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Patronenheiskörper Zusatz zu Patent ... (Pat-Anm. P 18 13 655.5 von
10.12.1968) Gegenstand des Patents ... (Pat-nm. P 18 13 655.5 von 10.12.1968) ist
ein Patronenheizkörper mit einem in eine. Rohrmantel angeordneten Xeramikkern, der
mit einem Heizleiter bewickelt ist, dessen eines Ende vor dem Ubergang in den gewickelten
Teil in einer den Kerauikkern in liialriohtung durohsetzenden Bohrung geführt ist,
mit eine. einerseits am Rohrmantel, and ererseits am Keramikkern abgestützten Keramikkopf,
der Führungen für die axiale Heraus führung von flexiblen Anschlüssen aus dem Rohrmantel
und koaxial zu Jeder Pührung eine Aufbohrung fUr die Aufnahme Je einer Metallhülse
aufweist, von denenede mit einem der flexiblen Anschlüsse und einem der Enden des
Heizleiters verbunden ist, und mit einer keramischen Masse zwischen den Rohrmantel
und dem Keramikkern.
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Der vorgenannte Patronenheizkörper wird zur Beheizung gewerblicher
und industrieller Geräte und Anlagen eingesetzt, z.B.
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in solchen zum Brennen von Keramik, Porzellan und dergl., zum Härten
von Schnellstahl, zum Sintern von Metallen, zu.
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Schmelzen von Eunststofi und Glas. Als Hochleistungs-Patronenheizkörper
mit einer spezifischen Belastung des Heizleiters bis zu 50 W/cm2 wird er in Bohrungen,
Heistaschen und dergl.
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der zu beheizenden Geräte und Anlagen eingelassen, u. eine gute Wärneabgabe
an die zu heizenden Teile und eine schnelle Auswechslung zu gewährleisten. Sein
besonderer Vorteil gegenüber Patronenheizkörpern nach dem Stand der Technik besteht
darin, daß flexible Anschlüsse für den Heizleiter verwendet sind, die mit einer
Zugentlastung versehen sind. Das wird durch die einerseits mit den Enden des Heizleiters,
andererseits nit den Anschlüssen verbundenen Metallhülsen, die von dei Keranikkopf
gehalten sind, der seinerseits sowohl am Rohrmantel als auch am Keramikkern abgestüt&t
ist, erreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Patronenheizkörper
so auszubilden, daß er auch nach Art einer Ringheizung verwendet werden kann. Gemäß
der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelötet, daß der Rohrmantel als Hohlkörper
nit einer in Axialrichtung verlaufenden, durchgehenden Öffnung ausgebildet ist,
in dessen Wandung der ebenfalls als Hohlkörper ausgebildete, außen oit dem Heizleiter
bewickelte Keramikkern angeordnet ist, und dessen eine Stirnseite von den Keramikkopf
gebildet ist, dessen Querschnitt in wesentlichen gleich dem Querschnitt der Wandung
des Rohrheizkörpers ist.
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Mit der Erfindung werden dei Patronenheizkörper neue Anwendungsgebiete
erschlossen: Einmal können Medien, die in Rohren und leitungen transportiert werden,
erwärmt werden; zum anderen ist eine Düsenbeheizung möglich, z.B. die Beheizung
der Düsen von Spritzgußmaschinen.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist der Rohrmantel von eine.
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Außenmantel und eine. Innenmantel gebildet, die an der einen Stirnseite
durch den Keranikkopf, an der anderen Stirnseite durch eine den Rohrmantel abschließende,
ringförmige Metallplatte auf Abstand gehalten sind. Dieser Aufbau des Rohrmantels
aus mehreren Teilen läßt sich leichter verwirklichen als die Herstellung eines Rohrmantels
aus einen Teil.
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Da nit den Patronenheizkörper nach der Erfindung ii wesentlichen
Medien
in zylindrischen Rohren zu beheizen sind, sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
der Rohrmantel und der Keramikkern als Hohlzylinder, der Keramikkopf im wesentlichen
als Kreisring ausgebildet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Keramikkopf aus
zwei koaxialen, kurzen hohlzylindrischen Teilen unterschiedlichen Querschnitts,
die über einen konischen Teil miteinander verbunden sind, von denen der hohizylindrisohe
Teil kleineren Querschnitts außerhalb des Rohrmantels liegt, der konische Teil am
hier eingebördelten Rohrmantel anliegt und der hohlzylindrische Teil größeren Querschnitts
innerhalb des Rohrmantels liegt und die Aufbohrungen enthält. Diese Maßnahmen dienen
im wesentlichen dazu, die Zugentlastung weiter zu verbessern.
