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Elektrisch geheizter Heisswasserapparat.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch geheizte Heisswasserapparate und bezweckt, einen derartigen Apparat zu schaffen, der bei einfacher und billiger Konstruktion dauerhaft und sehr wirksam ist, nicht leicht beschädigt werden kann oder Betriebsstörungen erleidet und Reparaturen bzw. Erneuerungen von Teilen mit einem geringen Aufwand von Zeit, Arbeit und Material ermöglicht.
Es sind bereits Apparate bekannt, bei welchen die Wasserrohre flach und die Heizkörper zwischen denselben angeordnet sind, wobei die Enden der Wasserrohre entweder durch Kopfplatten hindurchgeführt und aussen vernietet bzw. verschweisst oder auch untereinander durch Rohrbogen starr verbunden sind.
Gemäss der vorliegenden Erfindung sind die ebenfalls flachen Wasserrohre zwischen hohlen Tragkörpern so befestigt, dass sie mit den Hohlräumen der letzteren kommunizieren, aber einzeln, unabhängig von den übrigen Wasserrohren und * auch von den Heizkörpern abmontiert werden können. Ebenso kann auch jeder einzelne der zwischen den Wasserrohren eingesetzten Heizkörper allein herausgenommen werden.
Der Apparat eignet sich auch für die Verwendung in Heisswasserheizanlagen für Gebäude u. dgl. als Ersatz der jetzt üblichen Kessel mit Kohlen-, Öl-oder Gasfeuerung.
Bei dieser und auch andern Verwendungsarten ist es von Vorteil, dass der Apparat so eingerichtet werden kann, dass er automatisch arbeitet bzw. die Wärmezufuhr automatisch reguliert, dass also zu Beginn des Heizens, beispielsweise des Morgens, das Wasser sehr rasch heiss wird, dass aber, wenn in dem betreffenden Hause oder sonstigen Gebäude der erwünschte Wärmegrad erreicht ist, die Zufuhr elektrischen Stromes entsprechend verringert oder vollständig unterbrochen wird, wenn, wie z. B. während der Nacht, überhaupt keine Wärme- lieferung gewünscht wird.
Der Stromverbrauch ist daher infolge Anpassung an das Erfordernis ökonomisch und entfällt ganz, wenn keine Heizung stattfindet, während im Gegensatz hiezu bei Kohlenfeuerungen, auch wenn die Heizung eingedämmt wird. trotzdem die ganze Zeit hindurch ein Kohlenverbrauch stattfindet.
Beim Entwurf der durch die Hauptmerkmal beschriebenen Konstruktionsteile des Apparates ist darauf Bedacht genommen, den Wasserwiderstand möglichst gering zu halten, so dass das Wasser leicht, rasch und ununterbrochen zirkuliert und die Leistungsfähigkeit des ganzen Apparates hiedurch erhöht wird, ferner darauf, dass die Bildung von Luft-oder Dampftaschen (Säcken) insbesondere in den Rohrköpfen des Apparates hintangehalten wird, und schliesslich darauf, die Herstellungskosten möglichst gering zu halten.
Zu diesem Zwecke sind gewisse Teile so konstruiert, dass sie als Massenartikel in Serie erzeugt werden können und untereinander auswechselbar sind, daher sowohl ein leichtes Zusammenmontieren eines neuen Apparates als auch das Auswechseln einzelner Teile durch nicht besonders geschulte Arbeitskräfte ermöglichen.
Die erwähnten flachen Rohre sind aus einem die Wärme sehr gut leitenden Material hergestellt und nebeneinander in entsprechenden Abständen angeordnet. Zwischen dieselben sind die elektrisch geheizten Körper eingesetzt, deren Form eine solche ist, dass zwischen ihnen und den Rohren ein möglichst geringer, praktisch gesprochen, überhaupt kein Luftraum
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bestehen bleibt, die Wärmeübertragung also möglichst günstig vor sich geht, was auch von Einfluss ist auf den Stromverbrauch. Die Rohre sind ebenso wie die elektrischen Heizkörper unabhängig von den anderen einzeln abmontierbar.
