DE1941788A1 - Heizelement nach Art eines Heizkolbens - Google Patents

Description

• Heizelement nach Art eines Heizkolbens Die Erfindung bezieht sich auf ein in Verbindung mit Heizanlagen, Ofen usw. zu verwendendes Heizelement nach Art eines sogenannten Heizkolbens, das in einer z. B. rohrartigen Hülse infolge elektrischer Widerstandserwirmung aufheizware Heizwendeln besitzt, Gemäß der Erfindung ist bei einem derartigen elektrisch Betriebenen Reizelement vorgesehen, daß die z.B. aus eine @@@ßst@@lrohr bestehende Hülse (1) mehrere heizwird @ (3 bis 6) enthält, die jeweils in zur Wings-@@@tel@@@@ (2) der @ilse quer, z. B. rechtwinklig verlaufenden Ebenen enthalten sind und in Richtung ier Längsmittelachse in Abständen aufeinanderfolgen md miteinander verbunden sind und die aus in sich zu einer zylinderförmigen Spirale gewundenem und von Isolierringen, z, B. aus Keramikmaterial umkleidetem sogenanntem Widerstandsdraht bestehen, und daß jede Heizspirale in einer die Hülse ausfüllenden, beim Auftragen pastösen und nach dem Auftragen aushärtenden Masse aus wärmespeicherndem Material eingebettet liegt, welche die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Heizspiralen enthaltenen Zwischenräume ausfUllt.
• Das neue Heizelement ist mit einfachen Mitteln herstellbar.
• Die Aufheizzeit , z, B. von mit dem neuen Heizrohr zu erwärmender Flüssigkeit od. dgl. ist von Einschaltpunkt der elektrischen Spannungsversorgung ab außerordentlich gering, wobei die dicht aneinanderliegenden Spiralen gegenseitig Warme abgeben und das schnelle Aufheizen fördern. Das neue Heizelement besitzt eine außerordentlich große Heizfläche und durch die im Rohr enthaltene FiLllmasse eine gute Speicherkapazität0 Auf diese eise wird nach Abschalten der Spannungsversorgung ein großer Teil der zugeführten Wärmeenergie einmal in dem aufzuheizenden Medium, z. B. in ül oder Wasser, und zum andern auch Lioch im Heizrohr selbst gespeichert, wodurch sich ttor Wirkungsgrad des Erhitzungsprozesses erhöht und die Kosten fllr die zuzuführende elektrische Energie herabgesetzt werden. Die von dem neuen Heizrohr abgegebenen Wärmemengen sind relativ groß. Mit besonderen Vorteilen läßt sich das neue Heizrohr flir sehr viele Aufgaben einsetzen, 8. B. zum Erhitzen von Öl als Wärmeträger, dem die Wärme durch Wärmeübergang oder durch erzwungene Konvektion entzogen und zur Raumheizung nutzbar gemacht wird bzw. zum Erhitzen von Gebrauchswasser oder von Heizwasser ftir Heizungsanlagen oder auch zum direkten Erhitzen von Luft durch erzwungene Konvektion.
• Weitere Sinzelheiten und Torteile des Gegenstandes der Erfindung sind anhand der Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigen: Fig. 1 a ein Heizelement gemäß der Erfindung in einen senkrechten Längsschnitt in schematischer Darstellung, Fig. 1 b eine Einzelheit des Heizelementes nach Fig. la, Fig. 1 c eine Einzelheit einer weiteren Ausführungsform eines Heizelementes gemäß der Erfindung, Fig. 2 das Heizelement gemäß Fig. 1 a in einem Schnitt gemäß dem Verlauf II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Beheizungseinrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt teilweise in einer Seitenansicht, Fig. 4 eine weitere Variante der Beheizungseinriclltung gemäß der Erfindung in einer schaubildlichen Darstellung teilweise im Schnitt, Fig. 5 eine Einzelheit der Anordnung gemäß Fig. 4 in schematischer Darstellung, Fig. 6 eine weitere abgewandelte Ausftthrungsform der Beheizungseinrichtung gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht teilweise im Schnitt, Fig. 7 eine andere Ausfuhrungsform einer Beheizung s einrichtung nach der Erfindung in einer Draufsicht teilweise im Schnitt, Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Beheizungseinrichtung gemäß der Erfindung in einer Draufsicht teilweise im Schnitt, Fig. 9 eine Einzelheit der Sinrichtung gemäß Fig. 8 im Schnitt, Fig, 10 eine andere Ausführungsform einer Beheizungseinrichtung gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt und Fig. 11 eine weitere Ausführungsform einer Beheizungseinrichtung gemäß der Erfindung in einer schaubildlichen Darstellund, teilweise im Schnitt.
• In den Figuren 1 und 2 ist ein stabförmiges Heizelement zur Erwärmung von Luft oder FlUssigkeit, insbesondere zur Wasserbeheizung oder Raumbeheizung mit in einem Rohr enthaltenen, infolge elektrischer Widerstandserwärmung aufheizbaren Heizwendeln gezeigt.
