DE202021104461U1

DE202021104461U1 - Water heater

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Publication number: DE202021104461U1
Application number: DE202021104461.6U
Authority: DE
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2021-09-27
Anticipated expiration: 2031-08-21

Abstract

Durchlauferhitzer mit
einem Rohrheizkörper (1), der ein Mantelrohr (3) und einen Heizdraht (4), der in dem Mantelrohr (3) in Isolatormaterial eingebettet ist, aufweist, und
einer um den Rohrheizkörper (1) gewundenen Fluidleitung (2), dadurch gekennzeichnet, dass
der Heizdraht (4) ein wellen- oder zickzack förmig gebogener Flachdraht ist.

Water heater with
a tubular heating element (1) which has a jacket tube (3) and a heating wire (4) which is embedded in the jacket tube (3) in insulating material, and
a fluid line (2) wound around the tubular heating element (1), characterized in that
the heating wire (4) is a wavy or zigzag bent flat wire.

Description

Die Erfindung geht von einem Durchlauferhitzer mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen aus, wie er beispielsweise aus DE 20 2006 010 080 U1 bekannt ist.The invention is based on a water heater with the features specified in the preamble of claim 1, as it is based, for example DE 20 2006 010 080 U1 is known.

Durchlauferhitzer mit einer um einen Rohrheizkörper gewundenen Fluidleitung ermöglichen mit einem kompakten Aufbau relativ hohe Heizleistungen, so dass Flüssigkeiten sehr schnell erhitzt werden können.Instantaneous water heaters with a fluid line wound around a tubular heating element enable relatively high heating outputs with a compact design, so that liquids can be heated very quickly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einem für Niederspannung geeigneten Durchlauferhitzer die Heizleistung ohne Vergrößerung des erforderlichen Bauraums noch weiter erhöht werden kann.The object of the present invention is to show a way in which, in a flow heater suitable for low voltage, the heating output can be increased even further without increasing the required installation space.

Diese Aufgabe wird durch einen Durchlauferhitzer mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a water heater with the features mentioned in claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims.

Ein erfindungsgemäßer Durchlauferhitzer enthält als Heizdraht einen wellen- oder zickzackförmig gebogenen Flachdraht. Ein solcher Flachdraht hat in einer gegebenen Mantelrohrlänge und -dicke eine vorteilhaft große Heizdrahtoberfläche, so dass erzeugte Wärme gut abgeführt werden kann und der Heizdraht nicht überhitzt. Es kann also ein durch hohe Heizleistung und geringe Versorgungsspannung geforderter elektrischer Widerstand realisiert werden, der durch eine größere Oberfläche, als dies bei einer herkömmlichen Heizwendel aus Runddraht der Fall wäre, eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht. Mit wellen- oder zickzackförmig gebogenen Flachdraht lässt sich nämlich ein Heizdraht realisieren, der nur einen kleinen elektrischen Widerstand hat und deshalb auch bei Niederspannung im Bereich von 12V bis 48V eine hohe Heizleistung ermöglicht. Bevorzugt beträgt der Gesamtwiderstand des Heizdrahtes dabei höchstens 2 Ohm, äußerst bevorzugt sogar höchstens 1 Ohm.A water heater according to the invention contains a flat wire bent in a wave or zigzag shape as the heating wire. Such a flat wire has an advantageously large heating wire surface in a given jacket tube length and thickness, so that the heat generated can be dissipated well and the heating wire does not overheat. An electrical resistance required by high heating power and low supply voltage can therefore be implemented, which enables improved heat dissipation due to a larger surface than would be the case with a conventional heating coil made of round wire. With flat wire bent in a wave or zigzag shape, a heating wire can be realized that has only a small electrical resistance and therefore enables a high heating output even at low voltage in the range of 12V to 48V. The total resistance of the heating wire is preferably at most 2 ohms, extremely preferably even at most 1 ohm.

