DE2426467A1

DE2426467A1 - Elektrisch beheiztes geraet und verfahren zur herstellung einer rohrheizkoerperanordnung

Info

Publication number: DE2426467A1
Application number: DE19742426467
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Ing Bleckmann
Original assignee: ELPAG AG CHUR
Current assignee: ELPAG AG CHUR
Priority date: 1974-05-31
Filing date: 1974-05-31
Publication date: 1975-12-11
Also published as: SE7506156L; FR2275957A1; FR2275957B3

Description

Patentanwälte Liedl, Dr. Pontani, Moth, Zeitler München 22, Steinsdorfstraße 21-22, Telefon 089/29 84 62

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ELPAG AG, CHUR
Quaderstr. 11, Chur / Schweiz

Elektrisch beheiztes Gerät und Verfahren zur Herstellung einer Rohrheizkörperanordnung

Die Erfindung betrifft ein elektrisch beheiztes Gerät mit einem dünnwandigen Behälter und einer auswechselbaren elektrischen Rohrheizkörperanordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer auswechselbaren elektrischen Rohrheizkörperanordnung.

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Unter Geräte der in Rede stehenden Art fallen beispielsweise Haushaltsgeräte wie Warmwasserbereiter, Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen und Fritteusen, jedoch auch in der gewerblichen Industrie und im Bewirtungsgewerbe benutzte Geräte, mit denen Wasser oder andere Flüssigkeiten wie Öl oder dgl. erhitzt werden. Diese Geräte besitzen einen im allgemeinen dünnwandigen Behälter zur Aufnahme der Flüssigkeit und eine Rohrheizkörperanordnung, welche in dem Behälter untergebracht ist, d.h. die unmittelbar von der Flüssigkeit umspült wird. Bei diesen Geräten treten nun eine Reihe von Problemen auf, die bisher nicht oder nur unvollständig gelöst sind. Die Rohrheizkörperanordnung wird mit der Zeit von einem Belag aus der Flüssigkeit, z. B. einem Kalkbelag, umgeben, welcher die Wärmeabgabe behindert, was zu einer Überhitzung des Rohrheizkörpers und zu einem Durchbrennen desselben führen kann. Die Rohrheizkörperanordnung kann partiell oder ganz trocken laufen, d. h. sie wird nicht mehr von der Flüssigkeit umspült, was ebenfalls zu einer Überhitzung der Rohrheizkörperanordnung führt. Bei Waschmaschinen kann dies beispielsweise durch Schaumbildung, bei Geschirrspülmaschinen durch Abdeckung des Flüssigkeitsstrahles durch ein Geschirrteil, bei Warmwasserbereitern durch den Effekt der sogenannten "Filmverdampfung" auftreten. Beim Durchbrennen des Rohrheizkörpers nach außen zum Rohrheizkörpermantel, d. h. also unter Bildung eines Lichtbogens zwischen der Heizwendel und dem Mantel, wird der Rohrheizkörpermantel aufgeschweißt. Durch die eindringende Flüssigkeit kann das Gerät unter Spannung kommen, was zu Unfällen führen kann. Die angegebenen Probleme lassen sich durch entsprechend kostspielige Sicherheitsmaßnahmen zwar teilweise lösen; sie sind jedoch trotzdem nicht voll beherrschbar. Die in dem Behälter befindliche Rohrheizkörper anordnung beansprucht weiterhin einen entsprechenden Platzbedarf, der besonders berücksichtigt werden muß. Ein weiteres Problem liegt

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in der Auswechselbarkeit der Rohrheizkörperanordnung und in einer entsprechend abgedichteten Durchführung derselben durch die Behälterwand.

Der Erfindung liegt nun die AuEgäbe zugrunde, ein elektrisch beheiztes Gerät der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß die Rohrheizkörper anordnung außen ander Behälterwand angeordnet werden kann.

Eine derartige Anordnung scheiterte bisher an verschiedenen Schwierigkeiten. Man könnte theoretisch daran denken, den Rohrheizkörper außen auf die Behälterwand aufzulöten. Abgesehen davon, daß eine derartige Lötarbeit relativ teuer ist, entfällt damit die Möglichkeit der Auswechselbarkeit der Rohrheizkörperanordnung. Dies bedeutet also, daß bei Durchbrennen derRohrheizkörperanordnung das gesamte Gerät unbrauchbar wird. Weiterhin würde eine derartige Anordnung erfordern, daß der Behälter nicht mehr aus dünnwandigem Blech hergestellt werden kann. Dadurch würde jedoch das Gerät sehr stark verteuert werden. Bei dünnwandigen Behältern ist jeeSoch das Wärmegefälle zwischen dem Rohrheizkörper und der Behälterwand zu stark, so daß sich die Behälterwand entsprechend verformen oder aufwerfen würde. Man könnte dementsprechend nur Rohrheizkörper mit geringer Oberflächeribelastung verwenden. Dies würde jedoch dazu führen, daß große und wiederum aufwendige Rohrheizkörperanordnungen benutzt werden müssen, wenn ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen im Behälter erhitzt werden soll. Bei vielen Geräten bestehen die Behälter aus einem rostfreien Edelstahl. Es ist jedoch nicht möglich, einen Rohrheizkörper auf einen Behälter aus einem derartigen Material durch Lötung oder beispielsweise durch Punktschweißung aufzubringen.

Gemäß der vorliegenden E rfindung gelingt es nun, eine einfache und zweckmäßige Außenbeheizung für einen dünnwandigen Behälter dadurch

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vorzusehen, daß die Rohrheizkörperanordnung in gut wärmeleitender Verbindung auf einem Wärmeübertragungsblech befestigt ist, daß das Wärmeübertragungsblech an die Außenseite der Behälterwand angelegt ist und daß Mittel vorgesehen sind, um das Wärmeübertragungsblech an die Behälterwand anzudrücken.

Die Mittel zum Anpressen des Wärmeübertragungsbleches können vorzugsweise aus Spannbändern bestehen.

Das Wärmeübertragungsblech soll aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen. Besonders bewährt hat sich Aluminium. In ähnlicher Weise soll der Rohrheizkörpermantel aus einem Material bestehen, das einen guten Wärmeabfluß zu dem Wärmeübertragungsblech sicherstellt. Da der Rohrheizkörpermantel nicht unter der Einwirkung von korrodierenden Flüssigkeiten steht, wäre es auch nicht zweckmäßig, denselben z.B. aus nichtrostendem Chromnickelstahl herzustellen. Besonders bewährt haben sich Rohrheizkörpermäntel, welche aus Aluminium bestehen. Nun ist es jedoch bekanntlich unmöglich, einen Rohrheizkörper, welcher einen Rohrmantel aus Aluminium besitzt, auf ein Wärmeübertragungsblech, das ebenfalls aus Aluminium besteht, durch Schweißen oder Löten aufzubringen. Es wird dementsprechend gemäß der vorliegenden Erfindung eine besonders bevorzugte neuartige Ausführungsform gewählt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen der Rohrheizkörperanordnung und dem Wärmeübertragungsblech Drahtwendeln angeordnet sind, welche durch gegenseitiges Verpressen der Rohrheizkörperanordnung mit dem Wärmeübertragungsblech in einem Gesenk einerseits in dem Material des Rohrheizkörpermantels und andererseits in dem Material des Wärmeübertragungsbleches verankert sind.

In die Drahtwendel können ein oder mehrere Drähte eingelegt sein.

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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung besitzt der Mantel der Rohrheizkörperanordnung eine etwa dreieckförmige Querschnittsform, die dadurch entsteht, daß ein im Bezug auf das im Rohrheizmantel eingeschlossenes Isoliermaterial nur schwach verdichteter Rohrheizkörper mit rundem oder ovalem Querschnitt bei dem Anpressen an das Wärmeübertragungsblech in eine dreieckförmige Querschnittsform unter entsprechender Verdichtung des Isoliermaterials verpreßt wurde.

Eine elektrische Rohrheizkörper anordnung gemäß der Erfindung wird also vorzugsweise dadurch hergestellt, daß ein Rohrheizkörper, welcher aus einem mit Isoliermasse gefüllten Mantelrohr und mindestens einer in die Isoliermasse eingebetteten Heizwendel besteht, bei dem jedoch die Isoliermasse nicht oder nur schwach verdichtet ist, unter Zwischenlage einer verankerungsfähigen Einlage auf ein Wärmeübertragungsblech aufgepreßt wird. Die Einlage besteht dabei aus einem härteren Material im Vergleich zu dem Material des Mantelrohres und des Wärmeübertr'agungsbleches. Bei dem Aufpressen wird die Querschnittsform des Rohrheizkörpers so verändert, daß eine große Anlagefläche des Rohrheizkörpers an dem Wärmeübertragungsblech entsteht und daß die Isoliermasse auf ihren optimalen Wert verdichtet wird. Durch das Eindringen der Einlage in das Material des Wärmeübertragungsbleches und in das Material des Mantelrohres sowie durch ein "Umfließen" der Einlage von diesen Materialien wird eine feste Verbindung zwischen dem Rohrheizkörper und dem Wärmeübertragungsblech erzielt.

Die nachfolgende Beschreibung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der weiteren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Teildraufsieht auf ein elektrisch beheiztes Gerät gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Ausführung gemäß Fig. Ij

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt längs der Linie ΓΠ/ΠΙ in Fig. 1;

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt längs der Linie IV/lV" in Fig. 1;

Fig. 5 in weiter vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 3.

Auf einem dünnwandigen Behälter 1, zum Beispiel aus Chromnickelstahl, sind im Abstand voneinander Winkelbleche 2 befestigt. Die Winkelbleche besitzen, wie aus Fig. 4 ersichtlich, Bohrungen 3, durch welche Schraubbolzen 4 geführt sind. An den Schraubbolzen 4 sind Spannbänder 5 befestigt, welche mittels Schraubmuttern 6 entsprechend gespannt werden können.

Ein Rohrheizkörper 7 ist in gut wärmeleitende Verbindung auf einem Wärmeübertragungsblech 8 befestigt. Das Wärmeübertragungsblech. 8 besitzt zweckmäßigerweise quer zu dem elektrischen Rohrheizkörper 7 verlaufende Schlitze 9, welche gewährleisten, daß es von den über das Wärmeübertragungsblech 8 laufenden Spannbändern 5 satt an die Oberfläche der Behälterwand 1 angedrückt wird.

Zweckmäßigerweise besteht der Rohrmantel des elektrischen Rohrheizkörpers 7 und das Wärmeübertragungsblech 8 aus Aluminium oder aus Kupfer, da auf diese Weise ein bestmöglicher Wärmeabfluß von dem Rohrheizkörper auf das Wärmeübertragungsblech und von demselben auf

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die Behälterwand gewährleistet wird. Da Aluminiumteile schwer miteinander zu verbinden sind, wird gemäß der E rfindung wie folgt vorgegangen:

Ein elektrischer Rohrheizkörper mit rundem oder ovalem Querschnitt, welcher eine in ein Isoliermaterial 10 eingebettete Heizwendel 11 besitzt, wird unter Zwischenlage von zwei Drahtwendeln 12 auf das Wärmeübertragungsblech gelegt. Die Drahtwendeln 12 sollen aus einem härteren Material im Vergleich zu dem Material des Rohrheizkörpermantels und des Wärmeübertragungsbleches bestehen. Die Isoliermasse 10, z.B. Magnesiumoxyd, des Rohrheizkörpers braucht nicht verdichtet oder nur leicht vorverdichtet zu sein. In einem entsprechenden Gesenk wird nun der Rohrheizkörper auf das Wärmeübertragungsblech aufgepreßt, wobei sich jede Wendel 12 zum Teil in den Rohrheizkörpermantel und zum Teil in das Wärmeübertragungsblech 8 einpreßt, wie dies in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Überraschenderweise tritt dabei der Effekt auf, daß sich die Materialien der beiden miteinander zu verbindenden Teile hinter den Wicklungen der Heizwendel verankern. Voraussetzung dafür ist, daß die Wendel eine entsprechende Steigung hat, die den Härten der Materialien angepaßt sein muß. Die Wendel 12 wird dann nicht etwa - wie es zu erwarten wäre - zwischen dem Rohrheizkörpermantel und dem Wärmeübertragungsblech 8 flach gepreßt. Die Wicklungen dringen vielmehr zuerst senkrecht in das Material ein und bei steigendem Preßdruck bilden sie einen schräg verlaufenden Kanal, wodurch die angegebene Verankerungswirkung entsteht. Gleichzeitig wird das Mantelrohr des Rohrheizkörpers in einen dreieckigen Querschnitt unter entsprechender Verdichtung der Isoliermasse 10 umgepreßt. Da somit der Rohrheizkörpermantel mit einer breiten Anlagefläche auf dem Wärmeübertragungsblech 8 anliegt, ist eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet.

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Es kann zweckmäßig sein, wenn - wie dies in Fig. 5 dargestellt ist - . in die Wendel 12 ein Innendraht 13 eingelegt wird. Die Wendel läßt sich dann leichter handhaben und in ihrer gewünschten Stellung bei dem Preßvorgang halten. Der Draht 13 kann gerade verlauf en. Er kann auch selbst zickzackförmig oder wellenförmig gebogen sein. Die Zickzackform kann über die gesamte Basisbreite des dreieckigen Querschnitts des Rohrheizkörpermantels verlaufen. In diesem Fall wird dann nur eine einzige - quer zu ihrer Achse zickzackförmig gebogene Wendel verwendet.

Wenn das Mantelrohr der Rohrheizkörperanordnung und das Wärmeübertragungsblech je aus Kupfer bestehen, wird bevorzugt, daß die beiden Teile miteinander hartverlötet sind.

Wenn die Rohrheizkörperanordnung an einem zylindrischen Behälter in Längsrichtung desselben, also parallel zur Achse angeordnet werden soll, dann kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein entsprechender Andruck durch die Spannbänder dadurch erzielt werden, daß eine leichte Schrägstellung des Rohrheizkörpers zur Zylinderachse gewählt wird. Die Rohr heizkörper anordnung folgt dementsprechend geometrisch einer lang gezogenen Schraubenlinie. Diese Anordnung ist in den Fällen besonders günstig, in denen zylindrische Behälter in rechteckigen Gehäusen untergebracht werden. Bei diesen Anordnungen besteht an sich ein Freiraum in den Ecken des Gehäuses, der auf diese Weise zur Unterbringung der Rohrheizkörperanordnung ausgenützt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

l.J Elektrisch beheiztes Gerät mit einem dünnwandigen Behälter und einer auswechselbaren elektrischen Rohrheizkörperanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrheizkörperanordnung in gut wärmeleitender Verbindung auf einem Wärmeübertragungsblech befestigt ist, daß das Wärmeübertragungsblech an die Außenseite der Behälterwand angelegt ist und daß Mittel vorgesehen sind, um das Wärmeübertragungsblech an die Behälterwand anzudrücken.
2. Elektrisch beheiztes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Anpressen des Wärmeübertragungsbleches aus Spannbändern bestehen.
3. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr der Rohrheizkörperanordnung und das Wärmeübertragungsblech je aus Kupfer bestehen und daß die beiden Teile miteinander hartverlötet sind.
4. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rohrheizkörperanordnung und dem Wärmeübertragungsblech Drahtwendeln angeordnet sind, welche durch gegenseitiges Verpressen der Rohrheizkörperanordnung mit dem Wärmeübertragungsblech in einem Gesenk einerseits in dem Material des Rohr heizkörper mantels und andererseits in dem Material des Wärmeübertragungsbleches verankert sind.
5. Elektrisch beheiztes Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Drahtwendeln ein oder mehrere Drähte eingelegt sind.

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6. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Rohrheizkörperanordnung eine etwa dreieckförmige Querschnittsform besitzt, die dadurch entsteht, daß ein in bezug auf das im Rohrheizkörpermantel eingeschlossenes Isoliermaterial nur schwach verdichteter Rohrheizkörper mit rundem oder ovalem Querschnitt bei dem Anpressen an das Wärmeübertragungsblech in eine dreieckförmige Querschnittsform unter entsprechender Verdichtung des Isolier materials verpreßt wurde.
7. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Drahtwendeln streifenförmige, zickzackförmige, mäanderförmige oder stegförmige Einlagen vorgesehen sind.
8. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Behälterwand Haltemittel für die Spannbänder befestigt sind.
9. Elektrisch beheiztes Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel für die Spannbänder aus Winkelblechen bestehen, welche Bohrungen für mit den Spannbändern verbundene Schrauben besitzen.
10. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungsblech und bzw. oder die Spannbänder Einschnitte besitzen, welche eine bessere Anpassung derselben an die Form der Behälterwand ermöglichen.
11. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungsblech aus Aluminiumband besteht.

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12. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem rostfreien Stahl besteht.
13. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß um einen elektrischen Rohrheizkörper eine Drahtwendel mit oder ohne Innendraht ihrerseits wendelförmig gewickelt ist und daß der Rohrheizkörper auf das Wärmeübertragungsblech aufgepreßt ist.
14. Elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 1 bis 13, bei dem ein zylindrischer Behälter in einem im Querschnitt etwa rechteckigen Gehäuse untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rohrheizkörper an der Behälterwand einer der Ecken des Gehäuses gegen-

und
überliegendjhinsiehtlich seiner Längserstreckung leicht schräg zur Achse des Behälters verlaufend angeordnet ist und von den Spannmitteln an die Behälterwand angedrückt wird.
15. Verfahren zur Herstellung einer auswechselbaren elektrischen Rohrheizkörperanordnung für ein elektrisch beheiztes Gerät nach Ansprüchen 1 -14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrheizkörper, welcher aus einem mit einer Isoliermasse gefüllten Mantelrohr und mindestens einer in die Isoliermasse eingebetteten Heizwendel besteht, bei dem jedoch die Isoliermasse nicht oder nur schwach verdichtet ist, unter Zwischenlage einer verankerungsfähigen Einlage, auf ein Wärmeübertragungsblech aufgepreßt wird, wobei die Einlage aus einem härteren Material besteht im Vergleich zu dem Material des Mantelrohres und des Wärmeübertragungsbleches, und daß bei dem Aufpressen die Querschnittsform des Rohrheizkörpers so verändert wird, daß eine große Anlagefläche des Rohrheizkörpers an dem Wärmeübertragungsblech entsteht und daß die Isoliermasse auf ihren optimalen Wert verdichtet wird, wobei durch das Eindringen der Einlage in das Material des Wärmeübertragungsbleches und in das Material des Mantelrohres sowie

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durch ein "Umfließen " der Einlage von diesen Materialien eine feste Verbindung zwischen dem Rohrheizkörper und dem Wärmeübertragungsblech erzielt wird.

1φ. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrheizkörper verwendet wird, welcher vor dem Aufpressen einen runden oder ovalen Querschnitt besitzt und daß der Rohrheizkörper in eine etwa dreieckige Querschnittsform bei dem Aufpressen verformt wird.

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