DE10059885C1 - Elektrischer Durchlauferhitzer - Google Patents

Abstract

Der elektrische Durchlauferhitzer für flüssige und/oder gasförmige Medien ist mit einem metallenen Durchlaufrohr (1) versehen, das einen mit ihm verpreßten Heizleiterträger (10) in axialer Richtung mit einem gegenüber seinen zylindrischen Endabschnitten (2, 3) abgeflachten Abschnitt (A) zentral durchragt. Um bei hoher thermischer Belastbarkeit und minimaler Wärmeabstrahlung eine hohe Wärmeübertragung auf das Durchlaufrohr zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß der Heizleiterträger (10) einen im Querschnitt im wesentlichen ellipsenförmig oder ebenflächig abgeflachten Abschnitt (A) des Durchlaufrohres (1) umschließt und eine im wesentlichen zylindrische Umfangsfläche (11) aufweist, auf welcher der Heizleiter (12) in Form einer gewindeartigen Wicklung aufgebracht und von einem mit einem äußeren Metallmantel (25) versehenen Metalloxidmantel (20) umschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Durchlauferhit­ zer für flüssige und/oder gasförmige Medien mit einem me­ tallenen Durchlaufrohr, das einen mit ihm verpreßten Heizleiterträger in axialer Richtung mit einem gegenüber seinen zylindrischen Endabschnitten abgeflachten Ab­ schnitt zentral durchragt.

Es ist bereits ein elektrischer Durchlauferhitzer zur Er­ wärmung flüssiger Medien bekannt (DE 42 12 074 C1), der aus einem Strangpreßteil besteht, welches mehrere zuein­ ander parallele Bohrungen zur Aufnahme eines Durchfluß­ rohres und wenigstens eines verdichteten Rohrheizkörpers aufweist und mit diesen Teilen bestückt ist.

Dabei sind das Strangpreßteil und die in diesem eingela­ gerten Rohrheizkörper insgesamt so miteinander verformend verpreßt, daß die Wandung des Durchflußrohres parallel zu den Rohrheizkörpern verlaufende, den Querschnitt des Durchlaufrohres verändernde, Einbuchtungen aufweist.

Die über das Strangpreßteil überstehenden Enden des Durchflußrohres sind in ihrem Querschnitt nicht von der Pressung verändert, sie haben somit eine zylindrische Form. Das Strangpreßteil selbst kann aus wärmebeständigen Aluminiumlegierungen oder aus wärmebeständigem Messing bestehen.

Diese Art von Aufbau eines elektrischen Durchlauferhit­ zers erfordert eine im wesentlichen von der Größe der Rohrheizkörper bestimmte Mindestbaugröße. Weil nur zwei sich diametral gegenüberliegende Rohrheizkörper vorhanden sind, die in Längsrichtung des Durchlaufrohres verlaufen, ist auch die Heizleistung beschränkt.

Aus DE 26 46 074 B2 ist ein Durchlauferhitzer für flüssi­ ge Medien mit einem zentralen Durchflußrohr bekannt, der eine beidseitig abgeflachte Querschnittsform aufweist. Das Durchflußrohr ist von einer durch Querschnittsredu­ zierung verdichteten Isolier-Granulatschicht umschlossen, die den Hohlraum einer Hülse aus Weichkeramik ausfüllt. Der Heizleiter ist in Form einer gewindeartigen Wicklung in den Hohlraum der Hülse eingelegt. Die abgeflachte Querschnittsform dient der möglichst großflächigen Aufla­ ge des Durchlauferhitzers auf der ebenen Unterseite einer Warmhalteplatte.

Bei dem aus DE 16 90 677 A bekannten Durchlauferhitzer ist ein metallenes Durchlaufrohr mit einer dieses umhül­ lenden, isolierenden Metalloxydschicht versehen, in welche der als gewindeartige Wicklung ausgebildete Heizlei­ ter aufgewickelt oder eingebettet ist.

Ein anderer bekannter Durchlauferhitzer gemäß DE 24 54 920 A1 besteht aus einem runden oder abgeflachten Durch­ flußrohr, das von einem Mantelrohr umschlossen ist, wel­ ches auch eine oder mehrere in eine Isoliermasse einge­ bettete Heizleiterwendel umschließt und gemeinsam mit diesen verdichtet ist.

