvorrichtung für den Niedertemperaturbereich weist einen rohrförmigen Metallmantel und ein elektrisches Heizelement, das als auf einen Wickelkörper gewickelter Heizdraht ausgeführt ist auf, wobei der Wickelkörper mit dem darauf gewickelten Heizdraht im Innenraum des rohrförmigen Metallmantels angeordnet ist.The electrical heating device according to the invention for the low temperature range has a tubular metal jacket and an electrical heating element which is designed as a heating wire wound onto a winding body, the winding body with the heating wire wound thereon being arranged in the interior of the tubular metal jacket.

Erfindungswesentlich ist, dass das elektrische Heizelement so dimensioniert ist, dass die Manteltemperatur, also die höchste Temperatur, die man an einer Stelle des Außenmantels der elektrischen Heizvorrichtung misst, beim bestimmungsbemäßen Betrieb der elektrischen Heizvorrichtung kleiner als 250°C, bevorzugt kleiner als 170°C, besonders bevorzugt kleiner als 100°C ist, und dass der Wickelkörper aus Kunststoff ist. Die Begrenzung der Manteltemperatur ist dabei ein wesentliches Merkmal, das wichtig dafür ist, die erfindungsgemäße Materialwahl für den Wickelkörper treffen zu können, denn wegen ihrer latenten Anfälligkeit für thermische Degradation scheint es im ersten Zugriff fernliegend, einen Wickelkörper für eine elektrische Heizvorrichtung aus einem Kunststoff herzustellen.It is essential to the invention that the electrical heating element is dimensioned in such a way that the jacket temperature, i.e. the highest temperature measured at a point on the outer jacket of the electrical heating device, is less than 250 ° C, preferably less than 170 ° C, when the electrical heating device is operated as intended , is particularly preferably less than 100 ° C, and that the winding body is made of plastic. The limitation of the jacket temperature is an essential feature that is important for being able to make the material selection according to the invention for the winding body, because because of its latent susceptibility to thermal degradation, it seems at first sight to make a winding body for an electrical heating device from a plastic .

Begrenzt man aber die Temperaturbelastung durch die Auslegung für eine maximale Manteltemperatur, die kleiner als 250°C, bevorzugt kleiner als 170°C, besonders bevorzugt kleiner als 100°C ist, kann man eine Reihe von Kunststoffen ermitteln, die -gegebenenfalls unter Anpassung an die Erfordernisse der Anwendung, insbesondere im Hinblick auf mechanische Eigenschaften, Wärmeleitung und elektrische Eigenschaften, aber auch im Hinblick auf andere physikalische Eigenschaften, durch den Zusatz entsprechender Additive- für die Verwendung als Material eines Wickelkörpers für eine elektrische Heizvorrichtung einsetzbar sind. Beispielhaft sind hier unter anderem PEEK, PFA, PA66 oder PA66-gf25 zu nennen; diese Liste ist aber nicht abschließend.If, however, the temperature load is limited by the design for a maximum jacket temperature that is less than 250 ° C., preferably less than 170 ° C., particularly preferably less than 100 ° C., a number of plastics can be determined which, if necessary, are adapted to the requirements of the application, in particular with regard to mechanical properties, heat conduction and electrical properties, but also with regard to other physical properties, can be used as a material of a wound body for an electrical heating device by adding appropriate additives. Examples include PEEK, PFA, PA66 or PA66-gf25; however, this list is not exhaustive.

Der Erfinder hat festgestellt, dass ein Wickelkörper aus Kunststoff eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den bekannten Keramik-Wickelkörpern bietet, die in ganz besonderem Maße dann relevant werden, wenn der Wickelkörper Bestandteil einer klein bauenden elektrischen Heizvorrichtung ist. Solche kleinen, miniaturisierten elektrischen Heizvorrichtungen, die beispielsweise für Consumer-Industrie, Medizintechnik, Labortechnik, Sondermachinenbau und in der Automobiltechnik Verwendung finden und bevorzugt Dimensionen, insbesondere Querschnittsausdehnungen oder Durchmesser von weniger als 5mm aufweisen, sind für den Niedertemperaturbereich und insbesondere Anwendungen im Niedertemperaturbereich, bei denen Manteltemperaturen unterhalb der oben angegebenen Grenzwerte benötigt werden, besonders geeignet.The inventor has found that a bobbin made of plastic offers a number of advantages over the known ceramic bobbins, which are particularly relevant when the bobbin is part of a small electrical heating device. Such small, miniaturized electrical heating devices, which are used, for example, for the consumer industry, medical technology, laboratory technology, special machine construction and automotive technology and preferably have dimensions, in particular cross-sectional dimensions or diameters of less than 5 mm, are for the low temperature range and in particular applications in the low temperature range where jacket temperatures below the limit values given above are required, are particularly suitable.

Naturgemäß geht aber mit einer solchen Größenreduktion der elektrischen Heizvorrichtung auch die Notwendigkeit einer Grö-ßenreduktion des Wickelkörpers einher. Es zeigt sich, dass die fertigungsbedingt unvermeidlichen Toleranzen bei der Fertigung von Keramik-Wickelkörpern absolut gesehen so groß sind, dass eine ausreichende Reproduzierbarkeit kaum noch mit vertretbarem Aufwand prozessicher erreicht werden kann, während bei Einsatz von Kunststoff dies noch problemlos möglich ist und auch Wickelkörper mit zylindrischer Geometrie und weniger als 2,5mm Durchmesser realisierbar sind, die die beim Verdichten auftretende Belastung aufnehmen können.Naturally, however, with such a size reduction of the electrical heating device, the need for a size reduction of the Winding body hand in hand. It has been shown that the inevitable tolerances in the manufacture of ceramic winding bodies are so great in absolute terms that sufficient reproducibility can hardly be achieved reliably with reasonable effort, while this is still possible without any problems when using plastic and also winding bodies cylindrical geometry and a diameter of less than 2.5mm can be realized, which can absorb the load that occurs during compression.

