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Die Erfindung betrifft ein Heizelement, welches einen
elektrischen Widerstandsheizdraht aufweist, der im
Inneren einer ersten Metallhülle angeordnet ist, welche
ihrerseits in einer zweiten, an einem Ende
verschlossenen Hülle aufgenommen ist. Diese zweite Hülle kann aus
Metall oder aus Glas sein.
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Die Heizelemente des von der Erfindung betroffenen Typs
sind dazu bestimmt, für das Aufheizen eines Fluides, im
Allgemeinen Wasser, eingesetzt zu werden, welches sich
im Inneren eines dichten Behälters befindet. Man kann
als Beispiel für einen derartigen Behälter die
Heißwassergefäße, die mit Wasser oder Öl betriebenen
Heizstrahler, die Wäschetrockner usw. nennen, wobei die
Strahler und Wäschetrockner einzeln eingesetzt oder
Teil eines Heiznetzes sein können.
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Damit die Sicherheit des Benutzers gewährleistet ist,
sehen die Bestimmungen im Allgemeinen vor, daß das
Gehäuse der Geräte mit Erde verbunden sein soll. Es ist
möglich, die Geräte nicht mit Erde zu verbinden; in
diesem Fall muß jedoch die elektrische Isolierung des
elektrischen Teils eine erhöhte Qualität aufweisen und
diese wird oft durch zwei getrennte,
übereinanderliegende Isolierschichten gebildet, die die Bestimmungen
als Doppelisolierung bezeichnen.
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Die von der Erfindung betroffenen Heizelemente sind vom
Typ mit Doppelisolierung. Während ihres Einsatzes
durchsetzt die zweite Hülle bzw. äußere Hülle jedes
Heizelementes, die im allgemeinen ein Rohr ist, die
Wand des Behälters so, daß sie über den größten Teil
ihrer Länge in das Fluid eintaucht, wobei ihr
geschlossenen Ende im Inneren und ihr offenes Ende an der
Außenseite angeordnet ist, um den Anschluß des
elektrischen Heizwiderstandes zu ermöglichen. Die äußere
Hülle ist in dem Bereich, mit dem sie die Wand des
Behälters durchdringt, in einem Montagebock aufgenommen,
welcher gleichzeitig deren Positionssicherung und die
erforderliche Dichtheit gegenüber der Wand des
Behälters gewährleistet.
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Die Verwendung eines Glasrohres als äußere Hülle eines
Heizelementes hat mehrere Vorteile, die den Fachleuten
bekannt sind und die hier nicht vollständig aufgeführt
werden müssen. Es wird nur darauf hingewiesen, daß das
Glas, welches dieses Rohr bildet, so gewählt wird, daß
es für eine Infrarotstrahlung durchlässig ist; dadurch
wird das Fluid direkt durch Infrarotstrahlen
aufgeheizt, die das Rohr durchdringen und dieses nur sehr
geringfügig aufwärmen, so daß seine Temperatur in der
Größenordnung von 60 bis 70ºC bleibt. Diese gemäßigte
Temperatur ebenso wie die glatte Oberfläche des Glases
begünstigen die Bildung von störenden Ablagerungen auf
dem Glasrohr nicht.
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Obwohl das Glasrohr beachtliche Vorteile bietet, hat es
doch einen erheblichen Nachteil, der sich daraus
ergibt, daß es ziemlich zerbrechlich ist. Es kann im
Inneren des dichten Behälters zerbrechen oder auch nur
reißen und sich mit dem aufzuheizenden Fluid füllen.
In einem solchen Fall bleibt die anfängliche Qualität
der elektrischen Isolierung nicht mehr erhalten.
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Wenn die äußere Hülle aus Metall besteht, sind ihr
Bruch oder ihr Reißen als Folge eines Stoßes sehr viel
weniger zu befürchten; es kann jedoch passieren, daß
die Qualität der elektrischen Isolierung sich mit der
Zeit verschlechtert.
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Wenn die beiden Isolierwirkungen gleichzeitig
ungenügend sind, besteht eine schwere Gefahr für Jedermann,
der in direkte Berührung mit dem dichten Behälter oder
mit den mit diesem letzteren verbundenen Rohren oder
Armaturen kommt, ohne daß er durch eine elektrische
Isoliereinrichtung geschützt ist. In der Tat bringt ein
Strom von einigen Milliampere für eine Person die
Gefahr eines Elektroschocks; einige Normen begrenzen die
Stärke des Streustromes, dem eine Person unbeabsichtigt
ausgesetzt werden darf, bereits auf 6 mA.
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Man kennt durch die Druckschriften U.S.A. 41 03 319 und
G.B.A. 13 73 093 Heizelemente, die aus einem Rohr
bestehen, in dessen Innerem einerseits ein elektrischer
Heizwiderstand, andererseits mindestens eine
zusätzliche Elektrode angeordnet sind, die Teil eines
Sicherheitsschaltkreises ist, welcher entweder eine zweite
zusätzliche Elektrode oder den als zweite Elektrode
dienenden elektrischen Heizwiderstand umfaßt und
welcher die elektrische Versorgung im Falle des
Wassereintrittes in das Rohr unterbrechen soll.
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Diese Heizelemente sind zur Installation in Behälter
großer Abmessungen für ein aufzuheizendes Fluid
ausgelegt (Elektrolysebottich oder Aquarium), bei denen die
Außenabmessungen des Querschnittes dieser Elemente
nicht durch einen kritischen Wert begrenzt sind.
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Die von der Erfindung betroffenen Heizelemente sind
dagegen dazu bestimmt, in der Art eines Heiztauchrohres
mit einem Durchmesser von weniger als oder gleich 16 mm
verwendet zu werden, welches in einfacher Weise in fast
alle existierenden Heizkörper aus Gußeisen, Aluminium
oder Stahl durch einfaches Einschrauben in eine
Gewindebohrung von etwa 19 mm einsetzbar ist. Die Übernahme
der in den oben genannten Patenten beschriebenen
Lösungen würde zu einer zu großen Abmessung des
Heizelementes in Querrichtung führen.
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Die Erfindung hat das Hauptziel, die Heizelemente des
weiter oben bezeichneten Typs zu verbessern und in
diese Sicherheitsmittel einzubauen, die in der Lage
sind, eine Schwächung der elektrischen Isolierung
zwischen der ersten Metallhülle und dem in dieser
enthaltenen elektrischen Heizdraht festzustellen, ebenso wie
den Eintritt des aufgeheizten Fluides ins Innere des
Glasrohres, falls die zweite äußere Hülle ein Glasrohr
ist.
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Die vorgesehene Verwendung der Heizelemente gemäß der
Erfindung unterliegt unter bestimmten Umständen einer
weiteren Zwangsbedingung, nämlich der eines
geräuschlosen Betriebes; daß ist deshalb der Fall, weil diese
Heizelemente an Heizkörper oder an Wäschetrockner
montiert werden können, die in Schlafzimmern oder in
Hotelzimmern stehen. Infolgesessen müssen die
elektromechanischen Thermostate für die Leistung des
Regelschaltkreises für die Temperatur des aufgeheizten
Fluides durch einen elektronischen Schalter oder ein
statisches Relais ersetzt werden, beispielsweise einen
TRZAC. Man weiß jedoch, daß ein derartiges Bauteil eine
erhebliche Kühlung erfordert, die man gegenwärtig mit
Hilfe eines Rippenkühlers verwirklicht, welcher die von
diesem Bauteil erzeugte Wärme an die Umgebungsluft
abgibt. Diese Lösung führt zu einer kaum annehmbaren
Gesamtabmessung der elektrischen Schaltkreise, die den
Heizelementen zugeordnet sind.
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Die Erfindung verfolgt als sekundäres Ziel,
Heizelemente des weiter oben beschriebenen Typs zu schaffen,
deren Funktion geräuschlos ist und deren elektronischer
Leistungsschalter für den Regelschaltkreis keine
sperrigen Einrichtungen für ihre Kühlung erfordern.
