DE1936427A1

DE1936427A1 - Elektrische Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE1936427A1
Application number: DE19691936427
Authority: DE
Inventors: Papke Elizabeth J; Barbier Jean Y
Original assignee: Intertherm Inc
Current assignee: Nortek Global HVAC LLC
Priority date: 1968-10-10
Filing date: 1969-07-17
Publication date: 1970-04-16
Also published as: BE747020A; GB1251240A; US3500015A; FR2020315A1; DE1936427B2

Description

DK. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. HER. NAT. K. HOFFMANN

I'ATENTANWAI-TE 1936427

D-8000 MÖNCHEN 80 · MARIA-THERESiA-STRASSEO-TELEFON(OSn)^IOiV

INTEHTHEEM, ING. St. Louis, Missouri /USA

Elektr i s ehe He iζvorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizvorrichtung für vertikalen Einbau, insbesondere zvfisehen Wandstreben.

Die Erfindung ist zum Teil eine Fortsetzung der am 8. Oktober 1966 eingereichten kanadischen Patentanmeldung Nr. 972'5^1, unter dem Titel "Elektrische Heizwasser-Heizvorrichtung". Die Offenbarung dieser Patentanmeldung ist mit dem in Präge kommenden Teil in der vorliegenden Erfindung einbezogen, wobei wir Anspruch auf die Priorität derselben erheben.

009816/1207 :

- 2 - 1336427

Elektrische Heizvorrichtungen, deren Funktionsweise auf dem Prinzip der Strahlungswärme beruht, und die sehr häufig in Badezimmern und dergl. eingebaut werden stellen oft eine große Gefahr dar» aufgrund der von diesen Geräten erzeugten hohen Temperaturen, die, bei der Berührung von Geweben und dergl. mit der Vorrichtung oft Anlaß zum Peuerausbruch sind und die für die in ihrem Be- ■:■_ reich befindlichen Personen eine Verletzungsgefahr darstellen. Es sind bereits unabhängige Heizvorrichtungen bekannt, die den Umlauf von erhitztem Wasser innerhalb eines geschlossenen Rohrkreises erzeugen, wobei Konvektionsluft durch diese Anordnung streicht, so daß diese Heizvorrichtungen mit geringeren Temperaturen arbeiten können. Ein Beispiel einer solchen Heizvorrichtung wird in der amerikanischen Patentschrift Nr » 3 28157^, von Heinemann, aufgezeigt. Die Länge der dabei benötigten Bohrschlaufe ist jedoch, für den Einbau einer solchen Heizvorrichtung viel zu groß.

In der oben erwähnten Patentanmeldung wurde eine zufriedenstellende Heizleistung von einer relativ kurzen Rohrkammer und einem in dem flachen Gehäuse angeordneten Konvektionsrohr erzielt, wobei die warme-Übertragungsleistung mittels mechanischer Luftumwälzung stark erhöht wird. Zur Überwindung des geringen Raumes wird ein elektrischer Ventilator geeigneten Durchmessers, in geneigter Position in dem flachen Gehäuse angeordnet. Die durch den Ventilator erzeugte Luft wird in eine Luftkammer gedrückt, so daß sie längs der gerippten Fläche des Konvektionsrohres geleitet wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein mit einer Vor- und einer Rückwand ausgestattetes Gehäuse vorgesehen ist, in dem zwischen einem unteren

009816/120 7 ~3-

Lufteinlaß und einem oberen Luftauslaß eine Einrichtung zum Heizen und für die Wärmeübertragung angeordnet ist, die einen geschlossenen Kreislauf für den Umlauf einer erhitzten Flüssigkeit enthält. Eine seitlich und horizontal angeordnete Bohrkammer enthält ein Heizelement und bildet einen Flüssigkeitsbehälter. Oberhalb der Hohrkammer und näher am Luftauslaß liegend sind ein oder mehrere seitlich und horizontal verlaufende Konvektionsrohre angeordnet, die in Längsrichtung gerippt sind und rohrförmige Endverbindungsstücke für die Verbindung mit der Heirzkammer im Bereich seiner Enden aufweisen, so daß ein Kreislauf für den Umlauf einer Flüssigkeit vorgesehen ist. Oberhalb dieser Anordnung befindet sich ein Expansionsrohr, das von dem Konvektionsrohr nach oben verläuft. .