Wellen- oder zickzackförmiger Flachdraht kann durch Umformen, beispielweise Biegen des Flachdrahtes, kostengünstig hergestellt werden. Zudem lässt sich nach dem Einbringen des Heizleiters in das Mantelrohr der verbleibende Innenraum des Mantelrohrs problemlos mit Isolatormaterial, beispielsweise Keramikpulver wie etwa Magnesiumoxid, auffüllen. Bei herkömmlichen Rohrheizkörpern mit Heizwendeln ist dies bei kleinem Bauraum zunehmend schwierig, da nur ein kleiner Wendelinnenraum vorhanden ist. Zudem ist bei einer Heizwendel aus Runddraht die Oberflächenbelastung des Heizdrahts größer als bei Flachdraht. Gewellter oder zickzackförmig gebogener Flachdraht ermöglicht deshalb höhere Heizleistungen in einem Rohrheizkörper als eine herkömmliche Heizwendel.Wavy or zigzag-shaped flat wire can be produced inexpensively by reshaping, for example bending, the flat wire. In addition, after the heating conductor has been introduced into the jacket tube, the remaining interior space of the jacket tube can be filled with insulator material, for example ceramic powder such as magnesium oxide, without any problems. In the case of conventional tubular heating elements with heating coils, this is increasingly difficult with a small installation space, since only a small coil interior is available. In addition, with a heating coil made of round wire, the surface load on the heating wire is greater than with flat wire. Corrugated or zigzag bent flat wire therefore enables higher heating outputs in a tubular heater than a conventional heating coil.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Flachdraht eine im Wesentlichen konstante Breite hat, die bevorzugt zwischen 3/4 und 5/4 der Höhe der Wellenberge oder Zacken beträgt. Die Höhe der Wellenberge oder Zacken ist dabei senkrecht zur Längsrichtung des Heizdrahts von einem Wellenberg oder Zacken bis zum Boden eines Wellentals bzw. einem Zacken, der in entgegengesetzte Richtung zeigt, zu messen. Bei einem wellenförmigen Heizdraht entspricht die Höhe daher der doppelten Amplitude. Allerdings ist es möglich, Bereiche des Heizdrahts vorzusehen, die weniger Zacken, gar keine Zacken oder kleinere Zacken aufweisen und so die Heizleistung in einzelnen Bereichen des Durchlauferhitzers zu reduzieren. In einem solchen Fall beziehen sich die vorstehenden Angaben zur Höhe der Wellenberge oder Zacken auf die maximale Höhe. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Abstand der Wellenberge oder Zacken, sprich die Wellenlänge, und damit ebenfalls die Heizleistung bezogen auf einen Längenabschnitt variieren.An advantageous development of the invention provides that the flat wire has an essentially constant width, which is preferably between 3/4 and 5/4 the height of the wave crests or prongs. The height of the wave crests or spikes is to be measured perpendicular to the longitudinal direction of the heating wire from a wave crest or spike to the bottom of a wave trough or a spike pointing in the opposite direction. In the case of an undulating heating wire, the height therefore corresponds to twice the amplitude. However, it is possible to provide areas of the heating wire that have fewer spikes, no spikes at all, or smaller spikes and thus reduce the heating power in individual areas of the flow heater. In such a case, the above information on the height of the wave crests or peaks relate to the maximum height. As an alternative or in addition, the distance between the wave crests or spikes, that is to say the wavelength, and thus likewise the heating power, can vary in relation to a length section.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die wendelförmig gewundene Fluidleitung mit dem Rohrheizkörper verlötet ist. Auf diese Weise lässt sich eine gute Wärmeankopplung der Fluidleitung an den Rohrheizkörper erreichen. Zur Verlötung können beispielsweise Lotstangen verwendet werden oder ein Zwischenblech, das bevorzugt beidseitig mit Lot beschichtet ist. Ein Zwischenblech zwischen der Fluidleitung und dem Rohrheizkörper ermöglicht vorteilhaft einen sehr kleinen Windungsabstand der Leitung. Die Leitung kann dabei sogar so eng um den Rohrheizkörper gewunden sein, dass sich benachbarte Windungen berühren. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Fluidleitung ist diese im Kontaktbereich zum Rohrheizkörper abgeflacht ausgeführt, wodurch die Kontaktfläche vergrößert und der Wärmeübergang vom Rohrheizkörpermantel zur Fluidleitung noch verbessert werden kann.Another advantageous development of the invention provides that the helically wound fluid line is soldered to the tubular heating element. In this way, a good thermal coupling of the fluid line to the tubular heating element can be achieved. For soldering, for example, solder rods or an intermediate sheet, which is preferably coated with solder on both sides, can be used. An intermediate plate between the fluid line and the tubular heating element advantageously enables a very small winding spacing of the line. The line can even be wound so tightly around the tubular heating element that adjacent turns touch each other. In an advantageous embodiment of the fluid line, it is designed to be flattened in the contact area with the tubular heating element, whereby the contact surface is enlarged and the heat transfer from the tubular heating element jacket to the fluid line can be further improved.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine isometrische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers;
2 eine schematische Schnittansicht eines Endabschnitts eines Rohrheizkörpers für einen erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer; und
3 eine isometrische Ansicht zu 2.

