DE2010229B2 - Elektrischer speicherofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Speicherofen, der wenigstens ein mit Widerstandsdrähten und Stromzuleitungen versehenes Heizelement aufweist, das in einen wärmespeichernden, elektrisch isolierenden Formkörper eingebettet ist. Derartige Speicheröfen sind z.B. aus dem DT-Gbm 17 87 683 bekannt. Als Formkörper wird dort fein unterteilter Glimmer verwendet, der unter Zusatz eines temperaturfesten Bindemittels wie Hartglaspulver gepreßt ist. Das Heizelement ist als Heizwicklung ausgebildet, die in entsprechenden Kanälen des Formkörpers verläuft.

Die bekannten Speicheröfen dieser Art sind mit Luftumwälzungskanälen versehen und benötigen deshalb viel Platz. Der wärmespeichernde Formkörper aus Glimmer ist teuer. Wenn man auf billigere temperaturfeste Stoffe wie Schamottesteine zurückgreift, ergibt sich ein sehr hohes Gewicht des Ofens. Aus diesen Gründon konnten Sich elektrische Speicheröfen trotz ihrer bekannten Vorteile bis heute nicht in größerem Umfang durchsetzen.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegl die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Speicherofen der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, der klein

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den Leitungsstücke zur elektrischen Verbindung der benachbarten Einzeldrahtgruppen aus Kupferfolienbenötigt, daß er beispielsweise als Scheuerleisten-Heizkörper verwendet werden kann.

Erfindungsgemäß en'hält der wärmespeichernde Formkörper ein Kunstharz mit hohem Warmverformungspunkt und einen Zuschlag aus Calciumsilicoaluminat und ist aus einer kittartigen Masse ausgehärtet, in welche das Heizelement eingebettet ist Dieses weist einen unstarren Träger aus Isolierstoff auf, an dem eine Vielzahl in Längsrichtung veriaufenier Widerstandsdrähte befestigt ist.

Bei dem Kunstharz handelt es sich z. B. um Polyesterharz, Polyurethanharz oder Epoxyharz, oeren Warmverformungspunkt um einen Sicherheitsfaktor höher als die Betriebstemperatur des Heizkörpers liegt. Temperaturfeste Gemische, die solche Kunstharze enthalten, weisen eine zufriedenstellende Wärmespeicherfähigkeit auf. Derartige Formkörper haben eine Dichte von mindestens 2,4 g/cm³ und eine spezifische Wärme von wenigstens 0,2.

Eine temperaturfeste Masse, die diese Eigenschaften aufweist, kann so hergestellt werden, daß man zunächst ein Polyesterharz mit einem feuerhemmenden Zusatz, z. B. 20 Gewichtsprozent eines Gemisches von gleichen Anteilen aus Antirnonoxyd und Brom, versetzt. Das vorbehandclte Polyesterharz wird dann mit Calciumsilicoaluminat z. B. in eine Menge von 86 Gewichtsprozent der fertigen Masse versetzt; vorzugsweise wird diesem Gemisch als Trocknungsmittel etwa 2 bis 5 Gewichtsprozent Tonerdezement zugefügt. Die Masse enthält dann etwa 40 % Aluminiumoxyd. Das fertige Gemisch ist kittartig verformbar, härtet aber zu einem starren und festen Formkörper aus, dessen Warmverformungspunkt bei etwa 140 bis 150⁰C liegt. Um das Härten zu beschleunigen, wird das Polyester-Gemisch vor der Zugabe zur F.inbettungsmasse vorzugsweise noch mit einem Beschleuniger, z. B. Kobaltnaphthenat, und einem Katalysator, z. B. Methyläthylketonperoxyd, versetzt.

Da das Heizelement aus einem unstarren Träger größerer Länge mit in Längsrichtung parallel zueinander verlaufendew Widerstandsdrähten besteht, läßt es sich in einen flachen Heizkörper, beispielsweise einen Scheuerleistenheizkörper gut einbetten. Die Widerstandsdrähte können gruppenweise an den Stirnkanten des Trägers durch auf Lücke versetzt liegende Leitungsabschnitte verbunden sein und hierdurch gruppenweise hintereinander geschaltet. Der isolierende Träger des Heizelements kann z. B. aus dünnem Glasfaserfilz bestehen, der durch eingelagerte Glasfäden versteift sein kann. Ein solcher Glasfajerfilz kann ganz dünn ausgebildet werden, so daß seine Stärke nur etwa 0,1 bis 0,2 mm beträgt. Stattdessen kann auch ein Baumwoli- oder Kunststoffgewebe verwendet werden.

