DE1103479B - Electric tubular heater and process for its manufacture - Google Patents
Electric tubular heater and process for its manufactureInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft Rohrheizkörper mit einem oder mehreren Heizdrähten, die von einem Metallmantel umgeben und von diesem durch Glasfasern elektrisch isoliert sind, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß der Querschnitt des oder der Heizleiter zwecks Erzielung einer ausreichenden Wärmeleitfähigkeit wenigstens 10% des Querschnitts der verdichtet im Mantelrohr untergebrachten Glasfasern ausmacht, die zwecks Erzielung einer ausreichenden elektrischen Isolationseigenschaft und thermischen Stabilität mehr als 90% SiO2 und weniger als 10% Metalloxyde enthalten, so daß die Glasfaserisolation ihre genannten elektrischen und thermischen Eigenschaften ohne nennenswerte Abweichung bis zu Temperaturen von 1065° C beibehält, und die Erfindung bezieht sich auf ein äußerst einfaches Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung großer bzw. endloser Längen dieser Heizkörper. The invention relates to tubular heating elements with one or more heating wires, which are surrounded by a metal jacket and electrically insulated from it by glass fibers, which are characterized in that the cross section of the heating conductor (s) is at least 10% of the cross section that is compressed in the jacket tube in order to achieve sufficient thermal conductivity accommodated glass fibers that contain more than 90% SiO 2 and less than 10% metal oxides for the purpose of achieving sufficient electrical insulation properties and thermal stability, so that the glass fiber insulation maintains its stated electrical and thermal properties without significant deviations up to temperatures of 1065 ° C, and the invention relates to an extremely simple process for the continuous manufacture of large or endless lengths of these radiators.
Es ist schon bekannt, zum Isolieren von Heizleitern Fasern aus Glas zu verwenden. Derartige Isolierungen sind aber wegen des niedrigen Erweichungs- und Schmelzpunktes üblicher Gläser nur bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen zu verwenden. Es wurde nun gefunden, daß sich auch bei hohen Temperaturen verwendbare, thermisch stabile elektrische Isolationen durch Verwendung von Glasfasern erzielen lassen, die mehr als 90% SiO2 und weniger als 10% Metalloxyde enthalten. Derartige Glasfasern können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Infolge der sehr guten elektrischen Isolationseigenschaften solcher Fasern kann die Isolierschicht verhältnismäßig dünn gemacht werden, d. h., bei Rohrheizkörpern rücken Heizleiter und Mantel näher zusammen, die Wärmeableitung vom Heizleiter wird verbessert, und eine Überhitzung des Heizleiters wird vermieden. Der elektrische Widerstand einer Isolation aus solchen von Metalloxyden befreiten Glasfasern sinkt im Gebrauch nicht ab.It is already known to use glass fibers to insulate heating conductors. However, because of the low softening and melting point of conventional glasses, such insulation can only be used at relatively low temperatures. It has now been found that thermally stable electrical insulation that can be used even at high temperatures can be achieved by using glass fibers which contain more than 90% SiO 2 and less than 10% metal oxides. Such glass fibers can be produced by methods known per se. As a result of the very good electrical insulation properties of such fibers, the insulating layer can be made relatively thin, that is, with tubular heaters, the heating conductor and jacket move closer together, the heat dissipation from the heating conductor is improved, and overheating of the heating conductor is avoided. The electrical resistance of an insulation made of such glass fibers freed from metal oxides does not decrease during use.