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Bei Patronenheizkörpern der hier vorliegenden Art ist das Einbetten
des Heizleiterträgers und des Heizleiters in die keramische Einbettmasse schwierig,
da die Einbettmasse in bestimmter Raumdichte vorhanden sein nuS und beim Verdichten
der Masse durch mechanische Einwirkung, zB. durch Hämmern, leicht Zerstörungen des
Heizleiters auftreten können. Bei Hochleistungs-Patronenheizkörpern ist außerdem
die Wärmeehtwioklung zu beachten: Bei einer spezifischen Belastung des Heizleiters
bis zu 50 Wiom2 ist jede Belastung des Patronenheizkörpers durch Wärmestau in Bohrungen,
Taschen und dergl. der Geräte und Anlagen, in denen die Patronenheizkörper verwendet
werden, oder durch Wärmereflektion an den Innenwänden des Rohrmantels möglichst
zu vermeiden, da sie die Lebensdauer des Patronenheizkörpers verkürzt. Um-diesen
.Schwierigkeiten zu begegnen, wird - teilweise in Übereinstimmung mit der Herstellung
des Patronenheizkörpers nach Patent ... (Pat-Anm. P 18 13 655.5 vom 1G.12.1968)-dadurch
hergestellt, daß der Heizleiter ausgehend von einem Ende in wählbarer Länge an einen
Leiter angedrillt, mit diesem Ende durch die Bohrung des Kerauikkerns geführt
und
auf dem angedrillten Teil mit einer der Metallhülsen verschweißt wird; daß der Heizleiter
mit dem nicht angedrillten Teil Lage an Lage aut den Keramikkern gewickelt, sein
anderes Teil in wählbarer Länge an einen Leiter angedrillt, in einer ringförmigen
Nut im Keramikkern befestigt und aur dem angedrillten Teil mit der anderen der Metallhülsen
verschweißt wird; daß die über die Netallhülsen vorstehenden, angedrillten und flexiblen
Anschlüsse des Heizleiters durch den Keramikkopf gesogen und der Keramikkopf über
den Keramikkern geschoben wird; daß Keramikkern und Keramikkopf mit dem Keramikkopf
voran zwischen Außenuantel und Innenmantel gesohoben wird, die auf Abstand gehalten
und zuvor an derselben Stirnseite eingebördelt werden, bis der Kera.ikkopf an den
Einbördelungen anliegt; daß die keramisohe Masse in plastischer Form unter hohem
Druck zwischen den Innenmantel und den Außenmantel einerseits sowie den Keramikkern
und den Keramikkopf andererseits gedrückt wird; daß die ringförmige Metallplatte
auf die eingedrückte Keramikmasse in den Rohrmantel eingelegt wird, wonach der Rohrmantel
durch Umbördeln des Innen- und des Außenmantels an die ringförmige Metallplatte
an diesem Ende abgeschlossen wird, ggfl.
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durch Nachdrtoken des Innen- und des Außenmantels an den Keramikkopf
am anderen Ende abgeschlossen wird; und daß der so verschlossene Patronenheizkörper
bei einer Temperatur von ca.
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7000 C gebrannt wird.
