Elektrische Heizeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung, welche in elektrische Fussleistenheizungsgehäuse oder andere Raumheizkörper einsetzbar ist.
Fussleistenheizungsgehäuse, die mit einem elektrischen stabförmigen Heizelement ausgerüstet sind, gehören zum Stand der Technik und sind zum Beispiel in der französischen Patentschrift 1 504 055 beschrieben.
Diese bekannten stabförmigen elektrischen Heizelemente bestehen aus einem Aussenrohr, welches Konvektorbleche zum Wärmeaustausch trägt. Im Innern des Aussenrohres ist ein oder sind auch mehrere Stabrohre angeordnet, die ihrerseits im Innern je einen elektrischen Heizdraht enthalten, der meist wendelförmig im isolierten Stahlrohr angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen Stahlrohr und Aussenfläche des oder der Stahlrohre ist mit einem gut wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Ma terial ausgefüllt. An den Austrittsstellen des oder der Stahlrohre aus dem Aussenrohr oder in deren Nähe sind die inneren Stahlstäbe und das Aussenrohr starr verbunden. Diese Konstruktion führt dazu, dass im Heizelement beim Aufheizen beziehungsweise Abkühlen Wärmespannungen auftreten, die mit unerwünschter Geräuschentwick lung und mechanischen Verwerfungen verbunden sind.
Eine Aufgabe der Erfindung ist çs, eine elektrische Heizeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die diese Nachteile nicht besitzt.
In einer speziellen Ausführungsform ist der verbesserte elektrische Heizstab völlig wasserdicht ausgeführt, so dass die damit ausgerüstete Fussleistenheizung oder der Raumheizkörper auch in häufig nassen Räumen wie Toiletten oder Baderäumen aufgestellt werden kann, ohne befürchten zu müssen, durch elektrische Kriechströme elektrische Schläge zu erhalten.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische, stabförmige Heizeinrichtung mit aufgesetzten Konvektoren, welche Einrichtung aus mindestens einem hohlen Aussenstab besteht und in dessen Hohlraum mindestens ein hohler Metallheizstab, der im Innern eine elektrische Widerstandsheizleitung enthält, angeordnet ist und der Zwischenraum zwischen der Innenseite des Aussenstabes und dem im Innern angeordneten Metallheizstab beziehungsweise Metallheizstäben mit einem elektrisch isolierenden Material ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf einer Austrittsseite des Metallheizstabes beziehungsweise der Metallheizstäbe aus dem Aussenstab der Heizstab bzw. Heizstäbe und der Aussenstab in ihren Längsachsen frei ausdehnbar angeordnet sind.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt und zwar zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels.
Fig. 2 einen Längsschnitt in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt ein drittes Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 eine Perspektive des in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels,
Fig. 5 zeigt die Stromanschlussseite der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 6 zeigt beispielhaft wie die Stromversorgungsseite durch eine Isolierkappe gegen Feuchtigkeit abgedichtet ist,
Ziffer 1 stellt den hohlen Aussenstab, dessen Wandung rund, eckig oder oval ausgebildet ist, dar. Bevorzugt wird als Werkstoffmaterial Kupfer oder Aluminium verwendet.
Ziffer 2 verdeutlichen die auf der Aussenfläche des Aussenstabes 1 aufgesetzten Konvektoren,
Ziffer 3 zeigt schematisch den hohlen Metallheizstab 3, dessen Innenwandung zweckmässig mit einer dünnen keramischen Isolierschicht bedeckt ist. Im Innern des hoh- len Metallheizstabes 3 ist eine elektrische Heizwendel 16 angeordnet, wobei in der bevorzugten Ausführungsform auf beiden Stromanschlussseiten die fünf bis zehnfache Strecke, bezogen auf den Heizstabdurchmesser, als unbe heizte Zone ausgebildet ist und nur lediglich eine einfache Stromversorgungsleitung darstellt, die erst danach mit der elektrischen Heizwendel verbunden ist. Im Innern des hoh- len Aussenstabes 1 ist der hohle Metallheizstab 3 untergebracht.
