DE2160626B2 - Elektrisches Widerstandsheizelement - Google Patents
Elektrisches WiderstandsheizelementInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Widerstandsheizelement, insbesondere für einen Luft-Durchlauferhitzer,
dessen Heizleiter ein dünner Streckmetallstreifen ist, an einem Traggerüst gehaltert
Gegenüber Heizwendeln hat ein solches Wider-Standsheizelement, bekannt aus DAS 12 97 252 oder der
US-Patentschrift 19 91 935, den Vorteil einer großen wärmeabgebenden Oberfläche, bezogen auf seine
Masse. Dadurch könnte eine raschere Aufheizung und Abkühlung der Luft bei geringerer maximaler Übertemperatur
des Streckmetalistreifens erreicht werden.
Dieser Vorteil wird aber bei den bekannten Konstruktionen nur unzureichend verwirklicht, weil das
Traggerüst auf die große Flexibilität des dünnen Streckmetallstreifens Rücksicht nehmen muß. Also
wurden bei den bekannten Heizelementen dieser Gattung die Streckmetallstreifen kastenförmig oder
schlauchförmig zusammengebogen und an einer oberen tragenden Elektrode aufgehängt und mit einer unteren
tragenden Gegenelektrode verspannt, woraus sich eine im wesentlichen vertikale Luftzirkulation ergab. Auch
durch aufwendige Leitblechkonstruktionen war es dabei nicht zu verhindern, daß die Übertemperatur der
dünnen Streckmetallstreifen im Austrittsbereich des Luftstromes wesentlich größer war als im Eintrittsbereich.
Dadurch neigten die Zonen geringerer Luftkühlung (im Austrittsbereich) zur Beschädigung durch
Überhitzung; der nutzbare Wärmeübergang für die Konvektionsheizung verminderte sich dort beträchtlich
durch Strahlungsverluste; der örtlich überhitzten durchstreichenden Luft wurden Staubverbrennungsprodukte
beigemischt
Die Erfindung will diese Mängel bei einem Widerstandsheizelement der eingangs erwähnten Gattung
vermeiden. Dies geschieht dadurch, daß der Streifen wellenförmig gebogen und auf einen Isolierstab
gespießt ist wobei der Isolierstab Teil eines Traggerüstes ist Dadurch werden für den heizenden Streifen so
viele Stützpunkte geschaffen, daß sich das neue Heizelement in horizontaler Lage betreiben läßt, also
mit sehr viel größerem Luft-Durchströmungsquerschnitt als bei den bekannten Heizelementen dieser Art
Der Wärmeübergang wird dadurch sehr viel größer, so daß eine gegebene Heizleistung mit viel geringeren
Übertemperaturen am heizenden Streifen gegenüber der hindurchströmenden Luft verwirklicht werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Heizleiter eine dünne durchbrochene gewellte Folie
ist, abgestützt von einem die Wellungen durchsetzenden
Isolierstab.
Die Erfindung möge anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels weiter
erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 eine schaubildliche Gesamtansicht auf das Heizelement,
Es ist ein Band 10 aus üblichem Heizleitermaterial vorgesehen, mit einer Dicke zwischen 0,1 und 0,4
Millimetern. Zwar könnte die Erfindung noch mit dickeren Streifen ausgeführt werden; jedoch würde
dabei das Gewicht entsprechend zunehmen und das Gerät unwirtschaftlich werden. Ebenso würde bei einer
Streifendicke unter 0,1 Millimeter, wegen des größeren Herstellungsaufwandes für das in besonders homogener
Form benötigte Leitermaterial, der Heizwiderstand unwirtschaftlich teuer werden. Übliche Heizelemente
aus Widerstands-Drahtspiralen haben hingegen eine Materialstärke zwischen 1 und 1,5 Millimetern.
Der Heizwiderstandsstreifen 10 weist ein Rautenmuster
von öffnungen auf. Dieses ist dadurch erzeugt, daß das Metali mit parallel hintereinander und nebeneinander
liegenden Schlitzen versehen und auseinandergedrückt wird. Stattdessen könnten die Durchbrechungen
auch in den massiven Heizwiderstandsstreifen gestanz werden, oder der Streifen könnte elektrochemisch
gebildet werden.
Der Heizwiderstandsstreifen 10 ist gewellt Es sind zwei solcher in Serienschaltung zusammenhängender
Streifen nebeneinander dargestellt; es könnten auch mehrere sein. Die Enden des Heizwiderstandes sind mit
den Elektroden 16 bzw. 18 des isolierenden Steckerkörpers 20 verbunden.
Um den Heizwiderstandsstreifen 10 und besonders seine Wellungen 14 abzustützen, sind diese mittig auf
einen Isolierstab 22 gespießt. Dieser hat eine elektrische Überschlagfestigkeit von mindestens 2500 V. Dies kann
erreicht werden durch Ausbildung des Isolierstabes mit einer Stahlstange, die einen Überzug von keramischem
Material hat; auch ein massiver Stab aus Glas oder Quarz kann verwendet werden.