Insbesondere kann bei einem solchen Aufbau wieder die von größer dimensionierten elektrischen Heizvorrichtungen bekannte Maßnahme, zumindest einige Raumbereiche innerhalb des rohrförmigen Metallmantels mit Magnesiumoxid (MgO) zu befüllen und dann die elektrische Heizvorrichtung zu verdichten wieder zum Einsatz gebracht werden.In particular, with such a structure, the measure known from larger-sized electrical heating devices of filling at least some spatial areas within the tubular metal jacket with magnesium oxide (MgO) and then compressing the electrical heating device can again be used.

Darüber hinaus wird durch die Verwendung eines Kunststoffwickelkörpers ermöglicht, dass der Wickelkörper strukturierter konstruiert sein kann und z.B. mindestens eine Aussparung, mindestens einen Schlitz, mindestens einen Hinterschnitt oder mindestens eine Querbohrung aufweist, weil Limitierungen bei der Herstellung der üblichen Keramik-Wickelkörper, die insbesondere dann auftreten, wenn diese kostengünstig in Pressverfahren hergestellt werden, entfallen. Natürlich sind auch Kombinationen der oben genannten Strukturen realisierbar.In addition, the use of a plastic winding body enables the winding body to be constructed in a more structured manner and e.g. has at least one recess, at least one slot, at least one undercut or at least one transverse bore, because there are no limitations in the production of the usual ceramic winding bodies, which occur in particular when they are produced inexpensively in pressing processes. Of course, combinations of the structures mentioned above can also be implemented.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Wickelkörper von mindestens einer tunnelartigen Öffnung durchsetzt wird. Einerseits kann durch eine solche tunnelartige Öffnung hindurch der Heizdraht zurückgeführt werden, um eine elektrische Heizvorrichtung, die nur auf einer Seite Anschlüsse aufweist, bereitzustellen. Andererseits kann aber auch nur ein Abschnitt des Heizdrahts gemeinsam mit einem Anschlussdraht in die Öffnung eingeführt und anschließend presskontaktiert werden. Auch dieses Merkmal ist bei Wickelkörpern aus Kunststoff miniaturisierbar, da vorzugsweise Öffnungsquerschnitte im sub-mm-Bereich, besonders bevorzugt von weniger als 0,25mm realisiert werden können, was in der Keramik-Technologie nicht möglich ist.It is particularly preferred if the wound body is penetrated by at least one tunnel-like opening. On the one hand, the heating wire can be fed back through such a tunnel-like opening in order to provide an electrical heating device which has connections on only one side. On the other hand, however, only a section of the heating wire can be introduced into the opening together with a connecting wire and then press-contacted. This feature can also be miniaturized in bobbins made of plastic, since opening cross-sections in the sub-mm range, particularly preferably less than 0.25 mm, can be implemented, which is not possible in ceramic technology.

Die Miniaturisierung bzw. eine effizientere Bauraumnutzung wird weiter gefördert, wenn die Wandstärke mindestens einer Wand zwischen der mindestens einen tunnelartigen Öffnung und einer Außenfläche des Wickelkörpers und/oder die Wandstärke mindestens einer Wand zwischen der mindestens einen tunnelartigen Öffnung und einer zweiten tunnelartigen Öffnung, welche vorzugsweise parallel zur ersten Öffnung verläuft, unter 0,4mm, vorzugsweise unter 0,3mm, höchst vorzugsweise unter 0,1mm liegt.Miniaturization or more efficient use of installation space is further promoted when the wall thickness of at least one wall between the at least one tunnel-like opening and an outer surface of the winding body and / or the wall thickness of at least one wall between the at least one tunnel-like opening and a second tunnel-like opening, which is preferably runs parallel to the first opening, is below 0.4 mm, preferably below 0.3 mm, most preferably below 0.1 mm.

Durch die Verwendung eines Wickelkörpers aus Kunststoff werden auch komplexe Wickelkörpergeometrien realisiert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wickelkörper eine Längsachse aufweist und so geformt ist, dass die Fläche von senkrecht zur Längsachse stehenden Querschnittsflächen des Wickelkörpers zumindest für einige Querschnittsflächen oder zwischen Gruppen von Querschnittsflächen variiert. Im erstgenannten Fall ermöglicht dieses Merkmal z.B. dass der Wickelkörper Abschnitte mit stetig variierender Querschnittsfläche und insbesondere konische Abschnitte aufweisen kann, mit dem zweitgenannten Fall lassen sich z.B. stufenartige Gestaltungen des Wickelkörpers beschreiben.By using a winding body made of plastic, complex winding body geometries can also be realized. According to a preferred embodiment it is provided that the winding body has a longitudinal axis and is shaped such that the area of cross-sectional areas of the winding body perpendicular to the longitudinal axis varies at least for some cross-sectional areas or between groups of cross-sectional areas. In the former case this feature enables e.g. that the winding body can have sections with continuously varying cross-sectional areas and in particular conical sections, with the second-mentioned case e.g. describe step-like designs of the winding body.

Die Längsachse ist im Regelfall durch eine Rotations-Symmetrieachse des Wickelkörpers beschreibbar, z.B. im Fall eines im Wesentlichen zumindest abschnittsweise zylindrisch geformten Wickelkörpers durch die Zylinderachse. Sie verläuft im Regelfall parallel zur Erstreckungsrichtung der elektrischen Heizvorrichtung und/oder zur Richtung, in der der Wickelkörper in den rohrförmigen Metallmantel und fällt zumindest bei perfekter Anordnung des Wickelkörpers im rohrförmigen Metallmantel mit der Mittelachse des Rohrs zusammen.The longitudinal axis can usually be described by a rotational symmetry axis of the winding body, e.g. in the case of a wound body which is essentially cylindrical in shape, at least in sections, through the cylinder axis. As a rule, it runs parallel to the direction of extension of the electrical heating device and / or to the direction in which the winding body enters the tubular metal jacket and coincides with the central axis of the tube at least when the winding body is perfectly arranged in the tubular metal jacket.