An der rechten Austrittsseite des Metallheizstabes 3 aus dem Aussenstab 1 sind die Stäbe 1 und 3 mittels der Kappe 5 starr verbunden, da es ausreichend ist, dass mindestens an einer Austrittstelle die freie Ausdehnbarkeit in der Längsachse erfüllt ist.
Die Kappe 5 ist mit den Stäben 1 und 3 fest verbunden. Diese feste Verbindung kann als Verschraubung, Verlötung, Verschweissung, Verklebung oder Klemmverschluss oder sonst gleichwirkender Weise ausgeführt sein.
Der Zwischenraum zwischen der Innenseite des Aussenstabes 1 und dem im Innern angebrachten Metallheizstab 3 ist mit einem bevorzugt pulverförmigen oder fein granulierten elektrisch isolierenden Material 6 ausgefüllt.
In der Fig. list die linke Seite als eine Austrittseite des Metallheizstabes 3 aus dem Aussenstab 1 frei ausdehnbar angeordnet, da die Stäbe 1 und 3 an der Austrittseite nicht mechanisch verbunden sind. Ein Pfropfen 7 aus Glas-, Stein- oder Quarzwolle verhindert, dass das elektrisch isolierende Material 6, z. B. ein Oxydpulver, herausrieseln kann und ausserdem wird hierdurch die Lage des Metallheizstabes 3 im Hohlraum des Aussenstabes 1 zentriert. Damit der Pfropfen 7 nicht seine Lage verlassen kann, ist zweckmässig eine weitere zweite Kappe 8 als Verschluss angebracht. Die zweite Kappe 8 ist mit dem -Aussenstab 1 starr verbunden.
Damit jedoch die Stäbe 1 und 3 in der Längsachse frei ausdehnbar angeordnet sind, enthält die zweite Kappe 8 an der Durchtrittsstelle des Metallheizstabes 3 eine solche grosse Öffnung 9, dass bei beliebigen Temperaturänderungen der Metallheizstab 3 stets sich ungehindert durch die Öffnung 9 ausdehnen oder zusammenziehen kann.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Heizelementes. Die freie Ausdehnbarkeit des Aussenstabes 1 und des Metallheizstabes 3 wird dadurch erreicht, dass das kappenförmige Stück 10 eine leicht in der Längsachse elastisch verformbare Zone 11 besitzt. Dieses kappenförmige Stück 10 kann an einer oder beiden Austrittseiten des Metallheizstabes 3 aus dem Aussenstab 1 angeordnet sein. Es ist aber völlig ausreichend, wenn an einer Austrittseite die starre Kappe 5 (in der Fig. 2 nicht dargestellt) und an der anderen Austrittseite das kappenförmige Stück 10 (in der Fig. 2 nicht dargestellt) angebracht ist.
Der Vorteil bei der Verwendung des kappenförmigen Stückes 10 besteht darin, dass die Stossstellen 12 und 13 fest verbunden werden können.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, die eine gewisse Ähnlichkeit mit der Ausführungsform gemäss Fig. 1 besitzt.
Abweichend hat das Heizelement gemäss Fig. 3 zwei ,Metallheizstäbe 3 in dem Aussenstab 1 angeordnet. Die Kappe 5' ist mit dem Aussenstab 1 und den Metallheizstäben 3 fest und starr verbunden. Die Kappe 8' ist mit dem Aussenstab 1 starr verbunden und die Öffnungen 9' sind so gross bemessen, dass die Metallheizstäbe 3 in der
Längsrichtung frei ausdehnbar angeordnet sind.
Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität sind die Metallheizstäbe 3 an den frei liegenden beiden Seiten durch je ein Brückenstück 13 mechanisch fest verbunden.
Fig. 4 verdeutlicht nochmals das elektrische Heizelement. Der Aussenstab 1 trägt Konvektorbleche 2, von denen nur einige beispielhaft gezeichnet sind. Den Abschluss des hohlen Aussenstabes bildet die Kappe 5', die eine etwa ovale Öffnung 19 besitzt, durch die die Metallheizstäbe 3 herausragen. Die Metallheizstäbe 3 sind durch das Brückenstück 13 starr verbunden. Die Stromzuleitung von der Heizwendel 16 führt durch die Metallheizstäbe 13 und durch keramische Isolierstücke 20 zu den Stromanschlussstellen 21, die z. B. in Form von Stiften 21 mit Schraubengewinde und Schraubenmuttern 22 ausgebildet sein können. In der Fig. 4 sind die Heizwendeln 16 über die Stromanschlussstellen 21 über ein leitendes Metallstück 23 in Serie geschaltet.