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Bei einem Heizelement, welches zum Erwärmen eines
elektrisch leitenden, in einem Behälter mit dichten Wänden
befindlichen Fluides dient, umfassend einen
elektrischen Widerstandsheizdraht, welcher mit seinen Enden
jeweils mit einer elektrischen Versorgungsleitung
verbunden ist, ferner umfassend eine erste innere
Metallhülle, welche den in ein elektrisch isolierendes
refraktäres Material eingebetteten Widerstandsheizdraht
aufnimmt, einer zweiten, äußeren Hülle mit einem
geschlossenen Ende, einem offenen Ende, welche die erste,
innere Metallhülle aufnimmt, ferner einen
Sicherheitsschaltkreis mit zwei der ersten Hülle zugeordneten
Elektroden zum Steuern der Unterbrechung der
elektrischen Versorgung im Falle einer ungenügenden Isolierung
des Heizelementes, wobei eine dieser Elektroden durch
den
elektrischen Widerstandsheizdraht gebildet ist,
ferner umfassend einen Montagebock für die dichte
Durchsteckmontage durch eine Wand des genannten
Behälters, wobei dieser Bock den offenen Endbereich der
ersten Hülle hält und den elektrischen Anschluß dieser
Leitungen an ein elektrisches Versorgungsnetz
ermöglicht, ist gemäß der Erfindung die andere Elektrode des
Sicherheitsschaltkreises durch die erste, innere
Metallhülle gebildet.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite,
äußere Hülle aus Metall und enthält ein elektrisch
isolierendes refraktäres Material, in das die erste,
innere Metallhülle eingebettet ist.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die
zweite, äußere Hülle aus Glas; das Heizelement umfaßt
einen zusätzlichen Sicherheitsschaltkreis mit zwei
Elektroden, deren eine die erste, innere Metallhülle
und deren andere eine Elektrode ist, welche in dem Raum
angeordnet ist, der durch den Montagebock, die erste,
innere Hülle und die zweite, äußere Hülle begrenzt
wird.
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Jeder dieser beiden Sicherheitsschaltkreise hat für
seine jeweilige Verbindung mit der aus dem elektrischen
Widerstandsheizdraht bzw. aus der ersten, inneren
Metallhülle gebildeten Elektrode einen Leitungsdraht, der
mit den beiden Versorgungsleitungen für den
Widerstandsheizdraht über zwei Dioden verbunden ist, wobei
die Durchlaßrichtung der Dioden eines der
Sicherheitsschaltkreise entgegengesetzt zu der der Dioden des
anderen Sicherheitsschaltkreises ist.
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In den Fällen, in denen die geräuschlose Funktion
erwünscht ist und in denen ein elektronischer Schalter,
wie beispielsweise ein TRIAC, verwendet wird, ist gemäß
der Erfindung der Montagebock aus einem wärmeleitenden
Material hergestellt und umfaßt eine innere Ausnehmung,
in der ein elektronischer Schalter angeordnet ist,
welcher in einer wärmeaustauschenden Beziehung mit dem
Montagebock steht.
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Wenn die elektrischen Versorgungsleitungen des
Widerstandsheizdrahtes über ein monostabiles Hauptrelais
versorgt werden, welches durch ein bistabiles
Pilotrelais mit einem Ein-Schaltknopf und einem
Aus-Schaltknopf gesteuert wird, und wenn ein
Sicherheitsschaltkreis eine Sicherung in einer elektrischen
Versorgungsleitung bistabilen Pilotrelais aufweist, dann ist gemäß
der Erfindung der Sicherheitsschaltkreis, der als
Elektrode den elektrischen Widerstandsheizdraht hat,
parallel zum Aus-Schaltknopf geschaltet, während der
Sicherheitsschaltkreis, welcher die Elektrode aufweist, die
in dem durch den Montagebock, die erste, innere
Metallhülle und die zweite, äußere Hülle begrenzten Raum
angeordnet ist, parallel zur Sicherung geschaltet ist.