Die Einrichtung für die Erzeugung von Luft ist im Bereich des Lufteinlasses vorgesehen. Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Einrichtung besteht aus einem Ventilator, dessen Durchmesser größer 1st als der Abstand zwischen der Vor- und Bückwand des Gehäuses. Zur Erzielung einer ausreichenden Länge für die Unterbringung eineB Ventilators solchen Durchmessers wird die Tragwand desselben schräg angeordnet, wobei die Wand von der Bückwand nach oben verläuft und mit der Vorderwand an einem Punkt in Berührung tritt, der höher ist als der Lufteinlaß. In Abständen angeordnete Lenkplatten bringen die Luft vom Ventilator nach oben zu der gerippten Fläche des Konvektionsrohres. Auf diese Weise wird eine Luftkammer erzielt, durch welche die erzeugte Luft über die Rippen des Konvektionsrohres gedrückt wird, wobei die Strömungswege, die von der erhitzten Flüssigkeit

0098 16/120 7

■- 4 -

zirkuliert werden, abgekühlt werden. Die Temperatur der Heizvorrichtung übersteigt in keinem Fall eine niedrig liegende Grenze, wobei jedoch trotz der geringen Größe der Heizvorrichtung eine genügend hohe Heizleistung erzielt wird.

Die vorliegende Erfindung ist im folgenden anhand eines Aüsführungsbeiepiels zum besseren Verständnis näher erläutert und beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist» Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise ausgeschnittene Vorderansicht der erfindurigsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine entlang der Linien 2-2 auf Fig. 1 genommene Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in der Zeichnung dargestellte Heizvorrichtung eignet sich besonders gut für den Einbau zwischen vertikal verlaufenden Streben a in einer Wand, die von den hölzernen Querstreben b und cergänzt sind. Ein Gehäuse c enthält eine angeflangchte obere Wandung ii und eine untere angeflanschte Waiiduiig % sowie angeflanschte Unke und rechte Seitenwande 13 und eine Bückwand.l4. Im Bereich der Verbindungsstelle der oberen Wandung 11 und der Hückwand lh letein konkav ausgebildetes, seit-, lieh angeordnetes Leitblech 15 befestigt.

Die]geringste;innendimensiört.des Gehäuses c wird von der in; eifern A^gtand von der Rückviand artgeordneten seitlich verlaufenden Vorderwand 17 gebildet, die in ihrem Oberen Bereich einen rechtwinkeligen Luftausläß 18 -ent-

β/ 120 7

hält, der von einem Luftaustrittsgitter 19 überdeckt ist. Ein großer Teil der Vorderwand 17 ist ausgeschnitten, so daß ein großer Lufteinlaß 20 gewährleistet ist. Dieser ist von einer in einem Abstand nach vorne angeordneten Deckplatte 22 bedeckt, die vor dem Einlaß 20 mittels den Haltern 23 befestigt ist. Außer dem von den Haltern 23 eingenommenen geringen Baum erfolgt der Lufteintritt in die Öffnung 20, um die gesamte äußere Kante der Deckplatte 22.

