DE2131242C3

DE2131242C3 -

Info

Publication number: DE2131242C3
Application number: DE19712131242
Authority: DE
Inventors: Nikolaus 7141 Aldingen Laing
Original assignee: Deutsche Vortex 7141 Aldingen GmbH
Current assignee: Deutsche Vortex 7141 Aldingen GmbH
Priority date: 1971-06-24
Filing date: 1971-06-24
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE2131242A1; FR2143499B1; FR2143499A1; DE2131242B2; GB1376474A

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizelement für einen Warmwassererzeuger, das aus einem Widerstandsheizleiter besteht, der elektrisch isc'Jert von einer mit dem Wasser in Wärmeaustaufch s'ehenden Wandung eingeschlossen ist und das unter ii;m Einfluß der Wärme des Widerstandsheizleiters eine Verformung erfährt.

Im Wasser sind Salze, insbesondere Sulfate, enthalten, deren Löslichkeit mit zunehmender Temperatur abnimmt, andere Salze wiederum gehen mit Kohlendioxid wasserunlösliche Verbindungen ein, die wiederum bevorzugt an den heißesten Flächen auskristaliisieren. Deshalb findet man an den Widerstandsheizeiementen in Warmwasserspeichern starke Schichten von Wasserstein. Dieser Wasserstein hat eine Wärmeleitfähigkeit, die etwa tausendmal schlechter ist als die der Kupferwandung der Heizelemente. Während ein Heizelement, welches direkt mit dem Wasser in wärmeleitendem Kontakt steht, auf Grand der extrem gate- Wärmeübergangszahl mit 40 bis 80 W/cm² thermisch belastbar ist, sinkt die Belastbarkeit bei einem Wassersteinansatz von nur 4 mm auf ein Zwanzigstel dieses Wertes ab. Dies ist der Grund, weshalb die Heizelemente im stationären Warmwassererzeuger außerordentlich groß sind, während beispielsweise Tauchsieder gleicher Heizleistung, die von Zeit zu Zeit gereinigt werden können, sehr klein gehalten werden können und deshalb sehr vieJ weniger Material erfordern. Der Wassersteinansatz ist jedoch auch die Ursache für die endliche Lebensdauer solcher Heizelemente, auch von solchen mit bekanntem hoch belastbaren Heizleitermaterial, denn sobald die Schichtdicke des Wassersteins eine vorgegebene Stärke überschreitet, steigt die Temperatur des eigentlichen Heizelementes bis oberhalb der zulässigen Grenze an.

Es ist ein elektrischer Rohrheizkörper der oben bezeichneten Art bekannt, der in Zonen verschieden hoher Oberflächenbelastung unterteil ist (deutsches Gebrauchsmuster 1 744 072). Bei diesem Rohrheizkörper sind Bereiche nahe den Anschiußstücken und senkrecht zur Ebene seiner Biegung vorgesehen, in denen überhaupt keine Verformung erfolgt, so daß von dort aus das Steinwachstum beginnt. Es hat sich gezeigt, daß erst ab einer relativ großen Verformung überhaupt eine Ablösung erfolgt. Vorher entsteht eine poröse, schuppige Schicht, die sich jedoch nicht

ίο vom Material ablöst, da die Kräfte auf Gund des Gewichtsunterschiedes zwischen den Wasserstein und dem Wasser zu klein sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement hoher Leistung für Warmwassererzeu-

ts ger zu schaffen, dessen Belastbarkeit durch den Ansatz von Wasserstein nicht beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandung als Membrankörper ausgebildet ist, welcher mit einem inerten Gas gefüllt ist, dessen

ao Druck sich unter dem Einfluß der Wärme des Heizwiderstandes verändert.

Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen bekannten Heizkörper wird hierdurch erreicht, daß die spezifische Verformung einer gewellten Membran un-

*5 gleich größer ist als die eines verbiegbaren Rohres, das dazu noch mit einem mineralischen Isoliermaterial gefüllt ist.