Wenn der Wickelkörper mindestens einen Abschnitt aufweist, auf dem die senkrecht zur Längsachse stehenden Querschnittsflächen einen kleineren Querschnitt haben als zwei die senkrecht zur Längsachse stehenden Querschnittsflächen von zwei benachbarten Abschnitten, kann auf diese Weise leicht eine elektrischen Heizvorrichtung geschaffen werden, bei der ein lokales Minimum der Temperaturverteilung entlang der mit der Längsachse des Wickelkörpers zusammenfallenden Längsachse der elektrischen Heizvorrichtung realisiert ist. Dieser Effekt kann noch dadurch verstärkt werden, dass der Heizdraht auf dem Abschnitt des Wickelkörpers der den kleineren Querschnitt hat, mit größerer Wendelsteigung gewickelt ist als in mindestens einem der benachbarten Abschnitte. Im Extremfall, wenn die Wendelsteigung unendlich auf dem Abschnitt des Wickelkörpers, der den kleineren Querschnitt hat ist, was der Fall ist, wenn der Heizdraht auf diesem Abschnitt parallel zur Längsachse geführt ist, kann so ein unbeheizter Bereich bereitgestellt werden.If the winding body has at least one section on which the cross-sectional areas perpendicular to the longitudinal axis have a smaller cross-section than two cross-sectional areas perpendicular to the longitudinal axis of two adjacent sections, an electrical heating device can easily be created in this way in which a local minimum of Temperature distribution is realized along the longitudinal axis of the electrical heating device which coincides with the longitudinal axis of the winding body. This effect can be further enhanced by the fact that the heating wire is wound with a greater helix pitch on the section of the winding body which has the smaller cross section than in at least one of the adjacent sections. In the extreme case, when the helix pitch is infinite on the section of the winding body which has the smaller cross section, which is the case when the heating wire is guided on this section parallel to the longitudinal axis, an unheated area can be provided.

Grundsätzlich konnten solche Temperaturverteilungen bei der bislang üblichen Verwendung von Keramik-Wickelkörpern auch schon realisiert werden, sie setze aber stets die Verwendung mehrerer separater Wickelkörper voraus, da derart komplexe Wickelkörpergeometrien mit der verfügbaren Keramiktechnologie nicht oder nur zu sehr hohen Kosten an einem Stück realisiert werden können. Da diese separaten Wickelkörper dann relativ zueinander in eine definierte Position gebracht werden müssen, war die Präzision und Reproduzierbarkeit, mit der ein solcher Temperaturverlauf bereitgestellt werden können deutlich geringer als bei Verwendung der erfindungsgemäßen Lehre.In principle, such temperature distributions could already be realized with the hitherto customary use of ceramic bobbins, but they always require the use of several separate bobbins, since such complex bobbin geometries cannot be realized in one piece with the available ceramic technology, or only at very high cost . Since these separate winding bodies then have to be brought into a defined position relative to one another, the precision and reproducibility with which such a temperature profile can be provided was significantly lower than when using the teaching according to the invention.

Gemäß einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wickelkörper ein einstückig mit dem Wickelkörper verbundenes, an einer Stirnseite des Wickelkörpers angeordnetes Positionier- und/oder Abschlusselement auf. Auf diese Weise kann die Positioniergenauigkeit, die beim Anordnen des bewickelten Wickelkörpers im Innenraum des rohrförmigen Metallmantels erreicht werden kann, deutlich verbessert werden. Desweiteren wird kein zusätzliches Bauteil verwendet, so dass Werkzeugkosten, Teilkosten und Produktionskosten bei Zusammenbau gesenkt werden.According to another particularly preferred embodiment of the invention, the winding body has a positioning and / or terminating element which is connected in one piece to the winding body and is arranged on an end face of the winding body. In this way, the positioning accuracy that can be achieved when arranging the wound body in the interior of the tubular metal jacket can be significantly improved. Furthermore, no additional component is used, so that tool costs, part costs and production costs for assembly are reduced.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Heizvorrichtung weist zumindest die Schritte

- Bereitstellen eines Wickelkörpers aus Kunststoff,
- Bewickeln des Wickelkörpers aus Kunststoff mit einem Heizdraht,
- Zentrisches Anordnen des mit dem Heizdraht bewickelten Wickelkörpers in einem rohrförmigen Metallmantel, und
- Einbringen eines elektrisch isolierenden Materials zwischen Heizdraht und Innenflächen des rohrförmigen Metallmantels

auf. Das Bereitstellen eines Wickelkörpers aus Kunststoff kann dabei insbesondere durch das Spritzgießen eines Wickelkörpers einer elektrischen Heizvorrichtung erfolgen. Anzumerken ist, dass die aus Kunststoff gefertigten Wickelkörper als Schüttgut bereitgestellt und gehandhabt werden können, was wegen der Bruchgefahr bei bekannten, insbesondere porösen Keramik-Wickelkörpern nicht möglich war und die Herstellungskosten verringert.The method according to the invention for producing such an electrical heating device has at least the following steps

- Provision of a winding body made of plastic,
- Wrapping of the plastic bobbin with a heating wire,
- Central arrangement of the wound body wound with the heating wire in a tubular metal jacket, and
- Introducing an electrically insulating material between the heating wire and the inner surfaces of the tubular metal jacket

on. A winding body made of plastic can in particular be provided by injection molding a winding body of an electrical heating device. It should be noted that the winding bodies made of plastic can be made available and handled as bulk goods, which was not possible because of the risk of breakage in known, in particular porous ceramic winding bodies, and this reduces the manufacturing costs.