• Gemäß der Erfindung enthdlt das Rohr 1 mit einer Wanddicke z. B. von 2 - 10 mm, vorzugsweise von 5 mm und einem Durcheiner von 100 - 500 mm, vorzugsweise 125 mm, das z. 3. aus einem Flußstahlrohr besteht, mehrere jeweils in zur Rohrachse 2 quer und hierbei otwa rechtwinklig verlaufenden Ebenen enthaltene Heizspiralen 3, 4, 5, 6, die in Richtung der Rohrachse 2 in Abständen aufeinanderfolgen. Die heizspiralen bestehen jeweils aus einem in elch zu einer zylinderförmigen Spirale z. 3. mit einem Durchmesser "d" von 1,5 - 2,5 mm gemäß Fig. ib gewundenen und von zylinderförmigen Isolierringen 7 z. B. aus Keramik umkleideten Widerstandsdraht 8. Die Windungen 3a des Widerstandsdrahtes liegen nahe bei einander, ohne einander jedoch zu berühren, z. B. indem ein Widerstandsdraht,dessen Windungen aneinander anliegen, nach dem Wickeln auf die doppelte Länge ausgezogen wird, z. B. von 2,50 - 2,60 m auf 5,00 n. Jede Heizspirale 3 bis 6 liegt in einer wärmespeichernden,beim Auftragen pastösen und nach dem auftragen etwa nach drei Stunden aushärtenden Masse 9 innerhalb des Rohres 1 eingebettet, die die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Heisspiralen 3 und 4 bzw. 4 und 5 enthaltenen Zwischenräume ausfüllt. Das Rohr 1 ist an der einen Stlrnseite, aus der die Anschlüsse 10, 11 der Heisepiralen 3 bis 6 heruasgeführt sind, durch die im Rohr 1 enthaltene Masse verschlossen und besitzt an der gegenüberliegenden Stirnseite einen mit dem Rohr 1 verbundenen Anschlußdeokel 12 z, B. aus Stahl, der angeschweißt oder sonstwie befestigt sein kann oder der mit dem Rohr aus einem Stück besteht. Die einzelnen Heizspiralen 3 bis 6 sind hintereinandergeschaltet und uua einem fortlaufenden, in sich zu einer zylinderförmigen Spirale gemäß Pig. ib gewundenem Widerstandsdraht 8 gewickelt. Ute im Rohr 1 enthaltene wärmespeichernde Masse 9 enthält z, B.
• Schamottemörtel, Zement und Quarzsand, oder sie besteht ausschließlich aus diesen Bestandteilen, wobei diese Bentandteile im Verhältnis der Gewichtsanteile von 1 : 1 : 2-3 miteinander vermischt sind.
• Bei der Herstellung eines elektrisch betriebenen stabförmigen Heizelementes gemäß der Erfindung geht man zweckmäßigerweise derart vor daß in das an einem Ende mit dem Abschlußdeckel 12 abgeschlossene Rohr 1 eine erste Schicht 13 aus der beim Auftragen pastösen und nach einiger Zeit aushärtenden Ftilliasse 9 aus Schamottemörtel, Zement und Quarzsand , die in Verhältnis 1 t 1 t 2-3 gemischt sind, eingebracht wird. Hiernach wird auf diese erste Schicht 19 der in sich zu einer zylinderförmigen Spirale gewundene, auf seinem Umfang isolierte Widerstandsdraht 8 aufgelegt und etwa nach Art einer archimedischen Spirale zu der ersten Heizspirale 3 gewickelt, die in einer zur Rohrachse 2 etwa rechtwinkligen Ebene liegt, Hiernach wird auf die erste Heizspirale 3 eine zweite Schicht 14 aus der Füllmasse 9 aufgelegt, die in einer zur Ebene der ersten Heizspirale 3 etwa parallelen Ebene enthalten ist, wobei der Anfang 15 und das Ende 16 des Widerstandsdrahtes 8 der ersten Heizspirale 3 z. B. etwa parallel zur Rohrachse 2 und durch die zweite Schicht 14 hindurch verlaufen.
• Danach wird auf die zweite Schicht 14 aus der Füllmasse 9 entsprechend der ersten Heizspirale 3 eine zweite Heizspirale 4 gewickelt, die hiernach mit einer in das Rohr 1 eine brachten dritten Schicht 17 aus der Füllmasse abgedeckt wird, deren Dicke etwa derjenigen der ersten oder zweiten Schicht entspricht. ntsprechend diesen Verfahrensschritten werden in das Rohr 1 abwechselnd Heizspiralen und Schichtpartien aus der Füllmasse 9 eingebracht. Das Rohr 1 wird hiernach an seinem offenen Ende 18 durch eine letzte Schicht 19 aus der Füllmasse verschlossen, wobei die Drahtenden 10, 11 zum Anschluß der heizspiralen 3 bis 6 an diesem Rohrende 18 durch die letzte Schicht 19 hindurch nach außen geführt werden. Es kann abweichend vom gezeigten Ausführungebeispiel auch zweckmäßig sein, wenn man beide Drahtenden 15 und 16 jeder Heizspirale entlang der Innenwandung des Rohres 1,daran etwa anliegend, fülirt.
• Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 ist das elektrisch betriebene Heizrohr 26, welches die in Schichten der FUllmasse eingebetteten Heizepiralen gemäß den Figuren 1 bis 2 enthält, in einem etwa senkrecht verlaufenden, zum Rohr 26 etwa konzentrlschen Rohrmantel 27 z. B. aus Stahl enthalten.
• Der Rohrmantel umgibt das Heizrohr 26 unter Bildung eines etwa topfförmigen, mit Plussigkeit,z. B. unbrennbarem Öl, gefüllten Ringraumes 29 in radialem Abstand und besitzt an beiden stirnseitigen Enden eine mit einer Öffnung 32, 33 versehene Abdeckung 30, 31, Die untere Abdeckung 30 ist in axialem Abstand vom zugeordneten Abschlußdeckel 34 es Heizrohres 26 angeordnet und Der eine an die etwa zentrale Öffnung 32 in der unteren Abdeckung 33 anschließende untere Rohrleitung 35 mit dem etwa rechtwinklig zur Rohrachse verlaufenden Rücklaufkanal eines angeschlossenen, z. 3. mit nicht brennbarem Öl gefillten Stahlradiators verbunden, der hier in Fig. 3 nicht weiter gezeigt int. Die obere Abdeckung 31 ist über eine an die z, 3. exzentrisch zur Rohrachse, im Bereich des radialen, zwischen Heizrohr 26 und Rohrmantel 27 gebildeten Ringraumes 29 angeordnete Öffnung 30 anschließende obere Rohrleitung 36 iit dem oberhalb des Rücklaufkanals und zu diesem etwa parallel verlaufenden Vorlaufkanal des Radiators verbunden. Mit 28 sind Stätz@leche zur Befestigung des Heizrohres 26 in dem Rohrmantel 27 angedeutet. Die Anordnung ist derart getroffen, daß die in dem Ringraum 29 zwischen Rohrmantel 27 und Heizrohr 26 enthaltene, dieses umgebende Flüssigkeit (Öl) mittels des Heizrohres erhitzt wird, so daß sie infolge des Wärmegefälles im Ringraum 29 in senkrechter Richtung gemäß dem Pfeil 37 hochsteigt und in den Vorlauf-Kanal es Radiators gemäß dem Pfeil 38 einströmt und nach Abgabe der enthaltenen Wärme über das Rücklaufrohr in den enteren Bereich des Rongraumes 29 gemäß dem Pfeil 39 einströmt. Der das Heizrohr 26 enthaltende Rohrmantel 27 besitzt etwa Topfform. Mit 40 ist ein die Anordnung umgebe@ Gehlus bezeichnet. Die Anordnung gemäß Fig. 3 kann in größerem Abstand von einem Radiator, Wärmetauscher od. dgl, angeordnet sein. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausfuhrungsform der Erfindung ist der das Heizrohr 41 gemäß Fig. 3 enthaltende Rohrmantel 42 dem Radiator 43 an einer Schmalseite 44 fest zugeordnet, wobei er sich unmittelbar an die Außenseite des zugeordneten endseitigen Radiatorgliedes 45 anschließt. Der Ringraum 46 zwischen Heizrohr und Rohrmantel ist mit Öl gefüllt und einerseits mit dem Rücklaufkanal 47 des Radiators 43 Uber die Rohrleitung 48 und die Öffnung 49 verbunden und andererseits mit dem Vorlaufkanal 50 über die Rohrleitung 51 und die Öffnung 52 verbunden. Das im Radiator 43 im Ringraum 46 enthaltene Öl durchstrdmt aus dem Ringraum 46 kommend gemäß dem Pfeil 53 den Radiator und strömt dann gemäß dem Pfeil 54 wieder in den Ringraum ein. Die Höhe des topfförmigen, das Heizrohr 41 umschließenden Rohrmantel 42 ist hierbei kleiner oder gleich dem senkrechten Abstand zwischen Vorlauf- und RUcklaufkanal 50, 47 des Radiators 43. Der rohrmantel 42 ist seinerseits von einem senkrechten, etwa quaderförmigen Gehause 55 umgeben, dessen Höhe etwa derjenigen der itadiatorglieder 45 entspricht, An seiner an dem zugewandten endseitigen Radiatorglied 45 angreifenden Halterung 56 tragt der Rohrmantel 42 gemäß Fig. 5 Befestigungaelemente, die mit 57 angedeutet sind und die zur lösbaren Befestigung des Gehäuser 55 dienen. Das Geheiuse 55 besitzt in einer oder in mehreren Wandungen im Bereich der Unterseite mindestens einen schlitzartigen Durchbruch eum Kaltlufteintritt, der hier nicht weiter su erkennen ist. Im Bereich der Oberseite besitzt das Gehäuse 55 z. B. in seiner auf der Oberseite und etwa waagerecht verlaufenden Wandung 58 mindestens einen s.B. schlitzförmigen Durchbruch 59 zum Warmluftaustritt. Der Radiator 43 ist mitsamt dem an dem endseitigen Radiatorglied 45 befestigten, das Heizrohr 41 enthaltenden und vom Gehäuse 55 abgedeckten Rohrmantel 42 verfahrbar. Er besitzt am unteren Ende der Radiatorglieder befestigte Rollen 60 cd. dgl. Außerdem besitzt der Radiator 43 bei größerer Menge auf seiner der betrachtbaren Sichtfläche abgewandten Breitseite mindestens eine etwa parallel zu dem Vor- bzw. Rücklaufkanal 50, 47 verlaufende, sich über die Breitseite erstreckende Versteifungsstrebe 61, die mindestens in Bereich ihrer Enden an zugeordneten Radiatorgliedern befestigt ist.