Bei einer der Ausführungsformen des Apparates sind die dünnwandigen Wasserrohre hintereinander (in Serie) geschaltet, nämlich so, dass das Wasser in einer Zichzackbahn zirkuliert. Diese Anordnung empfiehlt sich dort, wo der Apparat nicht in Verbindung mit einer Heizanlage sondern nur für das Erhitzen eines Wasservorrates benutzt wird, weil hiedurch eine konstante Zirkulation des Wassers aus dem Reservoir in den Apparat, u. zw. infolge des Temperaturunterschiedes, aufrechterhalten wird. Zweckmässig wird ein thermostatischer Kontrollapparat eingeschaltet, der die Stromzufuhr unterbricht, wenn die Temperatur des Wassers eine bestimmte Höhe erreicht hat.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, von denen die erste (veranschaulicht durch Fig. 1 bis Fig. 8) sich insbesondere für Gebäudeheizanlagen eignet, während die zweite (Fig. 9 bis Fig. 12) nur für das Erhitzen eines Wasservorrates gedacht ist.
Fig. 1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung eine Heizanlage mit dem Heizapparat, Fig. 2 einen aufrechten Schnitt durch den letzteren, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen gebrochenen Horizontalschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2, Fig. 5 die Einzelheiten eines für die Verbindung der elektrischen Heizkörper verwendeten Verbinders, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 in perspektivischer Ansicht einen der unten und oben in den Apparat einzusetzenden Füllkörper bzw. Wärmeisolierorgane und Fig. 8 ein Schaltungsschema der elektrischen Einrichtung für die Bedienung der Anlage.
Fig. 9 zeigt die zweiterwähnte Ausführungsform in schematischer Darstellung, Fig. 10 einen aufrechten Schnitt durch den Heizapparat der Gesamteinrichtung nach Fig. 9, Fig. 11 einen Schnitt nach der gebrochenen Linie 11-11 der Fig. 10 und Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 12-12 der Fig. 10.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den eigentlichen Erhitzungsapparat, 2 parallel geschaltete Radiatoren, 6 die Steig-und 7 die Rückleitung.
4 und 5 (Fig. 2) sind horizontal liegende Rohrköpfe, nämlich aus einem Gussstück hergestellte Hohlkörper, in deren Innenräume die dazwischen eingesetzten flachen Rohre münden. An den oberen Rohrköpfen 4 ist das Auslauf- bzw. Steigrohr 6 angeschlossen, in den unteren Rohrkopf 5 mündet das Rücklaufrohr 7, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Die äusseren, nämlich den Mündungen der flachen Heizrohre gegenüber liegenden Wände 8 der beiden
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Seite des betreffenden Rohranschlusses am grössten ist.
Die inneren Rohrkopfwände sind genau parallel angeordnet, und die dazwischen eingesetzten flachen Wasserrohre 9 haben alle gleiche Länge, sind also leicht auszuwechseln.
Diese flachen Rohre bestehen aus irgendeinem Material von hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Kupfer, und sind zweckmässig dünnwandig, mit Vorteil so bemessen, dass die Dicke der beiden Breitseitenwände zusammen im wesentlichen nicht grösser ist als die Dicke des dazwischen durchfliessenden Wasserstreifens, so dass eine sehr rasche Übertragung der Wärme von'den Heizkörpern auf das Wasser stattfindet. Die Enden der Rohre sind mit Flanschen 10 und 11 versehen, welche an der inneren Fläche der inneren Rohrkopfwand anliegen. In den letzteren sind den einzelnen Rohrmündungen entsprechende Öffnungen 12 vorgesehen, durch welche die Wasserrohre mit den Kammern der Köpfe kommunizieren.
Die Flanschen der Rohre sind so bemessen, dass sie seitlich aneinander anliegen, wobei die Fuge zwischen zwei Flanschen von dem zwischen zwei Öffnungen der inneren Kopfwand liegenden Teil der letzteren überdeckt wird. Die Wasserrohre sind also sozusagen parallel geschaltet und bilden mit den Köpfen ein System, das vom Wasser ohne sonderlichen Widerstand in der Richtung vom Zulaufrohr 7 durch den Kopf 5, die flachen Heizrohre und den Röhrenkopf 4 zum Auslaufrohr 6 durchströmt wird. Durch den sich gleichmässig ändernden Querschnitt der Kopfkammer ist das Entstehen von Luft-oder Dampfsäeken und infolgedessen auch das Entstehen gefährlicher Überdrücke vermieden.