Die Isolierstäbe 22 benachbarter Wellenzüge 14 des Heizwiderstandsstreifens 10 sind durch Joche 24 zu
einem Rahmen ergänzt, welcher auf der Montageplatte 26 befestigt ist.
aus seinem Vergleich mit einem herkömmlichen Heizwiderstand derselben Leistung. Beispielsweise hat ein
rieizwiderstandselement iür 5600 Watt, in einer
Waschmaschine für den Trocknungsgang gebräuchlich, mit herkömmlichen Drahtwendeln ausgeführt, folgende
Parameter:
Gewicht 120 g
Widerstand bei Raumtemperatur 93 Ohm Betriebstemperatur bei 236 V
Drahtstärke 13 mm Trocknungszeit für 4,5 kg
Die Legierung vom Typ C, Nennzusammensetzung 60Ni-24Fe-16Cr, wird erfindungsgemäß im allgemeinen
angewandt weil sie hinreichende Oxydationsbeständigkeit bei der Betriebstemperatur mit einem Minimum des
teueren Nickelanteils erreicht Andererseits würde eine Legierung vom Typ D, Zusammensetzung 35Ni-45FE-20Cr,
billiger sein wegen des geringeren Nickelanteils, dafür aber bei erhöhter Temperatur nicht so langlebig.
Die Vergleichswerte eines erfindungsgemäß ausgeführten Heizwiderstandes mit Nennleistung von 5600
Watt zum Trocknen von Wäsche in einer Waschmaschine lauten:
Gewicht 45 g
Nennspannung)
Legierung Typ C Dicke
Struktur
Legierung Typ C Dicke
Struktur
Streifenlänge
Trocknungszeit für 4,5 kg
Handtücher
Trocknungszeit für 4,5 kg
Handtücher
843° C (schwarz)
0,13 mm
0,13 mm
Wabenöffnungen,
13 mm lang, 5 mm breit, 0,56 mm Stegbreite
3,4 Meter
13 mm lang, 5 mm breit, 0,56 mm Stegbreite
3,4 Meter
54 Minuten.
Die niedrige betriebliche Übertemperatur beruht hauptsächlich auf dem günstigen Wärmeübergang
infolge des hohen Oberlächen-Massenquotienten. Der vergrößerte Aufheizungseffekt zeigt sich in der
Einsparung an Trocknungszeit und entsprechenden Kosten. Der wirtschaftlichste Bereich des Oberflächen-Massenverhältnisses
beim Erfindungsgegenstand liegt zwischen 12 und 25. Bei wesentlicher Überschreitung
nach oben sind die Mehrkosten für die dann aufzuwendende Materialqualität und Verarbeitung
höher als der verbesserte Nutzen des Heizelements. Bei Unterschreitung des angegebenen Bereiches wird keine
erhebliche Verkürzung der Aufheizzeit und Herabsetzung des Materialbedarfs und der Betriebstemperatur
mehr erreicht
Die erfindungsgemäße geriffelte Bandstruktur hat keine Zonen von verminderter Luftdurchströmung, die
an den Stutzisolatoren der bekannten gewendelten Heizwiderstände auftraten. Die betriebliche Übertemperatur
kann beträchtlich unter dem Verträglichkeitsgrenzwert der Metallegierung Typ C gehalten werden,
so daß auch billigere Legierungen, beispielsweise vom Typ D (35Ni-45Fe-20Cr) verwendet werden könnten.
Claims (8)
1. Elektrisches Widerstandsheizelement, insbesondere für einen Luft-Durchlauferhitzer, dessen Heizleiter
ein dünner Streckmetallstreifen ist, an einem Traggerüst gehaltert, dadurch gekennzeichnet,
daß der Streifen (10) wellenförmig (14) gebogen und auf einen Isolierstab (22) gespießt ist,
wobei der Isolierstab Teil eines Traggerüstes (24,26)
ist.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wellenzug (114) des
heizenden Streifens (12) in seiner Längsachse von einem Isolierstab (22) durchsetzt ist. is
3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der heizenJe Streifen (12)
symmetrisch bezüglich seiner Längsachse gewellt ist
4. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Durchbrechungen
im heizenden Streifen (12) symmetrisch verteilt sind.
5. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heizende Streifen (12) in an
sich bekannter Weise elektrochemisch ausgefällt ist
6. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der heizende
Streifen (12) eine Stärke zwischen 0,1 und 0,4 mm hat
7. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstab
(22) eine Stahlstange ist, die einen Überzug aus keramischem Material hat
8. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstab
(22) einstückig aus Glas oder Quarz besteht
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