筒式电加热器及其制造方法技术

筒式电加热器(100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000)具有至少一个管状金属套筒(101，201，301，401，501，601，701，801，901，1001)，至少一个电热导体(102，202，302，402，502，602，702，802，902，1002)，其设置在管状金属套筒的内部空间中，具有两个端部以电接触电热导体，其中至少一个电热导体通过设置在管状金属套筒(101，201，301，401，501，601，701，801，901，1001)内部空间中的电绝缘材料(103，203，303，403，503，603，703，903)与管状金属套筒电绝缘。电热导体是自支撑的。也提供了制造这种筒式电加热器的方法。

【技术实现步骤摘要】
筒式电加热器及其制造方法相关申请的交叉引用根据35U.S.C§119，本申请要求于2013年6月26日提交的德国专利申请DE102013212205.5的优先权，其全部内容通过引用合并在此。
本专利技术有关筒式电加热器，具有至少一个第一管状金属套筒，至少一个设置在第一管状金属套筒内的电热导体，电热导体具有两个端部以电接触该电热导体，其中所述至少一个电热导体通过设置在第一管状金属套筒内的电绝缘材料与第一管状金属套筒电绝缘，并且本专利技术还有关于制造筒式电加热器的方法。
技术介绍
筒式电加热器已为人们所知许多年了。它们通常具有至少一个金属套筒，在该金属套筒的内部空间中设置有至少一个热导体，其中通过金属套筒和热导体之间的至少部分地填满具有良好热导率的电绝缘材料(例如，氧化镁)的空间来防止热导体和金属套筒之间不想要的电接触。特别地，筒式电加热器还包括具有内金属套筒和外金属套筒的变化例，通常是以共轴设置的管的形式，在内、外金属套筒之间设置有至少一个热导体，以便以这种方式设计的筒式电加热器能够推动到待加热的物体上。此外，应当注意到，镇流电阻器(electricballastresistor)具有与筒式电加热器相同的设计，因此就本专利技术的意义而言镇流电阻器也代表了筒式电加热器。原则上，已知这种筒式电加热器的不同实施方式，尤其是那些电接触从两侧产生的电加热器，以及那些电接触从一侧产生的电加热器。迄今主要根据两种不同的方法来制造筒式电加热器。奥克利原理(Oakleyprinciple)被频繁地使用在尤其是电接触从两侧产生的筒式电加热器中。热导体，通常是紧密盘绕、向前牵引或有时也预加应力的，其插入到套筒管中并用它的、以拉杆形式的端部夹紧，以便使热导体的单个线圈形成彼此隔开的位置。现在把填充管推到套筒管内热导体的上方，这确保热导体和套筒管之间不可能有电接触。当填充通常是粉末状或颗粒状的电绝缘材料时，填充管在振动的同时能够慢慢地从套筒管中拔出来，这导致粉末状或颗粒状的电绝缘材料在拉出过程中将填充管释放的正如线圈之间空间的容积填充，所以在热导体和金属套管之间或者在热导体的两个线圈之间，足够的绝缘电阻和高电压电阻得以保证。本原理不能直接应用在电接触从一侧产生的筒式电加热器的情况，只因其假定热导体能够在用绝缘材料填充筒式电加热器的过程中机械地加载应力。这适用于高效能的筒式加热器，其中必须达到高功率密度，所以非常短的距外壁距离以及非常小的线圈节距是重要的。为了保证热导体所需的轮廓，因此使用例如通常由陶瓷制造的以线圈主体形式的载体结构，其提供了对作用的机械应力的反作用力，或者使用将热导体的端部保持在离连接侧最远的载体结构，以便(例如，由于拉杆的)机械应力能够被构建在这个保持点上，为了生产盘绕的、具有间隔的线圈结构并保持线圈在彼此隔开的位置处，也就是说，避免单个线圈之间的间隔变化或者短路，这个应力是必须的。然而，在实践中看出热导体在线圈主体或这种载体结构上的布局需要在制造技术方面很大的努力，并且易于出现问题且十分昂贵。针对打算使用筒式电加热器的应用必须获得低阻值电阻的情况，其常常是相对较长的筒式电加热器的情况，这些问题尤其能够很好地解释。原则上，已知通过增加电热丝(hotwire)的横截面能够实现较低的电阻。然而，如果构建需要减小的空间，这不仅导致问题，而且导致在把线圈主体送入到盘绕机器中和把线圈主体从盘绕机器中取出时以及在把热导体插入并绷紧在线圈主体的孔中时需要施加较强的力，这在多孔陶瓷线圈主体的情况下甚至可能导致线圈主体的破损，并且如果使用自动盘绕，它降低了能够运转盘绕机器的速度，因此降低了输出或者需要同时使用大量昂贵的线圈主体盘绕机器。作为替代，例如，通过用铜镍合金(CuNi44)来代替镍铬合金(NiCr8020)能够用较低的电阻率来更换热导体。然而，这极大地降低了筒式电加热器的使用寿命以及镇流电阻器的载荷能力。在实践中这些问题的结果通常是制造并平行连接若干个盘绕在线圈主体上、具有较高电阻值的单个电阻从而实现较低的电阻以便能够避免在热导体横截面和电阻上的折衷。然而，这也导致需要很大的努力，因为必须提供大量的电接触点并且对中件(centeringpieces)通常必须设置在线圈主体之间以确保准确定位。另外，任何附加的电接触意味着筒式电加热器不能与说明书相一致运行的额外风险，尤其是在低电压应用的情况下，因为即使低接触电阻也可能导致中断。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于提供一种改进的、尤其是更可靠的、更简单的并且更有成本效率的筒式电加热器，及其制造方法。根据本专利技术的筒式电加热器具有至少一个管状金属套筒和至少一个设置在管状金属套筒内部空间中被该金属套筒包围的电热导体，其具有两个端部以电接触电热导体。至少一个电热导体通过设置在管状金属套筒内的电绝缘材料与管状金属套筒电绝缘。至少一个电热导体的两个端部，或与至少一个电热导体的两个端部电连接的电连接装置，或电热导体的一个端部以及与电热导体的另一个端部电连接的连接装置可以在所述管状金属套筒的同一侧从金属套筒中引出，但是径向或切线引出的双边接触也同样是可能的，尤其是在筒式加热器的中间。这种连接装置可以设计成，例如，连接线、连接管、猪尾接头(pigtail)或者连接螺栓，它们焊接、熔接或按压到电热导体的端部。根据本专利技术，电热导体是自支撑的是一个特征。这里单词“自支撑”意味着至少从一个线圈到下一个线圈的最小距离由内部应力来保证，但优选地在筒式加热器中的安装状态下筒式电加热器的又一组件不提供热导体的机械应力或者来维持其机械应力，特别地，不存在载体结构来吸收这种应力。通过当移动筒式加热器时，尤其是移开或损坏围绕热导体的绝缘材料及可能存在的载体结构时，判断热导体的轮廓和/或形状是否发生改变，能够简单地检查电热导体是否是就上述优选意义而言的自支撑。由此，明显地，术语“尺寸稳定”，更准确地来说是“在把热导体从筒式加热器中移出的情况下尺寸稳定”，也能够用来替换术语“自支撑”。因此，提供预制成状态的电热导体，并且已经形成了期望的形状，而不用载体结构。特别地，应当注意，即使热导体在嵌入状态下重新加载应力，也满足这些条件。根据本专利技术，就热导体的实施方式而言，能够实现关于盘绕的热导体的圆柱形状、同轴度、同心率可达公差的显著改进，特别地，其可以低于1mm，优选地，低于0.5mm。自支撑热导体的使用使得能够在制造过程中把形成期望形状的预制成的热导体插入到套筒管中，并用绝缘材料包围该热导体，这简化了制造过程并导致显著的成本节约。可靠地避免了由于角体破损的残次品以及为了避免这种破损由于可能降低的盘绕速度而可能损失的时间。又一有益效果是自支撑热导体能够以可靠的方式实现具有非常小节距或线圈之间非常短距离的盘绕，并可靠地提供热导体和管状金属套筒之间短的距离。这两点对于到管状金属套筒最好的热传输和热导体的低表面负荷来说都是必要的。为了提高在筒式电加热器的制造过程中加工方法的可靠性，可选择地在轴向应力或轴向压力下在加热线圈上设置至少一个定位元件是有利的，从而把热导体的位置以期望的方式固定在管状金属套筒的内部。特别地，这样加热元件和管状金属套筒之间的期望距离能够准确地设定。因此，尤其是在盘绕的热导体情况下，电热导体和管状金属套筒之间的距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种筒式电加热器，包括：管状金属套筒；电热导体，其设置在所述管状金属套筒内并具有电接触所述电热导体的接触端，所述电热导体是自支撑的；和电绝缘材料，其设置在所述管状金属套筒内，其中所述电热导体通过所述电绝缘材料与所述第一管状金属套筒电绝缘。