Aus DE 42 26 767 C1 ist ein Durchlauferhitzer bekannt, bei dem das in einem Strangpreßteil eingelagerte Durch­ flußrohr mit diesem so verpreßt ist, daß die Wandung des Durchflußrohres parallel zu den Rohrheizkörpern verlau­ fende, den Querschnitt des Durchlaufrohres verändernde Einbuchtungen aufweist. Dabei wird das Durchflußrohr schon vor dem Einsetzen in das Strangpreßteil mit an­ schließendem Vorpressen im gewünschten Querschnitt durch­ gehend profiliert. Nach dem Verpressen werden die Enden des Durchflußrohres wieder in kreisförmige Querschnitte rückverformt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektri­ schen Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art mit kleinen Abmessungen zu schaffen, der thermisch hoch be­ lastbar ist und der bei minimaler Wärmeabstrahlung nach außen eine hohe Wärmeübertragung auf das Durchlaufrohr gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Heizleiterträger einen im Querschnitt im wesentlichen ellipsenförmig (d. h. mehr einer Ellipse als einem Kreis gleichenden) oder ebenflächig abgeflachten Abschnitt des Durchlaufrohres umschließt und eine im wesentlichen zy­ lindrische (d. h. mehr einer Kreisform als einer Ellipsen­ form gleichende) Umfangsfläche aufweist, auf welcher der Heizleiter in Form einer gewindeartigen Wicklung aufge­ bracht und von einem mit einem äußeren Metallmantel ver­ sehenen Metalloxidmantel umschlossen ist.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Durchlauferhitzers ist es nicht nur möglich, eine wesentlich kleinere Bau­ größe zu realisieren, sondern es wird auch eine wesent­ lich höhere Heizleistung und somit eine höhere thermische Belastbarkeit erreicht, weil der Heizleiter den unmittel­ bar mit dem abgeflachten Abschnitt des Durchlaufrohres in Kontakt stehenden Heizleiterträger in Form einer Wicklung über die ganze Länge berührend umschließt. Der den Heiz­ leiter umschließende Metalloxidmantel besteht vorzugswei­ se aus MgO (Magnesiumoxid) und ist somit hoch hitzebe­ ständig. Durch den äußeren Metallmantel, der den Metall­ oxidmantel umschließt und mit diesem verpreßt ist, erhält der Durchlauferhitzer auch eine hohe Formstabilität.

Durch die Abflachungen des Durchlaufrohres ist es gemäß Anspruch 2 möglich, auch bei minimaler Baugröße im Heiz­ leiterträger axial verlaufende Hohlräume vorzusehen, in denen beispielsweise die Heizleiterenden und/oder Thermo­ fühler od. dgl. untergebracht werden können.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 3, die zwischen dem Metalloxidmantel und dem äußeren Metallmantel einen Wär­ meisoliermantel vorsieht, kann die unerwünschte radiale Wärmeabstrahlung stark vermindert werden.

Zur Verminderung der axialen Wärmeabstrahlung tragen die gemäß Anspruch 4 vorgesehenen Abschlußscheiben aus Iso­ lierstoff bei.

Um elektrische Anschlußleitungen und dgl. an den Stirn­ seiten des Durchlauferhitzers bzw. des Heizleiterträgers nach außen führen zu können, ist es zweckmäßig und vor­ teilhaft, die Ausgestaltung nach Anspruch 5 vorzusehen.

Weil die Leitungen, in welche solche elektrischen Durch­ lauferhitzer eingesetzt werden, gewöhnlich zylindrische Querschnitte aufweisen ist es vorteilhaft, wenn nicht gar erforderlich, die aus den stirnseitigen Abschlußscheiben herausragenden Endabschnitte des Durchlaufrohres entweder gemäß Anspruch 6 mit entsprechenden Adapterstücken zu versehen oder sie gemäß dem Verfahren nach Anspruch 7 durch Aufweiten wieder in ihre ursprüngliche zylindrische Form zu bringen.

Der erfindungsgemäß aufgebaute Durchlauferhitzer weist bei einer sehr kompakten, sehr kleine Baugrößen erlauben­ den Bauweise, eine hohe thermische Belastbarkeit mit ho­ hem Wirkungsgrad auf.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen elektrischen Durchlauferhitzer in einer axialen Schnittdarstellung;

Fig. 2 den Schnitt II-II aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 einen mit einem zylindrischen Adapterstück ver­ sehenen Endabschnitt des Durchlaufrohres der Fig. 1 im Schnitt.