Eine Tragplatte 25 befindet sich innerhalb des Lufteinlasses 20. Sie erstreckt sich von der Wandung 12 im Bereich der Verbindungsstelle mit der Bückwand 14· schräg nach oben gegen die Vorderwand 17 in der Nähe des Lufteinlasses 20. Die Tragplatte 25 enthält eine zentral angeordnete runde Durchbrechung 26, die von einem Halter 27 überspannt wird. Dieser Halter trägt einen elektrisch betriebenen Ventilator 28, dessen Flügel, die innerhalb der Durchbrechung 26 aufgenommen sind, einen größeren Durchmesser aufweisen, als der Abstand zwischen der Vorderwand 17 und der Rückwand l4 des Gehäuses. Die schräge Anordnung der Tragplatte 25 gewährleistet eine genügend große Länge für die Aufnahme des einen großen Durchmesser aufweisenden Ventilators 28.

Die Tragplatte 25 berührt an ihrer oberen Kante die Vorderwarid i7_f wobei die Berührungsstelle höher ist als der Lufteinlaß 20. An dieser 3BlIe enthält die bis an die linke und rechte Wand 13 reichende Tragplatte 25 einen oberen horizontal verlaufenden Abschnitt 31» der integral mit der Tragplatte ausgebildet ist und nach hinten gegen die Bückwand 14 verläuft. Diese T^iIe die-

-6-. 009816/1207

ηβη als horizontale Leitelemente, an deren inneren Enden im wesentlichen vertikal angeordnete Leitabschnitte 32 befestigt sind, die längs den äußeren Seiten der Hippen des Konvektionsrohres nah oben abstehen. Diese Leitabschnitte 31, 32 dienen zum Lenken der Luftströmung längs der Bippen des Konvektionsrohres.

In der vorliegenden Ausführungsform sind die nach oben ragenden Leitabschnitte 32 in einem bestimmten Abstand von der Bückwand 14 angeordnet. An ihren Kanten 33 mit dem oben erwähnten Abstand von der Bückwand 14 sind untere halbrunde Ausschnitte 34 und im Bereich ihrer oberen Kanten 33 kreisförmige Ausschnitte 35 ausgebildet. Zum Auffüllen des Baumes von den Kanten 33 ^zu der Bückwand 14 sind die Tragplatten 36 mittels einer oder mehrerer Schrauben 37 befestigt, wobei diese Platten 36 Ausschnitte 38, 39, die zusätzlich zu den Ausschnitten der Leitplatten 34, 35 vorgesehen sind, enthalten. Links und rechts von den nach oben abstehenden Leitabschnitten 3** enthalten die horizontalen Leitabschnitte 31 in einem Abstand der demjenigen der vertikalen Bohre 47, 48 entspricht, die Durchlässe .41, die für die Bohre bestimmt sind.

Innerhalb des Gehäuses 10 ist mittels dieser Befestigungsart der Platten 36 an den nach oben ragenden Leitelementen J2 eine dichtend abgeschlossene Heiz- und Wärmeaustauscheinrichtung 40 angeordnet. Diese enthält eine seitwärts verlaufende horizontale Bohrkammer 42, die, einen rel|itiv.gi?pßen^^Durchmesser aufweist und an ihren ^den.angelötejte Kappen 43 bzw. 44 enthält. Die am rechten Ende angebrachte Kappe 44 fixiert die elektrischen Anschlüsse. 45 des einen Hantel aufweisenden Wi-

009816/1207

deretandsheizelementes 46, der eine (in unterbrochenen Linien dargestellte) längliche U-Form aufweisen kann. Die Heizkammer 42 dient außerdem als Behälter für eine Flüssigkeit, die« wenn sie durch das Heizelement 46 erhitzt wird, in Umlauf gesetzt wird. Für einen geschlossenen Umlauf zu bzw. von der Heizkammer 42 sind ein paar vertikale Rohre 44, 48 mittels Löten an der oberen Wandung der Bohrkammer befestigt, anliegend an deren linken und rechten Eäidkäppen 43, 44.

