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Befestigungsanordnung für elektrische Rohrheizkörper in
Wandungsöffnungen
Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung für elektrische Rohrheizkörper in Wandungsöffnungen, wie in den Öffnungen von zur Flüssigkeitserhitzung dienenden Behältern elektrischer Geräte, in Kesselwandungen bei Grosserhitzeranlagen u. dgl., bei der ein an der einen Wandungsseite angreifender Flansch Verwendung findet, der gegen eine in der andern Wandungsseite angreifende Gegenstütze. mittels Schrauben oder Nieten verspannbar ist, wobei zwischen den Flansch und die Wandung eine Dichtung eingelegt ist und die Heizkörperenden sowie die Schrauben bzw. Nieten durch eigene Öffnungen der Flanschplatte, die Wandung und allenfalls durch Öffnungen bzw. Ausnehmungen der Gegenstütze hindurchgeführt und am Flansch befestigt sind.
Bei den bisherigen Befestigungsanordnungen dieser Art dient die Dichtung lediglich zur Abdichtung des Flanschrandes mit der Gehäusewandung und damit zum flüssigkeitsdichten Abschluss der meist für Heizkörper und Schrauben gemeinsamen Gehäusewandungsöffnung, während die Heizkörperenden und Spannschrauben für sich gegenüber der Flanschplatte abgedichtet werden müssen. Die Abdichtung übernimmt dabei zugleich in den meisten Fällen auch die Funktion der Befestigung der Heizkörperenden. Am gebräuchlichsten ist bisher eine Harteinlötung der Heizkörperenden in den Flanschöffnungen, wobei, um einen sicheren und flüssigkeitsdichten Abschluss zu gewährleisten, ein Silberlot Verwendung finden muss.
Die vorgesehene Befestigungsschraube bzw. die Befestigungsschrauben werden am Flansch ebenfalls durch Harteinlöten ihrer flanschseitigen Enden befestigt. Diese Art der Abdichtung erfordert einen hohen Arbeits-und Materialaufwand, insbesondere an teurem Silberlot, so dass sie nicht als Ideallösung angesprochen werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Befestigungs-und Abdichtungsart besteht darin, dass beim Einlötvorgang der Flansch und die Mantelrohre der Heizkörper sowie die Schrauben auf Löttemperatur er- hitzt werden müssen, was zu einem Ausglühen und damit zu einer Herabsetzung der mechanischen Beanspruchungsfähigkeit dieser Teile sowie häufig auch zu einer Beschädigung des Schraubengewindes führt.
Aus diesen Gründen ist es notwendig, die Mantelrohre der Heizkörper, die Flansche und die Schrauben stärker zu dimensionieren, als dies auf Grund ihrer Beanspruchungsfähigkeit in unausgeglühtem Zustand bei den durch die Erhitzungsanlage in die sie eingebaut sind, gegebenen Verhältnissen notwendig wäre.
Darüber hinaus ergibt sich beim Einlöten der Heizkörper ein beträchtlicher Ausschuss. Bei grösseren Flanschen, die mit mehreren Heizkörpern bestückt sind, muss, wenn einer der Heizkörper ausfällt, dieser ausgelötet und gegen einen neuen, der wieder eingelötet wird, ersetzt werden. Bei diesem neuerlichen Einlöten werden häufig die am Flansch verbleibenden Heizkörper beschädigt, so dass sich auch hier wieder ein erhöhter Ausschuss ergibt. Es ist auch bekannt, jedesHeizkörperende für sich in einen eigenen Schraubnippel einzulöten und diese Nippel dann erst unter Zwischenschaltung einer Dichtung in den Flansch einzuführen und mit letzterem zu verschrauben.
Bei einer dieser Ausführungen übernimmt der dann durch Flansch und Gegenstütze hindurchgeführte Nippel jedes Heizkörperendes die Funktion der sonst notwendigen Spannschrauben. Auch diese Ausführung hat sich in der Praxis nicht besonders bewährt, da sich durch die Anordnung eines eigenen Nippels an jedem Heizkörperende ein beträchtlicher Mehraufwand an Arbeit und Material ergibt, wobei trotzdem die durch das Einlöten der Heizkörperenden bedingten Nachteile nicht beseitigt sind. Die verwendeten Nippel werden meist aus Messing- oder Stahlstangen gedreht, besitzen daher ein grosses Gewicht und können nur umständlich und unter grossem Material- und Zeitaufwand hergestellt werden. Es ist auch bekannt, die Heizkörper in anderer Weise als durch Einlöten in den Flanschplatten bzw. Nippel zu befestigen.
