DE2546846A1

DE2546846A1 - Abschluss eines elektrischen rohrheizkoerpers

Info

Publication number: DE2546846A1
Application number: DE19752546846
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Duras; Wilhelm Ing Grad Koslowski; Klaus Ing Grad Schuetz
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1975-10-18
Filing date: 1975-10-18
Publication date: 1977-04-21
Also published as: DE2546846C2

Description

Abschluß eines elektrischen Roirheizkörpers
Die Erfindung betrifft den Abschluß eines elektrischen Rohrheizkörpers, in dessen Mantelrohr in einer Isolierstoffmasse ein elektrischer Heizleiter eingebettet ist und in dessen Mantelrohrenden ein Gie£harz eingefüllt ist. Die Erfindung betrifft auch eine Gießharzmischung zur Herstellung dieses Abschlusses.
Ein derartiger Abschluß ist bekannt (Deutsches Gebrauchsmuster 71 23 210). Bei diesem bekannten Abschluß genügt aber die Gießharzfüllung nicht, um Feuchtigkeitsdichte auch auf Dauer zu gewährleisten. Um ein Eindringen von Feuchtigkeit zu vermeiden, ist in die Gießharzfüllung eine Isolierstoffperle und ein Schrumpfschlauch eingesetzt.
Um bei einem Rohrheizkörper Feuchtigkeitsdichte zu erreichen, wurde weiterhin vorgeschlagen (Deutsche Auslegeschrift 15 65 660, US-Patentschrift 3 113 ^34), ein das Mantelrohrende umschließendes und über dieses hinausragendes Teil, nämlich einen Schrumpfschlauch bzw. eine feste Epoxidhülse, vorzusehen und dieses Teil mit einer Silicon- bzw. Epoxidmasse auszugießen.
Die bekannten Abschlüsse befriedigen zum einen deswegen nicht, weil die Einzelteile dem Mantelrohrende gegenüber exakt positioniert werden müssen, da sonst die ihnen zugeschriebene Wirkung in Frage gestellt ist. Andererseits entstellen durch die zusätzlichen Teile weitere Grenzschichten, die feuchtigkeitsdicht bzw. wasserdampfdiffusionsdicht ausgelegt sein müssen. Die Zuverlässigkeit der Abschlüsse insbesondere nach längerem Betrieb des Heizkörpers ist demnach unsicher.
Es hat sioh gezeigt, daß bereits beim Aushärten des Gießharzes, infolge der hiermit verbundenen Schrumpfung, eine Ablösung des Gießharzes von der Isolierstoffmasse stattfinden kann. Die hicrbei auftretenden Risse beeinträchtigen die Diclltwirkunf stark. Naturgemäß ist der Heizkörper im Betrieb einer Temperaturwechselbeanspruchung ausgesetzt, die zu Dehnungsbewegungen des elektrischen Anschlußbolzens und des Mantelrohrs führt.
Das sprödg aushärtende Gießharz wird hierdurch so belastet, daß sich Risse ausbilden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abschluß für einen Rohrheizkörper aus einer Mehrkomponentenepoxid-Gießharzmischung vorzuschlagen, der eine innige Verbindung mit der Isolierstoffmasse annimmt, nicht zur Ablösung neigt und die an einen derartigen Abschluß gestellten Anforderungen erfüllt.
Nach der Erfindung ist die innige Verbindung mit der Isolierstoffmasse dadurch erreicht, daß durch Einstellung der Viskosität der Gießharzmischung eine Teilmenge der Gießharzfüllung im Verarbeitunszustand in die Grenzschicht der Isolierstoffmasse eingedrungen ist. Hierdurch ist vermieden, daß sich bei Schrumpf- oder Dehnungsbewegungen zwischen der Oberfläche des Füllstoffs und der Gießharzfüllung Risse bilden können, in denen sich Feuchtigkeit sammeln könnte. Gleichzeitig ist die bei der Aushärtung der Gießharzmischung auftretende Schrumpfung in der Grenzschicht vermindert.
Die Dicke der Grenzschicht, die mit Gießharz getränkt ist, liegt vorzugsweise in der Größenordnung mchrerer Millimeter.
Um eine heißhärtende Epoxidharzmischung auf die geeignete Viskositt.t einzustellen, wird dieser im Verarbeitungszustand ein reaktiver Verdünner beigemischt. Ein derartiger reaktiver Verdünner ist eine kurzkettige aliphatische Glycidverbindung.
Der reaktive Verdünner hat gegenüber einem anderen Verdünner den Vorteils dali er mit der Gießharzmischung aushärtet, also nicht beim Ausharten unter Blasenbildung abdampft.
Es hat sich erwiesen, daß die Beimischung von etwa 10 Gewichtsteilen reaktiver Verdünner auf 100 Gewichtsteile Epoxidharz, den erforderlichen Härter nicht mit eingerechnet, besonders günstig ist. Geeignet ist der rcaktivc Verdünner DY 022 (CIBA-GEIGY).
Weiter wurde gefunden, daß es für eine sichere Dichtwirkung des Abschlusses vorteilhaft ist, wenn die Epoxidharzmischung in ausgehärtetem Zustand flexibel ist. Um dies zu erreichen, ist der Gießharzmisciiung ein Flexibilisator beigemischt. Für die Flexibilisierung des hei ßhcrt enden Epoxidharzes eignen sich langkettige Verbindungen mit zwei endständigen OH-Gruppen, deren Diglycidätherß Anhydrithärter mit aliphatischen Seitenketten und auch Anhydrite längerkettiger Dicarbonsäuren.
