DE10326550A1

DE10326550A1 - Strömungstechnische Vergleichung der Heizungswendelumströmung

Info

Publication number: DE10326550A1
Application number: DE10326550A
Authority: DE
Inventors: Thomas Nawrot; Bert Peters; Andreas Dr. Ziemann
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: US7149416B2; DE10326550B4; US20050047763A1

Abstract

Eine Heizung für einen Wäschetrockner hat einen Kanal (2), in dem Heizungselemente zur Erwärmung der durch den Kanal (2) strömenden Luft angeordnet sind. Im Kanal (2) ist eine Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung im Bereich eines Heizelementes vorgesehen, um den Wärmeabtransport an einem Heizelement zu verbessern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizung für einen Wäschetrockner.

Wäschetrockner haben üblicherweise in einem Kanalabschnitt stromauf des Trocknungsraums eine elektrische Heizeinrichtung zum Erwärmen der Prozessluft. Im Kanalabschnitt sind dazu eine Vielzahl von elektrischen Heizelementen in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet. Üblicherweise sind die Heizelemente als schraubenförmige Heizwendeln aufgebaut, die im Kanalabschnitt quer zur Strömungsrichtung angeordnet sind, wie dies bspw. in der US 5 329 098 dargestellt ist.

Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass im Bereich der Heizwendel eine hohe Wärmekonzentration ist, die an die Prozessluft übertragen und über die Prozessluft abgeführt werden muss, wobei eine Überhitzung der Heizelemente vermieden werden muss. Insbesondere ist dies problematisch bei Heizwendeln, die innerhalb der Heizung stromab angeordnet sind, da die Prozessluft durch die stromauseitigen Heizwendeln bereits vorgewärmt ist und dadurch der Temperaturunterschied zwischen der Prozessluft und der stromabseitigen Heizwendel geringer geworden ist, so dass sich die Oberflächentemperatur der stromabseitig angeordneten Heizwendeln verglichen mit den stromaufwärtsgerichteten Heizwendeln erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizung für einen Wäschetrockner zur Verfügung zu stellen, bei dem die Heizelemente eine lange Lebensdauer haben und ein sicherer Betrieb der Heizung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Heizung für einen Wäschetrockner hat einen Kanal, in dem Heizelemente zur Erwärmung der durch den Kanal strömenden Luft angeordnet sind, wobei im Kanal eine Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung im Bereich eines Heizelementes vorgesehen ist. Durch diese Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung im Bereich eines Heizelementes ist es möglich, eine punktuelle örtliche Überhitzung eines Heizelementes zu vermeiden. Dadurch ist es möglich, die Lebensdauer des Heizelementes zu erhöhen, da ein Überhitzen des Heizelementes vermieden wird. Weiterhin wird durch die Vermeidung von Überhitzung an einem Heizelement auch ein sicherer Betrieb der Heizung gewährleistet. Als Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung können alle Einrichtungen verwendet werden, die die strömende Luftmasse im Bereich eines Heizelementes vergrößert. Dazu zählen insbesondere Einrichtungen zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Bereich des Heizelementes.

Besonders vorteilhaft ist es, die Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung als Luftleitelement auszubilden, das die Luft zum Heizelement hinleitet und/oder das die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Heizelementes erhöht. Dabei kann ein Luftleitelement vorteilhafterweise als eine konvexe sich in den Kanal erstreckende Erhebung ausgebildet sein, die stromauf eines Heizelementes und/oder auf der Höhe, also bei einem Heizelement und/oder stromab eines Heizelementes an der Wand des Kanals angeordnet sein kann, wodurch der freie Strömungsquerschnitt im Kanal an der Stelle der Erhebung verengt werden kann. Auf diese Weise kann benachbart zur Erhebung eine höhere Strömungsgeschwindigkeit der Luft erzielt werden, so dass das zur Erhebung benachbarte Heizelement besser gekühlt werden kann.

Derartige Luftleitelemente in Form einer Erhebung können auch an zwei gegenüberliegenden Positionen innerhalb des Kanals benachbart zu einem Heizelement angeordnet sein.

Ist das Heizelement linienförmig ausgebildet und erstreckt sich quer zur Strömungsrichtung im Kanal, wie bspw. ein wendelförmiges Heizelement, so erstreckt sich die als Luftleitelement ausgebildete Erhebung ebenfalls linienartig parallel zum linienartigen Heizelement.