Das Einbringen des elektrisch isolierenden Materials kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen. Neben dem Befüllen der nach dem Schritt des Zentrisches Anordnens des mit dem Heizdraht bewickelten Wickelkörpers im rohrförmigen Metallmantel mit einem Isolierstoffpulver, z.B. MgO-Pulver oder - Granulat, kann bevorzugt auch ein Formteil aus Keramik oder ein Formteil aus Kunststoff eingesetzt werden, um Leervolumina, die mit Isolierstoffpulver zu füllen sind, zu verringern oder ganz zu eliminieren bzw. den Füllgrad zu maximieren.The introduction of the electrically insulating material can take place in different ways. In addition to filling the bobbin wound with the heating wire in the tubular metal jacket with an insulating powder, e.g. MgO powder or granulate, a molded part made of ceramic or a molded part made of plastic can preferably also be used in order to reduce or completely eliminate empty volumes that have to be filled with insulating powder or to maximize the degree of filling.

Bevorzugt wird die so erhalten elektrische Heizvorrichtung durch Querschnittsreduktion verdichtet, wodurch insbesondere der Wärmetransport innerhalb der elektrischen Heizvorrichtung verbessert wird.The electrical heating device obtained in this way is preferably compressed by reducing the cross section, which in particular improves the heat transport within the electrical heating device.

Bevorzugt ist ebenfalls, dass der Heizdraht beim Bewickeln des Wickelkörpers unter Zugspannung auf den Wickelkörper gewickelt wird. Dabei kann man sich insbesondere die verbesserte Bruchfestigkeit der Wickelkörper aus Kunststoff im Vergleich zu den bekannten Keramik-Wickelkörpern zu Nutze machen, da der Werkstoff elastischer ist.It is also preferred that the heating wire is wound onto the winding body under tension when the winding body is being wound. In particular, the improved breaking strength of the plastic bobbins compared to the known ceramic bobbins can be used, since the material is more elastic.

Insbesondere kann bei der Verwendung von Kunststoff-Wickelkörpern das Verfahren einfacher vollautomatisiert durchgeführt werden, insbesondere wegen der höheren Buchfestigkeit und der kleineren Bauteiltoleranzen.In particular, when using plastic bobbins, the process can be carried out more easily in a fully automated manner, in particular because of the higher book strength and the smaller component tolerances.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert. Es zeigt:

1a: ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung,
1b: eine erste Ansicht einer ersten Variante eines anderen Wickelkörpers für die elektrische Heizvorrichtung aus Figur la,
1c: eine zweite Ansicht der ersten Variante eines anderen Wickelkörpers für die elektrische Heizvorrichtung aus Figur la,
1d: eine erste Ansicht einer zweiten Variante eines anderen Wickelkörpers für die elektrische Heizvorrichtung aus 1a,
1e: eine zweite Ansicht der zweiten Variante eines anderen Wickelkörpers für die elektrische Heizvorrichtung aus 1a,
2a: eine Querschnittsdarstellung eines ersten Zwischenstadiums bei der Herstellung einer elektrischen Heizvorrichtung,
2b: eine Querschnittsdarstellung eines zweiten Zwischenstadiums bei der Herstellung der elektrischen Heizvorrichtung,
2c: eine Querschnittsdarstellung der fertigen elektrischen Heizvorrichtung,
3a: eine erste Variante eines bewickelten Wickelkörpers für eine elektrische Heizvorrichtung,
3b: eine zweite Variante eines bewickelten Wickelkörpers für eine elektrische Heizvorrichtung,
3c: eine dritte Variante eines bewickelten Wickelkörpers für eine elektrische Heizvorrichtung,
3d: eine vierte Variante eines bewickelten Wickelkörpers für eine elektrische Heizvorrichtung, und
3e: eine partielle Darstellung einer weiteren Variante eines Wickelkörpers für eine elektrische Heizvorrichtung.

The invention is explained in more detail below with reference to figures showing exemplary embodiments. It shows:

1a : a first embodiment of an electrical heating device,
1b : a first view of a first variant of another winding body for the electrical heating device from Figure la,
1c : a second view of the first variant of another bobbin for the electrical heating device from Figure la,
1d : a first view of a second variant of another winding body for the electrical heating device 1a ,
1e : a second view of the second variant of another winding body for the electrical heating device 1a ,
2a : a cross-sectional view of a first intermediate stage in the manufacture of an electrical heating device,
2 B : a cross-sectional view of a second intermediate stage in the manufacture of the electrical heating device,
2c : a cross-sectional view of the finished electrical heater,
3a : a first variant of a wound bobbin for an electrical heating device,
3b : a second variant of a wound bobbin for an electrical heating device,
3c : a third variant of a wound bobbin for an electrical heating device,
3d : a fourth variant of a wound bobbin for an electrical heating device, and
3e : a partial representation of a further variant of a winding body for an electrical heating device.

Bei allen dargestellten und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung erwähnten Wickelkörpern handelt es sich stets um Wickelkörper aus Kunststoff, auch wenn dies nicht immer angegeben ist. Gleiche Komponenten werden in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen, soweit nichts anderes erwähnt ist.All of the bobbins shown and mentioned in the following description of the figures are always bobbins made of plastic, even if this is not always indicated. The same components are provided with the same reference symbols in all figures, unless otherwise stated.