Für die Befestigung der Rohrflanschen sind Butzen 14 vorgesehen, welche alle von gleicher Länge und mit den Kopfwänden aus einem Stück so gegossen sind, dass sie die schrägen Wände durchsetzen. Auch die zur Befestigung dienenden Schraubenbolzen 15 sind von gleicher Länge. Durch jeden Butzen sind zwei Schraubenbolzen geführt, vermittels deren je zwei benachbarte Flansche befestigt werden. Ausserdem ist jedes Rohr noch mit zwei weiteren Bolzen 16 angeschraubt (Fig. 3), die durch Seitenflanschen der Rohrköpfe hindurchgehen und ebenfalls in die Rohrflanschen eingeschraubt werden.
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Wie ersichtlich, genügt das Aufschrauben der Bolzen 15 und 16, um ein Rohr zwecks Auswechslung oder Reparatur herausnehmen und wieder einsetzen zu können, und auch das Abnehmen eines ganzen Rohrkopfes kann leicht bewerkstelligt werden.
Zwischen die flachen Rohre sind die Heizelemente 18 eingesetzt. Der die Heizwiderstände tragende Körper 19 derselben besteht aus einem Material, welches einerseits ein guter elektrischer Isolator und anderseits ein guter Wärmespeicher ist, wie z. B. das unter dem Namen Alundum"in den Handel gebrachte Material. Durch diese Wärmeaufspeicherung wird erreicht, dass die Erwärmung des Wassers noch weiter vor sich geht, auch wenn die Stromzufuhr zum Heizdraht des betreffenden Elementes unterbrochen wird. Der in Spiraloder Schraubenwindungen verlaufende Widerstandsdraht 21 ist in eine ebenso verlaufende
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bleibt.
Die Nut wird nach Einziehen des Heizdrahtes mit Alundum''ausgefüllt, so dass ein ziegelartiger Heizkörper entsteht, welcher den Heizdraht völlig eingeschlossen hält. Die Heizkörper sind so bemessen, dass sie die Zwischenräume zwischen den flachen Rohren vollkommen ausfüllen und dass kein Luftraum zwischen Rohrwand und Heizkörper verbleibt, also eine gute Wärmeübertragung gesichert ist. Dabei sind die Widerstandsdrähte verlässlich gegen- über den Wasserrohren isoliert und somit auch ein Kurzschluss durch das Wasser nicht möglich.
Die Seiten des ganzen Apparates sind vorerst durch abnehmbare Platten aus einem sowohl die Wärme wie auch elektrisch gut isolierendem Material abgeschlossen ; die Breitseiten mit Platten 25 ; 26 und die Enden mit den Platten 27. Erstere liegen an den schmalen Kanten der flachen Rohre an und sind ebenso wie die Platten 2'7 der Höhe nach zwischen die Rohrflanschen eingepasst.
Die Widerstandsdrähte 21 der einzelnen Heizkörper können in Serie geschaltet sein oder parallel oder auch in Parallelserien. Die Verbinder dieser Drähte sind in Fig. 4 bei 28 und 29 angedeutet, ihre Einzelheiten sind aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich. Jeder Verbinder besteht aus zwei Stücken 30 aus Porzellan oder einem sonstigen geeigneten Isolermaterial, die in einem gewissen Abstand voneinander in die Seitenplatte 25 eingesetzt sind.
Jedes dieser Porzellanstücke weist eine Ausnehmung 31 auf zum Festhalten eines Isolerblockes 32, der auch aus Porzellan sein kann und in der Vorderseite eine Ausnehmung 33 besitzt. An der Vorderseite der Porzellanstücke 30 liegt ein rechtwinkeliger Porzellanhlock 34 an, der zwecks Aufsetzens auf die besagten Stücke 30 geeignete Ausnehmungen besitzt und durch Schraubenbolzen 36 festgehalten wird. Die Ausnehmung 33 des Blockes 32 und die Ausnehmung 37 des Blockes 34 bilden zusammen einen Hohlraum für die Aufnahme einer Verbindungsklemme.