Fig. 5 zeigt das elektrische Heizelement von Stromzuführungsseite. Die elektrische Heizspannung wird über die elektrischen Zuleitungen 24 und 24' über die Stromanschlussstellen 21 zugeführt. Die zweite Kappe 8' ist mit den Metallheizstäben 3 starr verbunden, ausserdem werden die Metallheizstäbe 3 nochmals durch das Brückenstück 13 verbunden. Die zweite Kappe 8' ist z. B. über einen Stift 15 mit der geerdeten Leitung 25 verbunden.
Der Aussenstab 1 ist teilweise aufgebrochen dargestellt, so dass die Metallheizseäbe 3 und das im Innern des Aussenstabes 1 angeordnete, gut wärmeleitende Isoliermaterial 6 deutlich zu sehen ist. Ausserdem sind die Konvektorbleche 2 angedeutet sowie die Kappe 5', durch deren ovalförmige Öffnung 19 (nicht sichtbar) die Metallheizstäbe 3 führen.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform des elektrischen Heizelementes. Diese Ausführungsform ist dadurch ausgezeichnet, dass die Stromanschlussseite wasserdicht ausgeführt ist. Hierbei ist eine dritte Kappe 25 z. B. aus beständigem, elastischem Kunststoff, wie Silikongummi, auf dem Aussenstab 1 mittels der ringförmigen Klebstelle 28 befestigt.
Durch eine dicht schliessende Öffnung in der dritten Kappe 25 führt die Stromzuleitung 26. Der Hohlraum im Innenraum 27 wird durch eine aushärtbare Kunstharzmischung, z. B. auf ungesättigter Polyesterbasis oder auf Epoxydharzbasis, ausgefüllt. Diese Ausfüllung kann beispielsweise durch Injektion mit einer Spritze 29, die als Füllung aushärtbares Kunstharz enthält, erfolgen. Die Konvektorenbleche 2, die auf dem Aussenstab 1 sitzen, können an sich bekannte Formen besitzen, wie z. B. die Form quadratischer oder rechteckiger Bleche 2, wie dies die Fig. 4 und 5 zeigen.
Die bevorzugte Ausführungsform umfasst jedoch Konvektorbleche, die trapezförmig ausgebildet sind, wie dies die Fig. 1, 2, 3, 6 und 7 verdeutlichen. Die Einbaustellung des elektrischen Heizelementes zeigt hierbei die Fig. 6, wobei die breite Basis der Trapezbleche sich unten befindet und die Schmalseite des Trapezes oben; da die Seitenwände abgewinkelt sind, fungieren diese als Abstandshalter für die Konvektorbleche und bilden unter sich einen Kamin, durch den die erwärmte Luft das Heizelement im Betrieb mit erhöhter Luftgeschwindigkeit verlässt, so dass in dem zu beheizenden Raum eine besonders schnelle Luftumwälzung erzielt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform des elektrischen Heizt elementes mit trapezförmigen Konvektorblechen 2 enthält zwei Aussenstäbe 1. Hierbei kann jeder Aussenstab einen oder zwei Metallheizstäbe enthalten.
Eine ganz spezielle Ausführungsform des elektrischen
Heizelementes ist zum Anschluss an ein Dreiphasen Stromnetz bestimmt, wobei ein Aussenstab 1 einen Metallheizstab 3 und der andere Aussenstab 1' zwei Metallheizstäbe 3 enthält.
Eine derartige Ausführungsform ist in der Fig. 8 angedeutet.
Electric heater
The invention relates to an electrical heating device which can be used in electrical baseboard heating housings or other space heating elements.
Skirting heating housings, which are equipped with an electric rod-shaped heating element, belong to the state of the art and are described, for example, in French patent specification 1,504,055.