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Vorteilhafterweise ist die gesamte, dem Heizelement
zugeordnete Anordnung der elektrischen und elektronischen
Schaltkreise mit Ausnahme des TRIAC in einem Gehäuse
angeordnet, welches eine, eine Außenfläche aufweisende
Wand hat, an der die Rückseite des Montagebocks
anliegt, wobei in diese Wand eine Öffnung zum Einführen
des hinteren Endbereiches des Heizelementes ins Innere
des Gehäuses ausgebildet ist und wobei eine andere Wand
des gleichen Gehäuses eine Außenfläche hat, auf der
sich die verschiedenen Schalt- und Steuermittel für den
Betrieb des Heizelementes befinden.
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Im folgenden wird nur beispielhaft eine Beschreibung
mehrerer Ausführungsformen eines elektrischen
Heizelementes gemäß der Erfindung gegeben. Es wird dabei Bezug
auf die beigefügten Zeichnungen genommen, in denen
zeigen:
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Fig. 1 Eine Schnittansicht in einer
Schnittebene, die durch die Achse eines
ersten Beispieles eines
erfindungsgemäßen Heizelementes verläuft, welches
eine äußere Metallhülle aufweist;
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Fig. 2 Eine zur Fig. 1 analoge Ansicht, die
sich auf ein zweites Beispiel eines
erfindungsgemäßen Heizelementes
bezieht, welches eine äußere Hülle aus
Glas und einen elektronischen
Schalter aufweist;
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Fig. 3 Ein elektrisches Schema des
elektrischen Versorgungs- und
Steuerschaltkreises des Heizelementes der Fig. 2,
welches insbesondere die elektrischen
Sicherheitsschaltkreise gemäß der
Erfindung zeigt;
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Fig. 4 eine teilweise geschnittene
Zusammenstellungsansicht eines kompletten
Heizelementes, welches ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellt.
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Die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele stellen jeweils ein einzelnes Heizelement mit
einphasiger elektrischer Versorgung dar, welches an einem
Behälter für ein aufzuheizendes Fluid (nicht
dargestellt) mit Hilfe eines Montagebockes montiert ist,
welcher in eine in der Wand dieses Behälters
ausgebildete Gewindebohrung einschraubbar ist. Es ist jedoch
klar, daß die Erfindung nicht die Verwendung einer
derartigen Montageeinrichtung erfordert; sie kann vielmehr
auch mit anderen äquivalenten Montageeinrichtungen
eingesetzt werden.
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In der Fig. 1 umfaßt das als Ganzes mit dem
Bezugszeichen 1 bezeichnete Heizelement einen abgeschirmten
elektrischen Widerstand 2 mit bekanntem, herkömmlichem
Aufbau.
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Ein derartiger abgeschirmter Widerstand 2 hat eine
Metallhülle 3, in deren Innerem ein elektrischer
Widerstandsheizdraht 4 angeordnet ist. Dieser Letztere ist
in ein elektrisch isolierendes refraktäres Material
eingebettet, wie beispielsweise Magnesiapulver 5,
welches ins Innere der Metallhülle 3 gestopft ist, wie
bereits bekannt ist. Im ersten Beispiel ist ein erstes
Ende 4A des Widerstandsdrahtes 4 mit einem elektrischen
Leiter 6 verbunden, welcher sich nach außerhalb der
Metallhülle 3 erstreckt, indem er ein Verschlußelement 7
für diese Hülle durchsetzt, welches ein Ende derselben
hermetisch verschließt. Das zweite Ende 4B des
Widerstandsdrahtes 4 ist mit einem elektrischen Leiter 8
verbunden, welcher sich in der gleichen Weise nach
Außerhalb der Metallhülle 3 erstreckt.
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Der soeben beschriebene herkömmliche elektrische
Widerstand ist im Inneren einer zweiten, äußeren Metallhülle
9, beispielsweise aus nicht rostendem Stahl,
aufgenommen, die ein geschlossenes Ende 9A und ein offenes Ende
9B hat. Diese offene Ende 9B ist durch einen Ring 10
aus isolierenden Material (Polyamid,
Poly tetra fluor ethylen usw.) hermetisch verschlossen.
Dieser Ring 10 hat eine zentrale Durchgangsöffnung,
durch die die erste, innere Hülle 3 mit Preßsitz
durchtritt, welche ihrerseits den Widerstandsheizdraht 4
enthält. Auf diese Weise sind die Leiter 6, 8 für ihren
elektrischen Anschluß zugänglich.