Die Widerstandsdrähte können aus Stahl bestehen und einen elektrischen Widerstand von etwa 1,5 Ohm/cm haben. Sie sind sehr dünn bemessen, haben z. B. einen Durchmesser von 0,1 mm und ergeben bei einer Spannung von 220 V eine Betriebstemperatur von etwa 75° C. Die: Drähte können auf irgendeine Weise am Trägerstoff befestigt sein, z. B. durch Einweben oder durch Annähen mit einer Nähmaschine, deren Schiffchen den Widerstandsdraht enthält und deren Komplementärfaden aus Kunststoffgarn, z. B. Terylengarn od. dgl. besteht.

Die an den Enden der Heizplatte auf Lücke versetzt liegenden Leitungsabschnitte können aus Kupferfolie bestehen, die eine Stärke von etwa 0,05 mm aufweist. Die Kupferfolie besteht aus kleinen Stücken, die jeweils zwei benachbarte Einzeldrahigruppen überdecken. Sie können ebenfalls am Träger festgenäht sein. Um die Folienstücke gegeneinander verläßlich zu isolieren, wird der Träger an den Enden in der Breite der Folienstücke eingeschnitten, worauf man die zwischen den Einschnitten befindlichen Folienstücke abwechselnd nach der einen und anderen Hauptfläche des Heizelements umbiegt und zwischen ihnen einen über die ganze Breite des Heizelements reichenden Streifen aus Isolierstoff anbringt. Die beiden freien Enden der hintereinander geschalteten Drahtgruppen werden an den Stirr.kanten des Heizelements mit den Stromzuleitungen verbunden.

Die Benutzung von Glasfaserfiiz oder Textilstoff als Träger für die Widerstandsdrähte in Verbindung mit der erwähnten Einbettungsmasse ist besonders zweckmäßig, weil der Trägerstoff porös ist und die Einbettungsmasse beim Formen des Heizkörpers den Trägerstoff imprägniert und das Heizelement derart verkapselt, daß ein guter thermischer Kontakt zustande kommt und das Heizelement gegen Oxydation geschützt ist.

Zur Herstellung eines solchen Heizkörpers wird zunächst eine kittartige Schicht aus der Einbettungsmasse in den unteren Teil einer Form eingefüllt, dann ein Heizelement auf die Oberfläche dieser Schicht aufgelegt, wobei die Widersiandsdrähte und Anschlußleitungen in einem bestimmten Abstand von der Bodenfläche der Form verbleiben, worauf eine weitere Lage der Einbettungsmasse über dem Heizelement in die Form eingefüllt wird und bis zum Aushärten zu einem festen, einheitlich zusammenhängenden Formkörper in der Form verbleibt. Die Form kann jeweils nach dem Einbringen der ersten und der zweiten Lage der Füllmasse gerüttelt werden. Die Stromzuleitungen des Heizelements enden nach einer Ausgestaltung der Erfindung an Steckhülsen, die in die Stirnflächen des Heizkörpers eingebettet werden.

Ein auf diese Weise hergestellter Heizkörper bzw. Speicherofen weist eine hohe Wärmebeständigkeit auf. Er hat eine spezifische Wärme bis zu 0,3 und eine Wärmeleitfähigkeit bis zu 1,5 kcal/mh°C, während seine Heizleistung vergleichsweise hoch ist und etwa 640 kcal/m³h° C beträgt.

Erfahrungsgemäß genügt für einen Raum mittlerer Größe eine Leistung von etwa 70 KW/m³, um innerhalb einer vernünftigen Zeit eine angenehme Raumtemperatur zu erzeugen. Diese Belastung kann von Heizkörpern in einer Länge von etwa 1 m durch 50 Widerstandsdrähte aufgenommen werden, die in zehn Gruppen von je fünf Einzeldrähten mit einem Abstand von etwa 2,5 mm nebeneinander liegen und an den Enden der Drahtgruppen hintereinander geschaltet sind. Ein solches Heizelement hat einen Widerstand von etwa 240 Ohm.