These known rod-shaped electrical heating elements consist of an outer tube which carries convector plates for heat exchange. In the interior of the outer tube, one or more rod tubes are arranged, which in turn contain an electrical heating wire inside, which is usually arranged in a helical manner in the insulated steel tube. The space between the steel pipe and the outer surface of the steel pipe or pipes is filled with a highly thermally conductive, electrically insulating material. At the exit points of the steel pipe or pipes from the outer pipe or in their vicinity, the inner steel rods and the outer pipe are rigidly connected. This construction means that thermal stresses occur in the heating element during heating or cooling, which are associated with undesirable noise development and mechanical distortions.
An object of the invention is to provide an electrical heating device which does not have these disadvantages.
In a special embodiment, the improved electric heating rod is completely watertight, so that the baseboard heating or the room heater equipped with it can also be set up in frequently wet rooms such as toilets or bathrooms without having to fear electrical shocks from electrical leakage currents.
The invention relates to an electric, rod-shaped heating device with attached convectors, which device consists of at least one hollow outer rod and in the cavity of which at least one hollow metal heating rod, which contains an electrical resistance heating line inside, is arranged and the space between the inside of the outer rod and the inside arranged metal heating rod or metal heating rods is filled with an electrically insulating material, characterized in that at least on one exit side of the metal heating rod or the metal heating rods from the outer rod of the heating rod or heating rods and the outer rod are arranged freely expandable in their longitudinal axes.
In the drawings, the subject of the invention is shown in exemplary embodiments, namely show:
Fig. 1 is a longitudinal section of a first embodiment.
2 shows a longitudinal section in a second embodiment,
Fig. 3 shows a third embodiment in longitudinal section,
Fig. 4 is a perspective of the embodiment shown in Fig. 3,
Fig. 5 shows the power connection side of the embodiment shown in Fig. 3,
Fig. 6 shows an example of how the power supply side is sealed against moisture by an insulating cap,
Number 1 represents the hollow outer rod, the wall of which is round, angular or oval. Preferably, copper or aluminum is used as the material.
Numbers 2 illustrate the convectors placed on the outer surface of the outer rod 1,
Numeral 3 shows schematically the hollow metal heating rod 3, the inner wall of which is expediently covered with a thin ceramic insulating layer. An electrical heating coil 16 is arranged inside the hollow metal heating rod 3, whereby in the preferred embodiment five to ten times the distance, based on the heating rod diameter, is formed as an unheated zone on both sides of the power connection and only represents a simple power supply line, which is then connected to the electrical heating coil. The hollow metal heating rod 3 is accommodated in the interior of the hollow outer rod 1.
On the right exit side of the metal heating rod 3 from the outer rod 1, the rods 1 and 3 are rigidly connected by means of the cap 5, since it is sufficient that the free expandability in the longitudinal axis is fulfilled at least at one exit point.
The cap 5 is firmly connected to the rods 1 and 3. This fixed connection can be designed as a screw connection, soldering, welding, gluing or clamping closure or in some other equivalent manner.
The space between the inside of the outer rod 1 and the metal heating rod 3 attached inside is filled with a preferably powdery or finely granulated electrically insulating material 6.
In the figure, the left side is arranged as an exit side of the metal heating rod 3 from the outer rod 1 so that it can be freely expanded, since the rods 1 and 3 are not mechanically connected on the exit side. A plug 7 made of glass, rock or quartz wool prevents the electrically insulating material 6, e.g. B. an oxide powder, can trickle out and also the position of the metal heating rod 3 is centered in the cavity of the outer rod 1. So that the plug 7 cannot leave its position, a further second cap 8 is expediently attached as a closure. The second cap 8 is rigidly connected to the outer rod 1.
However, so that the rods 1 and 3 are arranged freely expandable in the longitudinal axis, the second cap 8 contains such a large opening 9 at the point of passage of the metal heating rod 3 that the metal heating rod 3 can always expand or contract unhindered through the opening 9 with any temperature changes .