Als günstig hat sich der Flexibilisator DY 040 (CIBA-GEIGY) erwiesen. Vorzugsweise werden der Epoxidharzmischung etwa 50 Gewichtsteile dieses Flexibilisators, bezogen auf 100 Gewichtsteile Epoxidharz (den Härter nicht mitgerechnet) beigemischt. Es ist hiermit erreicht, daß das in den Mantelrohrenden ausgehärtete Gießharz, ohne die Gefahr von Riß@bildungen, Wärmespannungen des Mantelrohrs und des Anschlußbolzens nachgibt, ohne sich von diesen zu lösen. Die Flexibilität des ausgehärteten Gießharzes ist dabei so groß, daß die Adhäsionskräfte zwischen Gießharz und Mantelrohr bzw. Anschlußbolzen größer bleiben als etwa auftretende innere Gegenspannungen.
Da der Flexibilisator die Härtungszeit verlängert, dies bei der Produktion jedoch unerwünscht ist, wird der Epoxidharzmischung ein Beschleuniger zugegeben.
Üblicherweise ist das Mantelrohrende sichtseitig mit einer starren Absclilußperle abgedeckt. Diese Perle kann in bestimmten Fallen die flexible Anpassung des Gießharzes an den jewelligen Dehnungszustand von Mantelrohr bzw. Anschlußbolzen behindern. Um dics zu vermeiden, ist das Gießharz in Weiterbildung der Erfindung in gewissem Maße kompressibel. Hierfür müssen besondere Maßnahmen getroffen werden. Es ist günstig, der Gießharzmasse einen FUllstoEf beizumischen, der Gasreste gebunden hat. Beispielsweise eignet sich als Füllstoff Magnesiumoxid, dessen adsorbierten Gasreste führen schon bei einer Zumischung von wenigen Prozent zu einer ausreichenden Kompressibilität.
Eine zum Abschluß eines Rohrheizkörpers günstige Epoxidharzmischung hat insgesamt vorteilhaft folgende Zusammensetzung: Epoxidharz 100 Gewichtsteile Härter 105 - 120 Gewichtsteile Beschleuniger 1 - 2 Gewichtsteile Flexibilisator 45 - 55 Gewichtsteile reaktiver Verdünncr 7 - 13 Gewichtsteile.
Die relativ hohe Härterbeigabe empfiehlt sich wegen des Einsatzes von reaktivem Vcrdünner.
Nach dem Einfüllen, Verdichten und Austrocknen der Isolierstoffmasse im Mantelrohr, die aus Magnesiumoxidpulver besteht, wird eine -Charge des aus den genannten Komponenten bestehenden dünnflüssigen Gießharzes in jedes Mantelrohrende einge-Danachfüllt. erfolgt nach Vorerhitzung die Aushärtung. Abschließend kann die Abschlußperle, beispielsweise mittels Siliconpaste, einge*;lebt werden. Es hat sich gezeigt, daß der Gießharzabschluß die bisherigen Abschlüsse hinsichtlich Isolationswiderstand und Durchschlagspannungsfestigkeit weit übertrifft, daß er die bei der Galvanikbehandlung erforderliche Chemikalienbeständigkeit aufweist und keine Wasserdampfdiffusion stattfindet. Darüber hinaus ist der Gießharzabschluß temperaturfest und temperaturwechselbeständig. Diese günstigen Eigenschaften bleiben auch nach langem Betrieb des Rohrheizkörpers erhalten.
Ein weiterer Vorteil besteht in der einfachen Verarbeitbarkeit der Gießharzmischung, die bei Raumtemperatur tagelang verarbeitbar ist.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden beschrieben. Die Figur zeigt vergrößert einen erfindungsgemäßen Abschluß im Schnitt.
In einem Mantelrohr 1 ist ein elektrischer IIeizleiter 2 in Isolierstoffmasse 3 eingebettet. Der elektrische Heizleiter 2 ist mit einem elektrischen Anschlußbolzen 4 vcrbunden. Die Isolierstoffmasse besteht aus pulvrigcm Magnesiumoxid. Sie ist nach dem Einfüllenausgetrocknet und zur Verbesserung der Wärmeileitfähigkeit verdichtet.
Ein ausgehärteter, flexibler Gießharzpfropfen 5 liegt im Bereich des Mantelrolirendes 6. Zwischen dem Gießharzp£ropfen 5 und der Isolierstoffmasse 3 ist keine Grenzfiüche ausgebildet, sondern der Gießharzpfropfen 5 überlagert in einer Grenzschicht 7 die Isolierstoffmasse 3. Die Dic]ce der Grenzschicht beträgt etwa 5 mm.
Auf den Gießharzpfropfen 5 ist eine Abschlußperle 8, beispielsweise mittels Siliconpaste 9 aufgeklebt.
Der Gießharzpfropfen 5 ist so flexibel, daß sich mit dem Fingernagel Eindrücke erzielen lassen.
Die Gießharzmischung, die zur Erzeugung des Gießharzpfropfens 5 auf die Isolierstoffmasse 3 gegossen wurde, hat folgende Zusammensetzung: 100 Gewlchtsteile IIarz CY 205 112 Gewichtsteile Härter HY 905 1,5 Gewichtsteile Beschleuniger DY 061 50 Gewichtsteile Flexibilisator DY 040 10 Gewichtsteile reaktiver Verdünner DY 022 (Kurzbezeichnungen des Herstellers CIBA-GEIGY) Zur optimalen Aushärtung der Gießharzmischung wurde ein fallender Temperaturgang gewählt. Es wurde nacheinander eine Vorlçärmzone von 250 - 260 ° C, eine Spritzzone von 150 - 170 ° C und eine Aushärtezone von 100 - 110 0 C durchfahren.
Elektrische Messungen haben einen Isolationswiderstand von mindestens 104 M#und eine Durchschlagsspannungsfestigkeit von mindestens 2,5 kV ermittelt.
L e e r s e i t e

