CARTRIDGE HEATER WITH AN OVERLOAD CUT-OUT

Abstract: 1. A tubular heater body comprising a heating coil (2) of resistance wire, which is disposed in a casing tube (1), embedded in insulating material (3), and in which fitted into the end of the casing tube is a tube portion (7, 13) which is insulated with respect to the casing tube (1), and in which an overheating protection means (9, 23) which is connected in series with the heating coil (2) and connected to a connection (11), in the form of a PTC-element, a heat sensor, a fusible element or a thermostat, is disposed in the unheated end of the tubular heater body, characterised in that the tube portion (7, 13) is connected in direct heat conducting relationship to the heating coil (2) and that the overheating protection means (9, 23) is replaceably inserted into the tube portion (7, 13) from the outside.

Description: RohrheizkorSer mit einer Uberlastsicherung Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper bestehend aus einer Heizwendel aus Widerstandsdraht, welche in Isoliermaterial eingebettet in einem Mantelrohr untergebracht ist, mit einer Überlastsicherung. Es ist z. B. aus der DE-PS 21 24 028 bekannt, Rohrheizkörper gegen Überlastung zu sichern. Dieses Problem hat besondere Bedeutung, wenn die. Rohrheizkörper in Geräten mit Kunststoffgehäusen, z. B. in derartigen Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen betrieben werden. Bei einer Überhitzung des Rohrheizkörpers kann durch Wärmestrahlung oder durch Abtropfen flüssiger Metallteile das Kunststoffgehäu- se in Brand geraten, was zu einem entsprechenden Wohnungsbrand führen kann. Gemäss dem älteren Vorschlag wird im Rohrheizkörper eine Drahtinnenseele verwendet, auf die ein Glasfaserschlauch aufgeschoben ist. Die Heizwendel wird dann auf den Glasfaserschlauch gewickelt. Bei Überhitzung des Rohrheizkörpers schmilzt die GLasfaser, wobei es zu einem Kurzschluss zwischen der Wendel und. der Innenseele komnt, durch welchen der Rohrheizkörper unmittelbar oder mittelbar über ein Relais oder dgl. abgeschaltet wird. Es sind weiterhin eine grosse Anzahl von Thermostateinrichtungen bekannt, über die der Rohrheizkörper bei Erreichen einer bestimnten Temperatur abgeschaltet wird. So ist es beispielsweise aus der US-PS 746 018 bekannt, bei flexiblen elektrischen Heizkabeln, wie sie beispielsweise für Heizdecken verwendet werden, zusätzlich zu dem Heizdraht einen Signaldraht zu wickeln. Dieser ist vom Heizdraht elektrisch getrennt. Bei einer Überhitzung des Heizkabels über einen bestimmten Punkt erhält der Signaldraht einen Stromfluss über ein Isoliermaterial, das bei niedriger Temperatur im wesentlichen ein Isolator ist, jedoch bei höheren Temperaturen elektrisch leitend wird. Die bekannten Rohrheizkörper mit Überiastsicherung haben den Nachteil, dass die Abschaltung nicht zwangsläufig bei einer genau definierten Temperatur einsetzt bzw. dass ein empfindliches und gegebenenfalls störanfälliges- Gerät in der Maschine vorgesehen sein muss, welches die Abschaltung z. B. in Abhängigkeit eines bestimmten Signaistromes durchführt. Abgesehen von dem Kostenaufwand für derartige Geräte ist nicht sichergestellt, dass sie bei dem robusten Betrieb ihre Just-ierung beibehalten oder dass sie beispielsweise durch Überbrückung ausser Funktion korken. Insbesondere beim Auswechseln des Rohrheizkörpers ist der Funktionsmechanismus oftmals nicht mehr gewährleistet. Besonders wesentlich erscheint jedoch, dass die Überlast- sicherung unabhängig von der Temperatur des Rohrheizkörpers bei einer erhöhten Stromaufnahme im Falle eines Kurzschlusses oder eines zu einem Kurzschluss führenden Zustands - wie Beginn des Durchbrennen des Rohrheizkörpers zum Mantelrohr - anspricht, dass sie andererseits jedoch nicht anspricht, wenn sich die Temperatur des Rohrheizkörpers durch Kalkansatz in noch zulässiger Weise erhöht - sie jedoch wiederum anspricht, wenn der Rohrheizkörper zu glühen beginnt oder die Temperatur der Heizwendel oder des Mantelrohres in die Nähe der Schmelztemperatur kommt. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Rohrheizkörper so auszubilden, dass er sich selbsttätig abschaltet, wenn seine Stromaufnahme einen genau definierten Grenzwert überschreitet oder wenn die Temperatur der Heizwendel oder des Mantelrohres in die Nähe der Schmelztemperatur gerät. Irgendwelche zusätzlichen Schalteinrichtungen im Gerät, die auf den Rohrheizkörper abgestimmt sein müssen, können bei den meisten Ausführungsformen entfallen. Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 10 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen. Die Ansprüche 11 bis 13 beschreiben ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Rohrheizkörpers. Durch die neue Ausbildung des Rohrheizkörpers ergeben sich mehrere Vorteile. Da der Rohrheizkörper selbst seine genau abgestimmte Schmelzsicherung oder eine andere Überlastsicherung in seinem Anschlussende enthält, entfallen eine Reihe von Unsicherheitsfaktoren. Vor allem ist sichergestellt, dass unabhängig von den Betriebsbedingungen und der Betriebszeit des mit dem Rohrheizkörper bestückten Gerätes der Ansprechwert der Überlastsicherung zwangsläufig immer der gleiche bleiben muss. Ein beabsichtigtes oder unbeabsichtigtes Ausschalten der Sicherung ist unmögllich. Da die Sicherung nicht vom Gerätehersteller, sondern vom Rohrheizkörperhersteller montiert wird, ist auch sichergestellt, dass sie exakt auf die entsprechenden Charakteristiken des Rohrheizkörpers abgestimmt ist. So kann beispielsweise ein Rohrheizkörper derselben Ausführungsform in unterschiedlichen Qualitätsstufen und für unterschiedliche Verwendungszwecke geliefert werden. Bei einer höheren Qualitätsstufe kann beispielsweise eine etwas höhere Stromaufnahme toleriert werden, während bei einer niedrigeren Qualitätsstufe der Abschaltvorgang früher erfolgen muss. Gemäss der Erfindung ist gewährleistet, dass in jedem Fall der Rohrheizkörper die richtig abgestimmte Schmelzsicherung enthält. Weiterhin sind beabsichtigte oder unbeabsichtigte Manipulationen ausgeschlossen. So ist es beispielsweise nicht möglich, im Wege der "Selbsthilfe" die entsprechende Maschine wieder in Gang zu bringen, indem beispielsweise ein Thermostat überbrückt wird. Die in den Unteransprüchen beschriebenen Ausführungsformen besitzen noch eigene besondere Vorteile. Besonders wesentlich erscheint die Auswechselbarkeit der Sicherung. Wenn die Sicherung vom Rohrheizkörperherstel ler ausgewechselt wird, so wird diesem eine Überprüfung der Ausfallursachen ermöglictht. Das Herstellerwerk hat einen besseren Überblick, ob ein Weiterbetrieb des Rohrheizkörpers zulässig oder wünschenswert ist oder ob dieser durch einen neuen ersetzt werden soll. Die beiliegenden Zeichnungen dienen der weiteen Erläuterung der Erfindung. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt des Anschussendes einer ersten Ausführungsform eines Rohrheizkörpers; Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform; Fig. 3 die Seitenansicht eines neuartigen Anschluss bolzens; Fig. 4 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 1 eines unter Verwendung des Anschlussbolzens gemäss Fig. 3 hergestellten Rohrheizkörpers; Fig. 5 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 einer Ausfüh rungsform mit PTC-Scheiben; Fig. 6 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 einer Ausfüh runsform mit Wärmefühler; Fig. 7 ähnlich wie Fig. 1 einen Schnitt einer abge wandelten Ausfsührungsform. e In einem Mantelrohr 1 eines Rohrheizkörpers ist in bekannter Weise eine elektrische Heizwendel 2 in Isoliermaterial 3, z. B. Magnesiumoxid, eingebettet. n-ie Heizwendel 2 ist an einem Anschlussbolzen 4 befestigt, welche ein langgezogenes konisches Ende 5 besitzt, das sich an einen im wesentlichen zylindrischen Kopf anschiesst. Das Anschwei ssen der Heizwendel 2 erfolgt vorzugsweise mit einer berührungslosen Schweisstechnik, z. B. einer Laserstrahl schweisstechnik, an der Schweissstelle 6. Über den zylindrischen Teil des Anschussbolzens 4 und die Schweissstelle 6 ist bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 ein Anschlussrohr 7 geschoben, das auf die Schweissstelle 6 aufgepresst ist. Das Anschlussrohr 7 wird von einer hülsenförmigen Isolierperle 8 konzentrisch im Mantelrohr 1 gehalten, wobei das Stirnende des Anschlussrohres 7 über das Stirnende der Isolierperle 8 hinausragt. In das Anschlussrohr 7 ist nun eine im wesentlichen zylindrische Schmelzsicherung 9 eingeschoben, die an einem Anschlussdrahtstück 11 befestigt ist. Über das Anschlussdrahtstück 11 ist ein Isolierschlauch 12 gezogen. Die im