Die Enden der Heizdrähte 21 zweier benachbarter Heizkörper werden durch je einen in den Porzellanstücken 30 vorgesehenen Schlitz geführt, um die Stirnflächen der Stücke 30 herumgebogen und innerhalb der Öffnung 33 37 vereinigt bzw. durch die Klemmplatte 39 und die Schrauben 41 zusammengehalten. Der Block 34 wird aufgesetzt, sobald die Drahtenden in besagter Weise miteinander verbunden sind.
Die Blocks 34 ragen in entsprechende Ausnehmungen einer Platte 42 aus isolierendem Material, die, anliegend an die Platte 25 und die Seitenflächen der Rohrköpfe, die ganze Breitseite des Apparates abdeckt, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich. Um die besagten Verbindungen herzustellen, braucht man nur diese Platte 4, 2 abzunehmen und die Schraubenbolzen 36 zu entfernen, worauf der betreffende Block 34 abgehoben werden kann und die Klemmplatten 3. 9 zugänglich sind.
An den Enden des Apparates sind, anliegend an die Isolierplatten, 27, mit Rippen versehene Metallplatten 44 angesetzt (Fig. 2). und diese sind wiederum abgedeckt durch Isolier- platten 46, die so geformt sind, dass sie sowohl an die gerippten Metallplatten wie auch an die Enden der Rohrköpfe dicht anliegen.
Auf die schräge Wand 8 des oberen Rohrkopfes 4 sind zwei keilförmige Füllstücke 48 (Fig. 7), zweckmässig aus Isoliermaterial, aufgelegt, und zwei gleiche Keile sind auch unten eingesetzt zu dem Zwecke, dem Ganzen eine rechtwinkelige Form zu geben. Diese Keile sind so bemessen, dass ihre äussere Fläche in einer Ebene mit den äussersten Stellen der Rohrköpfe und mit den Enden der Butzen 14 zu liegen kommt.
Schliesslich wird oben noch eine Platte 49 aufgelegt und das Ganze in ein zweckmässig zweiteiliges Metallgehäuse 50 eingeschlossen. An der Vorderseite des Gehäuses ist eine Verbinderbüchse 51 angebracht, in welche die beiden Enden der Heizdrahtleitung, 21 eingeführt sind (Fig. 4). Diese sind an zwei Leitungsdrähte 52 angeschlossen, welche durch ein armiertes Kabel zu einem Schaltkasten 43 geführt sind. Die Heizdrahtenden sind durch ein Porzellanrohr 54 geführt, welches die vordere Wand des Gehäuses 50 sowie die Platten 4, 2 und 25 durchsetzt und vermittels eines Porzellanformstückes 55 an der Rückwand des Verbinderkastens befestigt ist.
Das Isolierstück 55 ist mit geeigneten Klemmen od. dgl. verstellen,
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um die Drahtenden 21 an die Leitungsdrähte 52 anzuschliessen, so dass jede Gefahr eines elektrisehen Schlages ausgeschlossen ist. Die Verbinderbüchse ist durch einen Deckel 56 abgeschlossen, um jede Hantierung Unberufener hintanzuhalten.
Der, wie dargestellt, ebenfalls büchsenförmige Schaltkasten 43 enthält den Schaltmechanismus für die Heizwiderstandsleitung. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, sind zwei feste Kontakte 57 und 58 Torgesehen und ein Paar beweglicher, als Thermostaten ausgebildeter Kontaktstreifen 59 und 60. Die Heizwiderstände sind in zwei Gruppen unterteilt. An irgendeiner geeigneten Stelle ist in den einen Draht der Leitung ein Druckknopf 61 eingesetzt. Ist dieser Druckknopfschalter offen, so liegt der thermostatische Kontakt 59 an dem feststehenden Kontakt 58 an, während der Kontakt 60 offen ist. Wird der Knopf 61 niedergedrückt, so fliesst, wie aus dem Schaltungsschema ersichtlich, Strom in Serie durch die beiden Gruppen und liefert so das Maximum an Wärme. Dieser Vorgang ist sehr vorteilhaft, wenn der Apparat in Betrieb gesetzt wird.