Die Zeichnung zeigt Beispiele für die Ausführung und Herstellung eines Raumheizkörpers mit einer Heizplatte nach der Erfindung, und zwar zeigt

Fig. 1 die Vorderansicht der im Bereich der Scheuerleisten befindlichen Heizkörper mit eingebetteten Heizplatten nach der Erfindung,

F i g. 2 einen senkrechten-Schnitt durch einen solchen Heizkörper nach der Linie 2-2 von F i g. 1,

Fig.3 den Grundriß einer zur Herstellung der Heizkörper nach F i g. 1 und 2 dienenden Heizplatte,

F i g. 4 ein Schaltbild einer Heizplatte nach F i g. 3,

F i g. 5 die schaubildliche Teilansicht einer solchen Heizplatte,

F i g. 6 die schaubildliche Teilansicht einer Form zum Herstellen der Scheuerleisten-Heizkörper,

F i g. 7 und 8 je einen Längsschnitt durch diese Form in halbgefülltem und in vollständig gefülltem Zustand.

F i g. 9 die schaubildliche Ansicht auf die Rückseite eines Scheuerleisten-Heizkörpers von etwas abgewan-

elter Ausführung und

Fig. 10 einen senkrechten Schnitt durch diesen Heizkörper nach der Linie 10-10 von F i g. 9.

Die in F i g. 1 und 2 in der Vorderansicht und im senkrechten Schnitt dargestellten Scheuerleisten-Heizkörper 11 bestehen aus feuerfester Masse, die im Formguß die für Scheuerleisten übliche Gestalt erlangt hat und eine eingebettete Heizplatte 12 umschließt. Die Heizkörper sind an jedem Ende oben und unten mit horizontal eingebetteten Rohrstücken 13 versehen, die zur Aufnahme von an den Enden geschlitzten Steckstiften 14 zum Verbinden benachbarter Heizkörper dienen. Vor dem Einsetzen der Steckstifte 14 wird eine Fülleiste 16 von T-förmigem Querschnitt aus gummiartigem Kunststoff zwischen den Stoßflächen der benachbarten Heizkörper 11 angeordnet, worauf die Steckslifte 14 in die als Steckhülsen dienenden Rohrstücke 13 eingesteckt und die benachbarten Heizkörper zusammengeschoben werden. Die Fülleisten 16 haben die doppelte Aufgabe, die senkrechten Stoßfugen zwischen benachbarten Heizkörpern abzudecken und die Längsdehnungen der Heizkörper elastisch auszugleichen. Die Stirnflächen der Heizkörper werden mit den benachbarten Stoßflächen der Fülleisten durch einen Kunststoffkleber aus Neopren od.dgl. verklebt. In Fig. 1 sind auf der rechten Seite zwei benachbarte Heizkörper vor ihrer Zusammensetzung, auf der linken Seite nach ihrem Zusammenbau dargestellt.