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Die zweite, äußere Hülle 9 enthält ebenfalls ein
elektrisch isolierendes refraktäres Material 11, in das die
erste Hülle 3 eingebettet ist.
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Der Endbereich der zweiten, äußeren Hülle 9, der durch
den Ring 10 verschlossen ist, ist in einem Montagebock
12 gehalten. Dieser hat eine mit zwei Ringdichtungen
14, 15 versehene passende Durchtrittsöffnung 13 für den
dichten Durchtritt der Zweiten Hülle 9. Im übrigen hat
der Montagebock 12 einen Ansatz 16, welcher die
Durchtrittsöffnung 13 koaxial umgibt und welcher ein Außengewinde
17 trägt. Dank dieses Gewindes kann man das
Heizelement in einfacher Weise durch die Wand eines
Behälters hindurch montieren, indem man es einfach in
eine Gewindebohrung einschraubt, die dem Außengewinde
17 entspricht.
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Im Folgenden wird auf die Fig. 2 Bezug genommen, um
ein anderes Beispiel eines Heizelementes gemäß der
Erfindung zu beschreiben. Bei diesem Element gibt es eine
erste, innere Hülle 2, die mit der des Elementes in
Fig. 1 identisch ist. Diese wird nicht nochmals
beschrieben. Außerdem gibt es eine zweite, äußere Hülle
9', die jedoch aus Glas ist. Da es sich dabei um ein
isolierendes Material handelt, enthält die äußere Hülle
9' kein elektrisch isolierendes refraktäres Material,
sondern lediglich isolierende Scheiben 18, welche die
passende Zentrierung der inneren Hülle 2 in dieser
äußeren Hülle 9' sicherstellen.
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Der Montagebock 12' könnte identisch mit dem
Montagebock sein, welcher einen Teil des Heizelementes der
Fig. 1 bildet; wegen der Zerbrechlichkeit des Glases
wird doch vorzugsweise in der Durchtrittsöffnung 13 in
einem vom Ansatz 16 abgewandten Teil ein Bereich 13A
mit größerem Durchmesser vorgesehen. Dieser vergrößerte
Bereich 13A nimmt zum Teil eine Buchse 19 aus einem
elektrisch isolierenden und verhältnismäßig weichen
Material, beispielsweise Polytetrafluoretylen, auf. In
dieser Buchse 19 sind, jeweils zur Seite des Ansatzes
16 hin offen, eine erste Ausnehmung 20 vorgesehen, die
den offenen Endbereich der zweiten, äußeren Glashülle
9' aufnimmt, sowie eine zweite Ausnehmung 21, die den
durch das Verschlußelement 7 verschlossenen Endbereich
der ersten Hülle 2 aufnimmt. Im übrigen ist die Buchse
19 von Löchern durchsetzt, durch die die elektrischen
Leiter 6 und 8 hindurchtreten können. Wie im vorigen
Beispiel gewährleisten Ringdichtungen die Abdichtung
zwischen dem Montagebock 12' und der äußeren Hülle 9'.
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Die Fig. 3 läßt erkennen, daß die elektrische
Versorgung des Heizelementes über ein monostabiles
Hauptrelais 24 erfolgt, dessen Ausgangsanschlüsse einerseits
mit dem Leiter 6, andererseits mit dem Leiter 8
verbunden sind. Ein Anschluß der Spule 24A des Relais 24 ist
über einen Draht 23A direkt mit einer
Versorgungsleitung 23 verbunden. Der andere Anschluß der Spule 24A
wird über ein bistabiles Pilotrelais 25 mit einer Spule
25A versorgt, die in bekannter Weise mit einem
Einschaltknopf 26 und einem Aus-Schaltknopf 27 verbunden
ist. Der feste Kontakt 28 des bistabilen Relais 25 ist
mit der Versorgungsleitung 22 des elektrischen Netzes
über eine Sicherung F verbunden. Parallel zu dieser
Sicherung F ist ein einer Zener-Diode 29A zugeordneter
Kondensator 29 angeordnet, deren Aufgabe später erklärt
wird; ein anderer Schaltkreis mit einem Widerstand 30,
zwei Verbindungsanschlüssen C-D und einem Thyristor 31
ist ebenfalls parallel zur Sicherung F geschaltet,
wobei der Thyristor 31 auch einen Teil des
Schaltkreises bildet, welcher den Kondensator 29 aufweist.