• Zur leich#eren Befestigung des Heizrohres ist das die Heizspirale enthaltende Heizrohr 20 (Fig. 1 c) vorteilhaft im Bereich des Endes 21, an dem die Heizspiralenanschlüsse 22, 23 aus dem Rohrinneren herausgeführt sind, mit einem am Rohr befestigten rechtwinklig zur Rohrachse 24 stehenden Ringflansch 25 versehen. Der Ringflansch 25 besitzt Flanschbohrungen, so daß das Heizrohr 20 auf einfache Weise an einer Beheizungseinrichtung und hierbei leicht auswechselbar befestigt werden kann.
• Das erfindungsgemäße Heizrohr, wie es z.B. in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, kann vorteilhaft zum Erhitzen von in einem Wasserboiler 62 enthaltenem, zwecke Gebrauch entnelmbaren Wasser dienen, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist das Heizrohr 63 von außen in den Wasserboiler 62 eingeftihrt und in diesem frei stehend enthalten. An dem Boiler 62 ist es mittels des Ringflansches 64 am einen Rohrende und mittels eines zugeordneten, am Wasserboiler 62 angeordneten Befestigungsflansches 65 leicht auswechselbar befestigt, z. 3. angeschraubt. Der Boiler 62 besitzt eine den Mantel 56 überdeckende Isolierschicht 67, sowie einen Wasserzulaufanschluß 68 und einen WasseraUaufansohluß 69.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die in Fig, 7 gezeigt ist, sind ein, zweckmäßigerweise jedoch mehrere, z.B. drei elektrisch betriebene Heizrohre 70, 71, 72 in einem Warmwasserkessel 74, z. B. einer Warmwasserzentralheizungsanlage enthalten, der mit einer isolierenden Schutzschicht 73 z. B. aus Sohamotte, Glaswolle od. dgl. umgeben ist. Der Kessel 74 ist in einem Gebrauchswasser z. B. zur Entnahme enthaltenden Gebrauchswasserraum 75 und einem angrenzenden, Heizwasser enthaltenden Heizwasserraum 76 unterteilt, wobei die Heizrohre 70, 71, 72 von außen ner in den Heizwasserraum 76 eingeführt und in diesem freistehend enthalten sind. Zu diesem Zweck sind die Heizrohre mittels der Ringflansche 77 an einem Rohrende und jeweils eines zugeordneten, am Warmwasserkeseel 74 im Bereich einer freien Wandung 78 des Heizwasserraumes 76 angeordneten Befestigungsflansches 79 leicht auswechselbar befestigt, z. B. angeschraubt, uae Heizrohr 80 kann auch im größeren radialen Abstand von einem zum Rohr 80 konzentrisch beidendig offenen Blechzylinder 81 etwa gleicher Länge umgeben sein, wie in Fig. 8 und 9 angedeutet ist. In dem zwischen dem Heizrohr 80 und dem Blechzylinder 81 gebildeten zylindrischen Ringraum 82 ist eine Vielzahl radial gerichteter, etwa über die Länge des Heizrohres 80 verlaufender Abstandsrippen 83 angeordnet, die an der Außenwand des Heizrohres 80 und ari der Innenwand des Blechzylinders 81 gehalten, z.B. angeschweißt sein können. Die Abstandsrippen 83 bestehen z. i3. aus plattenförmigen Metallstreifen und hierbei vorteilhaft aus metallischen oder aber aus geschichteten, mit Metallplatten 84 und dazwischenliegender Keramikschicht 85 versehenen Wärmespeicherplatten gemäß Fig. 9. Der Blechzylinrior 81 in Fig. 8 ist in geringem radialen Abstand z. B. von etwa 7 cm von einem dazu konzentrischen Außenmantel 86 etwa gleicher Länge z. B. aus Stahlblech umgeben, Der zwischen dem Außenmantel 86 und dem Blechzylinder 81 gebildete Ringraum ist mit einer wärmeisolierenden Schicht 87 z. B. aus Keramik, Isoliersteinen, Glaswolle od. dgl. ausgefüllt.
• Bei der Anordnung gemäß Fig. 10 ist ein solches von einem Blechzylinder und einem zylindrischen Isoliermantel mit metallischem Außenmantel umgebenes und auf dem Umfang radial gerichtete Speicherplatten aufweisendes Heizrohr 88, wie es in Fig, 8 gezeigt ist, in einem Heißluft-Heizgerät 89 s. B, in senkrechter Anordnung der Rohrachse enthalten. Es ist in Strömungsrichtung der Luft gemäß den Pfeilen 90 bis 93 gesehen zwischen einer Gebläseanordnung 94 einerseits und einem mit Luftdurchtrittskanälen 95 vereehenen Wärmespeicherblock 96 andererseits angeordnet, Das Heißluftheizgerät 89 besitzt ein oder mehrere in Strömungsrichtung der Luft gemäß den Pfeilen 90 und 91 gesehen hinter einer Lufteintrittsöffnung 97 angeordnete Gebläseeinheiten, die axial hintereinandergeschaltet sind.
