DE1902575C - Elektrische Heizeinheit - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische iichkeit wieder in den Erhitzer zurückgeführt wer

Heizeinheit zur Erwärmung der umgebenden Luft, den muß.

die ihre Wärme über eine schraubenförmig auf einen Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus einem rohr

rohrförmigen Träger aufgewickelte Drahtwendel mit förmigen Träger und einer aufgelöteten schrauben

sich in radialer Richtung erheblich weiter als in 5 förmigen Drahtwendel bestehendes Heizelement vor

Achsrichtung erstreckenden Windungen durch einer getrennten Wärmequelle sowie von ihn mi

Wärmeleitung an die am Wendeldraht vorbei- dieser verbindenden Rohrleitungen unabhängig zi

strömende Luft abgibt. machen und wie bei den bekannten elektrischer

Bekannte elektrische Heizeinheiten, bei denen Heizelementen die Wärme in ihm selbst aus ihm zn-

wenigstens ein elektrischer Widerstandsdraht in einem to geführter elektrischer Energie zu erzeugen. Dabei sol

Metallrohr untergebracht und von diesem durch eine im Interesse einer wirtschaftlichen Fertigung unc

elektrisch isolierende Masse getrennt ist, dienen vor- größtmöglicher Anpassungsfähigkeit an die jeweiligt

nehmlich der Erwärmung von Flüssigkeiten, insbeson- Zweckbestimmung die kontinuierliche Herstellung,

dere von Wasser, und sind dann entweder in dem d. h. die Herstellung beliebig langer, später in ab-

diese Flüssigkeit enthaltenden Behälter angeordnet 15 gepaßte Einheiten zu unterteilender Heizelemente

oder auf der Außenwand eines solchen Behälters möglich sein.

durch Löten ode; Schweißen wärmeleitend befestigt Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht,

(deutsche Auslegeschrift 1 234 883). Soweit sie in der daß bei einer elektrischen Heizeinheit der eingangs

Form sogenannter »Rippenrohre« zur Raumbehei- genannten Art die Wärmequelle aus einem schrauben-

zung verwendet werden, ist das den Heizleiter um- 30 förmig um den Träger verlaufenden elektrischen

schließende Rohr zur Vergrößerung der Wärme Widerstandselement mit metallischem Mantel besteht,

abgebenden Oberfläche mit aufgeschobenen Blech- das mit der Drahtwendel durch Löten an allen Be-

scheihen oder mit einem in Hochkatr.Iage aufgewickel- rührungssteilen fest verbunden ist und das Lot das

ten Blechband versehen (deutsches Gebrauchsmuster Widerstandselement (J, 3") völlig umschließt. Dabei

I %I 175). In beiden Fällen werden die Heizleiter 25 kann das Widerstandselement in unmittelbarer Nach-

auf Temperaturen von mehreren I0CT C, meist bis barschaft der Drahtwendelwindungen unmittelbar auf

auf Glühtemperatur erhitzt, damit sie bei praktisch den Träger oder am äußeren Umfang über die Wen-

vertretbaren Abmessungen die gewünschte Heiz- delwicklungen gewickelt sein.

leistung aufbringen. Das m.icht e.<e Isolierung der Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der ge-Heizleitor durch keramische Massen notwendig, 3° nannten Aufgabe besteht darin, daß bei einer elektrischließt bei den genannten elektristiien Raumheiz- sehen Heizeinheit der eingangs genannten Art die elementen d; s Auflöten der Scheiben oder Bänder Drahtwendel selbst aus blankem oder isoliertem aus während die im Vergleich zu den Scheiben und Widerstandsdraht besteht und unter Zugspannung auf Bändern dünne Wand des Heizrohrs das Aufschwei- einen Träger aus Isolierstoff gewickelt ist und die ßen dieser Teile verbietet. Infolgedessen ist bei sol- 35 durch die Zugspannung voneinander getrennten then Heizelementen der Wärmedurchgang vom Rohr Wendeldrahtwindungen auf dem Träger durch ein /11 ilen Scheiben oder Bändern schlecht und nimmt isolierendes Klebemittel befestigt sind. Dabei können mit der Zeit infolge von Formveränderungen durch die Wendeldrahtwindungen in die durch Erwärmen häufige Temperaturwechselheanspruchungen sowie angeschmolzene Oberfläche eines aus thermoplastitJurch Korrosion immer mehr ab. Außerdem führt ihr 40 schem Kunststoff bestehenden Trägers eingelassen Betrieb zu örtlichen Überhitzungen der Raumluft, so sein.

daß zur Erzielung einer erträglich gleichmäßigen Im ersten Fall ist vorteilhaft der isolierte WiderRaumtemperatur eine Luftumwälzung durch Gebläse Standsdraht von einem biegsamen metallischen Mantel, notwendig ist. Zu bestmöglicher Ausnutzung der im z. B. aus Kupfer- oder Silberdrahtgeflecht, eng um-Heizleiter erzeugten Wärme müssen solche Heiz- 45 schlossen und von dem Heizdraht durch eine gleichclcmcnte waagerecht aufgestellt sein, weil sonst die falls biegsame dünne Isolierschicht getrennt. Die Scheiben oder Bänder den Auftrieb und den Umlauf Isolierung des Heizdrahts besteht beispielsweise aus der erwärmten I.uft /u stark behindern. Heizrohre. einer dünnen Faser- oder Kunststoffschicht, die den insbesondere solche mit keramischer Isolierung des Wärmedurchgang möglichst wenig beeinträchtigt.
Heizdrahts, sind auch nur in begrenzten abgeteilten 50 Die Verwendung eines solchen auch auf relativ Längen herstellbar. dünne Träger aufwickelbaren Heizelements ist umso In illen diesen Hinsichten verhalten sich die be- eher möglich, als infolge der großen Oberfläche der kiipi'len Heiwlemer le, Hei denen Wärme von einem Drahtwendel und dem schnellen Wärmeübergang aus Rohr an die umgebende Luft über eine aufgelötete. dieser in die vorbeiströmende Luft bei Verwendung «lso unter gutem Wärmeschluß befestigte Draht- 35 der Heizeinheit für die Raumbeheizung der Widerwc ml el abgegeben wird, wesentlich, günstiger. Wegen Standsdraht nicht höher als bis auf etwa 60 bis der großen Oberfläche der Drahtwendel können sie 100^r' C erwärmt zu werden braucht. Gegenüber solbei kleinen Abmessungen mit Temperaturen betrie- chen Temperaturen sind praktisch alle üblichen aus heu werden, die unter KX) C liegen, ihr Wirkung*- Faserstoffen oder Lacken bestehende Drahtisoliertingrad ist ungleich größer, und die dünnen Wendel- ^βο gen beständig. Es sind sogar in selbst extrem dünner drähte und großen Zwischenräume zwischen diesen Schicht hochisolierendc LeitcrdrahtumhüMungen be-Driihlun lassen Luftströmungen in beliebigen Rieh- könnt, die weit höhere Temperaturen aushalten, wie tungen gegen denkbar geringen Widerstand zu. Sie z. B. Glasfasern oder gewisse Kunststoffe, die sich haben den vorerwähnten elektrischen Heizelementen mich in flüssiger Form im Tauch- oder Spritzgcgeniiln r lediglich den Nachteil, daß ihrem Träger- ⁶5 verfahren aufbringen lassen. In jedem Falle empfiehlt rohr ein flüssiger Wärmeträger aus einem getrennt es sich, eine Art der Isolierung zu wählen, die eine aufgestellten Hrhil/er durch Rohrleitungen zugeführt relativ gute Wärmeleitfähigkeit hat und möglichst und c'iescr Wärmetriiger im Interesse der Wirtschaft- wenig Liifteinschlüsse enthält.

Wichtig ist, daß der metallische Mantel des Widerstandselements, das übrigens auller neben oder über die Wendelwindungen auch innerhalb der Wendeldrahtwindungen auf den Träger aufgewickelt sein kann, an allen Bmihrungsstellen und mit den Wendeldrahtwindungen derart verlötet ist, daß dem Wärmeübergang ein möglichst niedriger Widerstand entgegenwirkt. Zu diesem Zweck soll das Lot den metallischen Mantel des Widerstandselements völlig umschließen, so daß zwischen den verlöteten Teilen eine »Wärmebrücke« relativ großen Querschnitts und entsprechend geringen Widerstands eitsteht.

Ein über die Wendelwindungen gewickeltes und mit den einzelnen Wendeldrahtwindungen in gleicher Weise verlötetes Widerstandselement trägt in außerordentlich vorteilhafter Weise zu einer Verfestigung der im allgemeinen aus sehr dünnem und weichem, deshalb leicht zu verbiegendem Draht (Kupfer) bestehenden Drahtwendel bei. Die Drahtwendel ist dadurch gegen Verformungen geschützt, wie sie schon bei der Herstellung von Heizeinheiten nach der Erfindung, vor allem aber beim Transpurt und bei der Montage dieser Heizeinheiten sowie nach Inbetriebnahme bei deren Reinigung auftreten können.