1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung 1. Im Inneren eines rohrförmigen Metallmantels 10 mit Boden 11 ist ein Wickelkörper 20 aus Kunststoff zentriert angeordnet, so dass die Längsachse L des Wickelkörpers 20 und die nicht eingezeichnete Mittelachse des rohrförmigen Metallmantels 10 aufeinander liegen. Eine exakte Positionierung des Wickelkörpers 20, im Innenraum des rohrförmigen Metallmantels 10 wird insbesondere durch ein im Wesentlichen scheibenförmiges Positionier- und Abschlusselement 21 ermöglicht, dessen Außenkontur in radialer Richtung an die Innenkontur des rohrförmigen Metallmantels 10 angepasst ist und das einstückig an den Wickelkörper 20 aus Kunststoff angeformt ist. Durch das Positionier- und Abschlusselement 21 hindurch sind Anschlussdrähte 40 der elektrischen Heizvorrichtung 1 geführt. 1a shows a first embodiment of an electrical heating device 1 . Inside a tubular metal jacket 10 with bottom 11 is a wound body 20th made of plastic centered so that the longitudinal axis L. of the bobbin 20th and the central axis, not shown, of the tubular metal jacket 10 lie on one another. Exact positioning of the winding body 20th , in the interior of the tubular metal jacket 10 is achieved in particular by an essentially disk-shaped positioning and closing element 21st allows its outer contour in the radial direction to the inner contour of the tubular metal jacket 10 is adapted and in one piece with the winding body 20th is molded from plastic. Through the positioning and closing element 21st connecting wires are through it 40 the electric heater 1 guided.

Der Wickelkörper 20 ist mit einem Heizdraht 30 bewickelt, der über Anschlussdrähte 40 mit Strom versorgt wird. Der Heizdraht 30 ist von der Innenfläche des rohrförmigen Metallmantels 10 durch ein elektrisch isolierendes Material 50 isoliert, das hier MgO Pulver ist.The winding body 20th is with a heating wire 30th wound, which has connecting wires 40 is powered. The heating wire 30th is from the inner surface of the tubular metal shell 10 by an electrically insulating material 50 isolated that here is MgO powder.

Eine erste Variante des Wickelkörpers 20', die in den 1b und 1c in verschiedenen Ansichten dargestellt ist, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass auch auf der der Anschlussseite gegenüberliegenden Seite des Wickelkörpers 20' ein im Wesentlichen scheibenförmiges Positionierelement 22 angeordnet ist, dessen Außenkontur ebenfalls in radialer Richtung an die Innenkontur des rohrförmigen Metallmantels 10 angepasst ist, allerdings eine Ausnehmung 23 aufweist, deren Funktion darin besteht, ein Befüllen des Raumes zwischen dem Boden 11 und dem Positionierelement 22 mit elektrisch isolierendem Material zu ermöglichen. Diese Variante ist dadurch noch präziser positionierbar.A first variant of the bobbin 20 ' that are in the 1b and 1c is shown in different views, is characterized in particular by the fact that also on the side of the winding body opposite the connection side 20 ' a substantially disk-shaped positioning element 22nd is arranged, the outer contour of which is also in the radial direction of the inner contour of the tubular metal jacket 10 is adapted, but a recess 23 has, whose function is to fill the space between the floor 11 and the positioning element 22nd to allow with electrically insulating material. This variant can thus be positioned even more precisely.

Die 1d und 1e zeigen zwei Ansichten einer zweiten Variante des Wickelkörpers 20'' der elektrischen Heizvorrichtung 1, die eine weitere Steigerung der bei der Anordnung des Wickelkörpers 20'' im Innenraum des rohrförmigen Metallmantels 10 erreichbaren Positioniergenauigkeit bewirkt. Hier ist auf der der Anschlussseite gegenüberliegenden Seite des Wickelkörpers 20'' in Verlängerung der Längsachse L ein dornartiges Positionierelement 24 vorgesehen, das mit einem am Boden 11 des rohrförmigen Metallmantels 10 angeordneten Aufnahmeelement 12 in Form einer hinsichtlich ihrer Außenkontur an die Innenkontur des rohrförmigen Metallmantels 10 angepassten Scheibe mit einer zentralen Vertiefung 13, in die das dornartige Positionierelement 24 eingreift. Grundsätzlich könnte auch eine entsprechende Vertiefung im Boden 11 des rohrförmigen Metallmantels 10 das dornartige Positionierelement 24 aufnehmen. Der Vorteil dieser Variante ist insbesondere die Steigerung der axialen Positioniergenauigkeit.The 1d and 1e show two views of a second variant of the winding body 20 '' the electric heater 1 which is a further increase in the arrangement of the bobbin 20 '' in the interior of the tubular metal jacket 10 achievable positioning accuracy. Here is on the side of the winding body opposite the connection side 20 '' in extension of the longitudinal axis L. a spike-like positioning element 24 provided that with one on the ground 11 of the tubular metal jacket 10 arranged receiving element 12 in the form of an outer contour to the inner contour of the tubular metal jacket 10 adapted disc with a central recess 13 into which the mandrel-like positioning element 24 intervenes. In principle, a corresponding depression in the ground could also be used 11 of the tubular metal jacket 10 the mandrel-like positioning element 24 record, tape. The advantage of this variant is in particular the increase in the axial positioning accuracy.