Der in der Zeichnung dargestellte elektrische Durchlauf­ erhitzer für flüssige und/oder gasförmige Medien weist ein metallenes Durchlaufrohr 1 auf. Das Durchlaufrohr kann aus Chrom-Nickel-Stahl oder aus Kupfer bestehen. Dieses Durchlaufrohr 1 ist mit einem sich über den größ­ ten Teil seiner Länge erstreckenden mittleren Abschnitt A versehen, der gegenüber den zylindrischen Endabschnitten 2 und 3 beidseitig ebenflächig abgeflacht ist. Das bedeu­ tet, daß das Durchlaufrohr in diesem abgeflachten Bereich A zwei parallel zueinander verlaufende Wandabschnitte 5 und 6 besitzt, die durch Rundbogen 7 und 8 miteinander verbunden sind. Eine solche Querschnittsform entsteht durch Zusammenpressen eines Zylinderrohres mit zwei Preß­ backen. Anstatt einer solchen ebenflächig abgeflachten Querschnittsform könnte auch eine ellipsenförmige Abfla­ chung vorgesehen sein.

Dieser abgeflachte Abschnitt A des Durchlaufrohres 1 ist unmittelbar umschlossen von einem Heizleiterträger 10, der aus einem hochwärmeleitfähigen festen Material be­ steht und eine zylindrische Umfangsfläche 11 aufweist. Der Querschnitt seines zentralen, durchgehenden Hohlraums 13 ist auf die äußere Querschnittskontur des abgeflachten Durchlaufrohres 1 abgestimmt. Damit eine fugenlose großflächige Berührung zwischen beiden zustande kommt, er­ folgt ein radiales Verpressen. Auf der Umfangsfläche 11 ist ein Heizleiter 12 gewindeartig aufgebracht. Dieser Heizleiter 12 kann direkt auf die Umfangsfläche 11 des Heizleiterträgers aufgewickelt oder aber in Form einer vorgefertigten Wicklung aufgeschoben werden.

Zur Rückführung der Heizleiterenden 18, 19 durch den Heizleiterträger 10 hindurch ist dieser mit Axialbohrun­ gen 15 und 16 versehen, die an beiden Enden offen sind und die sich diametral gegenüberliegend im Bereich der flachen Wandabschnitte 5 und 6 des Durchlaufrohres, d. h. dort angeordnet sind, wo der Heizleiterträger die größten Wandstärken aufweist. Eine weitere Axialbohrung 17, die ebenfalls noch in diesem Bereich angeordnet ist, kann zur Unterbringung eines Thermoelements, eines Thermofühlers od. dgl. benutzt werden. Wie leicht zu erkennen ist, wäre auch noch Platz genug für weitere Axialbohrungen.

Der mit dem Heizleiter 12 versehene Heizleiterträger 10 ist von einem Metalloxidmantel 20 umgeben, der vorzugs­ weise aus MgO (Magnesiumoxid) besteht und somit thermisch hochbelastbar ist. Um die radiale Wärmeabstrahlung des Metalloxidmantels 20 zu minimieren, ist zwischen einem äußeren Metallmantel 25 und dem Metalloxidmantel 20 ein Wärmeisoliermantel 22 angeordnet, der ebenfalls aus hitzebeständigem Wärmeisoliermaterial besteht. Der Wärmeiso­ liermantel 22 kann aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff oder aus einem Mikant-Erzeugnis bestehen.

Nach dem koordinierten Aufbringen dieser Teile auf dem insgesamt abgeflachten Durchlaufrohr 1, wird der Ge­ samtaufbau, d. h. der Metallmantel 25, mit den darin be­ findlichen Bauteilen 22, 20, 12 und 10 einem Verdich­ tungsprozeß unterworfen, bei dem alle Bauteile radial miteinander verpreßt werden. Der Heizleiter 10 und der diesen umschließende Metalloxidmantel 20 sind kürzer als der Metallmantel 25. An den Stirnseiten des Heizleiter­ trägers 10 sind jeweils innerhalb des Metallmantels 25 Abschlußscheiben 27 und 28 mit axialen Durchlaßöffnungen 29 und 30 angeordnet, die vorzugsweise ebenfalls aus hit­ zebeständigem Isoliermaterial bestehen. Auch für den An­ schluß eines sich in der Axialbohrung 17 befindenden Thermoelements kann eine zusätzliche Axialbohrung in ei­ ner der beiden Abschlußscheiben 27 oder 28 vorgesehen sein. Durch die Durchlaßöffnungen 29 und 30 sind die bei­ den Anschlußstücke 32 bzw. 33 des Heizleiters 12 axial nach außen geführt. Selbstverständlich bestünde auch die Möglichkeit, beide Anschlußstücke auf derselben Stirnsei­ te durch die gleiche Abschlußscheibe 27 oder 28 hindurch­ zuführen.