Besteht die Drahtwendel selbst aus dem blanken oder isolierten Widerstandsdraht, so ergeben sich ein besonders einfacher Aufbau der Heizeinheit nach der Erfindung und geringste Wärmeverluste. Bei Heizeinheiten üblicher Länge von etwa 1 m mit der Drahtwendel aus relativ dünnem Draht von etwa 0.5 mm Durchmesser kann bei den Spannungen üblicher Strcmversorgungsnetze die Drahtwendel sogar aus Kupferdraht bestehen. Bei geringerem Wärmebedarf und bei Heizeinheiten geringerer Länge genügt als Widerstandsdraht meist ein Draht aus Eisen, der die Herstellung ausgesprochen billiger Heizeinheiten gestattet. Im Gegensatz zu der Isolierung eines mit einem Kupfermantel umhüllten Widerstandsdrahts, die zur Vermeidung von Lufteinschlüssen möglichst dicht sein soll, kann die Isolierung des die Drahtwendel bildenden Widerstandsdrahts porös und sogar mit Durchbrechungen versehen sein, da sie hier nur zur Verhinderung gegenseitiger Berührung benachbarter Wendeldrahtwindungen und als Schutz gegen äußere Berührung dient.

Sind die Wendeldrahtwindungen und Wendelwindungen auf de^r Oberfläche eines aus Isolierstoff bestehenden Trägers mit geringem Abstand zueinander sicher befestigt und die Heizeinheit von cinrm Berührungsschutz umgeben, kann bei dieser Ausführungsform auf eine Isolierung des Widerstandsdrahts überhaupt verzichtet und blanker Draht verwendet werden.

Die Herstellung einer solchen Heizeinheit ist auf einfache Weise dadurch möglich, daß die Drahtwendel unter Zugspannung auf einen nichtleitenden Träger aufgewickelt und darauf mit Hilfe eines isolierenden Klebemittels festgelegt oder daß die unter Zug auf einen Träger aus thermoplastischem Kunststoff ,'Ulfgewickelte Wendel in die z. B. durch Hochfrequenzerwärmung angeschmolzene Oberflächenschicht dis Trägers eingelassen werden.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele für den den Gegenstand der Erfindung bildende Heizeinheit schematisch dargestellt.

F i g. I zeigt im Längsschnitt einen Teil einer elektrischen Heizuinheit mit auf einen rohrförmigen Trauer 2 schraubenförmig aufgewickelter Drahtwendel I und einem zwischen den mil geringem gegenseitigem Abstand ungeordneten Wendelwindungen auf das Trägerrohr 2 aufgewickelten Widerstandselement 3, dessen Widerstandsdrahl an eine Stromquelle anschließbar ist und das als Wärmequelle für die Drahtwendel dient. Bin außen auf die Windungen der Drahtwendel 1 aufgewickelter und mit den Wendeldrahtwindungen 1 α verlöteter Draht S versteift die Wendel 1 im ganzen und hält

in die Wendeldrahtwindungen I auf gleichmäßigem gegenseitigem Abstand.

Wie aus den Fig. 2 und 3 näher ersichtlich, besteht dieses Widerstandselement 3 aus dem Widerstandsdraht 3ίί, einer Isolierung 3/) und einem Metallmantel 3 c. Der Metallmantel 3 c ist mit den ihm zugekehrten Teilen der Wendeldrahtwindungen 1 α derart verlötet, daß das Lotmetall 4 das Widerstandselements voll· umschließt und auch die Zwischenräume zwischen den benachbarten Wendeldrahtwindungen wenigstens teilweise ausfüllt. Dadurch ist sichergestellt, daß die im Heizdraht 3« erzeugte Wärme nahezu vollständig in die Drahtwendel I abgeleitet wird.
Das Aus^führungsbeispiel nach Fig. ? unter-

scheidet sich von dem nach F i g. 2 lediglich dadurch, daß die den Heizdraht 3 a' umgehende Isolierung 3/)' und der Metallmantel 3 <·' zu einem etwa dreieckigen Querschnitt umgeformt sind, wodurch die Möglichkeit geschaffen ist, daß die Windungen der Draht-

wendel I mit geringerem Abstand voneinander auf ■?em Träger 2 angeordnet sein können.

Bei der im Querschnitt dargestellten Heizeinheit nach F i g. 4 sind die Wcndeldrahtwindungcn \c ebenso wie die Windungen der Wendel 1 mit gegen-

seitigem Abstand auf einem T-ägcr2ri aus Isoliermaterial z. B. mit Hilfe eines isolierenden Klebemittels befestigt, und das Widcrstandsclement 3" ist außen auf die Windungen der Wendel 1 aufgewickelt und mit jeder Windung 1 α des Wendeldrahts in ähn- !icher Weise wie nach den F i g. 2 und 3 verlötet.