Nachstehend wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Rohrheizkörper gemäß der Erfindung;Fig. 1 is a longitudinal section through a tubular heater according to the invention;
Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt durch den Rohrheizkörper entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;Figure 2 is an enlarged cross-section through the tubular heater taken along line 2-2 of Figure 1;
Fig. 3 bis 9 sind Querschnitte durch Rohrheizkörper verschiedener Ausbildung gemäß der Erfindung;Figures 3 to 9 are cross-sections through tubular heaters of various designs according to the invention;
Fig. 10 ist die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Rohrheizkörpers gemäß den Fig. 1 und 2 und veranschaulicht auch die verschiedenen Herstellungsstufen des Heizkörpers;FIG. 10 is a schematic representation of an apparatus for producing a tubular heater according to FIG Figures 1 and 2 and also illustrates the various stages of manufacture of the radiator;
Fig. 11 zeigt in einer Seitenansicht und in vergrößertem Maßstab die Anordnung der verschiedenen Verformungsrollen der Vorrichtung nach Fig. 10;Fig. 11 shows in a side view and in an enlarged Scale shows the arrangement of the various deforming rollers of the device according to FIG. 10;
Fig. 12 bis 16 sind vergrößerte Querschnitte entlangFigs. 12 to 16 are enlarged cross sections taken along
Elektrischer Rohrheizkörper
und Verfahren zu seiner HerstellungElectric tubular heater
and its method of manufacture
Anmelder:Applicant:
General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)General Electric Company,
Schenectady, NY (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,Representative:
Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dipl.-Chem. Dr. phil. H. SiebeneicherDipl.-Chem. Dr. phil. H. Siebeneicher
und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,and Dr.-Ing. Th. Meyer, patent attorneys,
Köln 1, DeichmannhausCologne 1, Deichmannhaus
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. Juli 1954Claimed priority:
V. St. v. America July 26, 1954
Charles Herbert Yohe, Glen Ellyn, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt wordenCharles Herbert Yohe, Glen Ellyn, 111. (V. St. Α.),
has been named as the inventor
den Linien 12-12, 13-13, 14-14, 15-15 und 16-16 der Fig. 11 und veranschaulichen die einzelnen Verformungen ;the lines 12-12, 13-13, 14-14, 15-15 and 16-16 of FIG. 11 and illustrate the individual deformations ;
Fig. 17 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch die verschiedenen Druckrollen der Vorrichtung nach Fig. 10, und17 is an enlarged longitudinal section through the various pressure rollers of the device according to FIG Fig. 10, and
Fig. 18 bis 23 sind vergrößerte Querschnitte durch die Heizkörper entlang den Linien 18-18, 19-19, 20-20, 21-21, 22-22 und 23-23 und veranschaulichen die einzelnen Querschnitte des Rohrheizkörpers während seiner Herstellung.Figures 18-23 are enlarged cross-sections through the radiators along lines 18-18, 19-19, 20-20, 21-21, 22-22 and 23-23 and illustrate the individual cross-sections of the tubular heater during its manufacture.
In Fig. 1 ist 30 der ummantelte Heizkörper, der aus dem metallischen Widerstandsdraht 31, einer diesen Draht umgebenden Schicht 32 aus vorwiegend Kieselsäure enthaltenden Fäden und einer rohrförmigen metallischen Ummantelung 33 besteht, die sowohl den Draht 31 als auch die Schicht 32 umgibt und die Schicht 32 um den Leiter 31 zusammenpreßt, so daß der Draht 31 zentral und in Abstand von der Ummantelung 33 gehalten wird. Im fertigen Heizkörper 30 kann der metallische Widerstandsdraht 31 über die Enden der Ummantelung 33 hinausragen und einen elektrischen Anschluß 31 ß (vgl. rechte Seite der Fig. 1) bilden. Die Enden des Mantels 33 können mit Porzellan oder Glasstopfen feuchtigkeitsdicht verschlossen sein,In Fig. 1, 30 is the jacketed heater made of the metallic resistance wire 31, one of these Wire surrounding layer 32 of predominantly silica-containing threads and a tubular metallic sheath 33, which surrounds both the wire 31 and the layer 32 and the Layer 32 compresses around conductor 31 so that wire 31 is central and spaced from the jacket 33 is held. In the finished heater 30, the metallic resistance wire 31 can be via the Ends of the sheath 33 protrude and an electrical connection 31 ß (see. Right side of Fig. 1) form. The ends of the jacket 33 can be closed moisture-tight with porcelain or glass stoppers,
109 538/461109 538/461
wie es bei 34 angedeutet ist. Der Verschluß 34 kann in bekannter Weise ausgebildet sein.as indicated at 34. The closure 34 can be formed in a known manner.
Der Heizdraht 31 besteht beispielsweise aus Chrom-Nickel-Legierung, der Mantel 33 beispielsweise aus Kupfer, Messing, Aluminium oder Eisen-Chrom-Nickel-Legierung. The heating wire 31 consists, for example, of a chromium-nickel alloy, the jacket 33, for example, made of copper, brass, aluminum or iron-chromium-nickel alloy.