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Im übrigen sind parallel zum Aus-Schaltknopf 27 zwei
Verbindungsanschlüsse A-B vorgesehen.
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Die Anschlüsse A-B sowie C-D sind im linken Teil der
Fig. 3 nur aus Gründen der Einfachhheit und der
Übersichtlichkeit der Zeichnung dargestellt; in
Wirklichkeit sind die Anschlüsse A-B mit den
Verbindungsanschlüssen A'-B' verbunden oder zusammengefaßt, die
Teil eines ersten Sicherheitsschaltkreises 32 bilden,
während die Anschlüsse C-D mit Verbindungsanschlüssen
C'-D' verbunden oder zusammengefaßt sind, die Teil
eines zweiten Sicherheitsschaltkreises 33 bilden,
welche im rechten Teil der Fig. 3 zu sehen sind.
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Der Sicherheitsschaltkreis 33 umfaßt, ausgehend von den
jeweiligen Versorgungsleitungen 22, 23 stromabwärts des
Hauptrelais 24 zwei Drähte 34, 35, in deren jedem eine
Diode D1 bzw. D2 angeordnet ist, von deren Ausgang ein
einziger Draht 36 zu einer Leuchtdiode 37 führt, der
ein Parallelwiderstand R1 nebengeordnet und ein
Serienwiderstand R2 nachgeordnet ist und hinter welcher eine
Leitung 38 zu einer Sicherheits-Detektorelektrode
führt, die von der ersten, inneren Hülle 3 gebildet
wird. Man sieht auf der Fig. 1 die Leitung 38, die am
Endbereich der Inneren Hülle 3 befestigt ist, welcher
über den Verschlußring 10 hinausragt.
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In der Fig. 2, bei der die innere Hülle 3 nicht über
die Buchse 19 übersteht, tritt die Leitung 38 durch
diese letztere hindurch und ist an der inneren Hülle 3
in dem Zwischenraum befestigt, welcher zwischen dieser
und der äußeren Hülle 9' besteht.
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In der Fig. 3 sind die Drähte 34, 35 über die Leiter
6, 8 mit dem Widerstandsheizdraht 4 verbunden, welcher
außerdem eine Sicherheits-Detektorelektrode bildet. Der
Leuchtdiode 37 ist ein Fotothyristor 39 zugeordnet,
welcher leitend wird, wenn er von der Diode 37
beeinflußt wird.
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Ein derartiger Sicherheitsschaltkreis 32 tritt in
Aktion, wenn die Isolierung des Widerstandsheizdrahtes 4
auf einen Wert von ungefähr 40 kΩ abfällt, was einem
Strom von ungefähr 6 mA (bei 230 V) zwischen dem
Widerstandsheizdraht 4 und der ersten, inneren Hülle 3
entspricht. Dieser Effekt ergibt sich in Abhängigkeit vom
Wert der Widerstände R1 und R2, den man leicht durch
Regeln bei einem Versuch ermittelt.
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Wenn der Fotothyristor 39 leitend wird, sind die Punkte
A und B direkt miteinander verbunden, was dem Drücken
des Aus-Schaltknopfes 27 gleichkommt, so daß das
Hauptrelais 24 sich öffnet.
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Der Sicherheitsschaltkreis 33 ist mit dem
Sicherheitsschaltkreis 32 identisch; es wurden demnach die
gleichen Bezugsziffern, jedoch jeweils mit einem '-Zeichen,
verwendet; Anstatt diesen erneut zu beschreiben, sollen
jetzt die Unterschiede aufgezeigt werden: die Leitung
38' ist mit einer Elektrode 40 verbunden, die in dem
Zwischenraum angeordnet ist, der (in Fig. 2) durch die
äußere Hülle 9', die innere Hülle 3 und die Buchse 19
begrenzt ist. Man sieht in diese Fig. 2 die Leitung
38', die die Buchse 19 durchsetzt und die zu einer
gesonderten Elektrode 40 wird, welche in einer Ringnut
aufgenommen ist, die aus der Innenfläche der Buchse 19
um die innere Hülle 3 herum ausgenommen ist; die
Elektrode 40 ist so unterbrochen, daß die Leitung 38 gerade
hindurchtreten kann.