So wurden die Heizkörper mit ihrem Mantelrohr schon mit den Flanschen verschweisst, doch ist dieses Einschweissen wegen der auftretenden, gegenüber dem Einlöten
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erhöhten Temperatur noch ungünstiger als das Einlöten und kann überdies nur durchgeführt werden, wenn die Mantelrohre und die Flansche aus dem gleichen schweissbaren Material hergestellt sind. Nach andern bekannten Ausführungen werden die Heizkörperenden durch Aufweiten ihrer dann über die Isolationsfüllung hinaus verlängerten Mantelrohre in den Durchführungsöffnungen der Flansche bzw. Nippel befestigt.
Auch diese Art der Befestigung kann nur unter hohem Aufwand bewerkstelligt werden, erfordert besonders starkwandige Mantelrohre und kann nur schwer vollständig dicht ausgeführt werden. In den meisten Fällen wird dann der Heizkörper durch das Aufweiten nur mechanisch im Flansch bzw. Nippel befestigt, während eine zusätzliche Einlötung zwecks Abdichtung vorgenommen wird, so dass wieder die eingangs erwähnten Schwierigkeiten auftreten.
Alle diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Diese betrifft eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art und besteht im wesentlichen darin, dass die Durchführungsöffnungen der Flanschplatte durch zwischen die Flanschplatte und die Gegenstütze eingelegte, Durchführungsöffnungen für die Heizkörper und Schrauben bzw. Nieten aufweisende Dichtungen, die beim Verspannen des Flansches unter Druck gesetzt werden, abgedichtet sind. Als Dichtungen werden vorzugsweise elastische, etwa aus Natur-Kunst- oder Silikongummi gefertigte Dichtungen verwendet.
Somit kommt beider erfindungs- gemässen Befestigungsanordnung die bisher immer auftretende mechanische und thermische Beanspruchung des Heizkörpers und des Flansches in Wegfall, so dass die erfindungsgemässe Befestigungsanordnung nicht nur für sich wesentlich rascher und einfacher als die bisher bekannten hergestellt werden kann, sondern sich auch kein Ausschuss ergibt und bei der Dimensionierung der Flansche und der Mantelrohre der Heizkörper sowie der Schrauben oder Nieten keine Rücksicht auf Festigkeitsverluste durch die Befestigungsweise genommen werden muss. Damit ergibt sich auch in dieser Hinsicht eine beträchtliche Materialeinsparung. Die Gegenstütze selbst kann entweder lose ausgebildet oder auch mit der Behälterwand verbunden sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Dichtungen für die Heizkörper und Schrauben bzw. Nieten mit der Flanschdichtung einstückig herzustellen. In diesem Fall wird die Dichtung als Platte ausgeführt, die im entspannten Zustand etwa der Form des Flansches angepasst ist und die Durchführungsöffnungen für die Heizkörper und Schrauben bzw. Nieten in gleicher Anordnung wie die Flanschplatte aufweist. Nach einer möglichen Ausgestaltung wird jedoch die Umrisslinie der entspannten Dichtungsplatte der Umrisslinie der für Heizkörper und Schraube bzw. Schrauben gemeinsamen Wandungsöffnung angepasst, so dass die Dichtung in die Öffnung einführbar ist und sich beim Anziehen der Schrauben od. dgl. nach aussen gegen die Öffnungswandung verspannt.
Dabei wird der Ausdehnungbereich der Dichtung aussen durch die Öffnungswandung begrenzt, so dass sich jedes weitere Zusammenquetschen der Dichtung dahingehend auswirkt, dass sich die Durchführungsöffnungen der Dichtungsplatte zu verengen trachten, so dass der Anpressdruck der Dichtung an die Heizkörper und Schrauben und damit die Dichtwirkung erhöht. Bei dieser letzteren Ausführung ist es möglich, die zweckmässig als Platte ausgebildete Gegenstütze etwas kleiner als die Wandungsöffnung auszubilden, so dass sie durch letztere hindurchgesteckt werden kann. Es ist dann möglich, den Flansch bei nur einseitiger Zugänglichkeit der Wandungsöffnung zu befestigen. Die Ausführung der Gegenstütze als Platte hat den Vorteil, dass dadurch eine gleichmässige Unterdrucksetzung der Dichtung zwischen der Gegenstütze und der Flanschplatte gewährleistet wird.