Werden im Kanal einer Heizung eine Vielzahl von Heizelementen hintereinander angeordnet, so werden die Einrichtungen zur Erhöhung der Luftströmung insbesondere für die stromabseitigen Heizelemente vorgesehen, da an den stromabseitigen Heizelementen bereits vorgewärmte Luft ankommt, die somit aufgrund der geringeren Temperaturdifferenz zwischen Luft und Heizwendel weniger Wärme von den Heizelementen/Heizwendeln abführen kann. Vorteilhafterweise ist der Kanal als Gehäuse ausgebildet und hat ein Gehäuse, das im Querschnitt U-förmig ist und einen Deckel der auf dem U-förmigen Gehäuseabschnitt befestigt ist. Dabei können die Erhebungen auf dem Gehäuseabschnitt als zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise Wände aus einem dünnen Blech, befestigt sein oder integral in der Gehäusewand durch einen Umformungsvorgang ausgebildet sein.

In eine bevorzugten Ausführung sind eine Vielzahl von Heizelementen im Kanal in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet, wobei benachbart zu einem Heizelement wenigstens eine Erhebung vorgesehen ist. Die Erhebungen sind stromab zunehmend höher ausgebildet, so dass an einer Erhebung der freie Strömungsquerschnitt im Kanal in Strömungsrichtung bevorzugt kleiner wird. Hierdurch kann die Wärme von weiter stromab angeordneten Heizelementen noch besser abgeführt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Heizung für einen Wäschetrockner unter Bezugaufnahme auf die Zeichnungen.

Darin zeigen:
1 eine Schnittansicht quer zur Strömungsrichtung einer Heizung für einen Wäschetrockner;
2 bis 6 jeweils eine Schnittansicht längs durch eine Ausführung einer Heizung für einen Wäschetrockner.
Gemäß 1 bis 5 ist eine Heizung dargestellt, die bevorzugt bei einem Wäschetrockner verwendet werden kann. Die Heizung hat ein Gehäuse 1, der als Kanal 2 mit einer Eintrittsöffnung 3 für Luft und einer Austrittsöffnung 4 für Luft ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 hat einen im Querschnitt U-förmigen Gehäuseabschnitt 5, der mit einem Deckel 6 verschlossen ist. In einem mittleren Abschnitt des U-förmigen Gehäuses ist längs zur Strömungsrichtung 7 eine mittlere Wand angeordnet. An der mittleren Wand 8 sind Träger 9 befestigt, an denen als Heizelemente dienende Heizwendeln 10 angeordnet sind. Durch die mittlere Wand 8 wird der Kanal 2 in einen oberen Teilkanal 2a und in einen unteren Teilkanal 2b unterteilt, die in etwa die gleichen Abmaße aufweisen.
In jedem Teilkanal 2a, 2b ist eine Vielzahl von als Heizelementen ausgebildeten Heizwendeln 10 in Strömungsrichtung 7 gleichmäßig beabstandet hintereinander angeordnet.
Gemäß 2 bis 5 sind im Deckel 6 jeweils in einem Zwischenraum zwischen zwei Heizwendeln 10 Erhebungen 11 angeordnet. Diese Erhebungen 11 dienen als Luftleitelemente, um die Luftströmung im Bereich eines Heizelementes zu erhöhen. Eine Erhebung 11 erstreckt sich linienförmig über die ganze Breite des Kanals. Durch die Erhebungen 11 werden zum einen die Querströmungen (Wirbelanteil und Turbulenzen) als auch die Strömungsgeschwindigkeit in Strömungsrichtung 7 im Bereich der stromab einer Erhebung 11 befindlichen Heizwendel 10 erhöht.
Anstatt eine Erhebung 11 linienförmig über die ganze Breite zu erstrecken, kann eine Erhebung 11 auch unterbrochen sein, so dass eine Vielzahl von punktuellen Erhebungen 11 nebeneinander in Breiterstreckung des Kanals 2 zwischen zwei Heizwendeln 10 vorgesehen sind. Eine Erhebung 11 wird bevorzugt durch Prägen oder Tiefziehen des Deckels 6, der mittleren Wand 8 oder des Bodenabschnitts des U-förmigen Gehäuseabschnitts 5 hergestellt.
Eine Erhebung kann gemäß 3 auch als U-förmiger Blechstreifen mit einem ersten, stromaufseitigen Schenkel 11a und einem zweiten, stromabseitigen Schenkel 11b ausgebildet sein, wobei der zweite Schenkel 11b höher ist als der erste Schenkel 11a. Der U-förmige Blechstreifen ist dabei derart angeordnet, dass die Schenkel 11a und 11b in einem Zwischenraum zwischen zwei Heizwendeln angeordnet sind.
Die Erhebungen 11 werden bevorzugt zwischen den stromabseitigen Heizwendeln 10 vorgesehen, da sich stromab der Eintrittsöffnung 3 die Luft nach dem Passieren der stromaufseitigen Heizwendeln bereits erwärmt hat und daher beruhend auf einem geringeren Temperaturgefälle zwischen den stromabseitigen Heizwendeln und der Luft weniger Wärme von den stromabseitigen Heizwendeln 10 aufnehmen kann. Die Erhebung kann auch als Vielzahl von Vorsprüngen gemäß 4 ausgebildet sein.
Gemäß 6 sind in zwei Ebenen in Strömungsrichtung fünf Heizwendeln 10 hintereinander angeordnet, wobei die Heizwendeln 10 in einem mittleren Abschnitt des Kanals 2 enger zueinander beabstandet sind als benachbart zur Eintrittöffnung 3 und zur Austrittöffnung 4. Im Deckel 6 ist nach der zweiten Heizwendel 10 eine erste Erhebung 11 ausgebildet, die in den Zwischenraum zwischen der zweiten und dritten Heizwendel 10 ragt. Weiter stromab ist im Deckel eine trapezförmige Erhebung 11 ausgebildet, die sich über die gesamte vierte Heizwendel erstreckt. Auf dieser trapezförmigen Erhebung 11 ist eine zusätzliche Erhebung aus einem U-förmigen Blechstreifen angeordnet, wie er bereits gemäß 3 dargestellt ist. Gegenüber dieser trapezförmigen Erhebung 11 ist im Bodenabschnitt des U-förmigen Gehäuseabschnitts 5 ein weiterer U-förmiger Blechstreifen angeordnet, der die vierte Heizwendel der unteren Ebene umfasst. Die Erhebungen 11 werden durch Versuche derart angeordnet, dass übermäßig heiße Bereiche an den Heizwendeln eliminiert werden.
Anstatt die Erhebungen 11 zwischen zwei hintereinander beabstandeten Heizwendeln 11 anzuordnen kann eine Erhebung 11 auch auf der Höhe bzw. bei einer Heizwendel angeordnet sein, so dass ein gewisser Venuri-Effekt zur Geschwindigkeitserhöhung der Luft an einer Heizwendel genutzt werden kann.
Durch das Vorsehen einer Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung im Bereich eines Heizelementes wird die Standfestigkeit der Heizung erheblich verbessert, da die Temperaturbeanspruchung des Drahtes einer Heizwendel 10 unter der kritischen Temperatur gehalten werden kann, bei der die Bauteile Schaden nehmen können.
Der Kanal 2 kann einen runden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt haben.