【技术特征摘要】
2013.06.26 DE 102013212205.51.一种筒式电加热器，包括：管状金属套筒；电热导体，其设置在所述管状金属套筒内并具有电接触所述电热导体的接触端，所述电热导体的至少部分以曲线延伸以形成自支撑；和电绝缘材料，其设置在所述管状金属套筒内，其中所述电热导体通过所述电绝缘材料与所述管状金属套筒电绝缘。2.根据权利要求1所述的筒式电加热器，还包括设置在所述管状金属套筒内用于将所述电热导体的位置确定固定的定位元件。3.根据权利要求1所述的筒式电加热器，还包括在所述管状金属套筒的内部空间中与所述管状金属套筒共轴设置的另一个管状金属套筒，以便所述自支撑电热导体设置在所述管状金属套筒和所述另一个管状金属套筒之间。4.根据权利要求3所述的筒式电加热器，其中所述另一个管状金属套筒具有带轮廓线的内部空间。5.根据权利要求3所述的筒式电加热器，还包括附加电绝缘材料，其热导率高于所述自支撑电热导体和所述管状金属套筒之间的所述电绝缘材料的热导率，所述附加电绝缘材料设置在所述另一个管状金属套筒和所述自支撑电热导体之间。6.根据权利要求1所述的筒式电加热器，还包括隔离件，其能够使所述电热导体可重现地设置在所述管状金属套筒中。7.根据权利要求1所述的筒式电加热器，其中所述电热导体具有从所述筒式电加热器的连接侧端面引出的部分，以及以电传导方式与所述部分连接并引回至所述连接侧端面的另一部分，其中所述电热导体的所述部分和所述另一部分设计成它们一个围绕着另一个盘绕。8.根据权利要求1所述的筒式电加热器，其中所述电热导体以卷成线圈的形式延伸，电接触所述电热导体或电连接装置的一部分的接触端在被线圈围住的空间中延伸至所述筒式电加热器的连接侧端面。9.根据权利要求1所述的筒式电加热器，其中所述电热导体在以最小节距形成的区域中的节距最多为所述热导体直径的3倍。10.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德列亚斯·司列福，
申请(专利权)人：塔克海林阁有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE