DE2453243A1

DE2453243A1 - Elektrischer rohrheizkoerper

Info

Publication number: DE2453243A1
Application number: DE19742453243
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Protze
Original assignee: Eltra GmbH and Co KG Leicht und Trambauer
Current assignee: Eltra GmbH and Co KG Leicht und Trambauer
Priority date: 1974-11-09
Filing date: 1974-11-09
Publication date: 1976-05-13
Also published as: AT344834B; FR2290817B3; SE7510862L; ATA760275A; IT1053067B; DE2453243B2; FR2290817A1; CH588795A5

Description

Dipl.-lng. G. SchliebS 61 Darmstadt Claudiusweg MA

Patentanwalt Telefon (061 51) 46753

Postscheckkonto: Frankfurt a. M. ΠΙ 157-606

An- das Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Darms'cdf

Deutsche Patentamt Telegramme: inven.ron

München 2
Zweibrückenstr. 12

Ihr Zeichen Ihr Schreiben Mein Zeichen E 224 Tag 8.11.19/

Patent- anmeldung Anmelder: ELTRA KG, LEICHT u. TRAMBAUER, PFUNGSTADT (Hessen)

Elektrischer Rohrheizkörper

Die Erfindung betrifft einen U-förmig gebogenen elektrischen Rohrheizkörper zur Konvektionsbeheizung eines quer zur Rohrachse strömenden Mediums, mit einem wärmeleitend am Rohrheizkörper angebrachten Profilkörper.

Elektrische Rohrheizkörper werden in vielen Ausführungsformen zur Erwärmung von strömenden Gasen und Flüssigkeiten durch Konvektion verwendet. Zur Vergrößerung der wärmeabgebenden Flächen werden Rohrheizkörper in vielen Fällen mit sogenannten Konvektorblechen versehen oder mit Metallband berippt (Rippenrohr). Durch derartige Oberfläehenvergrößerungen wird die Wärmeabgabe an das zu beheizende strömende Medium verbessert. Dies führt wiederum zu niedrigeren Oberflächentemperaturen der Rohrheizkörper, die dann für eine höhere spezifische Belastung ausge-

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FOr da» AuftragsverhSltnis gilt die Gebohrenordnung der Deutschen Patentanwaltskammer · Gerichtsstand für Leistung und Zahlung· Darmstrdt Gespräche am Fernsprecher haben keine rechtsverbindliche Wirkung I ^{Brief vom} . 2 _; Dipl.-Jng. G. Schliebs

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legt werden können. Bei gleicher Heizleistung können somit durch die Verwendung kürzerer Rohrheizkörper Heizgeräte mit geringerem Raumbedarf hergestellt werden.

Die Erfindung beschäftigt sich mit Rohrheizkörper^ die U-förmig gebogen sind, damit die elektrischen Anschlüsse auf einer Seite zusammengefaßt werden können. Für sehr viele Anwendungsfälle wird diese Ausfuhrungsform gewählt, weil ihre Montage und der elektrische Anschluß verhältnismäßig einfach sind.

Der Herstellungsaufwand und damit die Kosten für derartige U-förmig gebogene elektrische Rohrheizkörper mit Konvektorblechen, Rippen oder anderen am Rohrheizkörper angebrachten Profilkörpern sind jedoch vergleichsweise hoch, was nicht nur durch das Anbringen der Profilkörper (Konvektorbleche oder Rippen) bedingt ist, sondern vor allem durch die Schwierigkeiten, die bei der Herstellung und/ oder beim Gebrauch am Boden des U-förmigen Rohrheizkörpers

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auftreten.

Üblicherweise wird der Rohrheizkörper vor dem Aufbringen der Konvektorbleche U-förmig gebogen. Der Bogen kann jedoch nicht mit Konvektorblechen besetzt werden, so daß im Bogenbereich eine höhere Rohrmanteltemperatur entsteht. Dadurch verschlechtert sich das termische Verhalten und die Lebenserwartung des Heizkörpers. Um die Temperaturentwicklung im Bogenbereich herabzusetzen, kann man die Heizwendel bereits bei der Herstellung an der Stelle stär-

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ker ausziehen, wo später der Heizkörper gebogen werden soll. Dadurch wird der Hersteilungsaufwand jedoch beträchtlich erhöht.