Claims

SCIiTUTZA?TSPRÜCHE 1. Abschluß eines elektrischen Rohrheizkörpers, in dessen tiantelrohr in einer Isolierstoffmasse ein elektrischer Ileizleiter eingebettet ist und in dessen Mantelrohrenden ein Gießharz eingefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einstellung der Viskösität der Gießharzmischung (5) eine Teilmcnge der Gießharzfüllung im Yerarbeitungszustand in die Grcnzscliiclit (7) der Isolierstoffmasse (3) eingedrungen ist.
2. Abschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Grenschicht (7) die' mit Gießharz (5) getränkt ist, in der Größenordnung mehrerer Millime ter liegt.
3. Abschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer heißhärtenden Epoxidharzmischung im Verarbeitungszustand ein reaktiver Verdünner beigemischt ist.
4. Abschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 19 - 30 Gewichtsteile reaktiver Verdünner bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz beigemischt sind.
5. Abschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 10 Gewichtsteile reaktiver Verdünner bezogen auf 100 Gewichtstcile harz beigemischt sind.
6. Absclllut nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz (5) einen Flexibilisator enthält.
7. Abschluß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz (5) etwa 5 - 70 Gewichtsteile eines Flexibilisators, bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz, entält.
8. Abschluß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dank das Gießharz (5) etwa 50 Gewichtsteile eines Flexibilisators, bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz, enthält.
9. Abschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießharzmischung Beschleuniger beigemischt ist.
10. Abschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dan das Gießharz (5) kompressibel ist.
11. Abschluß; nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gießharz (5) Füllstoff mit adsorbierten Gasresten zugesetzt ist.
12. Gießharzmischung zur Herstellung eines Abschlusses nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 100 Gewichtsteile heißhärtendes Epoxidharz 105 - 120 Gewichtsteile Härter 1 - 2 Gewichtsteile Beschleuniger 45 - 55 Gewichtsteile Flexibilisator 7 - 13 Gewichtsteile reaktiver Verdünner.