Die Schicht 32 aus vorwiegend Kieselsäure enthaltenden Fäden kann in verschiedenartigster Form vorliegen; vorzugsweise besteht sie aus einem textilartigen Gebilde, wie einem geflochtenen Mantel aus über 90% SiO2 enthaltendem Garn oder Faden. Die Schicht 32 kann aber auch aus einer Umhüllung aus Textilband bestehen, das aus mehr als 90% SiO2 enthaltendem Garn oder Faden hergestellt ist. In jedem Falle aber umgibt die Schicht 32 aus vorwiegend SiO2 enthaltendem Material den Heizdraht 31 und wird durch den Mantel 33 in ihrer Lage festgehalten, der durch die weiter unten beschriebene Bearbeitung die nachgiebige Schicht 32, die aber trotz alledem biegsam bleibt, stark verdichtet, so daß neben bester elektrischer Isolierfähigkeit hohe thermische Leitfähigkeit gewährleistet ist.The layer 32 of threads predominantly containing silica can be in the most varied of forms; it preferably consists of a textile-like structure, such as a braided sheath made of yarn or thread containing more than 90% SiO 2. The layer 32 can, however, also consist of a covering made of textile tape made from yarn or thread containing more than 90% SiO 2. In any case, however, the layer 32 of predominantly SiO 2 -containing material surrounds the heating wire 31 and is held in place by the jacket 33, which, as a result of the processing described below, strongly compresses the flexible layer 32, which nevertheless remains flexible. so that in addition to the best electrical insulation, high thermal conductivity is guaranteed.
Die Si O2-haltigen Fäden der Schicht 32 bestehen also aus Glasfasern, aus denen der Hauptteil der glasbildenden Metalloxyde ausgelaugt worden ist. Derartige Produkte werden so hergestellt, daß Glasfasern mit einer Mineralsäure, vorzugsweise HCl oder HNO3, mehrere Stunden bei erhöhten Temperaturen ausgelaugt werden. Das erhaltene Produkt hat einen Erweichungspunkt bei etwa 1290° C und einen Schmelzpunkt bei etwa über 1650° C. Nachstehend ist eine typische Zusammensetzung eines solchen Produktes angegeben:The Si O 2 -containing threads of the layer 32 thus consist of glass fibers from which the main part of the glass-forming metal oxides has been leached. Such products are manufactured in such a way that glass fibers are leached with a mineral acid, preferably HCl or HNO 3 , for several hours at elevated temperatures. The product obtained has a softening point of about 1290 ° C and a melting point of about 1650 ° C. A typical composition of such a product is given below:
Kieselsäure (SiO2) 95,68%Silica (SiO 2 ) 95.68%
Aluminiumoxyd (Al0O3) 1,43%Aluminum oxide (Al 0 O 3 ) 1.43%
Titanoxyd (TiOn; ."...' 0,08%Titanium oxide (TiO n ;. "... '0.08%
Eisenoxyd (Fe2 O3) 0,09 %Iron oxide (Fe 2 O 3 ) 0.09%
Calciumoxyd (CaO) 0,00%Calcium Oxide (CaO) 0.00%
Magnesiumoxyd (MgO) 0,08%Magnesium oxide (MgO) 0.08%
Alkali als Natriumoxyd (Na2O; .. 0,32%Alkali as sodium oxide (Na 2 O; .. 0.32%
Borsäureanhydrid (B2 O3) ..". 0,00%Boric anhydride (B 2 O 3 ) .. ". 0.00%
97,68%97.68%
Die restlichen 2,32% bestehen aus Hydratwasser, Absorptionswasser, unverbrannten kohlenstoffhaltigen Rückständen, nicht bestimmten Verunreinigungen und kleineren analytischen Fehlern.The remaining 2.32% consists of hydration water, absorption water, unburned carbonaceous Residues, unspecified impurities and minor analytical errors.
Eine weitere zur Laugung geeignete Glasfaser hat einen Erweichungspunkt von wenig unter 600° C und einen Schmelzpunkt von etwa 760° C und ist wie folgt zusammengesetzt:Another glass fiber suitable for leaching has a softening point of a little below 600 ° C and has a melting point of about 760 ° C and is composed as follows:
Kieselsäure (SiO2) 53,76%Silicic acid (SiO 2 ) 53.76%
Aluminiumoxyd (AUO3; 15,29%Aluminum oxide (AUO 3 ; 15.29%
Titanoxyd (TiO2) ."...' 0,08%Titanium oxide (TiO 2 ). "... '0.08%
Eisenoxyd (Fe2O3) 0,23%Iron oxide (Fe 2 O 3 ) 0.23%
Calciumoxyd (CaO) 16,80%Calcium Oxide (CaO) 16.80%
Magnesiumoxyd (MgO) 5,10%Magnesium oxide (MgO) 5.10%
Alkali als Natriumoxyd (Na2O) .. 0,42%Alkali as sodium oxide (Na 2 O) .. 0.42%
Borsäureanhydrid (B2O3) 6,60%Boric anhydride (B 2 O 3 ) 6.60%
98,28%98.28%
Die restlichen 1,72% bestehen aus unverbranntem kohlenstoffhaltigem Rückstand, Verunreinigungen aus der ursprünglichen Glasmischung und kleineren analvtischen Fehlern.The remaining 1.72% consists of unburned carbonaceous residue, made up of impurities the original glass mix and minor analgesic errors.