Fig. 2 shows another embodiment of the heating element. The free expandability of the outer rod 1 and the metal heating rod 3 is achieved in that the cap-shaped piece 10 has a zone 11 that is easily elastically deformable in the longitudinal axis. This cap-shaped piece 10 can be arranged on one or both exit sides of the metal heating rod 3 from the outer rod 1. However, it is completely sufficient if the rigid cap 5 (not shown in FIG. 2) is attached to one exit side and the cap-shaped piece 10 (not shown in FIG. 2) is attached to the other exit side.
The advantage of using the cap-shaped piece 10 is that the joints 12 and 13 can be firmly connected.
FIG. 3 shows another embodiment which is somewhat similar to the embodiment according to FIG.
Notwithstanding, the heating element according to FIG. 3 has two metal heating rods 3 arranged in the outer rod 1. The cap 5 'is firmly and rigidly connected to the outer rod 1 and the metal heating rods 3. The cap 8 'is rigidly connected to the outer rod 1 and the openings 9' are dimensioned so large that the metal heating rods 3 in the
Are arranged in the longitudinal direction freely expandable.
To increase the mechanical stability, the metal heating rods 3 are mechanically firmly connected on the exposed two sides by a bridge piece 13 each.
4 again illustrates the electrical heating element. The outer rod 1 carries convector sheets 2, only a few of which are shown as examples. The end of the hollow outer rod is formed by the cap 5 ', which has an approximately oval opening 19 through which the metal heating rods 3 protrude. The metal heating rods 3 are rigidly connected by the bridge piece 13. The power supply from the heating coil 16 leads through the metal heating rods 13 and through ceramic insulating pieces 20 to the power connection points 21, the z. B. in the form of pins 21 with screw thread and screw nuts 22 can be formed. In FIG. 4, the heating coils 16 are connected in series via the power connection points 21 via a conductive metal piece 23.
Fig. 5 shows the electrical heating element from the power supply side. The electrical heating voltage is supplied via the electrical supply lines 24 and 24 ′ via the power connection points 21. The second cap 8 'is rigidly connected to the metal heating rods 3, and the metal heating rods 3 are again connected by the bridge piece 13. The second cap 8 'is z. B. connected to the grounded line 25 via a pin 15.
The outer rod 1 is shown partially broken away so that the metal heating rods 3 and the insulating material 6, which is arranged inside the outer rod 1 and which conducts heat well, can be clearly seen. In addition, the convector plates 2 are indicated, as well as the cap 5 ', through whose oval opening 19 (not visible) the metal heating rods 3 lead.
FIGS. 6 and 7 show another embodiment of the electrical heating element. This embodiment is characterized in that the power connection side is made watertight. Here is a third cap 25 z. B. made of durable, elastic plastic, such as silicone rubber, attached to the outer rod 1 by means of the annular adhesive point 28.
The power supply line 26 leads through a tightly closing opening in the third cap 25. The cavity in the interior space 27 is filled with a hardenable synthetic resin mixture, e.g. B. based on unsaturated polyester or based on epoxy resin filled. This filling can be done, for example, by injection with a syringe 29 which contains curable synthetic resin as a filling. The convector plates 2, which sit on the outer rod 1, can have known shapes, such as. B. the shape of square or rectangular sheets 2, as shown in FIGS. 4 and 5.
However, the preferred embodiment comprises convector plates which are trapezoidal, as illustrated in FIGS. 1, 2, 3, 6 and 7. The installation position of the electrical heating element is shown in FIG. 6, the wide base of the trapezoidal sheets being at the bottom and the narrow side of the trapezoid being at the top; Since the side walls are angled, they act as spacers for the convector plates and form a chimney below them, through which the heated air leaves the heating element at increased air speed during operation, so that particularly rapid air circulation is achieved in the room to be heated.
A preferred embodiment of the electrical heating element with trapezoidal convector sheets 2 contains two outer rods 1. Each outer rod can contain one or two metal heating rods.
A very special embodiment of the electrical
The heating element is intended for connection to a three-phase power supply system, one outer rod 1 containing a metal heating rod 3 and the other outer rod 1 ′ containing two metal heating rods 3.
Such an embodiment is indicated in FIG.