Elektrische Rippenrohrheizkörper lassen sich wegen der Rippen nur mit größeren Radien biegen. Der mit der Berippung an sich erzielbare Vorteil geringeren Raumbedarfs geht jedoch wieder verloren, wenn der U-förmige Rohrheizkörper einen größeren Biegeradius aufweisen muß. Man hat deshalb auch bei diesen Rippenrohrheizkörpern versucht, an den Bogenbereichen die Berippung zu unterbrechen, was jedoch ebenfalls zu einer zu hohen Rohrmanteltemperatur im Bogenbereich führt, wenn nicht die beschriebenen aufwendigen Maßnahmen bei der Heizwendelherstellung angewendet werden, die die Wärmeabgabe im Bogenbereich verringern.

Bei anderen Ausführungsformen werden die im Bogenbereich auftretenden Schwierigkeiten dadurch umgangen, daß der elektrische Rohrheizkörper so scharf U-förmig gebogen wird,· daß die beiden Rohrschenkel unmittelbar nebeneinander liegen. Der Rohrheizkörper wird dann in ein mit Konvektorblechen versehenes größeres Rohr eingeführt, wobei der Hohlraum zwischen Rohrheizkörper und dem größeren Rohr mit einem die Wärme gut leitenden Pulver oder einer Paste ausgefüllt wird. Auch diese Lösung ist sehr aufwendigj außerdem haben derartige Rohrheizkörper infolge ihrer größeren Masse eine erhöh-

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te Wärmespeicherfähigkeit, die bei Temperaturregelungen nicht erwünscht ist.

Elektrische Rohrheizkörper mit Konvektorblechen oder Rippen setzen der Strömung des aufzuheizenden Mediums einen verhältnismäßig hohen Widerstand entgegen. So beeinflußt zum Beispiel jeder in die Kanäle von Lüftungs- und Klimaanlagen eingebaute, einen Strömungswiderstand darstellende Heizkörper die Größen der Ventilatorleistungen und Kanalquerschnitte. Höhere Strömungswiderstände führen deshalb zu höheren Anlagekosten und Betriebskosten. Bei elektrischen Konvektorheizgeräten mit natürlicher Konvektion beeinflußt der Strömungswiderstand der Heizkörper den Luftdurchsatz der Heizgeräte. Dieser verminderte Luftdurchsatz bewirkt bei gleichbleibender elektrischer Leistung eine nicht erwünschte Lufttemperatürerhöhung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rohrheizkörper der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit geringem Fertigungsaufwand eine gute Wärmeabgabe durch Konvektion bei nur geringem Strömungswiderstand auch im Krümmungsbogen erreicht wird, ohne daß es dort zu unerwünschten Temperaturerhöhungen kommt und ohne daß im Bogenbereich besondere konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung größerer Temperaturentwicklung vorgesehen werden müßten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Profilkörper im Schnitt in Strömungsrichtung strom-

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linienförmig ausgebildet ist und über die gesamte Länge des Rohrheizkörpers verläuft. Dabei wird einerseits die für die gute Wärmeabgabe notwendige Oberflächenvergrößerung erzielt, ohne daß der Profilkörper jedoch den Strömungswiderstand erhöht. Die stromlinienförmigen Profilkörper sind verhältnismäßig flach und können daher um eine parallel zu ihrer Profilsehne liegende Achse gebogen werden, so daß der Rohrheizkörper auch in seinem Bogenbereich mit dem Profilkörper versehen werden kann, bzw. der Rohrheizkörper kann zusammen mit dem bereits angebrachten Profilkörper U-förmig gebogen werden.

Es ist zwar bekannt (DT-PS 808 968), einem elektrischen Rohrheizkörper eine stromlinienförmige Querschnittsgestalt zu geben. Dabei handelt es sich jedoch um einen geraden Rohrheizkörper, dessen Mantel von der Zylinderform zu einer Stromlinienform verformt wird. Dabei wird zwar der Strömungswiderstand herabgesetzt, die wärmeabgebende Oberfläche wird aber nicht vergrößert. Es ist auch nicht vorgesehen, diesen bekannten Rohrheizkörper in U-Form zu biegen.

Bekannt ist auch (DT-AS 1 074 773), elektrische Rohrheizkörper mit gerippten Profilkörpern zu umschließen, die eine Vergrößerung der wärmeabgebenden Fläche bewirken. Diese Profilkörper können jedoch nicht gebogen werden, außerdem ist nicht vorgesehen, die Profilkörper stromlinienförmig zu gestalten, da der bekannte Heizkörper als sogenannter Heizpatrone zum Aufheizen stark bewegten

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Flüssigkeiten, z.B. in Waschmaschinen, Kochgefäßen und dergleichen verwendet wird, wobei keine definierte Strömungsrichtung vorliegt.

Um einen besonders guten Wärmeübergang auf den Profilkörper zu erreichen, kann in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen sein, daß der Profilkörper den Rohrheizkörper vollständig wärmeleitend umschließt. Der Profilkörper kann Hohlräume aufweisen, so daß der Materialbedarf für die Profilkörper gering ist.

In einer besonders einfachen und mit geringem Aufwand herzustellenden erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Profilkörper an der stromab gelegenen Seite des Rohrheizkörpers angeordnet. Der Profilkörper kann im Querschnitt beispielsweise angenähert ein spitzwinkeliges gleichschenkeliges Dreieck sein, dessen Basis an das Querschnittsprofil des Rohrheizkörpers angepaßt ist, um die Wärmeübertragung auf den Profilkörper zu begünstigen.

In Weiterbildung des Erfindungsgedanken ist vorgesehen, daß der Profilkörper aus zwei im spitzen Winkel aufeinanderstoßenden Blechstreifen besteht, die mit ihren freien Kanten den Rohrheizkörper umgreifen und damit eine gute Wärmeleitung vom Rohrheizkörper in den Profilkörper ermöglichen. Der Material- und Herstellungsaufwand ist hierbei besonders gering.

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Der Profilkörper kann um den Rohrheizkörper gegossen sein; dabei kann ein Rohrheizkörper beliebiger Querschnittgestalt verwendet werden; durch sehr innige Berührung zwischen Rohrheizkörper und Profilkörper ist ein besonders guter Wärmeübergang sichergestellt. Der Profilkörper kann auch aus zwei Schalen bestehen, die zwischen sich den Rohrheizkörper aufnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen

Figuren 1 bis 5 im Schnitt Rohrheizkörper mit unterschiedlichen Ausführungsformen von daran angebrachten Profilkörpern,

Figur 6 einen U-fÖrmigen Rohrheizkörper mit stromlinienförmigem Profilkörper in einem nur angedeutet dargestellten Konvektorheizgerät in perspektivischer Darstellung,

Figur 6a in gleicher Darstellungsweise einen Rohrheizkörper, bei dem mehrere U-förmige Abschnitte raäanderförmig zusammengefügt sind, und

Figur 7 Im Schnitt ein aus mehreren U-förmig gebogenen Rohrheizkörpern mit stromlinienförmigen Profilkörpern gebildetes Heizregister in einem Luftkanal.

Figur 1 zeigt einen im Querschnitt runden Rohrheizkörper 1, \ an den sich auf der einen Seite ein Profilkörper 2 anschließt, dessen Querschnitt angenähert ein spitzwinkeliges gleichschenkeliges Dreieck ist, dessen Basis 3 so gekrümmt ist, daß sie sich dem Rohrheizkörper 1 anpaßt.

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Der aus dem Rohrheizkörper 1 und dem Profilkörper 2
gebildete Stromlinienkörper hat einen geringeren Strömungswiderstand als der runde Rohrheizkörper 1 allein; die wärmeabgebende Fläche ist gegenüber der Oberfläche des Rohrheizkörpers 1 erheblich vergrößert.

Bei der Ausführungsform nach Figur 2 sind zwei Blechstreifen im spitzen Winkel zusammengefügt und bilden
den Profilkörper 2.1. Mit ihren vorderen freien Kanten umgreifen die Blechstreifen den Rohrheizkörper 1. Die
beiden Blechstreifen werden in regelmäßigen Abständen durch Niete 4 zusammengehalten und auf den Rohrheizkörper 1 gedruckt, der dabei in seiner Lage fixiert wird. Der Profilkörper 2.1 kann auch einstückig aus Blech hergestellt sein und den Rohrheizkörper 1 beispielsweise nahtlos umgreifen und an der Profilhinterkante zusammengefügt sein. Schrauben oder Niete 4 sind dann nicht erforderlich.

Für höhere Strömungsgeschwindigkeiten kann der Profilkörper in seinem Querschnitt optimal stromlinienförmig gestaltet werden (Figuren 3 bis 5). Der Profilkörper kann um den Rohrheizkörper 1 gegossen werden (Figur 3). Der Profilkörper kann auch aus zwei Schalen 2.3 bestehen (Figur 4), die durch Schrauben 5 miteinander verbunden werden und den Rohrheizkörper 1 umschließen. Für diese Ausführungsformen sind Rohrheizkörper beliebiger Querschnitt sform geeignet.

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Brief vom $ . Dipl.-Ing. G. Schliebs

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Die den Profilkörper bildenden Schalen 2.4 (Figur 5) können zur Materialersparnis und Gewichtsverminderung auch Hohlräume 6 aufweisen. Es ist nur so viel Profilmaterial erforderlich, daß die Wärme vom Rohrheizkörper 1 ausreichend zur Oberfläche des Profilkörpers abgeleitet wird.

Die in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Profilkörper 2, 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 können zusammen mit dem Rohrheizkörper 1 um eine Achse, die parallel zu ihrer Profilachse liegt, zu U-Form gebogen werden, ohne daß in den Bogen Bereiche entstehen, an denen die Wärmeabgabe wesentlich beeinflußt wäre. Auf diese Weise lassen sich U-fönnige Rohrheizkörper (Figur 6) für Konvektorheizgeräte herstellen. Werden mehrere 'U-fönnige Rohrheizkörperabschnitte aneinandergefügt, so entstehen mäanderförmige Rohrheizkörper, wie in Figur 6a dargestellt.

Figur 7 zeigt im Schnitt mehrere U-förmige Rohrheizkörper 1, die jeweils mit einem aus zwei Schalen 2.4 be stehenden Profilkörper der Ausführungsform nach Figur 5 umschlossen sind. Die Strömungsrichtung der auszuheizenden Luft ist in den Figuren 6 und 7 durch Pfeile angedeutet, sie verläuft quer zur Rohrachse und senkrecht zu der Ebene, in der der U-förmige Rohrheizkörper 1 liegt.

Alle Ausführungsformen haben gegenüber elektrischen Rip penrohr- und Konvektorheizkörpern den Vorteil, daß bei geringem Materialaufwand eine gute Wärmeabgabe durch

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Konvektion erzielt wird. Bei der Herstellung des Rohrheizkorpers brauchen für die Bogenbereiche keine besonderen Maßnahmen, wie beispielsweise Streckung der Heizwendel, vorgesehen werden. Die Anbringung der Profilkörper an den Rohrheizkörpern ist einfacher als das Anbringen von Rippen oder Konvektorblechen. Der Strömungswiderstand ist nicht nur geringer als bei Rohrheizkörpern mit Rippen oder Konvektorblechen, sondern sogar geringer als der Strömungswiderstand des unverkleideten Rohres. Außerdem wird die mechanische Festigkeit des Rohrheizkörpers erhöht, so daß verhältnismäßig lange Rohrheizkörper freitragend auch bei höheren Strömungskräften ausgeführt werden können.

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Claims

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Patentansprüche

l.y U-förmig gebogener elektrischer Rohrheizkörper zur Konvektionsbeheizung eines quer zur Rohrachse strömenden Mediums, mit einem wärmeleitend am Rohrheizkörper angebrachten Profilkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (2,2.1, 2.2, 2.3, 2.4) im Schnitt in Strömungsrichtung stromlinienförmig ausgebildet ist und über die gesamte Länge des Rohrheizkörpers (1) verläuft.
2. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (2.2, 2.3, 2.4) den Rohrheizkörper (1) vollständig wärmeleitend umschließt.
3. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (2.4) Hohlräume (6) aufweist.
4. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (2) an der stromab gelegenen Seite des Rohrheizkörpers (1) angeordnet ist.
5. Rohrheizkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Profilkörpers (2) angenähert ein spitzwinkeliges gleichschenkeliges Dreieck ist, dessen Basis an das Querschnittsprofil des Rohrheizkörpers (1) angepaßt ist.

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Brief vom ί 12i Dipl.-Ing. G. Schliebs

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6. Rohrheizkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (2.1) aus zwei im spitzen Winkel aufeinanderstoßenden Blechstreifen besteht, die den Rohrheizkörper (1) umgreifen.
7. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (2.2) um den Rohrheizkörper (1) gegossen ist.
8. Rohrheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper aus zwei Schalen (2.3, 2.4) besteht.

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