• Hierbei kennen auch Querstromgebläse sur Anwendung kommen.
• Die Gebläseanordnung 94 führt die zu erwärmende Luft über einen Zufuhrkanal 98 zu einem stirneeitigen Ende 99 des Heizrohres 88 und in dem zwischen Heizrohr und Blechzylinder gebildeten Ringraum 100, in dem sich die Luft an dem Heizrohr 88 , den radial gerichteten Speicherplatten und der Innenwandung des Blechzylinders erwärmt. Die am anderen stirnseitigen Ende 101 des Ringraumes 100 gemäß dem Pfeil 92 austretende Heißluft wird über einen daran anschließenden Kanal 102 dem SpeicherblQck 96 zugeführt, der z. B. aus in Abstand und parallel zueinander angeordneten keramischen Speicherplatten 103 mit dazwischen verlaufenden Durchstr8mkanälen 95 besteht. Hiernach tritt die Luft über eine nachgeschaltete Luftaustrittsöffnung 104 gemäß dem Pfeil 93 als Heißluft aus. Zur thermostatischen Regelung des Gerätes 69 ist gemäß Fig. 8 in den mit der Isolierschicht 87 ausgefüllten Ringraum zwischen Bloohzylinder 81 und Außenmantel 86 ein die Heißluft temperaturerfassender thermostatischer Fühler 105 enthalten. Dieser Fühler dient zur Steuerung des elektrischen Betriebs der im Heizrohr enthaltenen Heizspirale und/oder der Gebläseeinheiten 94 des Gerätes 89 in Abhängigkeit von der jeweiligen Heißlufttemperatur. Vorteilhaft ist bei dem Gerät gemäß Fig. 10 das stirnseitige Ende 99 des Heizrohres 88, an du die Anschlußdrähte 106 und 107 der Reizspirale aus dem Rohrinneren herausgefthrt sind, der Gebläseanordnung 94 zugewandt, wobei die Anschlußdrähte 106, 107 durch den Zuführungskanal 98 zwischen Gebläseanordnung 94 und Hei.rohr 98 geführt sind. Auf diese Weise wird die durch Widerstandserwärmung der Anschlußdrähte 106, 107 entwickelte Wärmeenergie zur Beheizung nutzbar gemacht.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Fig. 11) sind ein oder mehrere Heizrohre 108, 109, 110 in einem mit zu erhitzender Flüssigkeit, z.B. nicht brennbarem Öl gefulltem Behalter 111 von außen her eingeführt und darin freistehend gehalten. Mittels der Ringflansche 112 an einen Rohrende und jeweils eines zugeordneten, am Behälter 111 angeordneten Befesti;ungaflansches 113 sind die Heizrohre leicht auswechselbar befestigt, z. B. angeschraubt, wobei der mit Ül gefüllte Behälter 111 über ein Vorlau::rohr 114 und ein Rücklaufrohr 115 an einem z. B. nach Art eines Wärmetauschers ausgebildeten Heizkörper 116 angeschlossen ist. Der Heizkörper 116 ist in einem behälterförmigen schachtartigen Kanal 117 in Strömungsrichtung der Luft gesehen zwischen-einem Gebläse 118 und einer Heißluftaustrittsöffnung enthalten, die in einem angrenzenden Heißluftschacht, einen Raum od. dgl. einmündet, Der 01-kreislauf vom Behälter 111 zum Heizkörper 116 ist durch Pfeile 118, 119 angedeutet. Der Pfeil 120 bezeichnet den Zuluftstrom.
• Die Erfindung ist auch für vielfältige andere Beheizungseinrichtungen mit Vorteil verwendbar, Das neue Heizrohr ermöglicht eine gute ausnutzung der zugeführten elektrischen Energie, besitzt eine große Heizfläche und ermöglicht ein sehr schnelles Aufheizen des jeweils damit in 8erührung kommenden Mediums. Von besonderem Vorteil ist die außerordentlich große Nachheizwirkung nach Abschalten der elektrischen Energie. Dazu trägt einmal die im Heizrohr selbst, und zwar in den Heizspiralen, deren Isolatoren und vor allem in der wärmeaufnehmenden Füllmasse und zum anderen bei unmittelbarer Flüssigkeitserhitzung auch die in der Flüssigkeit z. B. Öl selost gespeicherte Wärmeenergie bei, die nach Abschaltung der elelctrischen Spannungsversorgung abgegeben wird.

