DE2240382C3

DE2240382C3 - Elektrisches Heizelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2240382C3
Application number: DE19722240382
Authority: DE
Inventors: Erich 7200 Tuttlingen Hillinger
Original assignee: Tuerk & Hillinger & Co 7200 Tuttlingen GmbH
Current assignee: Tuerk & Hillinger & Co 7200 Tuttlingen GmbH
Priority date: 1972-08-17
Filing date: 1972-08-17
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2240382B2; DE2240382A1

Description

50

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement zum Beheizen beliebiger insbesondere gasförmiger und flüssiger Medien.

Bei derartigen Heizelementen ist es in den meisten Fällen sehr wünschenswert, daß deren thermische Oberflächenbelastung möglichst niedrig ist. Niedrige Oberflächenbelastung wird aber nur erreicht, wenn das Temperaturgefälle zwischen dem die Wärme erzeugen- &o den Heizleiter und dem die Wärme aufnehmenden Medium gering gehalten werden kann.

Eine niedrige Oberflächenbelastung wirkt sich nicht nur unmittelbar auf die Lebensdauer des Heizelementes aus, sondern auch in geringeren Wärmeverlusten und, &5 soweit es Heizkörper für Wassererhitzer od. dgl. betrifft, in einer in verhältnismäßig engen Grenzen sich haltenden Verkalkung des Erhitzers.

Bei einem Durchlauferhitzer nach der DE-AS 11 39 589 war es beispielsweise bekannt, um dessen Erhitzermantei einen elektrischen Rohrheizkörper wendelförmig aufzulöten. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch ziemlich aufwendig und die vorhin genannte Forderung nach möglichst geringer Oberflächenbelastung wird von einem solchen Heizelement nur teilweise erfüllt, da auch das verwendete Lötmetall die an sich nur linienförmige Berührungszone zwischen Rohrheizkörper und Durchlaufmantel nicht wesentlich verbreitert und somit ein guter und gleichmäßiger Wärmeübergang nicht gegeben ist

Man ist auch schon dazu übergegangen, die den Durchlauf bildenden Erhitzerteile als Guß- oder Preßteile, beispielsweise aus Aluminium herzustellen und einen Rohrheizkörper oder ein Heizkabel in diese einzugießen oder einzupressen. Als Nachteil muß hier die große Masse und die großen Wandstärken des derart ausgebildeten Heizclements genannt werden, die wiederum eine verhältnismäßig große thermische Trägheit des Heizelementes zur Folge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vielseitig verwendbares und wirtschaftlich herstellbares Heizelement zu schaffen, das einen möglichst raschen und gleichmäßigen Wärmeübergang zwischen dem eingebauten Heizleiter und dem zu beheizenden Medium sicherstellt.

Zu diesem Zweck ist der Heizkörper zwischen zwei Hülsen eingelegt und derart mit diesen verpreßt daß der Heizkörper in wenigstens einer der beiden Hülsen in durch das Pressen entstandenen Ausbuchtungen der Hülse eingebettet ist.

Dieses neuartige Heizelement weist um ein Vielfaches vergrößerte Wärmeübergangsflächen zwischen dem Heizleiter und dem die Wärme an das zu beheizende Medium weiterleitenden Metallmantel auf, da dieser satt am Heizkörper anliegt. Die Wärme kann also nicht nur sehr rasch, sondern auch sehr gleichmäßig zwischen diesen Teilen übergehen. D,«räber hinaus stellt dieses Heizelement eine feste Einheit dar, in der der Heizleiter einwandfrei fixiert ist.

Die Herstellung des Heizelements erfolgt derart, daß der als Rohrheizkörper oder Heizkabel ausgebildete Heizkörper auf eine Metallhülse aufgewickelt und dann eine weitere Metallhülse über die derart umwickelte Innenhülse geschoben wird und zuletzt diese Montageeinheit einem hohen radial auf diese wirkenden Preßdruck unterworfen wird, derart, daß die genannten Teile dieser Einheit teilweise unter Verformung miteinander verpreßt werden. Je nachdem, ob der Preßdruck nun von außen auf die äußere.Metallhülse, oder aber von innen gegen die innere Hülse gerichtet wird, kann man den Rohrheizkörper bzw. das Heizkabel entweder in die äußere oder in die innere Hülse einformen und hat so die Möglichkeit, das Heizelement seinem späteren Verwendungszweck weitgehend anzupassen.

Der Gegenstand der Erfindung ist in mehreren Ausfuhrungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Heizelement mit in die Außenhülse eingepreßtem Rohrheizkörper,

Fig.2 ein Heizelement mit in die innere Hülse eingeformtem Heizkörper und

Fig.3 eine Ausführungsart unter Verwendung eines auf einer Isolicrkordel aufgewickelten Heizleiters in größerem Maßstab.

Das Heizelement besteht im wesentlichen aus einer

inneren Hülse ι aus Stahlblech od,dgl_n einem als Rohrheizkörper oder Heizkabel ausgebildeten Heizkörper 2, sowie aus einer ebenfalls aus einem geeigneten Metallblech bestehenden Außenhülse3.

