DE19810029C1 - Heizvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Heizvorrichtung, die einen höheren Heizkomfort aufweist, umfaßt eine Isolierkammer (1) mit wenigstens einer Lufteinlaßanordnung (2) und wenigstens einer Luftauslaßanordnung (3), wobei im Inneren der Isolierkammer (1) wenigstens ein elektrisches Heizelement (4) angeordnet ist, und wobei die Luftauslaßanordnung (3) wenigstens ein Luftverteilungselement (10) aufweist zur Vergleichmäßigung des austretenden Luftvolumenstroms.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Heizvorrichtungen sind entsprechend ihren Anwendungen unter­ schiedlich gestaltet. So ist beispielsweise in der FR-1 576 244 ein mobiler Heizradiator beschrieben, der an seinem pris­ matisch ausgebildeten Gehäuse beidseitig Luftaustrittslamel­ len aufweist, die die warme Strömungsluft aus dem Gehäuse ge­ richtet ableiten. Im oberen Teil des Gehäuses ist ein verti­ kal angeordnetes Leitblech vorgesehen, welches die aufstei­ gende Warmluft etwa hälftig auf die beiden Luftaustrittsla­ mellen verteilt. Im Gehäuseboden befindet sich ein Luftan­ sauggitter mit einer Vielzahl von gleichmäßig angeordneten und auch gleichförmig ausgebildeten Öffnungen.

Heizvorrichtungen der eingangs genannten Art dienen z. B. auch dazu, die Luft in Fahrgasträumen von Schienenfahrzeugen zu erwärmen. Bekannte solche Heizvorrichtungen umfassen eine Isolierkammer, in die über wenigstens eine Einlaßöffnung Luft einströmt, die von wenigstens einem in der Isolierkammer an­ geordneten Heizelement erwärmt wird. Die erwärmte Luft ver­ läßt über wenigstens eine Auslaßöffnung die Isolierkammer und verteilt sich im Fahrgastraum. Das Heizelement führt bei den bekannten Heizvorrichtungen zu einer entsprechenden lokalen Erwärmung des Luftvolumenstroms in der Isolierkammer. Dadurch ergibt sich über dem durch die Auslaßöffnung definierten Aus­ blasquerschnitt eine ungleichmäßige Strömungsverteilung der ausströmenden Warmluft mit einer daraus resultierenden un­ gleichmäßigen Temperaturverteilung im Luftstrom (punktuelle Temperaturspitzen). Der Heizkomfort wird damit nicht unwe­ sentlich beeinträchtigt, da eine ungleichmäßige Temperatur­ verteilung der aus der Heizvorrichtung ausströmenden Warmluft als unangenehm empfunden wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Heiz­ vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen höheren Heizkomfort aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im An­ spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Anordnung führt dazu, daß bei einem lokal zu geringen Luftvolumenstrom die Luftge­ schwindigkeit an dieser Stelle erhöht wird und daß bei einem lokal zu hohen Luftvolumenstrom die Luftgeschwindigkeit an dieser Stelle verringert wird. Durch das Luftverteilungsele­ ment wird also die ungleichmäßige Strömung der in der Iso­ lierkammer erwärmten Luft in der Luftauslaßanordnung ver­ gleichmäßigt. Bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung er­ hält man dadurch eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung der austretenden Luft und damit eine gleichmäßige Luftvertei­ lung über dem gesamten Ausblasquerschnitt, wodurch punktuelle Temperaturspitzen in der ausströmenden Warmluft zuverlässig verhindert werden.

Dadurch, daß das Luftverteilungselement in einem spitzen Win­ kel zur Luftaustrittsöffnung der Luftauslaßanordnung angeord­ net ist, wird selbst bei einem zu geringen Luftvolumenstrom eine besonders effektive Erhöhung und bei einem zu hohen Luftvolumenstrom eine besonders wirkungsvolle Verringerung der Luftgeschwindigkeit erzielt. Man erhält damit an der Luf­ taustrittsöffnung einen besonders gleichmäßigen Luftvolumen­ strom.

Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Homogenität des an der Luftaustrittsöffnung vorhandenen Luftvolumenstroms erhält man, wenn die Öffnungen im Luftverteilungselement in wenig­ stens zwei Reihen übereinander und vorzugsweise versetzt zu­ einander angeordnet sind, und die Öffnungen vorteilhafterwei­ se schlitzförmig ausgebildet sind.

Soll bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung der Luftvolu­ menstrom durch ein Lüfteraggregat erzeugt werden, dann ist es besonders vorteilhaft, dieses Lüfteraggregat in der Luftein­ laßanordnung anzuordnen.

Bei besonders kompakten Heizvorrichtungen, bei denen das Lüf­ teraggregat relativ nahe am elektrischen Heizelement liegt, ist es besonders vorteilhaft, den Motor des Lüfteraggregates durch wenigstens ein in der Lufteinlaßanordnung angeordnetes Wärmeschutzblech vor der vom elektrischen Heizelement erzeug­ ten Wärmestrahlung zu schützen.

Um nicht nur eine örtliche Temperaturhomogenität des aus der Isolierkammer austretenden Luftvolumenstroms, sondern auch eine zeitliche Temperaturhomogenität dieses Luftvolumenstroms zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn das Heizelement als um­ strömbarer Wärmespeicher ausgebildet ist. Damit kann über ei­ nen langen Zeitraum eine konstante Heizleistung geliefert werden. Darüber hinaus kann bei einem elektrischen Schienen­ fahrzeug die beim Bremsen zurückgespeiste Bremsenergie zum Heizen verwendet werden. Damit braucht nur dann auf Netzstrom zurückgegriffen werden, wenn während des Heizzyklus die Bremszeit kleiner ist als die notwendige Einschaltzeit der Heizung. Außerdem kann bei einer derartigen Ausgestaltung der Heizvorrichtung ein energiesparender Warmhaltebetrieb reali­ siert werden.

Das Heizelement ist vorzugsweise als Heizstab oder Heizspira­ le ausgeführt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Heizvorrichtung sieht vor, das Heizelement als Metallrohr auszubilden und im Inneren dieses Metallrohres einen in einem Isoliermaterial eingebet­ teten Heizdraht anzuordnen. Als Isoliermaterial, das als Wär­ mespeicher dient, kann vorzugsweise Magnesiumdioxid vorgese­ hen werden.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, die Gegenstand der weiteren Ansprüche sind, werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Heizvorrich­ tung im Schnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Luftverteilungsblech der Heizvorrichtung gemäß Fig. 1.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Isolierkammer bezeichnet, die ei­ ne Lufteinlaßanordnung 2 und eine Luftauslaßanordnung 3 um­ faßt. Im Inneren der Isolierkammer 1 sind drei elektrische Heizelemente 4 angeordnet. Die elektrischen Heizelemente 4 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als mäanderförmige gebogene Heizstäbe ausgebildet. Von den drei Heizstäben 4 ist in der in Fig. 1 gewählten Darstellung nur ein Heizstab 4 sichtbar.

Der elektrische Anschluß des Heizstabes 4 erfolgt über einen Modulstecker 5. Die elektrischen Leitungen zwischen dem Mo­ dulstecker 5 und den elektrischen Heizstäben 4 sind aus Grün­ den der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.

In der Lufteinlaßanordnung 2 sind bei der gezeigten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zwei iden­ tisch aufgebaute Lüfteraggregate 7 angeordnet, die jeweils aus einem Lüfterrad und einem Motor, der das Lüfterrad an­ treibt, bestehen. Der Motor ist in der Nabe des Lüfterrades angeordnet und das Lüfterrad befindet sich innerhalb des Ge­ häusemantels des Lüfteraggregates. Somit ist in Fig. 1 weder das Lüfterrad noch der Motor zu sehen.

Der Motor jedes Lüfteraggregates 7 ist jeweils durch ein in der Lufteinlaßanordnung 2 angeordnetes Wärmeschutzblech 8 vor der von den elektrischen Heizstäben 4 erzeugten Wärmestrah­ lung geschützt.

Die Luftauslaßanordnung 3 weist im dargestellten Ausführungs­ beispiel ein Luftverteilungselement 10 auf, das als Luftver­ teilungsblech ausgeführt ist.

Bei der Heizvorrichtung gemäß Fig. 1 bilden die Heizelemente 4 die Lüfteraggregate 7 und das Luftverteilungsblech 10 eine mechanische Einheit, die im folgenden als Heizblock 20 be­ zeichnet wird.

Das Luftverteilungsblech 10 ist in einem Winkel α von etwa 100° an der den elektrischen Anschlüssen der Heizelemente 4 gegenüberliegenden Wand 21 des Heizblocks 20 befestigt. Das Luftverteilungsblech 10 ist damit in einem Winkel β von etwa 10° zur Luftaustrittsöffnung 6 der Luftauslaßanordnung 3 an­ geordnet.

Das Luftverteilungsblech 10 ist im vorliegenden Ausführungs­ beispiel, wie in Fig. 2 gezeigt, mit schlitzförmigen Öffnungen 11 bis 14 versehen. Die Öffnungen 11 und 12 sind zueinander in einer ersten Reihe angeordnet und die Öffnungen 13 und 14 sind in einer zweiten Reihe parallel zueinander angeordnet, wobei die erste Reihe oberhalb der zweiten Reihe liegt und die Öffnungen 11 und 13 breiter sind als die Öffnungen 12 und 14.

Durch die Öffnungen 11 bis 14 im Luftverteilungsblech 10 und durch die Anordnung des Luftverteilungsbleches 10 in einem spitzen Winkel β zur Luftaustrittsöffnung 6 der Luftauslaß­ anordnung 3 wird sichergestellt, daß dort, wo ein lokal zu geringer Luftvolumenstrom herrscht, die Luftgeschwindigkeit erhöht wird und dort, wo ein lokal zu hoher Luftvolumenstrom vorhanden ist, die Luftgeschwindigkeit verringert wird. Durch das Luftverteilungsblech 10 wird damit die ungleichmäßige Strömung der von den Heizstäben 4 erwärmten Luft in der Luft­ auslaßanordnung 3 stark vergleichmäßigt. Man erhält damit ei­ ne gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung der austretenden Luft und damit eine gleichmäßige Luftverteilung über der ge­ samten Luftaustrittsöffnung 6, wodurch punktuelle Temperatur­ spitzen in der ausströmenden Warmluft zuverlässig verhindert werden.

Claims (9)

1. Heizvorrichtung mit wenigstens einem im Inneren einer Iso­ lierkammer (1) angeordneten elektrischen Heizelement (4) und mit wenigstens einer Lufteinlaßanordnung (2) und wenigstens einer Luftauslaßanordnung (3), wobei die Luftauslaßanordnung (3) wenigstens eine peripher an der Isolierkammer angeordnete Luftaustrittsöffnung (6) und wenigstens ein im Innern der Isolierkammer (1) angeordnetes Luftverteilungselement (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergleichmäßigung des austretenden Luftvolumenstroms das Luftverteilungselement (10) in einem spitzen Winkel (α) zur Luftaustrittsöffnung (6) der Luftauslaßanordnung (3)) zwischen Heizelement (4) und Luftaustrittsöffnung (6) ange­ ordnet ist und mehrere Öffnungen (11 bis 14) mit unterschied­ lichen Querschnitten aufweist.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnungen (11 bis 14) im Luftverteilungselement (10) in wenigstens zwei Reihen über­ einander angeordnet sind.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reihen parallel zueinan­ der angeordnet sind.

4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (11 bis 14) schlitzförmig ausgebildet sind.

5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schlitze gegeneinander versetzt am Luftverteilungselement (10) angeordnet sind.

6. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Lufteinlaßanordnung (2) wenigstens ein Lüfteraggregat (7) angeordnet ist.

7. Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Motor des Lüfteraggrega­ tes (7) durch wenigstens ein in der Lufteinlaßanordnung (2) angeordnetes Wärmeschutzblech (8) vor der vom elektrischen Heizelement (4) erzeugten Wärmestrahlung geschützt ist.

8. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Heizelement (4) als um­ strömbarer Wärmespeicher ausgebildet ist.

9. Heizvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Heizelement (4) als Me­ tallrohr ausgebildet ist, in dessen Innerem ein Heizdraht in einem Isoliermaterial, vorzugsweise aus Magnesiumdioxid, ein­ gebettet ist.