Further details and advantages of the invention are explained below using an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 an isometric view of an embodiment of a water heater according to the invention;
2 a schematic sectional view of an end portion of a tubular heater for a water heater according to the invention; and
3 an isometric view too 2 .

Der in 1 gezeigte Durchlauferhitzer hat einen Rohrheizkörper 1 und eine um den Rohrheizkörper 1 gewundene Fluidleitung 2 beispielsweise für Wasser. Bevorzugt weist der Rohrheizkörper dabei einen runden Querschnitt auf. Die Fluidleitung 2 ist aus Metall, beispielsweise aus Edelstahl, Aluminium oder einer Aluminiumbasislegierung, und kann mit dem Rohrheizkörper 1 beispielsweise verlötet oder verschweißt sein. Insbesondere eine Lotverbindung ermöglicht eine sehr gute Wärmeankopplung der Fluidleitung 2 an den Rohrheizkörper 1.The in 1 The instantaneous water heater shown has a tubular heating element 1 and one around the Tubular heater 1 winding fluid line 2 for example for water. The tubular heating element preferably has a round cross section. The fluid line 2 is made of metal, for example stainless steel, aluminum or an aluminum-based alloy, and can be used with the tubular heater 1 for example, be soldered or welded. In particular, a solder connection enables a very good thermal coupling of the fluid line 2 to the tubular heater 1 .

Die Lotverbindung zwischen Fluidleitung 2 und Rohrheizkörper 1 kann über ein Zwischenblech erreicht werden, das auf seiner Unterseite mit dem Rohrheizkörper 1 und auf seiner Oberseite mit der Fluidleitung 2 verlötet ist. Indem beidseitig mit Lot beschichtete Zwischenbleche verwendet werden, lässt sich eine effiziente Fertigung von Durchlauferhitzern erreichen. Die Fluidleitung 2 kann eine abgeflachte Unterseite haben, um die Wärmeankopplung an den Rohrheizkörper 1 zu verbessernThe solder connection between the fluid line 2 and tubular heating elements 1 can be reached via an intermediate plate, which is on its underside with the tubular heating element 1 and on its upper side with the fluid line 2 is soldered. By using intermediate sheets coated with solder on both sides, an efficient production of instantaneous water heaters can be achieved. The fluid line 2 can have a flattened underside to allow heat to be coupled to the tubular heater 1 to improve

In 2 ist eine schematische Schnittansicht eines Endabschnitts eines Rohrheizkörpers 1, wie er für einen Durchlauferhitzer gemäß 1 verwendet werden kann dargestellt. 3 zeigt eine isometrische Ansicht zu 2.In 2 Fig. 3 is a schematic sectional view of an end portion of a tubular heater 1 how he according to a water heater 1 can be used illustrated. 3 shows an isometric view too 2 .

Der Rohrheizkörper 1 hat ein Mantelrohr 3, in dem ein Heizdraht 4 angeordnet ist. Der Heizdraht 4 ist in nicht dargestelltes Isolatormaterial eingebettet, beispielsweise Vergussmasse oder Keramikpulver, etwa Magnesiumoxid. Der Heizdraht 4 ist ein gewellter oder zickzackförmig gebogener Flachdraht. Vorteilhaft ist, wenn der wellen- oder zickzackförmig angeordnete Flachdraht eine Breite hat, die zwischen 3/4 und 5/4 des Abstandes zwischen zwei benachbarten Wellenbergen bzw. Zacken beträgt.The tubular heater 1 has a jacket pipe 3 in which a heating wire 4th is arranged. The heating wire 4th is embedded in insulator material (not shown), for example potting compound or ceramic powder, such as magnesium oxide. The heating wire 4th is a corrugated or zigzag bent flat wire. It is advantageous if the flat wire arranged in a wave or zigzag shape has a width which is between 3/4 and 5/4 of the distance between two adjacent wave crests or prongs.

Der Heizdraht 4 kann beispielsweise aus einer Nickel-Chrom oder einer Chrom-Aluminium-Legierung hergestellt sein. Gut geeignet sind beispielsweise Nickel-Chrom-Legierungen, die wenigstens 55 Gew.-% Nickel, beispielsweise 55 Gew.-% bis 85 Gew.-% Nickel enthalten, sowie Chrom-Aluminiumlegierungen, die wenigstens 80 Gew.-% Chrom, beispielsweise 90 Gew.-% bis 96 Gew.-% Chrom, enthalten.The heating wire 4th can for example be made of a nickel-chromium or a chromium-aluminum alloy. For example, nickel-chromium alloys that contain at least 55% by weight of nickel, for example 55% by weight to 85% by weight of nickel, and chromium-aluminum alloys that contain at least 80% by weight of chromium, for example 90% by weight, are very suitable Wt .-% to 96 wt .-% chromium.