Sobald die Temperatur im Gebäude einen gewissen Punkt erreicht hat, legt sich der Kontakt 59 automatisch an den festen Kontakt 58 an und verbindet die beiden Gruppen in Parallelschaltung. Sinkt die Temperatur unter eine gewisse Höhe, so wird die Serienschaltung automatisch wieder hergestellt. Diese Kontrolleinrichtung ist sehr günstig für die Beheizung von Räumen bzw. Gebäuden, da sie die Temperatur bei einem Mindeststromverbrauch konstant erhält.
Wie ersichtlich, sind sämtliche Teile des Apparates leicht abmontierbar bzw. auswechsel- bar, was sowohl für das Zusammenmontieren eines neuen Apparates wie auch für etwaige Reparaturen von Wichtigkeit ist.
Dabei sind Wärmeverluste soweit als möglich hintangehalten, die Hitze wird wirksam und sicher auf das Waser konzentriert, der Stromverbrauch ist auf ein Minimum eingeschränkt und dabei volle Sicherheit beim Betrieb gewährleistet.
Die Ausführungsform des Apparates für das blosse Erhitzen eines in einem Reservoir aufgespeicherten Wasservorrates ist in den Fig. 9-12 dargestellt. Hier kommen ebenfalls flache Wasserrohre 70 zur Anwendung, sie liegen hier aber horizontal und sind mittels ihrer angeschweissten Flanschen 71 an den hier aufrecht angeordneten, entsprechend geformten Rohrköpfen 73 und 74 so befestigt, dass sie sozusagen in Serie geschaltet sind, also eine in einer Zickzacklinie fortlaufende Leitung bilden. Die Rohrköpfe weisen zu diesem Zwecke entsprechend bemessene Kanäle 75 bzw. 76 auf. Weiters sind dieselben mit Butzen 77 versehen, die sich von der inneren Wand bis zur äusseren erstrecken, so dass Befestigungbolzen durch die Löcher dieser Butzen hindurchgesteckt und in die Rohrflanschen eingeschraubt werden können, ohne mit dem Wasser in Berührung zu kommen.
Weiters sind noch Bolzen 78 vorgesehen, welche den massiven Teil der Rohrköpfe durchsetzen und ebenfalls in die Rohrflanschen eingeschraubt werden, also auch nicht mit dem Wasser in Berührung kommen. Die Butzen 77 bilden zwischen den Durchflussöffnungen in der inneren Wand der Rohrköpfe Auflageflächen, welche die Fugen zwischen zwei benachbarten Flanschen bzw.
Rohren abdecken, so dass eine wasserdichte Konstruktion entsteht. Die Heizelemente 80 haben eine ähnliche Form wie bei der ersten Ausführungsart, die Windungen der Heizdrähte 81 sind ebenfalls tief eingelassen bzw. überdeckt und durch den Isolierkörper 82 verlässlich gegen die Wasserrohre isoliert. Die elektrischen Verbindungen und die Schalteinrichtungen können die oben beschriebenen sein bzw. die nach Fig. 8.
Der Rohrkopf 74 ist mit einem Einlaufrohr 83 versehen und der Rohrkopf 73 mit einem Auslaufrohr oder Stutzen 84. Die Wasserzirkulation wird durch die Erwärmung des Wassers hervorgernfen.
Die Rohrköpfe sind durch die Wärme und elektrisch isolierenden Platten 85 abgedeckt, auf dem obersten Rohr ruht eine Isoherplatte 86 auf, und unten ist eine gleiche Platte vorgesehen. Diese beiden Platten werden durch Metallplatten 87 bzw. 88 überdeckt, die mit Flanschen versehen und durch Schraubenbolzen 89 an den Rohrflanschen befestigt sind.
Auch dieser Apparat ist von einem zweckmässig zweiteiligen Metallgehäuse umschlossen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisch geheizter Heisswasserapparat mit flachen Wasserrohren und dazwischen angeordneten elektrischen Heizkörpern, gekennzeichnet durch hohle Tragkörper ( 5), zwischen welchen die Rohre (9) einzeln abmontierbar so befestigt sind, dass sie mit den Hohlräumen der Tragkörper kommunizieren (Fig. 2).