Dieses Glas wird mit Salzsäure einer Anfangskonzentration von etwa 11,2% etwa 5 Stunden bei etwa 60° C ausgelaugt. Danach wird das mit Säure gelaugte Produkt säurefrei gewaschen, an der Luft getrocknet und etwa 8 Stunden auf etwa 925° C erhitzt. Durch die Laugung wird der Hauptteil der glasbildenden Metalloxyde ausgelaugt, so daß im Endprodukt die Kieselsäure etwa 99% neben geringen glasbildenden Metalloxyden ausmacht, d. h., das Endprodukt besteht praktisch aus reiner Kieselsäure.This glass is treated with hydrochloric acid at an initial concentration of about 11.2% for about 5 hours about 60 ° C leached. The acid-leached product is then washed acid-free in air dried and heated to about 925 ° C for about 8 hours. The main part of the glass-forming Metal oxides leached, so that in the end product the silica is about 99% in addition to low glass-forming metal oxides, d. i.e. the end product consists practically of pure silica.
Zur Herstellung eines Heizkörpers 30 von normaler Länge genügt es, die Schicht 32 aus vorwiegend Kieselsäure enthaltenden Fäden auf den Heizdraht 31 aufzubringen und das Ganze in den vorgeformten rohrförmigen Mantel 33 einzubringen. Danach wird das Ganze kalt bearbeitet, beispielsweise kalt gewalzt oder kalt geschmiedet. Dabei wird der Querschnitt des Mantels 33 verkleinert und die Schicht 32 um den Heizdraht 31 verdichtet. Auf diese Weise ist der Heizdraht 31 fest und konzentrisch innerhalb des Mantels 33 eingelagert. Nach der Kaltbearbeitung werden die Enden des Mantels 33 irgendwie entfernt, um einen Stromanschluß an den Enden 31a des Heizleiters 31 anbringen zu können, und der Mantel 33 wird an den Enden mit Stopfen 34 aus Porzellan oder Glas verschlossen. Bei der Herstellung der Heizkörper 30 werden gewöhnlich nicht dargestellte Stahlklemmen an den Enden des Heizdrahtes 31 befestigt, die dann in die Porzellan- oder Glasstopfen 34 eingebettet werden.To produce a heater 30 of normal length, it is sufficient to use the layer 32 predominantly To apply silica-containing threads to the heating wire 31 and the whole in the preformed to bring tubular jacket 33. Then the whole thing is cold processed, for example cold rolled or cold forged. The cross section of the jacket 33 is reduced and the layer 32 around the Heating wire 31 compressed. In this way, the heating wire 31 is solid and concentric within the Sheath 33 stored. After cold working, the ends of the jacket 33 are somehow removed, a power connection at the ends 31a of the heating conductor 31 to be able to attach, and the jacket 33 is at the ends with plugs 34 made of porcelain or Glass closed. In the manufacture of the radiator 30, steel clamps, not shown, are usually used attached to the ends of the heating wire 31, which are then embedded in the porcelain or glass stoppers 34 will.