Damit beim Einführen eines derartigen Flansches die Dichtung in der richtigen Lage in der Öffnung zu liegen kommt, und sich nicht nach der einen oder andern Seite aus der Öffnung zu weit herausquetschen kann, ist die Dichtung mit einem die eine Wandungsseite übergreifenden Randbord versehen.
Es ist aber ebenfalls möglich, die Dichtung grösser als die Wandungsöffnung auszubilden, so dass sie an der einen Wandungsseite anliegt. Damit bei dieser Konstruktion die Dichtung gleichmässig und auch im Öffnungsbereich hinreichend unter Druck gesetzt wird, weist erfindungsgemäss der Flansch bzw. die Gegenstütze im Bereich der gemeinsamen Wandungsöffnung eine in diese einragende gegen die Dichtung bzw. die Dichtungen wirkende Verdickung auf. Diese Verdickung kann beispielsweise der Wandstärke des die Öffnung umgebenden Wandungsteiles entsprechen. Um die Dichtwirkung weiter zu erhöhen, wäre es noch möglich, etwa an Flansch und Gegenstütze die Dichtung bzw. Dichtungen gegen die Öffnungen zu zusätzlich unter Druck setzende Teile, wie etwa die Öffnungen mit Abstand umgebende Wulste u. dgl. vorzusehen.
Bei der Verwendung von Einzeldichtungen können Flanschplatte und Gegenstütze konisch gegen die Öffnungen verlaufende Vertiefungen aufweisen. Anderseits ist es auch möglich, bei einer gemeinsamen Dichtungsplatte die Dichtungsplatte um die Öffnungen mit ringwulstförmigen Vorsprüngen od. dgl. auszustatten, um im Bereich der Durchführungsöffnungen beim Verspannen von Flansch und Gegenstütze eine erhöhte Dichtungspressung zu erzielen.
Nach einer möglichen Ausführung können die Heizkörperenden in den Flanschöffnungen durch Ein-
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stauchen, Einpressen, Kaltverformung der Flanschplatte im Öffnungsbereich od. dgl. fixiert sein. Diese Art der Befestigung dient lediglich zur mechanischen Halterung, während die Andichtung von der Dichtung bzw. den Dichtungen übernommen wird. Die erwähnte Verformung muss auch nicht im gesamten Umfangsbereich der jeweiligen Durchführungsöffnung gleich sein, sondern es ist möglich, die Verformung nur stellenweise vorzunehmen, um ein Einklemmen des Heizkörpers zu bewirken. So kann beispielsweise jedes Heizkörperende in der zugehörigen Flanschöffnung dadurch befestigt werden, dass der Flansch neben der Öffnung punktweise gestaucht wird, so dass sich eine Materialverdrängung in der Öffnung ergibt und der Heizkörper eingeklemmt wird.
Bei dieser Art der Befestigung werden die Heizkörper stets gemeinsam mit dem Flansch. mit dem sie je verbunden sind, aus-und eingebaut. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind jedoch die Heizkörperenden lose in die Öffnungen der Flanschplatte der Dichtung bzw.
Dichtungen und allenfalls der Gegenstütze eingesteckt und durch Verspannen des Flansches und damit der Dichtung bzw. Dichtungen fixierbar. Diese letztere Ausführung geht von der Erkenntnis aus, dass es durch hinreichend starkes Anziehen der Flanschplatte gegen die Gegenflanschplatte möglich ist, einen so starken Dichtungsdruck zu erzielen, dass die Heizkörper von der Dichtung allein genügend festgehalten werden. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass bei der Anordnung mehrerer Heizkörper jeder Heizkörper für sich leicht ausgewechselt werden kann, wobei es sogar möglich ist, den Flansch in seiner Einbaustellung zu belassen und lediglich die Spannschrauben bzw. die Spannschraube etwas zu lockern, so dass die Klemmwirkung der Dichtung aufhört.