Anhand der 2a bis 2c lässt sich der Herstellungsprozess der Heizvorrichtung zumindest teilweise nachvollziehen. Das in 2a dargestellte Zwischenstadium ergibt sich nach dem Bereitstellen des Wickelkörpers 20 aus Kunststoff und dem Bewickeln des Wickelkörpers mit dem elektrischen Heizelement 30. Wie diese Querschnittsdarstellung besonders gut zeigt, weist der bereitgestellte Wickelkörper 20 aus Kunststoff insbesondere zwei tunnelartige Öffnungen 25 auf, die ihn der Länge nach parallel zu seiner Längsachse L durchsetzen, wobei der anschlussseitige Endbereich 25a der tunnelartigen Öffnungen 25 zu einer Aufnahme für die Anschlussdrähte 40 erweitert ist. In die tunnelartigen Öffnungen 25 sind jeweils Endabschnitte 31,32 des Heizdrahts 30 eingeführt.Based on 2a to 2c the manufacturing process of the heating device can be at least partially reproduced. This in 2a The intermediate stage shown arises after the winding body has been provided 20th made of plastic and the winding body with the electrical heating element 30th . As this cross-sectional illustration shows particularly well, the wound body provided has 20th made of plastic, in particular two tunnel-like openings 25th on which it is parallel to its lengthwise axis L. enforce, whereby the connection-side end area 25a the tunnel-like openings 25th to a receptacle for the connecting wires 40 is expanded. Into the tunnel-like openings 25th are each end sections 31 , 32 of the heating wire 30th introduced.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Zwischenstadium aus 2a im nächsten Bearbeitungsschritt mit den Anschlussdrähten 40 verbunden. Dafür werden Abschnitte der blanken Innenleiter 41 der Anschlussdrähte 40 in die tunnelartigen Öffnungen 25 eingeführt. Durch ein anschließendes separates Verdichten der Wickelkörpers 20 aus Kunststoff kann dann eine Presskontaktierung hergestellt werden, so dass man das in 2b dargestellte zweite Zwischenstadium bei der Herstellung der elektrischen Heizvorrichtung 1 erhält. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die in 2b dargestellte Baugruppe nun vorab getestet werden kann, beispielsweise um sicherzustellen, dass tatsächlich bei der Presskontaktierung ein den Anforderungen entsprechender elektrischer Kontakt entstanden ist und nur im Fall des Bestehens entsprechender Tests weiterverwendet wird.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the intermediate stage is off 2a in the next processing step with the connecting wires 40 connected. For this, sections of the bare inner conductor 41 the connecting wires 40 into the tunnel-like openings 25th introduced. By subsequently compressing the wound body separately 20th A press contact can then be made from plastic so that this can be used in 2 B illustrated second intermediate stage in the manufacture of the electrical heating device 1 receives. This approach has the advantage that the in 2 B The assembly shown can now be tested in advance, for example to ensure that an electrical contact corresponding to the requirements has actually been made during the press contact and is only used further if the corresponding test is passed.

Grundsätzlich kann aber auch die elektrische Verbindung zwischen Heizdraht 30 und Anschlussdraht 40 erst zu einem späteren Zeitpunkt hergestellt werden, beispielsweise bei einem abschließenden Verdichten der elektrischen Heizvorrichtung 1.In principle, however, the electrical connection between the heating wire 30th and connecting wire 40 can only be produced at a later point in time, for example during a final compression of the electrical heating device 1 .

Um von dem Zwischenstadium, das in 2b dargestellt ist, zur elektrischen Heizvorrichtung 1 gemäß 2c zu gelangen muss dann lediglich noch der mit dem Heizdraht bewickelte Wickelkörper 20 in dem rohrförmigen Metallmantel 10 zentriert angeordnet und ein elektrisch isolierendes Material 50 zwischen Heizdraht 30 und Innenflächen des rohrförmigen Metallmantels 10 angeordnet werden. Vorzugsweise erfolgt darüber hinaus noch eine Verdichtung, bevorzugt durch Querschnittsreduzierung.To get away from the intermediate stage that occurs in 2 B is shown, for the electric heater 1 according to 2c then only the bobbin wound with the heating wire has to be reached 20th in the tubular metal jacket 10 centered and an electrically insulating material 50 between heating wire 30th and inner surfaces of the tubular metal shell 10 to be ordered. In addition, compression preferably takes place, preferably by reducing the cross section.

Die 3a bis 3e veranschaulichen Beispiele für die enorme Gestaltungsbreite insbesondere im Hinblick auf die Wickelkörpergeometrie, die die Verwendung von Wickelkörpern aus Kunststoff eröffnet.The 3a to 3e illustrate examples of the enormous scope for design, particularly with regard to the winding body geometry, which opens up the use of winding bodies made of plastic.

3a zeigt dazu einen mit Heizdraht 130 bewickelten Wickelkörper 120, der im Wesentlichen konisch ausgebildet ist und somit ein Fall eines Wickelkörpers ist, der eine Längsachse L aufweist und so geformt ist, dass die Fläche von senkrecht zur Längsachse stehenden Querschnittsflächen des Wickelkörpers zumindest für einige Querschnittsflächen variiert. Dementsprechend kann bei Verwendung des Wickelkörpers 120 eine elektrische Heizvorrichtung geschaffen werden, bei der die Manteltemperatur von der axialen Position auf dem Mantel abhängt. Der Wickelkörper 120 weist darüber hinaus vier tunnelartige Öffnungen 125, die ihn durchsetzen, auf, von denen zwei zur Presskontaktierung zwischen Anschlussdrähten 140 mit dem Heizdraht 130 dienen und durch zwei weitere die Anschlussdrähte 151,152 eines Thermoelements 150 geführt sind. 3a shows one with a heating wire 130 wrapped bobbin 120 which is substantially conical and is thus a case of a wound body that has a longitudinal axis L. and is shaped such that the area of cross-sectional areas of the winding body perpendicular to the longitudinal axis varies at least for some cross-sectional areas. Accordingly, when using the bobbin 120 an electrical heater can be provided in which the jacket temperature depends on the axial position on the jacket. The winding body 120 also has four tunnel-like openings 125 that enforce it, two of which are for press contacting between connecting wires 140 with the heating wire 130 serve and through two more the connecting wires 151 , 152 a thermocouple 150 are led.

3b zeigt einen mit einem Heizdraht 230 bewickelten Wickelkörper 220, der drei im Wesentlichen stufenartige Abschnitte 221,222,223 aufweist, in denen er jeweils dieselbe, aber von Abschnitt zu Abschnitt unterschiedliche Querschnittsflächen hat. Dies ist also ein Beispiel für einen Wickelkörper 220, der so geformt ist, dass die Fläche von senkrecht zur Längsachse L stehenden Querschnittsflächen des Wickelkörpers 220 zwischen Gruppen von Querschnittsflächen variiert. Ein solcher Wickelkörper 220 kann zur Herstellung einer elektrischen Heizvorrichtung mit unterschiedlichen Heizzonen verwendet werden. 3b shows one with a heating wire 230 wrapped bobbin 220 , of three essentially step-like sections 221 , 222 , 223 has, in each of which it has the same, but different cross-sectional areas from section to section. So this is an example of a bobbin 220 which is shaped so that the surface of perpendicular to the longitudinal axis L. standing cross-sectional areas of the winding body 220 varies between groups of cross-sectional areas. Such a winding body 220 can be used to make an electric heater with different heating zones.