Nach dem Preßvorgang ist der Durchlauferhitzer soweit fertig, daß nur noch die Anschlußmöglichkeiten der in diesem Zustand noch abgeflachten Endabschnitte 2 und 3 des Durchlaufrohres an gewöhnlich zylindrische Anschluß­ leitungen geschaffen werden müssen. Dies kann dadurch ge­ schehen, daß man auf die flachen Endabschnitte 2 und 3 jeweils gemäß Fig. 3 ein Adapterstück 35 dichtend auf­ setzt und beispielsweise durch Verlöten (Hartlöten) befe­ stigt. Dieses Adapterstück 35 weist an seinem freien Ende einen zylindrischen Abschnitt 36 auf, der auf herkömmli­ che Weise mit einer Anschlußleitung entsprechender Größe verbunden werden kann.

Anstelle des Adapterstückes 35 kann jedoch auch vorgese­ hen werden, daß die nach dem Verpressen noch abgeflachten Endabschnitte 2 und 3 des Durchlaufrohres 1, beispiels­ weise mittels eines Aufweitdornes, wieder in ihre ur­ sprüngliche zylindrische Form rückverformt werden, um wie das Adapterstück mit seinem zylindrischen Abschnitt 36 an eine Anschlußleitung angeschlossen zu werden.

Auch bei diesem erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer be­ steht die Möglichkeit, am Umfang des äußeren Metallmantels 25 einen Temperaturbegrenzer (Thermostat) beispiels­ weise mittels eines Metallbandes zu plazieren. Ein sol­ cher Temperaturbegrenzer kann beispielsweise aus einem Bimetallschalter bestehen.

Claims (7)

1. Elektrischer Durchlauferhitzer für flüssige und/oder gasförmige Medien mit einem metallenen Durchlaufrohr (1), das einen mit ihm verpreßten Heizleiterträger (10) in axialer Richtung mit einem gegenüber seinen zylindrischen Endabschnitten (2, 3) abgeflachten Ab­ schnitt (A) zentral durchragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiterträger (10) einen im Querschnitt im wesentlichen ellipsenförmig oder ebenflächig abge­ flachten Abschnitt (A) des Durchlaufrohres (1) um­ schließt und eine im wesentlichen zylindrische Um­ fangsfläche (11) aufweist, auf welcher der Heizleiter (12) in Form einer gewindeartigen Wicklung aufge­ bracht und von einem mit einem äußeren Metallmantel (25) versehenen Metalloxidmantel (20) umschlossen ist.

2. Elektrischer Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Heizleiterträger (10) im Bereich der Abflachungen des Durchlaufrohres (1) sich in axialer Richtung erstreckende Hohlräume (15, 16, 17) zur Aufnahme der Heizleiterenden und/oder von Thermosensoren aufweist.

3. Elektrischer Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß radial zwischen dem Metalloxidmantel (20) und dem äußeren Metallmantel (25) ein Wärmeisoliermantel (22) angeordnet ist.

4. Elektrischer Durchlauferhitzer nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Heizleiterträger (10) und der diesen umschließende Metalloxidmantel (20) kürzer sind als der Metallmantel (25) und an beiden Enden mit innerhalb des Metallmantels (25) liegenden Abschlußscheiben (27, 28) aus Isolierstoff versehen sind, welche jeweils eine zentrale Durchlaßöffnung (31) aufweisen, die der Querschnittsform des abge­ flachten Durchlaufrohrabschnitts (A) angepaßt ist.

5. Elektrischer Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abschlußscheiben (27, 28) außerhalb der zentralen Durchlaßöffnung axiale Durchlässe (29, 30) für elektrische Anschlüsse (32, 33) aufweisen.

6. Elektrischer Durchlauferhitzer nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endab­ schnitte (2, 3) eines über seine ganze Länge abge­ flachten Durchlaufrohres (1) mit Adapterstücken (35) versehen sind, deren freie, jeweils vom Durchlaufrohr abgewandten Endabschnitte (36) eine zumindest annä­ hernd zylindrische Form haben.

7. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Durch­ lauferhitzers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden aus dem Metall­ mantel (25) herausragenden Endabschnitte (2, 3) des vor dem Aufbringen des Heizleiterträgers (10), des Metalloxidmantels (20), des Isoliermantels (22), des Metallmantels (25) und der Abschlußscheiben (27, 28) über seine ganze Länge abgeflachten Durchlaufrohres (1) nach dem Verpressen durch Aufweiten in eine zu­ mindest annähernd zylindrische Form gebracht werden.