Während bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsarten der Heizkörper 3 als Rohrheizkörper mit einem metallischen Mantel 4 ausgebildet ist, der den isoliert eingebetteten Heizleiter 5 umschließt, ist bei einem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 der Heizleiter 5 auf einer Asbestkordel 6 aufgewickelt. Bei einem derartigen Heizkörper 5/6 ist es dann erforderlich, diesen .zwischen zwei Isoüerplatten oder Isolierhülsen 7 und 8 anzuordnen, die zwischen die Innenhülse 1 und die Außenhülse 3 eingeschoben sind. Die beiden Isolierhülsen 7 und 8 umschließen den Heizleiter völlig.

Bei einem Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Heizelemente wird so vorgegangen, daß man den Heizkörper 2 in Form einer Wendel auf eine Metallhülse 1 aufwickelt und dann eine weitere Metallhülse 3 über die den Heizkörper tragende Innenhülse 1 aufschiebt. Diese Montageeinheit 1, 2, 3 wird nun einem sehr starken radial wirkenden Preßdruck unterworfen. Je nachdem, ob man nun diesen Preßdruck von innen nach außen wirken läßt und dabei die Außenhülse abstützt, oder man diesen Druck unter Kalibrierung der Innenhülse von außen nach innen wirken läßt, preßt sich die Innenhülse 1 mit dem Heizkörper 2 gegen die Außenhülse 2 bzw. umgekehrt die Außenhülse 2 mit dem Heizkörper 2 gegen die Innenhülse 1 fest an, wobei sich sowohl die jeweils unter dem Preßdruck stehende Hülse 1 bzw. 3 als auch der Heizkörper 2 verformen, derart, daß sich beide Teile auf großer Fläche aneinanderschmiegen und die betreffende Hülse I bzw. 3 rinnenartige Ausbuchtungen 9 erhäk, in die der Heizkörper 2 dann eingebettet und somit einwandfrei fixiert ist. Bei dem beschriebenen Preßvorgang wird der Heizkörper 2 ebenfalls verformt, derart, daß auf derjenigen Seite desselben, die gegen die nicht verformte Metallhülse 1 bzw. 3 anliegt, eine Abflachung entsteht, so daß der Querschnitt des Heizkörpers 2 eine flachovale Form bekommt, die wiederum zu einem gleichmäßigen Wärmeübergang beiträgt

Durch die mögliche Wahl der Richtung des Preßdrucks kann man die wirksame Oberfläche des Heizelements dort vergrößern, wo es erforderlich ist und damit das Heizelement seinem späteren Verwendungszweck weitgehend anpassen.

Der Preßvorgang erfolgt auf hydraulichen Preßvorrichtungen unter Zuhilfenahme beispielsweise von elastischen Kunststoffen oder anderen elastisch verformbaren, nicht kompressiblen Medien.

Ergänzend wird hinzugefügt, daß ώλ? Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern auch in beliebig anderer Weise gestaltet werden kann. So ist es ohne weiteres auch möglich, auf diese Weise Heizelemente mit ovalen oder vieleckigen Querschnitten herzustellen, wobei gegebenenfalls auch beide Wandungen um den Heizkörper herum verformt werden können. Die Anwendungsmöglichkeiten sind daher sehr vielseitig und es ist somit möglich, das Heizelement in vielen Fällen auch zum Beheizen von Werkzeugen, Geräten od. dgl. zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisches Heizelement, bestehend aus vcenigstens einer Metallhülse und einem auf dieser angeordneten, wendeiförmigen Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) zwischen zwei Hülsen (1,3) eingelegt und derart mit diesen verpreßt ist, daß der Heizkörper (2) in wenigstens einer der beiden Hülsen (1, 3) in durch das Pressen entstandenen Ausbuchtungen (9) der Hülse eingebettet ist und mit vergrößerter Fläche gegen die andere Hülse anliegt

2. Heizelement nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) ein raetallummantelter Rohrheizkörper oder ein ebensolches Heizkabel ist

3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) aus einem auf einer Kordel (6) aufgewickelten Heizleiter (5) besteht und zwischen zwei Isolierplatten oder Isolierhülser. £7, 8) angeordnet ist, die sich zwischen den Metallhülsen (1, 3) befinden und den Heizleiter (5,6) völlig umschließen.

4. Verfahren zum Herstellen eines Heizelements nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2) auf eine Metailhülse (1) aufgewickelt und dann eine weitere Metallhülse (3) über die derart bewickelte Innenhülse (1) aufgeschoben wird und zuletzt diese Montageeinheit (1 —3) einem hohen radial auf diese so wirkenden Preßdruck unterworfen wird, derart, daß die genannten Teile dieser Einheit (1—3) unter teilweiser Verformung miteiru/.ider verpreßt werden.

5. Verfahren nach Anspruch ·" dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck von außen auf die Außenhülse (3) wirkt und diese um den Heizkörper (2) verformt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Preßdruck von innen gegen die ·*ο Innenhülse (1) wirkt und diese um den Heizkörper (2) verformt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren eine hydraulische Preßvorrichtung vorsieht und als « druckübertragendes Medium elastische Kunststoffe oder ähnliche deformierbare, nicht !compressible Stoffe verwendet werden.