Claims (29)

1. Ans prllc he 1. In Verbindung mit Heizanlagen, Öfen usw. zu verwendendes Heizelement nach Art eines sogenannten Heizkolbens, das in einer z. B. rohrartigen Hülse infolge elektrischer Widerstandserwärmung aufheizbare Heizwendeln besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die z. 3. aus einem Flußstahlrohr bestehende HUlse (1) mehrere Heizspiralen (3 bis 6) enthält, die jeweils in zur Längamittelachse (2) der Hülse quer, z. B. rechtwinklig verlaufenden Ebenen enthalten sind und in Richtung der Längsmittelachse (2) in Abständen aufeinanderfolgen und miteinander verbunden sind und die aus in sich zu einer zylinderförmigen Spirale gewundenem und von Isolierringen (7), z. B. aus Ker-mikmaterial unkleidetem sogenanntem Widerstandsdraht (8) bestehen, und daß jede Heizspirale (3 bis 6) in einer die Hülese ausfüllenden, beim Auftragen pastösen und nach dem Auftragen aushärtenden Masse (9) aus wärmespeicherndem Material eingebettet liegt, welche die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Heizspitalen (3-4, 4-5) enthaltenen Zwischenräume ausfüllt.
2. 2, Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einem Rohr (1) besteht, das an der einen Stirneeite, an der die Anschlüsse (10, 11) der Heizspiralen nach außen geführt sind, durch die Nasse aus wärmespeioherndem Material verschlossen ist und an der gegenüberliegenden Stirnseite einen mit dem Hülsenmantel verbundenen Abschlußdeckel (12) z. B. aus Stahl besitzt.
3. 3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Heizspiralen (3 bis 6) hintereinander geschaltet und aus einem einzigen, in sich zu einer zylinderförmigen Spirale gewundenen Drahtabechnitt (8) gewickelt sind.
4. 4. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einem Zylinder mit einem Durchmesser von 100 - 500 mm, vorzugsweise 125 mm, beeteht, der zweckmäßig eine Vanddicke von 2 - 10 mm, vorzugsweise 5,mm besitzt.
5. 5. Heizelement nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht zu einer einen zylindrischen Körper mit einem Durchmesser von 1,5 - 2,5 mm bildenden Spirale gewickelt ist, dessen spiralförmige Windungen in Abstand zueinander verlaufen.
6. 6. Heizelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht zu einer Spirale gewickelt ist, deren Windungen nahe beieinander liegen, jedoch einander nicht berühren, z. 3. indem ein Widerstandsdraht, dessen Windungen aneinander anliegen, nach dem Wickeln auf die doppelte Länge ausgezogen wird, z. B. von 2,50 - 2,60 m auf 5,00 m.
7. 7. Heizelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem spiralförmig gewickelten Widerstandsdraht hergestellten großen Spiralen gerade nur so weit auseinander liegen, daß sie durch eine dtnne Schicht der Nllmasse voneinander getrennt sind.
8. 8. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rohr (1) enthaltene wärmespeichernde Nasse (9) Schamottemörtel, Zement und Quarzeand enthält.
9. 9. Heizelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Masse (9) bildenden Gemisch die Gewichtsanteile der Bestandteile Schamottemörtel, Zement und Quarzsand sich wie 1 : 1 : 2-3 verhalten.
10. 10. Heizelement nach einen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daJ die die Heizspiralen (6) enthaltende rohrförmige Hülse (20) im Bereich des Endes (21), an dein die Heizspiralenanschlüsse (22, 23) aus ihrem Inneren herausgeführt sind, einen mit ihr fest verbundenen rechtwinklig zu ihrer Längsachse (24) stehenden Ringflansch (25) besitzt.
11. 11. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Heizspiralen enthalteiide Rohr in einem etwa konzentrischen Rohrmantel (27), z, B. aus Stahl, enthalten ist, der es unter Bildung eines nit Flüssigkeit, z. B. unbrennbarem Öl, gefüllten Ringraumes (29) in radialem Abstund umschließt und der an beiden stirnseiticen Enden durch eine mit einer Öffnung (32, 33) versehene Abdeckung (30, 31) z.B. in Form einer stirnseitigen ebenen oder annähernd ebenen Abschlußwand abgeschlossen ist, wobei die eine Abdeckung (30) in axialem Abstand vom zugewandten Abschlußdeckel (34) des inneren Rohres (26) angeordnet ist und über eine an die Öffnung (32) in der Abdeckung (30) anschließbare untere beitung (35) mit dem Räcklaufkanal eines anschließbaren, z.B. mit unbrehnbarem Öl gefüllten Radiators verbunden werden kann und die andere Abdeckung (31) iber die ahdere öffnung (33) und eine entsprechende Leitung (36) mit den Vorlaufkanal des Radiatore verbunden werden kann, derart, daß nach Herstellung der Verbindung mit dem Radiator die in dem Ringraum (29) zwischen Rohrmantel (27) und Heizrohr (26) enthaltene, dieses umgebende Flüssigkeit mittels des Heizrohres erhitzt wird, im Ringraum (29) hochsteigt und in den Vorlaufkanal des Radiators einströmt und nach Abgabe der enthaltenen Wärme tiber das Rücklaufrohr wieder in den Ringraum zurückströmt.
12. 12. Heizelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der das innere Rohr (26) umgebende Rohrmantel (27) etwa Topfform besitzt und unmittelbar an die Außenseite des zugeordneten Gliedes (45) am Ende des anzuschließenden Radiators anschließt.