Ein unteres Konvöktiönsrohr 50 und ein oberes Konvektionerohr 51 1st dicht mittels Löten zur Verbindung mit den Höhren 47, 48 mit denselben verbunden, wobei sich die Konvektionsröhre seitlich und horizontal erstrecken und im wesentlichen parallel mit der unten lie« genden Bohrkammer 42 verlauf en* Oberhalb des oberen :Kon<vektionsrohres 51 verläuft das rechte Bohr 48 weiter nach oben, urn in einem Abstand seitlich weiterzufahren. Dies geschieht in einem Abstand zum oberen Konvektionsröhr 51» wobei das Bohr als Ausdehnungsrohr 52 dient und eine aufgelötete Endkappe; 53 enthält. Bevor die aus der Heizkammer bestehende Einrichtung dicht abgeschlossen wird, werden die vertikalen Bohre 47, 48, die Könvektionsrohre 50» 51 bis.über den Pegel des Konvektionsröhres 51 init Flüssigkeit derart angefüllt, daß innerhalb des Expansionsrohres 52 ein Lüftraum übrig bleibt. ZU diesöra Zweck kann Wasser mit einem Zusatz von Frostschütz Verwendet werden*

Im Bereich der gelöteten Verbindungsstelle der vertikalen Bohre 47, 48 enthalten die Konvektionsrohre 50,-51 keine Bippen» !Diese Bohre enthalten jedoch über den größten Anteil ihrör Lange «sine!Anordnung von ge- "

■0.0.9 Ö1 B/Ί-ΙΟ 7

falteten Konvektionsrippen 55₈ die auf die in Figo 1 dargestellte Weise oben und unten frei sind» Die durch die Hippen ausgefüllte Länge der Bohre .50» 51 ist nachstehend als gerippte Länge bezeichnete

Vor dem Einbau der Heizvorrichtung in das Gehäuse 10 wird die Heiztorrichtung und die Wärmeaustauseheinriehtung 40 mit den Lenkel-eroenten 25_S 31» 32 "auf folgende Weise zusammengebaut. Die Bohrkaramer 42 wird unter dem horizontalen Abschnitt 31 angeordnete die vertikalen Rohr© k?_s 48 werden durch die Durchbrechung 4l eingesetzt und die horizontalen Konvektionsrohre 50» 51 werden in den runden Ausschnitten 3^» 35 angeordnet, so daß sie zwischen den nach oben ragenden Lenkelementen 32 die gesamte geripp= te Läng© der Konvektionsrohre 50» 51 umgeben«, Darauf werden die Tragplatten 3-6 mittels der Schrauben 3? derart be» festigtg daß ihre Ausschnitte 36»" 39 die Ausschnitte in den Leitelementen 3^» 35 derart ergänzen^ daß die Einrichtung für den Wärmeaustausch in ihrer Position fixiert ist»

Die zusammengebauten Elemente werden auf die "In der Zeichnung gezeigte Weise in das Gehäuse eingefügt» so daß die Bohrkammer 42 in einem Abstand zwischen dem Einlaß 20 und dem Auslaß 18 angeordnet 1st,.wobei der auf der Tragplatte 25 angeordnete Ventilator 28 zwischen dem Einlaß 20 und der Rohrkammer 42 zu liegen kommt.

Die vom Ventilator 28 erzeugte Luft wird nach oben über die Heizkammer 42 gedrückt, wobei 4e oberhalb angeordneten horizontalen Lenkabschnitte 31 und der nach oben ragende Leitabschnitt 32 die Luft derart lenkt, daß dieselbe im wesentlichen längs der gerippten Konvektionsrohre 51» 50 strömte Bei dieser Ausführungsform dient der untere

., 0 0 9816/1207 -9-

-9- 1336427

Abschnitt der Seitenwände 13, die Bückwand des Gehäuses 14, die Tragplatte 25» die horizontalen Abschnitte 31, der nach oben£agende Leitabschnitt 32 als Luftkammer. Durch die vom Ventilator erzeugte Luft wird ein geringer Druck aufgebaut„ wobei die austretende Luft genügend auf die gerippte Länge der Konvektionsrohre 50» 51 für einen hochwirksamen Wärmeaustausch gelenkt wird.