Der Heizdraht 4 kontaktiert an seinen beiden Enden jeweils einen elektrischen Anschluss 5, beispielsweise einen Anschlussstift, der aus dem Mantelrohr 3 herausragen kann.The heating wire 4th makes contact with an electrical connection at each of its two ends 5 , for example a connector pin that comes out of the jacket tube 3 can stick out.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Heizdraht 4 mit den Anschlussstiften 5 verschweißt. Um das Verschweißen zu erleichtern, kann der Anschlussstift 5 einen Anschlag 6 für den Heizdraht 4 aufweisen. Dieser Anschlag 6 wird bevorzugt durch eine stufenförmige Verdickung des Anschlussstifts 5 gebildet. Der Heizdraht 4 liegt mit seinem Ende, d.h. einer Stirnseite, an dem Anschlag 6 an.In the embodiment shown, the heating wire is 4th with the connector pins 5 welded. To facilitate welding, the connection pin 5 a stop 6th for the heating wire 4th exhibit. This attack 6th is preferred by a stepped thickening of the connection pin 5 educated. The heating wire 4th lies with its end, ie one end face, against the stop 6th at.

Weiterhin kann der Anschlussstift 5 eine an den Heizdraht 4 angepasste Anlagefläche, insbesondere eine ebene Anlagefläche als Kontaktfläche zum Heizdraht 4 aufweisen. Alternativ kann der Heizdraht 4 zur Bildung einer Kontaktfläche im Kontaktbereich an die Form des Anschlussstiftes 5 angepasst sein, insbesondere im Querschnitt gekrümmt ausgeführt sein.Furthermore, the connection pin 5 one to the heating wire 4th adapted contact surface, in particular a flat contact surface as a contact surface for the heating wire 4th exhibit. Alternatively, the heating wire 4th to form a contact surface in the contact area on the shape of the connection pin 5 be adapted, in particular be made curved in cross section.

Das Mantelrohr 3 kann aus Aluminium oder einer Aluminiumbasislegierung hergestellt sein. Andere mögliche Werkstoffe für das Mantelrohr 3 wie auch für die Fluidleitung 2 sind Stahl, insbesondere Edelstahl, sowie Kupfer.The jacket pipe 3 can be made of aluminum or an aluminum-based alloy. Other possible materials for the jacket pipe 3 as well as for the fluid line 2 are steel, especially stainless steel, and copper.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: RohrheizkörperTubular heater
22: FluidleitungFluid line
33: MantelrohrJacket pipe
44th: HeizdrahtHeating wire
55: AnschlussstiftConnector pin
66th: Anschlagattack

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202006010080 U1 [0001]

Claims

Flow heater with a tubular heating element (1) which has a jacket tube (3) and a heating wire (4) which is embedded in the jacket tube (3) in insulating material, and a fluid line (2) wound around the tubular heating element (1), thereby characterized in that the heating wire (4) is a wavy or zigzag bent flat wire.

Water heater after Claim 1 , characterized in that the fluid line (2) is soldered to the tubular heating element (1).

Water heater after Claim 2 , characterized in that an intermediate plate is arranged between the fluid line (2) and the tubular heating element.

Flow heater according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid line (2) is made of a corrosion-resistant, austenitic stainless steel alloy.

Flow heater according to one of the preceding claims, characterized in that the heating wire (4) is made of a nickel-chromium or a chromium-aluminum alloy.

Instantaneous water heater according to one of the preceding claims, characterized in that the flat wire has a width which is between 3/4 and 5/4 the height of the wave crests or spikes.

Flow heater according to one of the preceding claims, characterized in that the jacket tube (3) is made of aluminum or an aluminum-based alloy.

Flow heater according to one of the preceding claims, characterized in that the insulator material is a ceramic material, preferably magnesium oxide.

Flow heater according to one of the preceding claims, characterized in that the tubular heating element (1) has at least one end a connecting pin (5) which protrudes from the jacket tube (3) and is welded to the heating wire (4).

Water heater after Claim 9 , characterized in that the connecting pin (5) has a stop (6) for the end of the heating wire (4).

Water heater after Claim 9 or 10 , characterized in that the connection pin (5) has a lateral contact surface, in particular a flat lateral contact surface for the heating wire (4).

Instantaneous water heater according to one of the preceding claims, characterized in that the supply voltage is between 12V and 48V, in particular between 12V and 24V.