Bei einer derartigen Ausführung des Flansches kann auch der Flansch zunächst eingebaut und dann erst ein Einbau der an ihm zu befestigenden Heizkörper vorgenommen werden. Der Flansch kann auch dann, wenn die oder der in ihm befestigte Heizkörper schadhaft werden bzw. wird, weiter verwendet werden.
Nach einer andern Ausführung der Erfindung sind in der Wandung zur Durchführung der Heizkörperenden und vorzugsweise auch der Schrauben eigene Öffnungen vorgesehen, deren Rand die eine Auflage für die dann zwischen der Wandung und der Flansch-bzw. Gegenflanschplatte eingeklemmte Dichtung bzw. eingeklemmten Dichtungen bildet. Bei dieser Konstruktion ist es bei entsprechend starkwandigen Behältern möglich, auf die Gegenflanschplatte zu verzichten und die Befestigungsschraube bzw. Schrauben in Öffnungen der Wandung zu verankern. Die die einzelnen Öffnungen umgebenden Wandungsteile wirken dabei als Gegenstütze für die Flanschplatte. Bei andern Ausführungen kann aber insbesondere bei dünnwandigen Behältern auch wieder eine Gegenstütze vorgesehen sein. Die Dichtungen können dabei als die Heizkörper bzw.
Schrauben umschliessende Dichtungsringe ausgeführt werden, doch ist es auch möglich, wieder eine gemeinsame Dichtungsplatte für die Heizkörperenden und Schrauben vorzusehen.
Allenfalls kann auch zu beiden Seiten der Wandung eine eigene Dichtung angebracht werden. Die Befestigung der Heizkörper kann auch bei dieser Konstruktion entweder nur durch die Klemmwirkung der Dichtungen oder auch durch Festklemmen der Heizkörper an der Flanschplatte erfolgen. Die beschriebene Ausführung hat gegenüber jener, bei der eine gemeinsame Öffnung für die Heizkörperenden und Schrauben vorgesehen ist, den Vorteil, dass das Emaillieren des Behälters erleichtert wird, und dass die Schwächung der Behälterwandung gegenüber einer gemeinsamen Öffnung geringer ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 - 3 eine Befestigungsanordnung für einen Heizkörper jeweils eingebaut in zwei um 900 gegeneinander versetzten Schnitten und in Draufsicht zu Fig. l, Fig. 4 und 5 eine weitere Befestigungsanordnung im Schnitt und in Draufsicht und Fig. 6 als Detail schematisch eine mögliche Art der Heizkörperbefestigung im Flansch im Schnitt.
Nach den Fig. 1 - 3 ist in einer Behälterwandung 1 eine Öffnung 2 vorgesehen. Die Anschlussenden 3 eines elektrischen Rohrheizkörpers sind durch Öffnungen einer Flanschplatte 4, einer in ihrer Form der Flanschplatte angepassten, aus Natur-Kunst-oder Silikongummi gefertigten Dichtungsplatte 5, durch die gemeinsame Wandungsöffnung 2 und durch Öffnungen einer Gegenflanschplatte 6 hindurchgeführt. Die Flanschplatte 4 liegt unter Zwischenschaltung der Dichtung 5 an der einen und die Gegenflanschplatte 6 an der andern Wandungsseite an. Die Gegenflanschplatte besitzt eine in die Öffnung 5 einragende Verdickung 6a, mit der sie gegen die Dichtung 5 drückt.
Die Flanschplatte 4 ist mit der Gegenflanschplatte 6 durch zwei durch Öffnungen beider Teile, der Dichtung 5 und somit auch durch die gemeinsame Wandungsöffnung 2 hindurchgeführte Schrauben 7 verbunden, die entweder wie dargestellt in die als Gewindeöffnungen ausgebildeten Öffnungen der Flanschplatte 4 eingeschraubt oder mit sich an der Flanschplatte abstützenden Muttern versehen sein können. Durch Festziehen der Schrauben 7 wird die Flanschplatte 4 gegen die Gegenflanschplatte 6 verspannt, wodurch die Dichtung 5 unter Druck gesetzt wird und sowohl den Flansch mit der Wandung 1 abdichtet, als auch gegen die Heizkörperenden 3 und die Schrauben 7 gedrückt wird, so dass auch eine Abdichtung dieser Teile im Flansch gewährleistet ist.