Der Wickelkörper 220 weist darüber hinaus zwei tunnelartige Öffnungen 225, die ihn durchsetzen, auf, die zur Presskontaktierung zwischen Anschlussdrähten 240 mit dem Heizdraht 230 dienen.The winding body 220 also has two tunnel-like openings 225 that enforce it, that for press contacting between connecting wires 240 with the heating wire 230 serve.

Die 3c bzw. 3d zeigen jeweils einen mit Heizdraht 330 bzw. 430,431 bewickelten Wickelkörper 320 bzw. 420 mit drei im Wesentlichen stufenartigen Abschnitten 321,322,323 bzw. 421,422,423, die mit Anschlussdrähten 340,440,441 elektrisch kontaktiert werden. Dabei weisen die Wickelkörper 320 bzw. 420 jeweils mindestens einen Abschnitt 322 bzw. 422 auf, auf dem die senkrecht zur Längsachse (L) stehenden Querschnittsflächen einen kleineren Querschnitt haben als zwei die senkrecht zur Längsachse (L) stehenden Querschnittsflächen von zwei zu diesem Abschnitt benachbarten Abschnitten 321,323,421,423 und auf dem Abschnitt 322 bzw. 422, der den kleineren Querschnitt hat, verläuft der Heizdraht 330,431 parallel zur Längsachse, also mit Wendelsteigung unendlich und ist somit mit größerer Wendelsteigung gewickelt ist als den benachbarten Abschnitten 321,323,421,423. Durch eine derartige Gestaltung des Wickelkörpers 320,420 kann eine elektrische Heizvorrichtung mit einer unbeheizten Zone realisiert werden.The 3c or. 3d each show one with heating wire 330 or. 430 , 431 wrapped bobbin 320 or. 420 with three essentially step-like sections 321 , 322 , 323 or. 421 , 422 , 423 that with connecting wires 340 , 440 , 441 electrically contacted. The winding bodies have 320 or. 420 at least one section each 322 or. 422 on which the perpendicular to the longitudinal axis ( L. ) standing cross-sectional areas have a smaller cross-section than two perpendicular to the longitudinal axis ( L. ) standing cross-sectional areas of two sections adjacent to this section 321 , 323 , 421 , 423 and on the section 322 or. 422 , which has the smaller cross-section, the heating wire runs 330 , 431 parallel to the longitudinal axis, i.e. with an infinite helix pitch and is thus wound with a greater helix pitch than the adjacent sections 321 , 323 , 421 , 423 . Such a design of the winding body 320 , 420 an electrical heater with an unheated zone can be implemented.

Der Unterschied zwischen dem Wickelkörper 320 und dem Wickelkörper 420 besteht in der Art und Weise der Bewicklung, die sich auf den Wickelkörper 320 bzw.420 unmittelbar im Hinblick auf eine unterschiedliche Zahl tunnelartiger Öffnungen 325 bzw. 425 niederschlägt. Beim Wickelkörper 320 sind zwei tunnelartige Öffnungen 325 vorhanden, in denen der Kontakt mit dem Heizdraht 330 hergestellt wird. Beim Wickelkörper 420 verläuft ein erster Heizdraht 430 auf den Abschnitten 421,422 und ein zweiter Heizdraht 431 auf dem Abschnitt 423, die jeweils ein Paar von tunnelartigen Öffnungen 425 erfordern. Auf diese Weise kann unter Verwendung des Wickelkörpers 420 eine elektrische Heizvorrichtung mit unabhängig voneinander schaltbaren Bereichen bereitgestellt werden.The difference between the winding body 320 and the bobbin 420 consists in the way the winding is applied to the winding body 320 or. 420 directly with regard to a different number of tunnel-like openings 325 or. 425 precipitates. With the winding body 320 are two tunnel-like openings 325 present in which the contact with the heating wire 330 will be produced. With the winding body 420 a first heating wire runs 430 on the sections 421 , 422 and a second heating wire 431 on the section 423 each having a pair of tunnel-like openings 425 require. In this way, using the bobbin 420 an electrical heating device with independently switchable areas can be provided.

Die in 3e partiell dargestellte weitere Variante eines Wickelkörpers 520 aus Kunststoff mit zylindrischer Außenkontur und vier tunnelartigen Öffnungen 525 dient vor allem dazu, zu verdeutlichen, wie gering bei Verwendung eines Wickelkörpers aus Kunststoff die noch zuverlässig realisierbaren Wandstärken S1 zwischen zwei benachbarten tunnelartigen Öffnungen 525 bzw. S2 zwischen einer tunnelartigen Öffnung 525 und einer Außenfläche des Wickelkörpers 520 sein können, was einer Miniaturisierung der elektrischen Heizvorrichtung und der Minimierung des für sie benötigten Bauraums überaus zuträglich ist. Natürlich sind für die tunnelartigen Öffnungen auch von einer Kreisform abweichende Querschnitte realisierbar.In the 3e partially shown further variant of a winding body 520 Made of plastic with a cylindrical outer contour and four tunnel-like openings 525 serves primarily to make clear how small the wall thicknesses S1 between two adjacent tunnel-like openings can still reliably be achieved when using a winding body made of plastic 525 or S2 between a tunnel-like opening 525 and an outer surface of the bobbin 520 can be what a miniaturization of the electrical heating device and the minimization of the space required for them is extremely beneficial. Of course, cross-sections deviating from a circular shape can also be implemented for the tunnel-like openings.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: elektrische Heizvorrichtungelectric heater
1010: rohrförmiger Metallmanteltubular metal jacket
1111: Bodenground
1212: AufnahmeelementReceiving element
1313: Vertiefungdeepening
20, 20', 20', 120, 220, 320, 420,52020, 20 ', 20', 120, 220, 320, 420,520: WickelkörperWinding body
2121st: Positionier- und AbschlusselementPositioning and closing element
22,2422.24: PositionierelementPositioning element
2323: AusnehmungRecess
25,125,225,325,425,52525,125,225,325,425,525: tunnelartige Öffnungtunnel-like opening
30,130,230,330,430,43130,130,230,330,430,431: HeizdrahtHeating wire
31,3231.32: EndabschnitteEnd sections
40,140,240,340,440,44140,140,240,340,440,441: AnschlussdrahtConnecting wire
4141: InnenleiterInner conductor
150150: ThermoelementThermocouple
151,152151,152: AnschlussdrahtConnecting wire
LL.: LängsachseLongitudinal axis