Claims

Heizung für einen Wäschetrockner mit einem Kanal (2) in dem mindestens ein Heizelement zur Erwärmung der durch den Kanal (2) strömenden Luft angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kanal (2) eine Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung im Bereich eines Heizelementes vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung eine Einrichtung zum Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich eines Heizelementes ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung als Luftleitelement ausgebildet ist, das die Luft zum Heizelement hinleitet und/oder das die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Heizelements erhöht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement als eine konvexe, sich in den Kanal erstreckende Erhebung (11) ausgebildet ist, die stromauf eines Heizelementes und/oder beim Heizelement und/oder stromab eines Heizelementes an einer Wand des Kanals (2) angeordnet ist und bevorzugt den freien Strömungsquerschnitt im Kanal (2) verengt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Luftleitelement an zwei gegenüberliegenden Positionen im Kanal (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement linienförmig ausgebildet ist und sich quer zur Strömungsrichtung (7) im Kanal (2) erstreckt, und dass die Erhebung als eine dünne Wand (11a, 11b) ausgebildet ist, die sich quer zur Strömungsrichtung erstreckt und an einer Wand des Kanals (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (2) einen runden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Heizelementen hintereinander angeordnet sind und bevorzugt für die stromabseitigen Heizelemente Einrichtung zur Erhöhung der Luftströmung vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement als eine Heizwendel (10) ausgebildet ist, die quer zur Strömungsrichtung (7) im Kanal (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (2) als Gehäuse (1) ausgebildet ist und das Gehäuse (1) einen im Querschnitt U-förmigen Gehäuseabschnitt (5) und einen den U-förmigen Gehäuseabschnitt (5) verschließenden Deckel (6) hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Heizelementen im Kanal (2) in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind und benachbart zu einem Heizelement eine Erhebung (11) vorgesehen ist, wobei die Erhebungen (11) stromab zunehmend höher ausgebildet sind, so dass an einer Erhebung (11) der freie Strömungsquerschnitt im Kanal in Strömungsrichtung bevorzugt kleiner wird.