13. 13. Heizelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des topfförmigen, das innere Rohr (41) umschließenden Rohrmantels (42) kleiner oder gleich dem senkrechten Abstand zwischen dem Vorlaufkanal und dem RUcklaufkanal (50, 47) des Radiators (43) ist.
14. 14. Heizelement nach einen der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rohrmantel (42) von einen etwa quaderförmigen Gehäuse (5'j) umgeben ist, dessen Höhe etwa derjenigen der Radiatorglieder (45) entspricht, und an seiner an dem zugewandten endseitigen Radiatorglied (45) angreifenden Halterung (56) Befestigungselemente (57) trägt, die zur lösbaren Befestigung des Gehäuses (55) dienen.
15. 15. Heizelement nach Ansprueh 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (55) in einer oder in mehreren Wandungen in Bereich der Unterseite mindestens einen schlitzartigen Durchbruch zum Kaltlufteintritt und im Bereich der Oberseite, e. B. in seiner auf der Oberseite und etwa waagerecht verlaufenden Wandung (58) mindestens einen z. B. schlitzförmigen Durchbruch (59) zum Warmluftaustritt besitzt.
16. 16, Heizelement nach einem der anspruche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiator (43) mitsamt dem an einem endseitigen Radiatorglied (45) befeetigten, das Heizrohr (41) enthaltenden und vom Gehäuse (55) abgedeckten Rohrmantel (42) verfahrbar ist und am unteren Ende befestigte Rollen (60) od. dgl. be.itst.
17. 17. Heizelement nach einem der Anspruche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiator (43) an seiner dem Rauminneren abgewandten Breitseite mindestens eine etwa parallel zu dem Vorlaufkanal und dem RUcklau£-kanal (50, 47) verlaufende, sich über die Breiteeite erstreckende Versteifungsstrebe (61) besitzt, die mindestens im Bereich ihrer inden an zugeordneten Radiatorgliedern befestigt ist.
18. 18, Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Zwecke des «erhitzens von in einem Wasserboiler (62) enthaltenen Wasser von außen her in einen Wasserboiler (62) so einführbar ist, daß es in diesem freistehend enthalten ist, wobei es am Gehause mittels seines Flansches (64) und mittels eines zuueordneten, am Wasserboiler (62) angeordneten Befestigungsflansches (65) leicht auswechselbar befestigt,z. B. angeschraubt werden kann.
19. 19. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es in den Heizwasserraum eines mit einer isolierenden Schutzschicht (73) z. B. aus Schamotte, Glaswolle od. dgl. umgebenen bzw. verkleideten Warmwasserkessels (74), z. B. einer Warmwasserheizungsanlage von außen her so einführbar ist, daß es in diesem freistehend enthalten ist, wobei es mittels des Ringflansches (77) an seinem einen Ende und jeweils eines zugeordneten, am Warmwasserkessel (74) im Bereich einer freienWandung (78) des Heizwasserraumes (76) angeordneten Befestigungsflansches (79) leicht auswechaelbar befestigbar, z, B. anschraubbar ist.
20. 20. Heizelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmwasserkessel durch eine Trennwand in einen Gebrauchswaaser enthaltenden Gebrauchswasserrauin (75) und in einen angrenzenden Heizwasser enthaltenden Heizwasserrau; (76) unterteilt ist.
21. 21. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es als inneres Rohr in größerem radialen Abstand von einem beidseitig offenen äußeren Blechzylinder (81) etwa gleicher Länge unter Preilassung eines zylindri3chen Ringraumes (82) umgeben ist, in dem eine Vielzahl von radial gerichteten, sich etwa huber die Lunge des Heizrohres (80) erstreckenden Abstandsrippen (83) angeordnet ist, die an der Außenwand des inneren Rohres (80) und der Innenwand des äußeren Blechzylinders (81) gehalten, z. B. angeschweißt sind.
22. 22. Heizelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abntandsrippen (83) aus plattenförmigen Metallstreifen oder aus metallischen oder geschichteten, mit Metallplatten (84) und dazwischenliegender Keramikschicht (85) versehenen Wärmespeicherplatten bestehen.
23. 23. Heizelement nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Bloohzylinder (81) in radialem Abstand von einem dazu konzentrischen Außenmantel (86) etwa gleicher Länge z. B. aua Stahlblech umgeben ist und der zwischen dem Außenmantel (86) und dem Bleehzylinder (81) gebildete Ringraum mit einer wärmeisolierenden Schicht (87) z. B. aus Keramik, Isoliersteinen, Glaswolle od. dgl. ausgefüllt ist.
24. 24, Heizelement nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß es, z. B. indem es von einem Blechzylinder und einem zylindrischen Isoliermantel mit metallischem Außenmantel umgeben ist und auf dem Umfang radial gerichtete Speioherplatten aufweist, in einem Heißluft-Heizgerät (89) z. X, unter senkrechter Anordnung der Rohrachae enthalten und in Strömungsrichtung der Luft gesehen zwischen einer Gebläseanordnung (94) einerseits und einem mit Luf tdurchtri ttskanälen (95) versehenen Wärmespeicherblock (96) andererseits angeordnet ist.