Die Erfindung schafft ein Heizelement zur Wassererhitzung, welches in der Herstellung billiger ist

3» als vergleichbare Heizeinrichtungen und welches darüber hinaus viel kleiner, damit platzsparend und leichter, damit materialsparend ausgebildet werden kann und welches eine praktisch unbeschränkte Lebensdauer f.ufweist. Auf Grund dieser fast unbeschränkten Lebensdauer ist die Möglichkeit gegeben, Warmwassererzeuger herzustellen, die wie Rohrleitungen an unzugänglichen Orten eingebaut und beispielsweise auch innerhalb der Wandungen eingemauert sein können, während alle 'lekannten Warmwassererzeuger am zugänglichen Ort angebracht werden müssen, damit von Zeit zu Zeit das Heizelement ausgetauscht werden kann. Auch erübrigen sich alle Maßnahmen zur Entkalkung von Warmwassererzeugcrn, wie sie bei Geräten nach dem Siand der Technik üblich sind, da das erfindungsgemäße Heizelement zwar auch zur Ausfällung des Wassersteines führt, diesen Wasserstein jedoch in Form dünnster Schuppen abgibt, die vom Wasserstrom fortgetragen werden, so daß jegliche Wassersieinansammlung aus-

5" geschlossen ist

Die Erfindung soll an Hand dr Figurenbeschreibung erläutert werden.

F i g. 1 und 2 zeigen einen Längs- und Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Heizelement. Die heiden Zuleitungen 1 und 1' versorgen das Doppelwendel 2, welches durch Metallträger 16 annähernd auf einem Kreisbogen gehalten wird, mit Strom. Als Heizleitermaterial finden die von Glühlampen bekannten Wolfram-Legierungen Verwendung, deren

Temperatur jedoch etwas niedriger liegt als bei Glühlampen-Betrieb. Bereits bei 2800° C beträgt die Lebensdauer 40000 Stunden gegenüber der der Glühlampen von rund 1000 Stunden. Bei dieser hohen Temperatur wird fast die gesamte Wärmeleistung in Form von Strahlung an die Wandung des Membrankörpers 3 and 3' abgegeben. Die Wandungen 3 und 3' des Membrankörpers bestehen aus elastisch verformbarem, korrosionsbeständigem Material, z. B.

Nickel-Bronze. Es hat sich gezeigt, daß zwei aufeinanderliegende Schichten zu größeren Verformungsamplituden und kleineren Materialbelastungen führen, deshalb werden die Wandungen 3 und 3' bevorzugt als Doppelwandungen ausgebildet und am Umfang 4 durch Rollnahtverschweißen oder Löten unlösbar miteinander verbunden. Die im Inneren befindlichen Isolationskörper 5 und 6 bestehen aus Keramik, die Durchführung der Zuleitung 1 und 1' kann durch Glas? oder auch durch Kunststoff erfolgen. Das Innere 8 isi mit Edelgas gefüllt. Der Gasdruck wächst beim Einschalten des Stromes, und beide Membrankörper 3 und 3' erfahren Jne Verformung. Das Gerät ist über einen Endflansch 9 ~H dem Wassertank 10 des Wannwassererzeugers ver-.».. Jen.

Die Verbindung kann vorzugsweise durch Verlöten erfolgen. Die Wandung 10 sollte eine vertikale Wandung sein, das Gerät sollte im unteren Bereich des Speichergefäßes angeordnet sein. In*. Inneren der Säule 11 befindet sich ein Thermoschalter 12, der über einen Kupferstab 13, welcher langer ist als der Radius des Membrankörpers 3 und 3'. wärmeleitend mit dem Inneren des Wassertankes 10 verbunden ist. Dieser Kupferstab durchsetzt eine thermische Isolation 14. Sobald der Wasserspiegel die Niveaulinie 15 unterschritten hat, beginnt Wasser zu verdampfen. Die Dampftemperatur pflanzt sich über den .Kupferstab 13 bis zum Thermoschalter 12 fort, wodurch dieser bis zur Unterschreitung eines vorgegebenen Temperaturbereiches ausschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

2 13124 Patentansprüche:

1. Heizelement für einen Warmwassererzeuger, das aus einem Widerstandsheizleiter besteht, der elektrisch isoliert von einer mit dem Wasser in Wärmeaustausch stehenden Wandung eingeschlossen ist und das unter dem Einfluß der Wärme des Widerstandsheizers eine Verformung erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung ate Membrankörper (3. 3') ausgebildet ist, welcher mit einem inerten Gas gefüllt ist, dessen Druck sich unter dem Einfluß der Wärme des Heizw^:derstandes verändert.

2. Heizelement nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter aus einer Wolfram-Legierung besteht.

3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Memürankörper (3 und 3') aus Nickel-Bronze besteht.

4. Heizelement nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Membrankörper (3 und 3') in an sich bekannter Weise aus mehreren Metallschichten besteht.