Zur Herstellung endloser Längen von Rohrheizkörpern 30 wird ein kontinuierliches Verfahren angewendet, das mit einer Vorrichtung 40 durchgeführt werden kann, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist. Die Vorrichtung 40 besteht aus einer Zuführrolle 41, von der der Heizdraht 31 abläuft, einem Flecht- oder Hüllkopf 42, dem die SiO2-haltigen Fasern in Form von Fäden oder Bändern von 44 in Richtung 43 zugeführt werden, einer Vorratsrolle 45, von der das den Mantel 33 bildende Band 33 a abgezogen wird, einer Reihe von Verformungsrollen 47, einer elektrischen Nahtschweißvorrichtung 48, einer Reihe von Verdichtungsrollen 49 und einer Aufwickelrolle 50, auf die der Heizkörper 30 fortlaufend aufgewickelt wird. Der Heizdraht 31 wird kontinuierlich von der Rolle 41 dem Kopf 42 zugeführt, dem wiederum das Si O2-haltige Fasermaterial 43 von 44 zugeführt und in dem die textile Schicht 32 in Form einer Bedeckung oder eines Mantels auf dem Heizdraht 31 erzeugt wird. Der Heizdraht 31 mit der Schicht 32 aus kieselsäurehaltigem Material wird dann vom Kopf 42 über die Leitrolle 51 einer Reihe von Verformungsrollen 47 zugeführt. Das den Mantel 33 bildende Band 33 a wird kontinuierlich von der Vorratsrolle 45 über die Leitrolle 52 den Verformungsrollen 47 zugeführt, in denen das Band 33 a kontinuierlich zum Mantel 33 über der nachgiebigen Schicht 32 aus kieselsäurehaltigen Fasern verformt wird. Danach wird das Ganze kontinuierlich der elektrischen Nahtschweißmaschine 48 zugeführt, in der die benachbarten Längskanten des Bandes 33 a unter Bildung eines rohrförmigen Mantels 33 zusammengeschweißt werden. Von der kontinuierlichen Nahtschweißmaschine 48 gelangt das Ganze zu den Verdichtungsrollen 49, in denen das Ganze unter Kaltbearbeitung in den fertigen Heizkörper 30 übergeführt wird. Dieser wird über die Leitrollen 53 auf die Vorratsrolle 50 aufgewickelt.To produce endless lengths of tubular heating elements 30, a continuous process is used which can be carried out with an apparatus 40 as shown in FIG. 10. The device 40 consists of a feed roller 41 from which the heating wire 31 runs off, a braiding or cladding head 42 to which the SiO 2 -containing fibers are fed in the form of threads or ribbons from 44 in the direction 43, a supply roller 45 from which the strip 33 a forming the jacket 33 is pulled off, a series of deforming rollers 47, an electric seam welding device 48, a series of compression rollers 49 and a winding roller 50, onto which the heating element 30 is continuously wound. The heating wire 31 is continuously fed from the roll 41 to the head 42, to which the Si O 2 -containing fiber material 43 from 44 is fed and in which the textile layer 32 is produced in the form of a covering or a jacket on the heating wire 31. The heating wire 31 with the layer 32 of siliceous material is then fed from the head 42 via the guide roller 51 to a series of deforming rollers 47. The band 33 a forming the jacket 33 is continuously fed from the supply roll 45 via the guide roller 52 to the deformation rollers 47, in which the band 33 a is continuously deformed to form the jacket 33 over the flexible layer 32 of silica-containing fibers. Then the whole thing is continuously fed to the electric seam welding machine 48, in which the adjacent longitudinal edges of the strip 33 a are welded together to form a tubular jacket 33. From the continuous seam welding machine 48, the whole arrives at the compression rollers 49, in which the whole is transferred into the finished heating element 30 by cold working. This is wound onto the supply roll 50 via the guide rollers 53.
Die Arbeitsweise der Verformungsrollen 47 ist am besten mit Bezug auf die Fig. 11 bis 16 zu verstehen,The operation of the deforming rollers 47 is best understood with reference to Figs. 11-16,
in denen die Anordnung der einzelnen Verformungsrollen diagrammatisch dargestellt ist. Nach Fig. 11 sind fünf einzelne Paare von Verformungsrollen 61-62, 63-64, 65-66, 67-68 und 69-70 hintereinander angeordnet. Das fläche Band 33 α wird zwischen das erste Paar Verformungsrollen 61-62 eingeführt und wandert dann durch die anschließenden Rollenpaare unter Verformung des Bandes, wie es in den Fig. 11, 12, 13 und 14 dargestellt ist. Zwischen dem dritten Rollenpaar 65-66 und dem vierten Rollenpaar 67-68 wird der mit der Textilumhüllung 32 aus Si O2-haltigen Fäden umkleidete Heizdraht 31 über die Leitrolle 71 in das vorgeformte Band 33 α eingeführt. In dem vierten Paar von Verformungsrollen 67-68 wird das vorgeformte Band 33 α weiter rohrförmig verformt, und in dem fünften Paar von Verformungsrollen 69-70 wird die Verformung zu dem geschlossenen rohrförmigen Mantel 33 beendet. Die benachbarten Kanten bilden den Längssaum des Mantels 33. in which the arrangement of the individual deformation rollers is shown diagrammatically. According to FIG. 11, five individual pairs of deforming rollers 61-62, 63-64, 65-66, 67-68 and 69-70 are arranged one behind the other. The flat belt 33 α is inserted between the first pair of deforming rollers 61-62 and then migrates through the subsequent pairs of rollers while deforming the belt, as shown in FIGS. 11, 12, 13 and 14. Between the third pair of rollers 65-66 and the fourth pair of rollers 67-68 , the heating wire 31 , which is covered with the textile covering 32 made of SiO 2 -containing threads, is introduced into the preformed belt 33 α via the guide roller 71. In the fourth pair of forming rollers 67-68, the preformed band is 33 α further deformed tubular, and in the fifth pair of forming rollers 69-70, the deformation is terminated at the closed tubular sheath 33rd The adjacent edges form the longitudinal seam of the jacket 33.