Die Heizplatte 12 besteht gemäß Fig. 3 bis 5 aus einer dünnen Tragplatte 17 aus Baumwollgewebe, an der über ihre Länge zehn Abschnitte aus je fünf Widerstandsdrähten 18 vernäht oder verheftet sind. Es handelt sich dabei um sehr dünne Drähte, die z. B. nur einen Durchmesser von 0,1 mm aufweisen und in F i g. 3 und 5 einzeln durch Linien dargestellt sind, während in F i g. 4 jede der Linien 18 fünf abschnittweise nebeneinander liegende Einzeldrähte andeutet. Jeweils zwei benachbarte Drahtabschnitte aus fünf Einzeldrähten sind an den Endkanten der Heizplatte durch auf Lücke versetzt liegende Leitbleche 19 verbunden. Über die Länge der Heizplatte sind somit die übereinanderliegenden Abschnitte hintereinandergeschaltet und enden an Anschlußkontakten 21, von denen der eine gemäß F i g. 4 unmittelbar an einen Leiter 22 und der andere über einen thermostatischen Überlastungsschalter 23 an einen Leiter 24 angeschlossen ist. Die Leiter 22 und 24 können Netzleiter sein oder die Heizplatte mit einer anderen Stromquelle verbinden. Die an gegenüberliegenden Seiten der Heizplatte benachbart liegenden Leitbleche 19 sind voneinander durch einen gewellten Längsstreifen 26 aus Isolierstoff, z. B. Glasfaserfilz, isoliert, wobei die Leitbleche abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten des Streifens 26 liegen und daran durch die Vernähungen der Einzeldrähte 18 befestigt sind. Die Stromzuführungsleitungen 22 und 24 verlaufen zweckmäßig längs der sich gegenüberliegenden Kanten des Gewebes 17 und sind in ähnlicher Weise durch Streifen 27 aus Glasfaserfilz isoliert. Die Stromzuführungen 22 und 24 und die Isolierstreifen 27 sind in Fig. 3 im Verhältnis zur Größe der Heizplatte zur besseren Klarheit etwas übertrieben groß dargestellt.

Die Herstellung der Heizkörper 11 erfolgt in einer Form 28. die in unterschiedlichen Füllungszuständen in Fig. 6 bis 8 dargestellt ist. Der Füllraum dieser Form

ίο entspricht in seinen Abmessungen und in seiner Gestalt den Konturen eines Abschnittes einer Scheuerleiste üblicher Ausführung. Die Form weist eine Grundplatte 29 mit abwärts gewinkelten Längskanten auf, auf der ein Bodenblech mit Querleisten 31 beifestigt ist, die an unteren Querleisten 32 je mit einer Spannschraube verspannt sind. Die Querleisten 31 sind mit Bohrungen 33 versehen, die die Lage der an den Enden der Heizkörper befindlichen Rohrsnücke oder Steckhülsen 13 bestimmen.

Zum Herstellen eines Heizkörpers wird die leere Form an den Begrenzungsflächen ihres Füllraums zunächst mit einem Überzug versehen, der das Ablösen des Heizkörpers nach dem Füllen der Form erleichtert. Sodann wird etwa in halber Höhe des Füllraums eine Schicht 34 des feuerfesten Gemisches eingefüllt, das eine mörtelartige Konsistenz aufweist. Die Form wird dann als Ganzes auf eine elektromagnetische Rüttelvorrichtung 36 bekannter Ausführung aufgesetzt und gerüttelt, wobei die eingefüllte Schicht der feuerfesten Masse verdichtet wird und eine glatte Oberfläche erhält. Sodann wird eine Heizplatte 12 auf die Oberfläche der Füllmasseschicht aufgelegt und in ihrer Lage durch die Steckhülsen 13 gesichert, die auf den einwärts ragenden Enden von in den Bohrungen 33 sitzenden Stiften 39 sitzen. Anschließend wird eine zweite Füllmasseschicht 41 zum Ausfüllen der Form auf die Heizplatte aufgebracht. Die Form wird dann nochmals mit der Rüttelvorrichtung 36 gerüttelt. Siobald die Füllmasse abgebunden bzw. ausgehärtet ist, kann man die Stifte 39 herausziehen, die Querleisten 31 und die an ihnen verspannten Längsleisien abnehmen, den Formkörper mit dem Bodenblech von der Form abheben und an anderer Stelle fertigtrocknen lassen.

In der abgeänderten Ausführung nach F i g. 9 und 10 weist der in der Größe eines Abschnittes einer Scheuerleiste hergestellte Heizkörper 42 rückseitige Ausnehmungen 43 auf. die in einen oberen, nach vorn offenen Längskanal 44 münden. An der unteren Kante des Heizkörpers 42 befindet sich eine Abstufung 46, die zusammen mit dem Fußboden einen unteren Kanal 47 begrenzt, der in die Ausnehmungen 43 mündet. In Richtung der in Fig. 10 eingezeichneten Pfeile kann daher eine Luftumwälzung durch die Ausnehmungen 43 und die Kanäle 44, 47 erfolgen, die die Wärmeabgabc des Scheuerleisten-Heizkörpers an die Raumluft ver stärkt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche: 20 ΙΟ 229