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Im übrigen sind die Leitrichtungen der Dioden D1', D2'
in den Drähten 34', 35' entgegengesetzt zu denen der
Dioden D1, D2 in den Drähten 34, 35. Man bemerkt, daß
in diesem Sicherheitsschaltkreis 33 die andere
Elektrode noch die erste, innere Metallhülle 3 unter
Zwischenschaltung der Dioden D1, D2, der Widerstände R1, R2 und
der Leitungen 34, 35, 36, 38 des
Sicherheitsschaltkreises 32 ist.
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Im Sicherheitsschaltkreis 33 werden die Werte der
Widerstände R'1 und R'2 in Einregelversuchen so
fixiert, daß der Schaltkreis in Aktion tritt, wenn der
Wert des Widerstandes zwischen der Elektrode 40 und der
die andere Elektrode bildenden inneren Hülle 3 unter
100 kΩ abfällt, was passiert, wenn Wasser ins Innere
der äußeren Hülle 9' eintritt, ein Risiko, welches
insbesondere zu befürchten ist, weil diese äußere Hülle 9'
aus Glas ist. Der Sicherheitsschaltkreis 33 ist deshalb
speziell zum Feststellen jedes Brechens oder Reißens
von Nutzen, bei welchem Wasser in den Raum zwischen den
beiden Hüllen eintreten kann. Wenn das passiert, kann
der Strom fließen, indem er über die Dioden D1, D2, die
innere Hülle 3, die Elektrode 40 und die Dioden D1',
D2' fließt. Der Fotothyristor 39' wird damit leitend,
was bewirkt, daß die Anschlüsse C, D direkt miteinander
verbunden sind. Der Thyristor 31 erhält über den
Widerstand 30 eine Spannung, welche diesen leitend macht,
derart, daß der von der Versorgungsleitung 22 kommende
Strom direkt über die Sicherung F und den Thyristor 31
fließt und zur Leitung 23A gelangt. In dem Fall, in dem
dieser Strom nicht ausreicht, um die Sicherung F
schnell schmelzen zu lassen, kann offensichtlich der
Kondensator 29 sich über den leitend gewordenen
Thyristor 31 und die Sicherung F entladen. Diese letztere
schmilzt sofort und das Pilotrelais 25A öffnet, wodurch
ein Öffnen des Hauptrelais 24 verursacht wird.
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Es erübrigt sich, den Sicherheitsschaltkreis 33
einzusetzen, wenn die äußere Hülle 9 aus Metall besteht. Es
sei bemerkt, daß in diesem Fall, wenn Wasser zwischen
die äußere Hülle 9 und die innere Hülle 3 eintritt,
wodurch sich ein Anschluß des Heizelementes an Masse
ergeben würde, auf irgendeine Weise, z. B. durch die
Berührung eines Benutzers der von den
Versorgungsleitungen 22, 23 kommende Strom über die Diode 37 fließen
würde und der Sicherheitsschaltkreis 32 in der oben
beschriebenen Weise wirken würde, um das Hauptrelais 24
zu öffnen.
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Ein Heizelement des erfindungsgemäßen Typs ist
Schaltkreisen für die Steuerung, die Regelung und die
Heizbegrenzung zugeordnet, die an sich bekannt und in der
Fig. 3 durch einen einfachen Rechteckkasten 41
dargestellt sind.
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Diese Schaltkreise, insbesondere der Schaltkreis zum
Regeln der Temperatur des zu heizenden Fluides,
umfassen elektromechanische Relais oder Thermostaten, die
immer geräuschvoll arbeiten. Um die erwünschte
Geräuschlosigkeit zu erhalten, ist vorgesehen, einen
elektronischen Schalter 42 zu verwenden, welcher als
Triac bezeichnet wird und in der Fig. 3 in der
Versorgungsleitung 22B dargestellt ist, die nach dem
Hauptrelais 24 zum Leiter 8 führt.