Die Ausführungsform, bei der die Drahtwendel selbst aus dem Heizdraht besteht, ist nicht gesondert gezeichnet. Ihr Aufbau ergibt sich jedoch aus Fig. 4 der Zeichnung, wenn man sich vergegenwärtigt, daß

der Wendeldraht gleichzeitig Widcrstandsdraht ist und das um die Drahtwendel gewickelte Heizelement 3" durch einen einfachen Draht aus Isolierstoff ersetzt ist, der mit den Wendeldrahtwinduncen 1 α verklebt ist und lediglich die Funktion hat, die Drahtwendel im ganzen zu versteifen und die ein/einen Wendeldrihtwindungeii 1 α auf Abstand zu halten.

In den F i g. 5 und 6 ist einmal im Längsschnitt und einmal in Slirnansicht eine komplette für die Wohnraumbeheizung geeignete Heizeinheit (Konvektor) dargestellt. Dort ist das die Drahtwendel tragende Trägerrohr 2 (bzw. 2«) /wischen zwei untereinander gleichen Kopfstücken 7 aus Isolierstoff eingespannt, die gegeneinander durch einen Metallstab 6 verspannt sind. Jedes der Kopfs'.Ucke 7 trägt zwe' Steckerstifte 8 und 9, die sich gegenseitig zu einem Normal-Doppelstecker ergänzen, und von denen einer an den Heizdraht 3 α angeschlossen und der andere mit dem Stab 6 leitend verbunden ist. Der Widerslandsdraht 3 </ dieser Heizeinheit kann mit jedem Ende über die Steckerstifte 8 art eine Stromquelle angeschlossen werden, wobei die Stromzuführung zu einem der Stifte 8 auch durch den Stab6, den benachbarten Stift 9 und eine auf diese

Stifte aufgesetzte Kurzschlußbrlicke erfolgen kann. Hs können aber auch mehrere solcher Heizeinheiten mit einfachen Hilfsmitteln wie Kupplungsmuffen und KurzschluUbrücken einander parallel oder in Reihe geschaltet werden. Die Kopfstücke 7 dienen zugleich zur Befestigung der Heizeinheit in einem Gehäuse.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrische Heizeinheit zur Erwärmung der umgebenden Luft, die ihre Wärme über eine schraubenförmig auf einen rohrförmigen Träger aufgewickelte Drahtwendel mit sich in radialer Richtung erheblich weiter als in Achsrichtung erstreckenden Windungen durch Wärmeleitung an die am Wendeldraht vorbeiströmende Luft abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle aus einem schraubenförmig um den Träger verlaufenden Widerstandselement mit metallischem Mantel (3) besteht, das mit der Drahtwendel (1) durch Löten an allen Berührungsstellen fest verbunden ist und das Lot das Widerstandselement (3, 3") völlig umschließt.

2. Elektrische Heizeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (3") am äußeren Umfang über die Wendelwindungen (1 α) gewickelt ist.

3. Elektrische Heizeinheit zur Erwärmung der umgebenden Luft, die ihre Wärme über eine schraubenförmig auf einen rohrförmigen Träger aufgewickelte Drahtwendel mit sich in radialer Richtung erheblich weiter als in Achsrichtung erstreckenden Windungen durch Wärmeleitung a die am Wendeldrahl vorbeiströmende Luft abgibl dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwendel (1 selbst aus blankem oder isoliertem Widerstands draht besteht und unter Zugspannung auf einei Träger (2 α) aus Isolierstoff gewickelt ist und dii durch die Zugspannung voneinander getrenntei Wendeldrahlwindungen (1 a) auf dem Träge (2 a) durch ein isolierendes Klebemittel befestig sind.

4. Elektrische Heizeinheit nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die vom Wider· standsdraht gebildete Wendel (1) unter Zugspannung auf einen Träger (2 σ) aus thermoplastischem Kunststoff gewickelt und die Wendeldrahtwindungen mit gegenseitigem Abstand in die dutch Erwärmen angeschmolzene Oberfläche des Trägers (2 a) eingelassen sind.

5. Elektrische Heizeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwendel (1) durch einen auf sie gewickelten und mit den Wendeldrahtwindungen fest verbundenen Draht (10) aus Metall oder Isolierstoff versteift ist.

6. Elektrische Heizeinheit nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2, 2 a) zwischen zwei durch einen zentralen Metallstab (6) gegenseitig verspannten Kopfstücken (7) eingespannt ist, die je zwei Steckerstifte (8 und 9) tragen, von denen einer (8) mit einem Heizdrahtende und der andere (9) mit dem Stab (6) leitend verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen