DE2350234A1 - Elektrische heizvorrichtung - Google Patents

Elektrische heizvorrichtung

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DE2350234A1
DE2350234A1 DE19732350234 DE2350234A DE2350234A1 DE 2350234 A1 DE2350234 A1 DE 2350234A1 DE 19732350234 DE19732350234 DE 19732350234 DE 2350234 A DE2350234 A DE 2350234A DE 2350234 A1 DE2350234 A1 DE 2350234A1
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carrier
heating device
heating
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Aake Gustafson
Eric Westberg
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Separex SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
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Description

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TEL. (0811) 539653-56 TELEX: 524845 tlpat CABLE ADDRESS: Gormanlapatant München
80 00 München 2
Bavarlarlng 4 Postfach MMM 5. Oktober 1073
SKPARUX SA
1G18 Chätel-St-Donis (Schweiz)
JSlektrischo Heizvorrichtung
•Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizvorrichtung, und insbesondere nuf Riiie elektrische Heizvorrichtung der Art, bei dor LuJt oder irgendein anderes strömendes, fluides Modi π »ι mit einem elektrischen Heizelement in "Berührung kommt, um dadurch aufgewärmt zu werden.
Ein üblicher Typ einer elektrischen Heizvorrichtung für Luft weist einen würiiinbestiindigen, nichtleitenden Träger auf, der ein fadenförmiges Heizelement tragt und in einem Strömungsdurchgaiig für clic to erwärmende Liift angeordnet ist. Dei Heizvorrichtungen dieser Art ist jedoch die Wärmeübertragung von dem Heizelement oft ziemlich ungleichmäßig und von geringem Wirkungsgrad, woi-1 nur ein kleiner Teil, der Luftströmung mit dom Heizelement in Berührung kommt. Darüberhiiiaus erfordert
A098167088 8
!Nische Bank (München) KIo. 51/61070 . Dresdner Bank (Münchtn) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kto. β7043-·04
oft die elektrische Isolierung des Heizelementes in Bezug
auf die Wände des Strömungsdurchgangs eine Heilvorrichtung mit
großem Volumen und kompliziert ein Aufbau.
Der Erfindung liegt deshalb unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Heizvorrichtung für Luft oder ein andores fluides Modiuni zu schaffen, die einfach und billig ist und ein wirksames und gleichfönniges Aufwarinen sicherstellt. Insbesondere soll eine solche elektrische Heizvorrichtung einen kompakten Aufbau haben, so daß sie in Anwendungen eingesetzt werden kann, wo der zur Verfügung stehende Raum begrenzt ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Hozugnalime auf die beiliegenden schemati sehen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen longitudinnlen Schnitt längs
Linie I - 1 von Fig. 2 einer gemäß der Erfindung aufgebauten Heizvorrichtung für Luft;
Fig. 2 einen Querschnitt längs Linie II - II
nach Fig. 1;
Fig. 3 und k Schnitte längs Linie III-III
von Fig. }i bzw. Linie JV - IV von Fig. 3 mit
einer Darstellung einer Modifikation der
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Heizvorrichtung nach don Fig. 1 und 2;
Fi;;. 5 eine Abwicklung eines nichtleitenden Trägerstreifcns, der.mit einem spiralförmiggewundenen Heizfaden vorsehen und auf einem isolierenden Abdeckstreifen angeordnet i.tit, wobei" bei der fertigen Heizvorrichtung der TrÜKcrstreifen zusammen mit dem Abdeckstreifen zur Bildung eine« ringförmigem Hauptteils der Heizvorrichtung umgebogen wird;
!■'ig. 6 eine Rückansicht der fertigen Heizvorrichtung, wobei der umgebogene Hauptteil der Heizvorrichtung in dem ringförmigen Kaum zwischen zwei konzentrischen Gehäuseteilen angeordnet i st;
Fig. 7 einen longitudinalcn Schnitt längs Linie VlI - VII von Fig. 6;
Fig; i\ einen longitudinal en Schnitt durch eine Heizvorrichtung, die drei rohrförmigo, konzentrische, in einem rohrförmigen äußeren Gehäuse angeordnete Ilauptteile einer Heizvorrichtung aufweint; und
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines der
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Ilaitp ttcile der Hoi zvori'ichtung nacli l''ig. ίϊ.
In don Zcichnungon i.st die Strömung dor z.u nt'ivarincndon Luft durch Pfeile angedeutet, zur Vereinfachung clor Darstellung wird jetloch auf eine Wiedergabe der Einrichtungen 7,ur Erzeugung der erzwungenen Luftströmung durch die Heizvorrichtung verzichtet.
Gemäß der l'"ig· 1 und 2 weist eine Heizvorrichtung 10 ο in Gehäuse 11 mit rechtwinkligem Querschnitt (Fig. 2) und eine durchgehende Öffnung 12 auf, die so ausgebildet ist, daß sie die zu erwärmende Luft aufnehmen und di.e erwärmte Luft abgeben kann. L)ve beiden Seitonwäntle der Öffnung 12 sind jeweils mit einer elektrisch isolierenden, wärmebeständigen Seitenplatte 13 versehen. Zivi sehen den beiden Seitenplatte]! 13 und im Abstand zu ihnen ist eine weitere ol.ektrisch isolierende, wärmebeständige, stnrro Platte l'l anroordnct , auf der ein fadenförmiges Widerstands-IIeisolement 1} von nicht kreisförmigem Qüerschj.tt gehalten wird. Das Heizelement J 5 besteht aus zwei Widerstandsdrähten 15' von kreisförm.i .".cm Querschnitt, die zusammen verdrillt sind und deren Und en iiii t KJ.emnion 16 auf der Trägerplatte l4 νerbunden sind.
Wie besonders gut ll'.ig. 1 zu entnehmen ist, ist das Heizelement 15 spiralförmig um die Trägerplatte 1Ί auf eine solche Weise" gewickelt, daß die im wesentlichen geraden Segmente 17 seiner Windungen im allgemeinen paraLlel zu tier long i. tutlinalen Achse
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der Öffnung 12 und in der Hauptsache gleichmäßig über beide Flächen der l/rä.TerpJ a t te verteilt .sind. Wie man Fig. 2 entnehmen kann, sind die Segmente .17 von den Seit enpia t ton 13 abgedeckt und kommen m j. t ihnen, in Eingriff, wodurch jede Seitenplatte 13 zusammen mit der benachbarten Fläche des Trägers lh und den Segmenten 1? eine Gruppe von porallelcn und in der Hauptsache identischen, offenen Luf t durch gang 011 itt definiert, die ;?:ich longitudinal, zu der Öffnung 12 erstrecken. Die Seitenplatt, en I3 kommen abdichtend mit dou Seitenwändeii der Öffnung 12 in Eingriff, so daß dementsprechend die gesamte die Öflnung 12 durchquerende Luft durch die Durchgänge lC strömt. Kino geeignete Auswahl, dor Abstände der Segmente 1? und des Durchmessers det· Drähte ITA (xmd damit der Dimension der Luft — durchgänge quer zu do.M Seiten- und Trägerplatten; diese Dimension ist doppelt so groß wie der Drahtdurchmesser) stellt eine wirksame und gleichförmige Erhitzung der gesamten die Öffnung 12 pas.'d erenden Luft sicher.
liei dem Zusnnrainnbau der Heizvorrichtung JO nach den Fig. I und 2 v.ird die Trägerplatte lh mit dem Heizelement 15 und den Klemmen IG als eine Einheit in den Raum xwi.schcn i\en Sei tctiplafcten 13 in der Öffnung 12 eingeschoben. Anschließend werden Polbolzen V) durch (nicht dargestellte) Bohrungen"in das Gehäuse 11 eingeführt und an den Klemmen lf> befestigt. Als Alternative können die i'o !bolzen 19 iin don Klemmen l(> befestigt worden, bevor die Einheit in di\s Gehäuse e Ln.e; es-c hoben wii'd; dann nehmen Λ'ιι sspnrung'.Hi in «lern Gehäuse? die I'o !bolzen auf.
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Bei dor in don K.ig. 3 und Ί gezeigten Heizvorrichtung 10 gehören die So L tenpla tt cn 13 zu dor obnn erv.ähn t.rn Wrxxvnrrichtungs-Einhelt, die so ausgebildet ist, daß sie in die Öffnung 12 des 'lehäuses 1.1 eingeschoben ifcnlen kann. Zu diesem Zweck sind die Platten 13 und die Platte 1Ί starr und von eiiior.1 spiralförmig gewickelten Draht 2< > /.lisrumncngelinlten, der ."-;ich quer zu dem Heizelement 15 erstrockt, wie in i'ig- 3 dargestellt Is t. Der Durchmesser drs Drahte.·; 20 ist so ausgewählt t «laß die Iloizvorrichtungi"e.i.uhcj.t bündig in die Gchäuseöi fmmg 12 paßt. Der Draht 2O hnl.t den Abstand zwischen dm\ Scitoiiplatton 13 wild den Se i.tcnu'äuden fU;.r Öffnung 12, verlii.ji(!crt jedoch, daß die Luft 'lic LnJ. t dur c hgäugc iß zwischen den benachbarten Se,um ent en 17 d^^ Heize lenient es 15 umgelit.
Das Widerstandslieizelenioj) t 15 in dm I1Mi;'. 1 und h i.«t ein schmaler Streifen, der um seine longj tud i nal.c Ach.se gedreht ist; die Dimension der Luftdurclipange li> quer ?λϊ den Platten 13 nnd \!i ist damit ungefähr gleich de?· I'rcito fies Streif oils. Variiert n:an dir Limite des Streifens, indem i;ian gleichzeitig eine konstante Qucrschnittssflache beibehält, so können unterschiedliche Qucrdimonsioiiün der Luftdurrligringo erhalten, wurtlen, ohne daß der U.i dcrstandswnr t des Iloiy.elemen tos goäudez'L wird.
Gemäß der Fig. 5 bjs 7 i«t ein aus einem gedrehten, schmalen Streifen gebildetes Widerstands —Heizelement 2.1 sn Lralf örmig um einen längliciicn, elelctriscli isolierenden l'rägor.s treif en
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22 gewickelt, wobei sich die parallelen, einen gleichmäßigen Abstand einhaltenden Segmente 23 quer zu und zwischen den longitudinal cn liäuflcm des rrägorstreifens erstrecken und mit den Flächen der Trägerstreifen in Eingriff kommen. Die linden dos Heizelementes sind mit den l'-nden des Trag er streifens benachbarten Klemmen 2't verbunden. Der Trägerstreifen 22 mit dem Heizelement 21 ist auf einem elektrisch isolieren den, flexiblen Abdeckstreifen 25 angeordnet, der etwas breiter als der Trägrrstreifen ist und dessen I5ndteile Ü5A. und über die Enden des Trägerstreifens, hinaus vorstehen.
Ui.e Fig. 6 und 7 ze Igen die vollständige Heizvorrichtung 26, in der der LVä.Tor streif en 22 und der Abdeckstreifen 23 longitudi.nal :cu sich selbst zu einem ringförmigen Ilauptteil einer Heilvorrichtung gewickelt sind, wobei das innere linde des aufgewickelten Ηεηιρ tteils das rechte linde nach Fig. 5 ist. Vie man Flg. 6 c.ntno'inon kann, kommt dor Abdeckstreifen 25 !•.ti t. nil on Segmenten 23 des· Hei ze lenient es in lilngrif f »nid bedeckt sie.
Der ringförmige Ilauptteil der Hcizvorrich tun;-; wird in den rinj'cfü'rn i gen , >-.v:i...sc!»en 7.wei konzentrischen Gehäu«-:eteil«.*ii defi.niorton UaMm oiiigefü'irt und biiudig eiiig«!paßt, wobei ein innerer Uoh.rtei.1 2? und ein anderer Uohrteil 28 eine Schlufiwand 29 aufweisen. Die zu erwärmende I.uX't wird durch die verschiedenen, relativ engen Ltiftdurchgängo 3(1 geführt, die von don Sl.rrifon 22 und 25 und den Segmenten 23 des Heizelementes definiert werden und vorläßt die Heizvorrichtung 26 durch den
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inneren Gehäuseteil 27, wie mau Fig. 7 entnehmen kanu.
Die in den !''ig. ο und 9 dargestellte IIoi/Arorricl\tung 3'· weist drei rohrförmige, konzentrische Ilaunt teile 32, 33 und '}'l einer Heizvorrichtung und einen rohrförmigen (ielmuscteil 35 auf, der konzentrisch die .Ilnupt teile der Heizvorrichtungen umgibt. Abgesehen von den Dimensionen sind die drei Haupt teile der Heizvorrichtung praktisch identisch, wobei der äußerste Hnu.ntteil ~}Z der Heizvorrichtung in Fi(^. 9 <lflrgestellt i^t.
Wie man Fi,<r. ') entnehmen kann, weist der IIaupttoi.1 32 der Heizvorrichtung au beiden Knden eine Vielzahl von Aussparungen 36 und dazwischen ligenden Vor spriuigeu 37 auf. Die Vorspränge dienen dazu, ein Widcrstnnds-He.izcleinciit '}'Λ r.\i halten, das von c j jiem pjodrohtcii Streifen gebildet wird, üc.r län^s eines jrewuidcnen Ko,';.? inn d.i e äußeri.· UiTifan«;Tl«:>.clio de? lIau]itteiLs verläuft: die lij id en den Streifens sind wit Klemmen 39 vcrbuudnn. D:i e sich Zivis eben fieri mit Aussparungen versehenen Enden erstreckenden pnrnLlclen Sc^iiicjite 1IO dos Heizelement et' sind relativ zu der Achse des Ilaupttcils 32 leicht Kcnoipt und definieren zwischen sich eine j;roßc Anza'il voji ontsnreciiend ^eneicrten offenen 1-uftdu.rch^än.'ceii h\.
Gem.'iß l'i<j. O ist dei~ Abstand zwischen benachbarten Ilaup 11 ei lon der Heizvorrichtung und zwischen dem Κιιπ·ρι·κ ten Haupt toil 32 der Heizvorrichtung und dr?m (lelinnseiianp ttc j 1 3.5 tileicli dej· ma-
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"9 " 235^234
ximaloii Quorsclmi t tsdimension des Heizelementes 3'^· bedeutet, clai'i die inn or on Umfaiigs oberflächen dos Gehäusehauptteils 3'S· 'md der Haupfcteilo 3^ und 33 der Heizvorrichtung mit den Soirmouton !i0 dos Iieizolcmon tos jeweils auf dem äußersten TIauptteil ~}2 der llcizvor.riclitunn;, dem ZwäscliBnhciuptteil. 33 der Ilei. ^.vorrichtung und dem innersten Haupt toil 3'* der Heizvorrichtung in lüingriff kommen und damit die Funktion der Abdcck.schi <:h ton 13 und 23 in den Ki£. 1 bis 'l und .5 bis 7 erfüllen.
Die drei IIpii-.olonion.te 3^ der Hoizvorrichtunf: [)\ können in Reihe oder parallel jcepchaltct werden oder unabhängig voneinander mit lle.i v.f! trom beschickt -wer den. Uim unnrw-iinschte Kurzsclilt'isse c'cr Iloizol-emeute zu vermeiden, haben die drei llauptteile dor Iloiy.vorrichtuiig unterschiedliche Längen und sind longitudinal vorsetzt, wie in Fig. '5 darrestellt ist.
Di.e zu erwäri'icndo Luft wird der Heizvorrichtung 33 i" die gleiche Iticlitung zugeführt und von ihr abgegeben, wobei ein
Umgehen der I.uftclurchgänge -Ί1 durch nine Querwand Ί2 in dem inneren Ilatiptteil j-'ΐ der Heizvorrichtung verhindert ivird.