Der Strom wird über einen herkömmlichen, nicht dargestellten Stromkreis, der einen Anschlußkasten 56 enthält, über die Anschlüsse 45 der Heizelemente 46 dem Ventilator 48 zugeführt. Eine thermostatisehe Steuereinrichtung 57 ist auf herkömmliche Weise im Stromkreis eingeschlossen.

Die kompakte Bauweise derjvorliegenden Ausführungsform ist aus Fig. 2 ersichtlich. Der größte Teil des Gehäuses, das durch die Vorder- bzw. Rückwand 14 bzw. 17 begrenzt ist, wird von den Bippen 55 ausgefüllt. Die Konvektionsrohre 50, 51 sind in einem bestimmten Abstand vertikal derart voneinander angeordnet, um auf geeignete Weise die Bippen aufzunehmen. Anstatt der in deiyvo rl legenden Ausführungsform gezeigten 2 gerippten Konvektionsrohre 50, 51 können weitere Konvektionsrohre wahlweise eingesetzt werden. Die Bohrkammer 42 weist einen größeren Durchmesser auf als die Konvektionsrohre 50, 51, wodurch der relativ große Baum im Bereich des oberen Teiles der Tragplatte 25 gut ausgenutzt wird. Der zur Verfügung stehende Baum zwischen den Streben a wird durch die vorliegende Ausführungsform vorteilhaft genutzt, wobei eine günstige Anordnung zwischen dem Lufteinlaß 20, Lufteinlaß 18, Tragplatte 25» Bohrkammer 42 und der Vielzahl der gerippten Konvektionsrohre 50, 51 gewählt ist« In-dem die Luft durch ©inen Ventilator in Umlauf gesetzt wird₉ wobei die Luftströmung durch

009816/1207

. ₁₀ -

den Luftraum beschränkt wird, entsteht aus der normalerweise als Konvektionsheiζvorrichtung mit geringer Leistung ausgebildeten Vorrichtung eine Heizvorrichtung mit sehr hoher Leistung, die, obwohl sie bei niedriger Temperatur betrieben wird, eine größere Wärme erzeugt als dies bisher mit Heizwasser-Heizvorrichtungen der gleichen Größenordnung erzielbar gewesen wäre.

-11-

00 9816/1207

Claims

Pat β nt a η β ρτ ti c h

1336A 27

Elektrische Heizvorrichtung für vertikalen

nsbesonöere zwischen Wandstraben* dadurch ge k e η η = ζ e i c h η β t _g daß ein Gehäuse (10) in einem bestimmten Abstand angeordnete gegenüberliegende Vor- und Rückwand© (17> 14) enthält _s die die geringst© Innendimension beschreiben zusammen mit ©Insr oberen Wandung (H)₈ Sei= tenwänden (13) und unteren Wänden (12)„ einem Lufteinlaß (20) und einem Luftaüslaß (19)₆ einer horizontal verlauf©nöan Eohrkaramer (42 )₈ die im wesentlichen seitlich zwisehen der gesamten Breite zwischen den S.eit©nwändsn (13) angeordnet sind und in einem bestimmten Abstand im Gohä*äg® zwischen dem LufteiniaS (20) und dem Lufteinlaß (19) befestigt sind₉ daß di© Höhrkammer ein Heizelement (^6) ©nthält und einen Flüssigkeitstank bildet₉ daß ©Ina Anordnung zur Erzielung, ©ines kühlenden Luftstrosnes über den Tank (42)_s über die gang® Gehäugebrette vorgesehen ist₈ dftB seitlich verlaufend® KöEV©kiion®rohre (50_s 51) oberhalb des Flüssigkeitg-Heserwirg (.42). iffl Bereich des Luftauslasses (191- angeordnet 8ind_s d®g die gerippt® Länge dieser Bohre kürzer ist als der Flussigk@itsb@hält©r (42), daB vertikaleg rohrförmige Verbindungsabschnitt® (4?₈ 48) von beiden Enden der K©nv@kti©nsr©hr© (5O₈- 51) nach unten gur Verbindung mit dem Flüssigkeitsbehälter (42) ^©rlaufeng wobei der Flüssigkeitspfad geschlossen ist,.- daß von den vertikalen Verbindungsabschnitten durchstoßene Leitanordnungen (3I₉ 32) vorgesehen sind_D die die Luft oberhalb d@s Behälters (42) seitlich nach innen auf einen bestimmten Haum abgreng©n_D daß di© Eingrensung die gerippt© Läng® ö©r Konvektionsrohre (5O₀ 51) umfaßt und die vertikales Verbinöungs&fosehnitt© (47» "48) au@schiIeSt₈ wobei der nach oben über den Behälter strömende Luftstrom eingegrenzt und durch die Rippen konzentriert wird.