Claims

Electrical heating device (1) for the low temperature range with a tubular metal jacket (10) and with an electrical heating element which is designed as a heating wire (30,130,230,330,430,431) wound onto a winding body (20, 20 ', 20'', 120,220,320,420,520), the winding body ( 20,20 ', 20'', 120,220,320,420,520) with the heating wire (30,130,230,330,430,431) wound on it is arranged in the interior of the tubular metal jacket (10), characterized in that the electrical heating element is dimensioned so that the jacket temperature when the electrical heating device is in operation ( 1) is less than 250 ° C and that the winding body (20,20 ', 20'', 120,220,320,420,520) is made of plastic.

Electric heater (1) according to Claim 1 , characterized in that at least some spatial areas within the tubular metal jacket (10) are filled with MgO.

Electric heater (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the electrical heating device (1) is compressed.

Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding body (20, 20 ', 20 ", 120, 220, 320, 420, 520) has at least one recess, at least one slot, at least one undercut or at least one cross bore.

Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding body (20, 20 ', 20 ", 120, 220, 320, 420, 520) is penetrated by at least one tunnel-like opening (25, 125, 225, 325, 425, 525).

Electric heater (1) according to Claim 5 , characterized in that the wall thickness of at least one wall between the at least one tunnel-like opening (25,125,225,325,425,525) and an outer surface of the winding body (20,20 ', 20'', 120,220, 320,420,520) and / or the wall thickness of at least one wall between the at least one tunnel-like opening (25, 125,225,325,425,525) and a second tunnel-like opening (25,125,225,325,425,525), which preferably runs parallel to the first tunnel-like opening (25,125,225,325, 425,525), is less than 0.4 mm.

Electrical heating device (1,100) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding body (20, 20 ', 20'', 120, 220, 320, 420, 520) has a longitudinal axis (L) and is shaped such that the surface is perpendicular to the longitudinal axis (L) standing cross-sectional areas of the winding body (20, 20 ', 20'', 120, 220, 320, 420, 520) varied at least for some cross-sectional areas or between groups of cross-sectional areas.

Electric heater (1,100) according to Claim 7 , characterized in that the winding body (20, 20 ', 20'', 120, 220, 320, 420, 520) has at least one section (322, 422) on which the cross-sectional areas perpendicular to the longitudinal axis (L) have a smaller cross-section than two perpendicular to the longitudinal axis (L ) standing cross-sectional areas of two sections (321, 323,421,423) adjacent to this section (322,422).

Electric heater (1,100) according to Claim 8 , characterized in that the heating wire (30,130,230,330,430) on the section (322,422) of the winding body (20,20 ', 20'', 120,220,320,420,520), which has the smaller cross section, is wound with a greater helical pitch than in at least one of the adjacent sections ( 321,323,421,423).

Electrical heating device (1,100) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding body (20, 20 ', 20'', 120, 220, 320, 420, 520) is connected in one piece to the winding body (20, 20', 20 '', 120, 220, 320, 420, 520), on one end face of the winding body (20, 20 ', 20'', 120, 220, 320, 420, 520) arranged positioning and / or closing element (21, 22, 24).

Method for producing an electrical heating device (1,100) according to one of the Claims 1 to 10 with the steps - providing a winding body (20,20 ', 20 ", 120, 220,320,420,520) made of plastic, - winding the winding body (20,20', 20", 120,220, 320,420,520) made of plastic with a heating wire 30,130,230,330,430,431), - Centrally arranging the winding body (20,20 ', 20'', 120,220,320,420,520) wound with the heating wire (30,130, 230,330,430,431) in a tubular metal jacket (10,110), and introducing an electrically insulating material (50) between the heating wire (30,130,230,330,430,431) and inner surfaces of the tubular metal jacket (10,110).

Procedure according to Claim 11 , characterized in that the electrical heating device (1,100) is compressed by reducing the cross section.

Procedure according to Claim 11 or 12 , characterized in that the heating wire (30,130,230,330,430,431) is wound under tensile stress on the winding body (20,20 ', 20'', 120,220, 320,420,520) when the winding body (20,20', 20 '', 120,220,320,420,520) is being wound.

Method according to one of the Claims 11 to 13 , characterized in that the electrical contacting of the heating wire (30, 130,230,330,430,431) wound onto the winding body (20, 20 ', 20'', 120,220,320,420,520) takes place in that at least one end of the heating wire (30,130,230,330,430) together with a connecting wire (40,140,240,340,440,441) in a tunnel-like opening (25,125,225,325,425,525) of the winding body (20,20 ', 20'', 120,220,320,420,520) at least partially overlapping and is press-contacted.

Method according to one of the Claims 11 to 14th , characterized in that the process is carried out partially or fully automatically.