In der elektrischen Nahtschweißvorrichtung 48 werden diese aneinanderstoßenden Kanten verschweißt.These abutting edges are welded in the electric seam welding device 48.
Die Arbeitsweise der Verdichtungsrollen 49 ist am besten mit Bezug auf die Fig. 17 bis 23 zu verstehen, in denen die Anordnung der einzelnen Verdichtungsrollen diagrammatisch dargestellt ist. Nach Fig. 17 sind fünf Paare von Verdichtungsrollen 81-82, 83-84, 85-86, 87-88 und 89-90 hintereinander angeordnet. Der Heizkörper 30 geht nacheinander durch die verschiedenen Paare von Verdichtungsrollen, wobei sein Querschnitt nach und nach verkleinert wird. Bei der dargestellten Verdichtung sind die Rollen derart angeordnet, daß dem Rohrheizkörper 30 nacheinander um 90° verdrehte elliptische Querschnitte gegeben werden, wie es in den Fig. 19, 20, 21 und 22 dargestellt ist. Dementsprechend ist der Durchmesser des in die Verdichtungsrollen 81 und 82 einlaufenden Mantels 33 (vgl. Fig. 18) wesentlich größer als der des Mantels, der die Verdichtungsrollen 89-90 verläßt (vgl. Fig. 23). Die Orientierung der verschiedenen elliptischen Durchgänge verhindert Gratbildung am Mantel 33, wenn sein Durchmesser nach und nach verkleinert und die nachgiebige Schicht 32 aus kieselsäurehaltigem Fasermaterial um den Heizdraht 31 verdichtet wird. Auf diese Weise wird der Heizdraht 31 fest in den Mantel 33 eingelagert.The operation of the compaction rollers 49 is best understood with reference to Figures 17-23, in which the arrangement of the individual compaction rollers is shown diagrammatically. According to Fig. 17, five pairs of compaction rollers 81-82, 83-84, 85-86, 87-88 and 89-90 are arranged one behind the other. The heater 30 passes through the various pairs of compression rollers one after the other, gradually reducing its cross-section. In the compression shown, the rollers are arranged in such a way that the tubular heating element 30 is given, one after the other, elliptical cross-sections rotated by 90 °, as shown in FIGS. 19, 20, 21 and 22. Accordingly, the diameter of the jacket 33 entering the compression rollers 81 and 82 (cf. FIG. 18) is significantly larger than that of the jacket which leaves the compression rollers 89-90 (cf. FIG. 23). The orientation of the various elliptical passages prevents burrs from forming on the jacket 33 when its diameter is gradually reduced and the flexible layer 32 of silica-containing fiber material around the heating wire 31 is compressed. In this way, the heating wire 31 is firmly embedded in the jacket 33.
Ist es notwendig, beim Aufbringen des Garns oder Fadens im Umhüllungskopf 42 ein Schmiermittel, wie Wachs od. dgl., zu verwenden, so soll dieses Schmiermittel wieder entfernt werden, bevor der Mantel 33 aufgebracht wird. Das Schmiermittel kann einfach abgebrannt werden, indem der umhüllte Heizdraht beispielsweise durch einen nicht dargestellten Ofen zwischen Umhüllungskopf 42 und Leitrolle 51 geführt wird. Auf diese Möglichkeit wird besonders hingewiesen, da es wünschenswert ist, daß im fertigen Rohrheizkörper 30 unter dem Mantel 33 keine Fremdstoffe, insbesondere keine Feuchtigkeit, eingeschlossen werden.If it is necessary to use a lubricant such as wax or the like when applying the yarn or thread in the wrapping head 42 , this lubricant should be removed again before the jacket 33 is applied. The lubricant can simply be burned off by guiding the sheathed heating wire, for example through a furnace (not shown), between the sheathing head 42 and the guide roller 51. Attention is drawn to this possibility, since it is desirable that no foreign substances, in particular no moisture, are enclosed in the finished tubular heating element 30 under the jacket 33.
Als Beispiel sei angegeben, daß der rohrförmige Mantel 33 nach Fig. 18 einen äußeren Durchmesser von etwa 4 mm hat und nach Fig. 23 einen Enddurchmesser von etwa 3,2 mm. Der Innendurchmesser des Mantels 33 ist im Endzustand beispielsweise etwa 2 mm und der Außendurchmesser des Heizdrahtes 31 0,76 mm, d. h., der Querschnitt des Heizdrahtes macht etwas mehr als 16% des Querschnitts der Einbettungsschicht 32 aus kieselsäurehaltigen Fasern aus. Die Enddichte der nachgiebigen Schicht 32 beträgt beispielsweise 1,2 bis 1,4 g/cm3.As an example it should be stated that the tubular jacket 33 according to FIG. 18 has an outer diameter of approximately 4 mm and according to FIG. 23 an end diameter of approximately 3.2 mm. The inner diameter of the jacket 33 is in the final state, for example, about 2 mm and the outer diameter of the heating wire 31 0.76 mm, that is, the cross section of the heating wire makes up slightly more than 16% of the cross section of the embedding layer 32 made of siliceous fibers. The final density of the compliant layer 32 is, for example, 1.2 to 1.4 g / cm 3 .
Das beschriebene kontinuierliche Verfahren zur Herstellung der Heizleiter 30 ist besonders vorteilhaft, da es endlose Längen der Heizleiter herzustellen gestattet und da in den hergestellten Rohrheizkörpern der Heizdraht 31 zentral eingebettet ist und eine Isolation gleichbleibender Dicke zwischen dem Heizdraht 31 und dem metallischen Mantel 33 gebildet wird.The described continuous process for producing the heating conductor 30 is particularly advantageous because it allows the production of endless lengths of the heating conductor and because the heating wire 31 is centrally embedded in the tubular heating elements produced and an insulation of constant thickness is formed between the heating wire 31 and the metallic jacket 33 .
Die Rohrheizkörper gemäß der Erfindung können mit Bezug auf die Zahl der Heizdrähte, die in der Ummantelung angeordnet sind, und mit Bezug auf die Ummantelung sehr verschieden ausgeführt werden, ίο wie aus den Fig. 3 bis 9 zu entnehmen ist. In jedem Fall ist jeder einzelne Heizdraht getrennt von einer eigenen nachgiebigen Schicht aus SiO2-haltigen Fasern umgeben; es können mehrere solcher Heizdrähte mit ihrer Umhüllung aus SiO2-haltigen Fasern zusammen in einem einzigen Mantel eingeschlossen werden. Danach wird in der beschriebenen Weise kalt bearbeitet, um den Querschnitt zu verringern und die kieselsäurehaltigen Fasern um die Heizdrähte zu verdichten. The tubular heating element according to the invention can be made very different with respect to the number of heating wires which are arranged in the casing and with respect to the casing, ίο as can be seen from FIGS. 3 to 9. In any case, each individual heating wire is surrounded separately by its own flexible layer of SiO 2 -containing fibers; several such heating wires with their sheathing made of SiO 2 -containing fibers can be enclosed together in a single sheath. This is followed by cold processing in the manner described in order to reduce the cross-section and to compress the silicic acid-containing fibers around the heating wires.
Nach Fig. 3 besteht der Rohrheizkörper 100 aus drei einzelnen Heizdrähten 101 von kreisrundem Querschnitt, drei einzelnen nachgiebigen Schichten 102 aus kieselsäurehaltigen Fasern und einem gemeinsamen Metallmantel 103 von kreisförmigem Querschnitt. According to FIG. 3, the tubular heating element 100 consists of three individual heating wires 101 of circular cross-section, three individual flexible layers 102 of silica-containing fibers and a common metal jacket 103 of circular cross-section.
Der Rohrheizkörper 110 nach Fig. 4 enthält sieben einzelne metallische Heizdrähte 111 von kreisförmigem Querschnitt, sieben einzelne nachgiebige Schichten 112 aus Si O2-haltigen Fasern und einen gemeinsamen metallischen Mantel 113 von kreisförmigem Querschnitt.The tubular heating element 110 according to FIG. 4 contains seven individual metallic heating wires 111 of circular cross-section, seven individual flexible layers 112 of SiO 2 -containing fibers and a common metallic jacket 113 of circular cross-section.