0 0 9816/1207

-12-
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e ken η ζ ei c h η et, daß die Bqhrkammer (42) außerhalb des Heizelementes (46) mit einem bestimmten Flüssigkeit svolumen angefüllt wird, daß die Konvektionsrohre (50$ 51) zwischen den Verbindungsrohren (47, 48) angeordnet sind, daß das Expansionsrohr mit denselben in Verbindung steht und sich nach oben^rstreckt über das Niveau der Konvektionsrohre (50, 51) hinaus.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -

k en η ze lehnet , daß die Konvektionseinrichtung (50, 51) eine Vielzahl von vertikal in Abständen übereinander angeordnetenRohren enthält, die die selbe gerippte Länge aufweisen.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei ch η e t , daß die Einrichtung zur Erzeugung der Umwälzluft ein Ventilator (28) ist, dessen Durchmesser größer ist als die geringste Dimension des Gehäuses, daß eine eine runde Durchbrechung (26) aufweisende Tragplatte (25) und Einrichtungen (27) zur Befestigung des Ventilators an der Tragplatte vorgesehen sind, daß die Tragplatte (25) schräg innerhalb des Kabinetts angeordnet ist und von der Rückwand (I¹+) zu einer Stelle verläuft, die hoher ist als der Lufteinlaß»
5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e <ken η ze lehn e t , daß die Einrichtung zur seit-* liehen Beschränkung der Luft zu der gerippten Länge der Konvektionsrohre ein paar Leitplatten enthält, die eich zwischen der Vorder- und Rückwand erstrecken und horizontal verlaufende Abschnitte (31) enthalten, die oberhalb der Bohrkammer angeordnet sindund sich von der Seitenwan-

- ' ^: - '■ -.' ■■ - V - ■■■, ■' ^:: - -13-009816/1207 '

dung (13) in einem bestimmten Abstand nach innen erstrekken, wobei der Abstand geringer ist als derjenige, der Bohrabschnitte (47, 48) , jedoch größer als derjenige der gerippten Länge der Konvektionsrohre (50, -51), und daß vertikale Abschnitte (32) innerhalb der vertikalen Bohrabschnitte (47, 48) nach oben und außerhalb der äußeren Seite der gerippten Länge abstehen.

6, Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k β η η ζ β ic h η e t , daß die Konvektionseinrichtung eine Vielzahl, von Konvektionsrohren (51» 52) aufweisen, die alle Bippen enthalten, daß die Konvektionsrohre vertikal derart voneinander in einem Abstand angeordnet sind, daß genügend Baum für die Aufnahme ihrer Hippen vorhanden ist, daß die Bippen im größten Teil des Baumes zwischen der Vorder- und der Bückwand (17 bat. 14)· des Gehäuses ausfüllen, und daß die Bohrkammer (42) einen größeren Durchmesser als die Konvektionsrohre (50» 51) aufweist.

0 0 9816/1207

lee rs ei te