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Bei der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 ist die Öffnung 8 der Wandung 9 als Langloch ausgebildet.
Die wieder vorgesehene Flanschplatte 10 ist ebenso wie die Gegenflanschplatte 11 der Öffnungsform angepasst, so dass beide Teile für sich durch die Öffnung 8 hindurchgesteckt werden können. Es ist wieder ein Heizkörper vorgesehen, der mit seinen Enden 3 durch einander überdeckende Öffnungen der Flanschplatte 10 einer zwischen Flanschplatte und Gegenflanschplatte eingelegten Dichtungsplatte 12 aus elastischem Dichtungsmaterial, vorzugsweise Silikongummi und der Gegenflanschplatte 11 hindurchgeführt ist. Die Dicke der Dichtungsplatte 12 im entspannten Zustand ist grösser als die Stärke der Wandung 9 gehalten. Weiterhin besitzt die Dichtungsplatte einen den öffnungsrand übergreifenden Randbord 13, bis zu dem sie in die Öffnung 8 eingeführt werden kann.
Die Gegenflanschplatte 11 kann mit der Flanschplatte 10 durch eine Schraube 14 auf die eine Mutter 15 aufgesetzt ist, verspannt werden. Beim Anziehen der Schraube 14 wird die Dichtung 12 unter Druck gesetzt, wodurch sie sowohl gegen die Öffnungswandung als auch gegen die Heizkörper und die Schraube verspannt wird und damit sowohl den Flansch als auch die Heizkörper und die Schraube fixiert bzw. abdichtet. Der Flansch kann bei entspannter Dichtung bis zum Randbord 13 der Dichtung 12 in die Gehäusewandung eingesteckt werden.
Bei beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Heizkörperenden 3 lediglich durch den Anpressdruck der verspannten Dichtung am Flansch befestigt sein, so dass es möglich ist, die Heizkörper nach Entspannen der Dichtung bei in seiner Lage verbleibenden oder auch bei herausgenommenem Flansch aus dem Flansch zu entfernen. Wie Fig. 6 zeigt, ist es aber auch möglich, das Heizkörperende 3 in einer Flanschplatte 16 dadurch zu befestigen, dass neben der Durchführungsöffnung 17 mit Hilfe zweier gegeneinander wirkender Stempel 18,19 im Flansch punktförmige Einpressungen 20 angebracht werden, wodurch das Flanschmaterial gegen den Heizkörper gepresst wird und diesen in der Öffnung 17 festklemmt.
Bei dieser Art der Befestigung dient die Dichtung nur mehr zur Abdichtung, nicht mehr aber zur Halterung. Es ist natürlich möglich. nicht eine gemeinsame Dichtungsplatte 5 bzw. 12, sondern einen eigenen Dichtungsring für den Flansch und eigene Dichtungen für die Heizkörper und die Schrauben zwischen Flansch- und Gegenflanschplatte einzuspannen. Weiterhin könnten die zum Verspannen dienenden Schrauben auch durch Nieten ersetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Befestigungsanordnung für elektrische Rohrheizkörper in Wandungsöffnungen, unter Verwendung eines an der einen Wandungsseite angreifenden Flansches, der gegen eine an der andern Wandungsseite angreifende Gegenstütze mittels Schrauben oder Nieten verspannbar ist, wobei zwischen den Flansch bzw. die Gegenstütze und die Wandung eine Dichtung eingelegt ist und die Heizkörperenden sowie die Schrauben bzw. Nieten durch eigene Öffnungen der Flanschplatte, die Wandung und allenfalls durch Öffnungen bzw. Ausnehmungen der Gegenstütze hindurchgeführt und am Flansch befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführungsöffnungen der Flanschplatte durch zwischen die Flanschplatte (4, 10) und die Gegenstütze (6,11) eingelegte, Durchführungsöffnungen für die Heizkörper und Schrauben bzw.
Nieten aufweisende Dichtungen, die beim Verspannen des Flansches unter Druck gesetzt werden, abgedichtet sind.