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Mit der Erfindung werden die folgenden Vorteile erzielt: Der vom Rohrmantel
gehaltene, seinerseits die Metallhülsen haltende Keramikkopf gestattet die Verwendung
von flexiblen Anschlüssen, da er eine einwandfreie Zugentlastung bildet. Das Erhitzen
des fertig montierten Patronenheizkörpers auf 7000 C gibt der -durch das Ziehen
glänzenden - Oberfläche des Rohrmantels innen und außen ein mattes, dunkles Aussehen,
die die Wärmereflektion auf ein Minimum beschränkt; zugleich wird beim Erhitzen
der Heizleiter fest in die keramische Masse dngebrannt. Die Verwendung eines oxydiert-isolierten
Heizleiters und das Einpressen der plastischen Einbettmasse ohne Hämmern, wodurch
die Isolierung
des Heizleiters nicht zerstört wird, geatattet das
gleichnäßige Wickeln Lage an Lage auf einen Kern mit glatter Oberfläche und somit
eine bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Wicklungslänge im Vergleich
zum Bewickeln mit Steigung und eröglicht eine gute Stromleitung Lage für Lage. Die
eingepreßte Maste dringt auch zwischen die Heizleiter, 8o daß Jeder Heizleiter sein
eigenes Bett erhält. Die Pltronenheizkörper können ohne Einhaltung enger Toleranzgrenzen
auf rohre und Leitungen aufgeschoben werden, in denen zu beheizende Medien transportiert
werden. Die Patronenheizkörper können andererseits auch ohne Einhaltung enger Toleranzgrenzen
in die Bohrungen und Taschen von Geräten und Anlagen eingeführt werden, obwohl für
eine solche Verwendung Patronenheizkörper ohne eine in Axialrichtung verlaufende
durchgehende Offnung bevorzugt werden, da sie weniger Material und einfachere Elemente
erfordern. Der Patronenheizkörper nach der Erfindung weist im Vergleich zu bekannten
Patronenheizkörpern eine wesentlich höhere Lebenadauer auf.
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Er kann für alle Leistungen, Spannungen und Abmessungen hergestellt
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 perspektivisch einen Patronenheizkörper;
Fig. 2 einen Axialachnitt durch den in Fig. 1 dargbstellten Patronenheizkörper in
vergrößerteu Maßstab; Fig. 3 einen Teil der Stirnansicht des in Fig. 2 dargestellten
Patronenheizkörpers von der Anschlußseite her; Fig. 4 einen Teil der Stirnansicht
des in Fig. 2 dargestellten Patronenheizkörpers von der der Anschlußseite gegenüberliegenden
Seite her.
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Der als Ausführungsbeispiel gewählte Patronenheizkörper weist Je nach
Anwendungsgebiet eine wählbare Länge sowie wählbaren Innen- und Außendurchmesser
auf. Auch seine spezifische leistung
ist bis zu ca. 50 W/cm2 wählbar.
Der Patronenheizkörper enthält einen Rohrmantel 1 aus Metall, der aus einen Außenmantel
2, einen parallel dazu angeordneten Innenmantel 3 sowie einer den Patronenheizkörper
an einer Seite abschließenden, ringförmigen Metallplatte 4 gebildet ist. Die ringförmige
Metallplatte 4 ist durch die eingezogenen Ränder des Außenmantels 2 und des Innenmantels
3 gehalten. An der entgegengesetzten Stirnseite, das ist die Anschlußseite, halten
Außenmantel 2 und Innennantel 3 nit ihren auch an dieser Stirnseite eingezogenen
Rändern einen Keramikkopf 5, mit dessen Hilfe zwei flexible Anschlüsse 6 aus den
Rohrmantel 1 herausgeführt sind. Die Anschlüsse 6 können beliebig lang sein.
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Der Keramikkopf 5 besteht aus zwei koaxialen, kurzen hohlzylindrischen
Teilen 7 und 8 unterschiedlichen Querschnitts, die über einen konischen Teil 9 miteinander
verbunden sind. Der hohlzylindrische Teil 7 kleineren'Querschnitts liegt außerhalb
des Rohrmantels 1. Der konische Teil 9 liegt am hier eingozogenen Rohrmantel 1 an.
Der hohlzylindrische Teil 8 größeren Querschnitts liegt in Innern des Rohrnantels
1. Der hohlsylindrische Teil 8 weist auf seinen Außenumfang mehrere in Axialriohtung
verlaufende Nuten 11 auf.
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Der Keramikkopf 5 enthält zwei Führungen 12 für die flexiblen Anschlußleitungen
6. Koaxial zu den Führungen 12 ist hier eine aufbohrung 13 vorgesehen. Jede Aufbohrung
13 nicht eine Metallhülse 14, vorzugsweise in Form von Nickelösen auf, die nit den
in die Anschlußleitungen 6 übergehenden, nit flexiblen Leitern verdrillten Enden
eines Heizleiters 15 verschweißt sind.
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Der leranikkopf 5 weist in seinen hohlzylindrischen Teil eine ringförmige
Nut 16 auf. Die ringförmige Nut 16 nimmt einen Keramikkern 17 in Form eines Hohlzylinders
auf. Auf den Keramikkern 17 ist außen Lage an Lage der Heizleiter 15 gewickelt.