Mantelrohr 1 liegende Länge des Anschlussrohres 7 ist in das Isoliermaterial 3 eingebettet. Der Rohrheizkörper kann damit zur Verdichtung des Isoliermaterials 3 auf volle Länge gewalzt werden, wobei das Anschlussrohr 7 in seiner Lage entsprechend fixiert wird. Das langgezogene konische Ende 5 des Anschlussbolzens 4 ermöglicht dabei, dass sich die Presswalzen in automatischer Steuerung entsprechend einstellen können, wobei der Walzeneingriff vergrössert, jedoch der Anpressdruck konstant gehalten wird. Der Rohrheizkörper hat also einen Doppelanschluss, wobei das über die Isolierperle 8 hinausragende Ende des An schlussrohres 7 eine unmittelbare elektrische Verbindung zu der Heizwendel 2 besitzt, während das überstehende Ende des Anschlussdrahtes ll-eine elektrische Verbindung zur Heizwendel 2 über die Schmelzsicherung 9 ermöglicht. Der Rohrheizkörper kann also z. B. im Herstellerwerk zu Prüfzwecken mit einer über das Aufnahmevermögen der Schmelzsicherung 9 hinausgehenden Spannung beaufschlagt werden. Weiterhin kann über dieses Anschlussende festge stellt werden, ob die Heizwendel einschliesslich ihrer Schweissstelle 6 auf dem Anschlussbolzen 4 intakt ist. Weiterhin kann das Ende des Anschlussrohres 7 für Be triebs- oder Uberwachungszustände herangezogen werden, die nicht sicherungsbedürftig sind, z. B. Uberwachung der Temperatur-der Heizwendel 2 durch Widerstandsmessung, laufende Kontrolle des Ableitstromes usw. Die Schmelzsicherung 9 kann- einfach ausgewechselt werden, indem sie aus-dem Anschussrohr 7 herausgezogen wird. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass der Anschlussbolzen 4 entfällt. Es ist ein Anschlussrohr 13 vorgesehen, dessen im Rohrheizkörper liegendes Ende 14 langgezogen konisch ausgebildet ist. Die Heizwendel 2 ist bei 15 auf dieses konische Ende 14 aufgeschweisst. Die Schmelzsicherung 9 besitzt einen entsprechend geformten Ansatz 16, der in das Ende 14 eingesteckt ist. Die Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Anschlussbolzen 4 eingespart wird und dass die Schmelzsicherung 9 durch entsprechende Klemmung des Endes 16 besser fixiert ist. Ausserdem ist die Kontaktgabe zuverlässiger. Die Anwendung einer berührungslosen Schweisstechnik, z.B. mittels Laserstrahlen, zur Befestigung der Heizwendel 2 ist besonders bei der Ausführungsform nach Fig. 2 von besonderer Bedeutung. Bei dem bisherigen Schweissverfahren, bei welchem die Heizwendel mittels Schweisselektroden beim Schweissvorgang angepresst werden muss-, besteht die Gefahr, dass das konisch zu laufende innere Stirnende 14 des Anschlussrohres 13 eingedrückt wird. Würde man zur Vermeidung dieser Gefahr das Anschlussrohr 13 mit grösserer Wandstärke herstellen, dann würde bei einem Rohrheizkörper üblicher Dimensionierung die Stärke der Schicht aus Isolationsmaterial 3 zwischen dem Mantelrohr 1 und dem An schlussrohr 13 zu gering, so dass die Durchschlagsfestigkeit des Rohrheizkörpers beeinträchtigt würde. Die Figuren 3 und 4 dienen der Erläuterung eines Herstellungsverfahrens, das sich besonders gut zur Massenproduktion eignet. Der zylindrische Kopf des Anschlussbolzens besitzt eine Ringnut 18, so dass der äussere zylindrische Teil 19 leicht mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs abgebrochen werden kann. Da die Bruchstelle vollkommen gratfrei ist, kann über diese eine geschlitzte Hülse 20 geschoben werden, welche federnd auf dem zylindrische Restteil 21 des Anschlussbolzens aufliegt. Die Hülse 20 besteht dabei vorzugsweise aus Kupfer. Sie wird etwa bis zur Hälfte ihrer Längserstreckung auf den Teil 21 aufgeschoben. In den überstehenden Teil der Hülse 20 wird nun eine Schmelzsicherung 9 mit einem Anschluss-draht 11 eingeschoben. Die Abdichtung erfolgt durch eine entsprechend geformte Isolierstoffbuchse 22. Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform ähnelt der Ausführungsform gemäss Fig. 1. Anstelle einer Schmelzsicherung 9 werden jedoch PTC-Scheiben 23 verwendet, welche unter Zwischenlage einer isolierenden Folie 24 untergebracht sind. Die PTC-Scheiben 23 bestehen aus einem Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturgradienten. Der Stromfluss von dem Anschlussdraht 11 zu dem Anschlussbolzen 4 fällt dementsprechend mit zunehmender Erhitzung der PTC-Scheiben 23 ab. Wird also infolge Uberhitzung des Rohrheizkörpers entsprechend Wärme von dem Anschlussrohr 7 aus dem Inneren des Rohrheizkörpers auf die PTC-Elemente 23 abgeleitet, so ergibt sich ein entsprechender Abfall des Stromflusses durch die Erhöhung des Widerstandes und dementsprechend ein "Herunterregeln" der Heizleistung. Bei höherer Leistungsaufnahme des Rohrheizkörpers wird man jedoch nicht den gesamten Stromfluss über die PTC Elemente 23 leiten. Man kann durch eine entsprechende Relaisschaltung 25 eine Hilfsspannung zwischen dem Anschlussdrahtstück 11 und dem Anschlussrohr 7 aufbauen. Bei Abfall des Stromflusses über die PTC-Elemente 23 infolge unzulässiger Erwärmung wird dann durch das Relais die Hauptstromzufuhr abgeschaltet. Bei Verwendung derartiger Schaltungseinrichtungen ist selbstverständlich auch der umgekehrte Weg gangbar, d. h. anstelle der PTC-Elemente 23 können auch Elemente mit negativem Temperaturkoeffizienten verwendet werden, wobei dann bei steigendem Stromfluss die Abschaltung erfolgt. Fig. 6 zeigt, dass es von Vorteil sein kann, eine entsprechende temperaturempfi-ndliche Anordnung 26 ausserhalb des Mantelrohrs 1 des Rohrheizkörpers anzuordnen. Die schematisch dargestellte Anordnung 26 kann dabei aus den beschriebenen PTC-Elementen, jedoch auch aus anderen temperaturempfindlichen Schaltteilen,wie Bimetallschaltern oder einer elektrischen Schalteinrichtung bestehen. Dadurch, dass die Schalteinrichtung 26 aussen liegt und gekühlt wird, kann das Ansprechen derselben bis nahe an den Schmelzpunkt der Heizwendel oder des Mantelrohres 1 des Rohrheizkörpers verlegt werden. Auf der anderen Seite erfolgt jedoch ein Ansprechen, wenn der Stromfluss unzulässigerweise ansteigt, z. B wenn der Rohrheizkörper durch Lichtbogenbildung von der Heizwendel 2 auf das Mantelrohr 1 durchzubrennen beginnt. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist der Anschlussbolzen des Rohrheizkörpers als Rohr 27 ausgebil det In dem Rohr 27 ist eine Schmelzsicherung 9 untergebracht, die von einer Feder 28 so angedrückt wird, dass ein guter elektrischer Kontakt des inneren Anschlusses 29 gewährleistet ist.

Claims: 1. A tubular heater body comprising a heating coil (2) of resistance wire, which is disposed in a casing tube (1), embedded in insulating material (3), in which fitted into the end of the casing tube is a metal tube portion (7, 13) which is insulated with respect to the casing tube (1), and in which an overheating protection means (23) which is electrically connected in series with the heating coil (2) and connected to a connection (11), in the form of a PTC-element, is disposed in the unheated end of the tubular heater body, characterised in that the tube portion (7; 13; 20) which comprises a material which is a good conductor of heat is connected in heat conducting relationship to the heating coil (2) directly (Figures 1, 2, 5, 6) and/or by way of a connecting pin (4; 21) for the heating coil, which is fitted into its end towards the heating coil (Figures 1, 4 and 5), and that the overheating protection means (9; 23) which can alternatively also be in the form of a heat sensor, a fusible element or a thermostat, is replaceably inserted from the outside into the end of the tube portion remote from the heating coil, and is in thermal contact with the tube portion so that by way of the metal conduction means formed in that way there is a flow of heat from the heating coil (2) to the overload protection means (9; 23) and the latter responds to the temperature of the heating coil. 2. A tubular heater body according to claim 1 characterised in that the heating coil (2) is fixed on an elongated tapering connecting end (5; 14) of the connecting pin (4) or the tube portion (15). 3. A tubular heater body according to claim 1 or claim 2 characterised in that the heating coil (2) is pushed onto and welded on the end (14) of the tube portion (13), which is disposed in the tubular heater body and which is of an elongated conical configuraton. 4. A tubular heater body according to claims 1 to 3 characterised in that a relay circuit (25) is provided between the connecting tube (7) and the connecting wire portion (11).

Inventors: BLECKMANN, INGO, DR. MONT. DIPL.-ING.
Applicants: ELPAG AG CHUR
Application year: 1983
Main classification: H05B3
IPC codes: H05B3, H05B1