üa die Luft durchginge 'li leicht geneigt sind, hat die rohrförinigo Strömung der die Heizvorrichtung 31 vorlassenden auf gewärmt on Luft eine Hotatioiis-Komponento der Bewegung, deren Größe natürlich von. den: Ausmaß der Neigung der Luftdurchgänge abhängt.
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Auf Wunsch können die Haupt teile 32, 33 und >'l ti ei- Heizvorrichtung aus einem ländlichen, flexiblen Streifen hergestellt werden, dessen Enden miteinander verbunden werden, nachdem - das Hol !".element 3l" und din Klemmen 1IO auf dom Streifen aufgebracht worden sind.
Win man den Kj g. 1, 3 ».5 und 9 entnehmen kann, ist das Verhältnis der Lallte L der Luftdurchgänge zu i'iror Breite W relativ hoch, nämlich in der Größenordnung von If) : 1. Obwohl ein holier Wert dieses Verhältnisses oft Vorteile bietet, stellt dieser Wert·keine kritische Größe dar, und er kann auch wo-.s ent lieh kleiner, sollte aber iimiiei' größer als ungefähr 2:1 sein; wenn der Wert kleinen· wird, so könnte es schwierig sein, den erwünschten hohen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zu erreichen.
Jedes geeignete Material kann für den Träger dos Heizelementes und die Deckschichten auspoiväld.t vcriln·., solange dieses Material die gewünschte elc'ctrisclio 11 .so Li ormi,1', und nusrcichniulo Wärmcbeständi^rei t bietet, um der Temperatur des Ileisiolorientcs standzuhalten. Oluie jede Beschränkung auf fliese Substan";: Λν-ird als geei.irnetns Haterial für den TrUfVor dos Ile.i^eloinentes eloxiertes Alum Lniui'iblech vorgeschlagen .
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Claims (1)

  1. - 1 I
    l'at ent ans nriicho
    I ./ Iilcktrischo Hoizvorrichtunj, mit oiiicni f odoiii'ortnif.en Ilcizelopient, das auf einem elektrisch nichtio.i.tondoii Träger angebracht if-t und eine Vielzahl von parallelen, den Ileiz-.stroiii führenden Segment en aufweist, die sich im Abstand zwischen gegcnühori-iegcndon Rändern und an einer dazwi schon liegenden Fläche 'los Trägers anliegend erstrecken·, und mit einer rloktriscli iiiclitloitendcn Abdoclcschicht, von der eine Fläche an den Segmenten des Heizelement es anlieft und einen im wesentlichen jgleic hb Lo i.bendon Abstand von. der Träyjcr fläch«? hat, dadurch irekennv-e.i chnet, daß die Länge der Segmente (17, ?·3, Ίθ) des lleizolciiicutos ( L5, 21, 3·') si'ößcr als der zivoifachc Abstand benachbarter Segmente (17» 23 /|(^ f'ni; Heizelementes (15, 21, 3") ist, uiKl daß die Segmente (17, 23, Ίθ) zwischen den einander zugewandten Flächen des Trägers (l'l, 22, 32, 33,'3;i) m\(\ dor Abdocksc'iiciit (1^, 25, 32, 33, >'i ) eine Vielzahl von parallelen Durc'ltra'ngen (1(5, 3^1 Ί-t ) ztiiu Durchströmen eines zu erhitzenden fluidcn Mediums von einem dor Trauerränder zum anileren bilden, wobei die Dimension der Durchgänge (It", 3^ > '+1.) quer zu den Fläcfien etwa gleich der größten Dimension de---> Querschnitts der Segmente des lleizoJ.ciientes ist.
    2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, <Uidurch gekennzeichnet, daß «las Heizelement (15? 21, 3"') einen nichtruuden Querschnitt hat.
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    OHiGiNA!
    3· Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Itoizolomen t (lfj) durch κκοί verdrillte Ki.n7.aldrähte (15 ' ) gebildet ist.
    k. Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement durch ein um seine Länrsachsu gedrehtes Band gebildet int.