Nach Fig. 5 besteht der Rohrheizkörper 120 ausAccording to Fig. 5, the tubular heater 120 consists of
einem einzigen metallischen Widerstandsdraht 121 von ovalem Querschnitt, einer einzigen nachgiebigen Schicht 122 aus kieselsäurehaltigen Fasern und einem Metallmantel 123 von ovalem Querschnitt.a single metallic resistance wire 121 of oval cross-section, a single resilient layer 122 of siliceous fibers and a metal jacket 123 of oval cross-section.
Der Rohrheizkörper 130 nach Fig. 6 enthält drei einzelne metallische Heizdrähte 131 von kreisförmigem Querschnitt, drei einzelne nachgiebige Schichten 132 aus Si O2-haltigen Fasern und einen gemeinsamen Metallmantel 133 von dreieckigem Querschnitt.The tubular heating element 130 according to FIG. 6 contains three individual metallic heating wires 131 of circular cross-section, three individual flexible layers 132 of SiO 2 -containing fibers and a common metal jacket 133 of triangular cross-section.
In Fig. 7 ist ein Heizkörper 140 dargestellt, der die drei metallischen Heizdrähte 141 a, 141 b und 141 a, drei gesonderte nachgiebige Schichten 142 aus kieselsäurehaltigen Fasern und einen gemeinsamen metallischen Mantel 143 von kreisförmigem Querschnitt enthält. Im Heizkörper 140 haben die Heizdrähte 141 α kreisförmigen Querschnitt und sind auf gegenüberliegenden Seiten des in der Mitte befindlichen Heizdrahtes 141 b von ovalem Querschnitt angeordnet. Die Heizdrähte 141 α haben etwas geringeren Querschnitt als der in der Mitte befindliche Heizdraht 141 b. In Fig. 7, a heater 140 is shown, which contains the three metallic heating wires 141 a, 141 b and 141 a, three separate flexible layers 142 made of siliceous fibers and a common metallic jacket 143 of circular cross-section. In the heating element 140 , the heating wires 141 α have a circular cross-section and are arranged on opposite sides of the heating wire 141 b located in the center and have an oval cross-section. The heating wires 141 α have a slightly smaller cross section than the heating wire 141 b located in the middle.
Nach Fig. 8 enthält der Heizkörper 150 drei einzelne metallische Heizdrähte 151 a, 151 b und 151 a, drei einzelne nachgiebige Schichten 152 aus kieselsäurehaltigen Fasern und einen gemeinsamen Metallmantel 153 von quadratischem Querschnitt. Die Heizdrähte 151a haben quadratischen Querschnitt und sind auf einer Seite des Heizkörpers angeordnet, während der Heizdraht 151 b von rechteckigem Querschnitt auf der anderen Seite des Heizkörpers angeordnet ist. Die Heizdrähte 151a haben geringeren Querschnitt als der Heizdraht 151 b. ~ According to Fig. 8, the heater 150 includes three individual metallic heating wires 151 a, 151 b and 151 a, three individual flexible layers 152 made of siliceous fibers and a common metal jacket 153 of square cross-section. The heating wires 151a have square cross section and are arranged on a side of the radiator, while the filament 151 b of rectangular cross-section on the other side of the radiator is arranged. The heating wires 151a have b smaller cross section than the heating wire 151st ~
Nach Fig. 9 besteht der Heizkörper 160 aus zwei einzelnen metallischen Heizdrähten 161 von kreisförmigem Querschnitt, zwei gesonderten nachgiebigen |Schichten 162 aus kieselsäurehaltigen Fasern und peinem gemeinsamen Mantel 163. Der Mantel 163 ist FJin Form einer Acht gebogen, und die Längskanten 7oJJl63a sind in der Mitte zusammengedrückt, so daß dieAccording to FIG. 9, the heating element 160 consists of two individual metallic heating wires 161 of circular cross-section, two separate flexible layers 162 of silicic acid-containing fibers and a common jacket 163. The jacket 163 is bent in the shape of a figure eight, and the longitudinal edges 7oJJl63a are in the figure Center compressed so that the
beiden Heizdrähte 161 in zwei voneinander getrennten Räumen untergebracht sind.two heating wires 161 are housed in two separate rooms.
Claims (2)
Deutsche Patentschriften Nr. 709177, 744 460, 014, 758 724, 895 798.Considered publications:
German Patent Nos. 709177, 744 460, 014, 758 724, 895 798.
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