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Um die wegen des Triac 42 erforderliche erhebliche
Kühlung zu erreichen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen,
dem Montagebock 12' (Fig. 2) eine bezüglich der Hüllen
3
und 9' quer verlaufende Verlängerung zu geben, die
groß genug ist, um in ihrer Dickenrichtung eine
Ausnehmung 42 auszubilden. Der Triac 42 ist in dieser
Ausnehmung 43 so angeordnet, daß er in einer
wärmeleitenden Beziehung mit dem metallischen Material,
vorzugsweise Messing, steht, aus welchem der Montagebock 12'
gebildet ist.
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Zum Zwecke einer elektrischen Isolierung ist es
möglich, den Triac 42 in einen Harzblock einzugießen und
zwischen diesem Block und dem Bock 12' eine oder zwei
elektrisch isolierende, jedoch wärmeleitende Folien,
beispielsweise aus Glimmer, anzuordnen, ohne damit die
notwendige Kühlung des Triac 42 zu verschlechtern.
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In der Fig. 2 ist eine weitere, kleinere Ausnehmung 45
für die Montage eines thermostatischen
Überhitzungsbegrenzers und von Thermistoren dargestellt, die einen
Teil des Regelschaltkreises bilden.
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Die Ausnehmungen 43 und 45 sind zur rückwärtigen Seite
des Montagebockes 12' hin offen. Beim Einsatz ist auf
diese rückwärtige Seite eine Folie 46 zur thermischen
Isolierung aufgelegt.
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Die elektrischen Schaltkreise der Fig. 3 können auf
jede bekannte, herkömmliche Weise installiert sein. Es
wird jedoch im Umfang der Erfindung bevorzugt, so wie
es die Fig. 4 zeigt, die Gesamtheit der elektrischen
und elektronischen Schaltkreise in einem Gehäuse 47
anzuordnen, welches eine Wand mit einer Außenfläche 48
hat, an die die rückwärtige Seite (evtl. mit der Folie
46 zur thermischen Isolierung belegt) des Montagebockes
12' angelegt wird, wobei eine Öffnung 49 in dieser Wand
ausgebildet ist, um den hinteren Endbereich des
Heizelementes in das Gehäuse 47 einführen zu können. Das
Heizelement ist mit Hilfe einer Gegenplatte 50
befestigt, die sich gegen die Innenfläche 51 der gleichen
Wand um das Heizelement herum anlegt; Schrauben (nicht
dargestellt) durchsetzen diese Gegenplatte 50, die Wand
des Gehäuses, die Folie 46 für die thermische
Isolierung und werden in den Montagebock 12' eingeschraubt.
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Eine andere Wand des Gehäuses, vorzugsweise die
gegenüberliegende Wand, hat eine Außenfläche 52, auf der
sich die verschiedenen, für die Funktion des
Heizelementes erforderlichen Betätigungs- und
Steuerungseinrichtungen befinden, wie beispielsweise der
Ein-Schaltknopf 26 und der Aus-Schaltknopf, eine Warnlampe, ein
Regelknopf 53, welcher einen Teil des Schaltkreises 41
der Fig. 3 bildet, ein Detektor 54 für die
Umgebungstemperatur usw.
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In der Fig. 4 ist das Gehäuse 47 mit dem Heizelement
gemäß der Fig. 1 bestückt, welches mittels des Bockes
12' der Fig. 2 montiert ist; das Heizelement dieser
Fig. 2 kann selbstverständlich mit dem Gehäuse 47
ausgestattet werden, wie es in dieser Figur durch die
Darstellung eines Teils der Wand dieses Gehäuses mit der
Gegenplatte 50 dargestellt ist.
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Selbstverständlich kann der in der Fig. 1 dargestellte
Montagebock 12 für die Montage eines Heizelementes
gemäß der Fig. 1 oder der Fig. 2 ohne einen in diesem
Bock eingebauten Triac und ohne das Gehäuse 47
verwendet werden.