1. Elektrischer Speicherofen, der wenigstens ein mit Widerstandsdrähten und Stromzuleitungen versehenes Heizelement aufweist, das in einen die Wärme speichernden, elektrisch isolierenden Formkörper eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper ein Kunstharz mit hohem Warmverformungspunkt und einen Zuschlag aus Calciumsilicoaluminat enthält und aus einer kittartigen Masse ausgehärtet ist und daß das Heizelement (12) einen unstarren Träger (17) aus Isolierstoff aufweist, an dem eine Vielzahl in Längsrichtung des Trägers verlaufender Wider-Standsdrähte befestigt ist.

2. Speicherofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper einen feuerhemmenden Zusatz, z. B. ein Gemisch aus Antimonoxyd und Brom enthält.

3. Speicherofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag Tonerdezement enthält.

4. Speicherofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag wenigstens 70 % der Speichermasse ausmacht.

5. Speicherofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Tonerdezement wenigstens 2 Gewichtsprozent des Gehalts an Calciumsilicoaluminat ausmacht.

6. Speicherofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz mit einem Beschleuniger (z. B. Kobaltnaphthenat) versetzt ist.

7. Speicherofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ferner mit einem Katalysator (z. B. Methyläthylketonperoxyd) versetzt ist.

8. Speicherofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsdrähte (18) an dem Heizelement (12) als gruppenweise angeordnete Einzeldrähte befestigt sind, daß die Einzeldrahtgruppen paarweise an den Stirnkanten des Heizelements durch auf Lücke versetzt liegende Leitungsstücke (19) verbunden, hierdurch in Reihe geschaltet und mit an den Enden der in Reihe geschalteten Drahtgruppen befindlichen Kontaktstücken (21) an die Stromzuleitungen (22,24) angeschlossen sind.

9. Speicherofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der unstarre Träger des Heizelements aus Glasfaserfiiz oder Textilstoff besteht.

10. Speicherofen nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsdiähte aus Stahl bestehen und einen Widerstand von etwa 1,5 Ohm/cm aufweisen.

11. Speicherofen nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsdrahte (18) an dem Träger des Heizelements durch Doppelfadennähte angenäht sind, bei denen der eine Faden aus dem Widerstandsdraht und der andere Faden aus Terylengarn od. dgl. besteht.

12. Speicherofen nach Anspruch 8, dadurch

abschnitten (19) bestehen, die zusammen mit den Einzeldrähten (18) an dem Träger des Heizelements

(12) vernäht sind.

13. Speicherofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des Heizelements an den in Längsrichtung liegenden Kanten der Folienabschnitte (19) eingeschnitten ist, daß die zwischen den Einschiiiüen liegenden Teile des Trägers nach entgegengesetzten Seiten umgebogen und die Folienabschnitte gegeneinander durch einen zwischen diese umgebogenen Teile eingelegten Streifen aus Isolierstoff isoliert sind, der am Träger des Heizelements verklebt oder vernäht ist

14. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuleitungen (22, 24) aus an den Längskanten des Heizelements angeordneten Flachschiene.^ bestehen, die an ihren Enden mit in den Formkörper eingebetteten Steckhülsen

(13) versehen sind.

15. Verfahren zum Herstellen eines Speicherofens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem äußeren Umriß des Speicherofens entsprechende Form zunächst in ihrem Unterteil mit einer Lage (34) aus kittartiger, mit Kunstharz versetzter, elektrisch isolierender Speichermasse gefüllt wird, daß diese Lage mit einem flachen Heizelement (12) derart belegt wird, daß seine Heizdrähte in bestimmtem Abstand von der Innenfläche des Bodens der Form und in einem bestimmten Abstand voneinander verlaufen, und daß schließlich das Heizelement (12) erneut mit einer Lage (41) der kittartigen Speichermasse bedeckt und die Form dann bis zum Härten des gebildeten einheitlichen Formkörpers stehengelassen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Form jeweils nach dem Einbringen der ersten und der zweiten Lage der Speichermasse gerüttelt wird.