    5. Heizvorrichtung nacli einem der Anspriichn J. bis Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (l'l) für das Heizelement (t5) durch eine rechteckige P!.atte frebildet ist, um die das Heizelement ( 1 f;) spiralförmig jr;cAvickolt ist., um auf" den Platt nnfläclion jeweils eine (iruppe von pareil Ie 1.on, im Abstand angeordneten Sfij;i;ientfiii (1.7) -'u bilden, und daß eiim >:.Aveite Al.ideclcscliicht (13) vorgesehen ist, wobei die beiden AbdeckHchicIiten gegen die jeweils bciTachbarte (Irtnipe von S erneuten ( 1.7) anliegend auf den <;(!j:cTiiibcrliegcn<lpn IMächon des Trü^ors: ( l'l )fiir cieis-Ilpiswle
    angeordnet üiiifl, um zusammen mit dein fräfrer ( 14) und den beiden Grunpen von Segmenten (17) zwei im wesentlichen gleiche Gruppen von Durchgängen (1"·) zum Durchströmen des x.u erhitzenden fluid on Ilediuins zu bilden.
    6. IIoiz.vorr.ich tiun.s; nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein · Gehäuse (11) mit einer durchgehenden länglichen Öffnung (12), in der der Träger (l'O für das Heizelement (15) und die Abdeckschichten (13) verschiebbar angeordnet sind, wobei die Durchgänge ( 1 <T} im wesentlichen in Längsrichtung der Öffnung
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    G0PY BAD ORIGiNAL
    (12) verlaufen.
    7· Heizvorrichtung nach Anspruch Ci, dadurch gekennzeichnet, daß «ler Träger (1Λ) für das 1Ie i.zeloment (.15) und. die Abdcckschichtcn (13) biegesteif und als eine in die Öffnung (12) bündig passende Einheit zusamiuengehal ten sind.
    •°'. !leitvorrichtung nacli einem dei- Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, d,if\ dot- Träger (22) für das He Lr-.element (2J) durch einen biegsamen Streifen gebildet ist, um den das fadenförmige Heizelement (21) spiralförmig gewickelt ist, um auf den Strtiifenflächo.n jeweils eine Gruppe von parallelen, im Abstand liegenden und sich zwischen den Längskanten des Streifens (22) erstreckenden Segmenten (2'3) zu bilden, und daß die Abdeckschicht (25) ein biegsamer Streifen ist, der zusammen mit dem Iloiz trägrrs I re j f en (22) J iir das Heizelement (21) in Längsrichtung :-'u ihnen y.n einem rohr- oder ring i.örmi gen Körper zusamniengewjcke.lt ist, der rii t enger Passung in dcix Jtingrauiii zwisclien i*v:ei konzentrischen Gchäuseteile.u (27» 2w) aufgenommen ist.
    9. fleizvorric h tun;; mich ei noi-i r]cr AnsT^rücho. 1 bis 't, dadurch gekennzeichnet, dal' der Träger (j>2) für das Heizelement- ('3^) durch einen ersten itohrkörper gebildet ist, auf." dessen Außenseite die Segmente (;K») des Heizelementes sich zwischen den Uohrkörpcriindeu erstreckend angeordnet sind, und daß die AhdeckschJ.nh I. (33) durch einen zwe.it on, den ersten Hohrkörper
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    Copy BAD ORIGINAL
    konzentrisch uiiignbomlon Rohrkörper gebildet ist.
    10.· Iloi.r.vorr ich Lung nach Anspruch 9» Kokenii/cichnct dufch einen zweiten fräser (33) 1"»t ir* das Heizelement, der fhirch einen Λνθ-i. terRn Rohrkörper mj.t auf (IeKSt1Ii Ai.i.r>eny Ltc angeordneten, sich zwischen den Rohrkörpereiidon erstreckenden weiteren Segmenten (·Ίθ)· des IIcizclRinqiitcs gebi. ldot mul von dom ersten Träger (32) konzentrisch umgeben ist, wobei dor den ersten Träger (3-') bi LcUmde erste KoHrkörper· als AbdeckscH i.cht mit seiner Innenseite an den weiteren Segmenten (Ίο) anlieft.
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    ©ÖPY BAD
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