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In den Keramikkern 17 kann außen ein Gewinde geschnitten sein, welches
den Heizleiter 15 aufnimmt. Der Keramikkern 17 enthält
eine ringförmige
Nut 18 im Bereich einer Stirnseite, die durch eine Kerbe 19 mit der Nut 18 in Verbindung
steht. Den Keramikkern 17 durchsetzt eine atial verlaufende Bohrung 21.
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Das eine Ende des Heizleiters 15 ist mit einem oder mehreren flexiblen
Leitern verdrillt, durch die Bohrung 21 geführt und mit der einen der beiden Metallhülsen
14 verschweißt. Sein anderes Ende ist mit einem oder mehreren flexiblen Leitern
verdrillt, in der ringförmigen Nut 18 befestigt, durch die Kerbe 19 geführt und
mit der anderen der beiden Metallhülsen 14 verschweißt.
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Der als Rohrheizpatrone ausgebildeto Patronenheizkörper dient in erster
Linie dazu, durch Rohre, Leitungen und dergleichen fließende Medien zu erwärmen.
Zu diesem Zweck wird der Patronenheizkörper mit seinem Innenmantel 3 über das Rohr,
die leitung oder dergl. geschoben. Da Rohre, Leitungen und dergl. im wesentlichen
die Form von Hohl zylindern aufweisen, sind auch der Außenmantel 2, der Innenmantel
3 sowie der Keramikkern 17 vorzugsweise als Hohlzylinder auggebildett der K Keramikkopf
5 im wesentlichen als Kreisring. Es ist Jedoch möglich, alle diese Teile in ihrem
Querschnitt einem von einem Kreisring abweichenden Querschnitt des Rohrs, der Leitung
oder dergl. anzupassen.
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Der Patronenheizkörper nach der Erfindung wird wie folgt hergestellt:
Der Heizleiter 15 wird an einem Ende mit mindestens einem flexiblen Leiter zu einer
der Anschlußleitungen 6 verdrillt, durch die Bohrung 21 geführt und mit Je einer
der Metallhülsen 14 verschweißt. Sodann wird der Heizleiter 15, der aus oxydiert-isolierten
Material besteht, Lage an Lage auf den Keramikkern 17 gewickelt. Sein anderes Ende
wird mit mindestens einem flexiblen Leiter zu der anderen der Anschlußleitungen
6 verdrillt, in der ringförmigen Nut 18 befestigt, durch die Kerbe 19 geführt und
mit der anderen der Metallhülsen 14 verschweiß. Die flexiblen Anschlußlettungen
6 werden durch den Keramikkopf 5 gezogen und der Keramikkopf 5 mit seiner ringförmigen
Nut
16 auf den Keramikkopf 17 gesteckt. Der Eeramekkern 17 und der Keramikkopf 5 werden,
mit dem Keramikkopf/voran zwischen Außenmantel 2 und Innenmantel 3 geschoben, die
auf Abstand gehalten und zuvor an derselben Stirnseite eingebördelt werden, bis
der Keramikkopf 5 an den Einbördelungen anliegt.
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Die keramische Einbettmasse wird in plastischer Form unter hohem Druck
zwischen den Innenmantel 3 und den Außenmantel 2 einerseits sowie den Keramikkern
17 und den Keramikkopf 5 andererseits gedrückt. Dabei dringt die keramische Binbettmasse
auch zwischen die einzelnen Lagen des Heizleiters sowie in die Nuten 11 ein. Auf
die eingedrückte Keramikmasse wird die ringförmige Metallplatte 4 in den Rohrmantel
1 eingelegt, wonach der Rohrmantel 1 durch Umbördeln des Innenmantels 3 und des
Außenmantels 2 an die ringförmige Metallplatte 4 angedockt und so der Patronenheizkörper
an dieser Seite abgeschlossen wird. Ggfl. werden der Innennantel 3 und der Außenmantel
2 an der entgegengesetzten Seite gegen den Keramikkopf 5, und zwar gegen seinen
konischen Teil 9, nachgedrUckt. Danach ist der Patronenheizkörper auch an dieser
Seite, das ist die Anschlußseite, fest abgeschlossen. Schließlich wird der gesamte
Patronenheizkörper bei einer Temperatur von ca. 7000 C gebrannt.