25. 25. Heizelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß ihm mehrere in Strömungsrichtung der Luft gesehen hinter einer Lufteintrittsöffnung (97) angeordnete Gebläseeinheiten oder eine solche Gebläseeinheit zugeordnet sind, welche die zu erwärmende Luft Uber einen Zufuhrkanal (98) zu einem stirnseitigen Ende (99) des inneren Rohres (88) und in den zwischen diesem Rohr und dem äußeren Blechzylinder gebildeten Ringraum (100) führen, in dem sich die Luft an dem inneren Rohr (88),gegebenenfalls den radial gerichteten Speicherplatten und der Innenwandung des äußeren Blechzylinders erwärmt, wobei dio am anderen stirnseitigen Ende (101) des Ringraumes (100) austretende Heißluft tiber einen daran anschließenden Kanal (102) einem Speicherblock, der z. B. aus in Abstand und parallel zueinander angeordneten kemmischen Speicherplatten (103) mit dazwischen verlaufenden Durchströmkanälen (95) besteht, zugeführt wird und über eine nachgeschaltete Luftaustrittsöffnung (104) als Heißluft austritt,
26. 26. Heizelement nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit einer Isolierschicht (87) ausgefülltem Ringraum zwischen Blechzylinder (81) und Außenmantel, (86) ein die Heißlufttemperatur überwachender bzw. messender thermostatischer Fühler (105) enthalten ist, der zur Steuerung des elektrischen Betriebes der im inneren Rohr enthaltenen Heizspiralen und/oder der Gebläseeinheiten (94) in Abhängigkeit von der Heißlufttemperatur dient,
27. 27. Heizelement nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das stirnseitige Ende (99) des inneren Rohres (88), an dem die Anschlußdrähte (106, 1c7) der Heizspiralen aus dem Rohrinneren herausgeführt sind, der Gebläseanordnung (94) zugewandt ist und die Anschlußdrähte (106, 107) durch den ZuführunXskanal (98) zwischen Gebläseanordnung (94) und Rohr (88) geführt sind.
28. 28. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem mit zu erhitzender Flüssigkeit, z. B. nicht brennbarem Öl gefüllte Behälter (111) von außen her so einführbar ist, daß es darin frei stehend gehalten und mittels der Ringflansche (112) an einem Rohrende und jeweils eines zugeordneten, am Behälter (111) angeordneten 3efestigunsflansches (113) leicht auswechselbar befestigbar, z. B. anschraubbar ist, wobei der mit Öl gerillte behalter (111) über ein Vorlaufrohr (114) und ein Rücklaufrohr (115 an einen z. B. nach Art eines Wärmetauschers ausgebildeten Heizkörper (116) angeschlossen ist, der in einem behälterförmigen schachtartigen Kanal (117) in Strömungsrichtung der Luft gesehen zwischen einem Gebläse (118) und einer Heißluftaustrittsöffnung enthalten ist, die in einem angrenzenden Heißluftschacht, einen Raum od. dgl. einmindet.
29. 29. Verfahren zur Herstellung eines Heizelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß in ein an einem Ende mit einem Abschlußdeckel (12) abgeschlossenes Rohr (1) eine erste Schicht (13) aus einer beim Auftragen pastösen und nach einiger Zeit aushärtenden Füllmasse (9) aus Schamottemörtel, Zement und Quarzaand , die zweckmäßigerweise im Verhältnis 1 : 1 : 2-3 gemischt sind, eingebracht wird, daß hiernach auf diese erste Schicht (13) ein in sich zu einer zylinderförmigen Spirale gewundener, auf seinem Umfang isolierter Widerstandsdraht (8) aufgelegt und zu einer ersten Heizepirale (3) gewickelt wird, die in einer zur Rohrachse (2) etwa rechtwinkligen Ebene liegt, daß hiernach auf diese erste Heizspirale (3) eine zweite Schicht (14) aus der Füllmasse aufgelegt wird, wobei Anfang (15) und Ende (16) des Widerstandsdrahtes (8) der ersten Heizspirale (3) z. X, etwa parallel zur Rohrachse (2) und durch die zweite Sohioht (14) der FUllmasse hindurch verlaufen, daß hiernach auf die zweite Schicht (14) der Füllmasse (9) entsprechend der ersten Heizspirale (3) eine zweite Heizspirale (4) gewickelt wir, die hiernach mit einer in dae Rohr (1) eingebrachten dritten ,cilicht (17) der Füllmasse abgedeckt wird, deren Dicke etwa derjenigen der zweiten Schicht entspricht, und dJ entsprectiend diesen Verfahrensschritten in das Rohr (1) abwechselnd Heizspiralen und Schichtpartien aus der Füllmasse eingebracht werden und das Rohr (1) hiernach an seinem offenen Ende (18) durch eine letzte Schicht (19) aus der Füllmasse verschlossen wird, wobei die Drahtenden (10, 11) zum Anschluß der Heizspiralen (3 bis 6) an diesem Rohrende (88) durch letzte Schicht (19) hindurch nach außen geführt werden.