DE2659307C3

DE2659307C3 - Elektrischer Heizkörper für gasförmige Medien

Info

Publication number: DE2659307C3
Application number: DE19762659307
Authority: DE
Inventors: Ingo 6729 Jockgrim Schehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1976-12-29
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2659307A1; DE2705526A1; DE2705526C3; DE2705526B2; DE2659307B2; DE7831490U1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizkörper für gasförmige Medien, bei dem der aus dünnem Draht bestehende Heizleiter in Form einer Wendel an den Längsrändern einer innerhalb der Wendel liegenden Isolierplatte befestigt und im übrigen freiliegend im Gasstrom angeordnet ist.

Bei elektrischen Heizkörpern dieser Ari. die für elektrische Geräte zur Erwärmung von Luft, vorwiegend für Haartrockengeräte, aber auch für Heizlüfter. Konvektoren oder dergleichen verwendet werden, besteht das Bestreben, die einzelnen Windungen des f lei/lciicrs möglichst freiliegend anzuordnen, so dall ein guter Wärmeaustausch zwischen dem Heizleiter und dem zu erwärmenden Medium Luft stattfindet. Bei solchen Heizkörpern besteht der Heizleiter meist aus sehr dünnem Draht von 0,20 bis 0,60 mm Durchmesser, Beim Aufwickeln ist der Draht Torsionskräften ausgesetzt und hat die Neigung, sich zu verdrehen. Da sich die Windungen des Drahtes infolge der temperaturbedingten Dehnungen verformen, besteht bei größeren freiliegenden Drahtschleifen die Gefahr, daß sich die

ίο Windungen berühren und ein Kurzschluß entsteht.

Bei einem Heizkörper der eingangs angegebenen Art sind die Windungen des Heizleiters mit Ausbiegungen versehen, die klammerartig die Längskanten einer innerhalb der Heizleiterwendel angeordneten Isolierplatte umfassen (DE-AS 18 05 639). Dadurch kann zwar die Wendel so stabilisiert werden, daß verhältnismäßig große maximale Abstände der Windungen von der Isolierplatte möglich sind; zugleich gestaltet sich aber die Herstellung einer solchen Wicklung schwierig, weil entweder Zusatzeinrichtungen an den herkömmlichen Wickelmaschinen oder nachträglich zusätzliche Arbeiten an den Heizkörpern erforderlich sind.

Ein weiteres Problem bei diesen Heizkörpern, die in dem von dem zu erwärmenden Medium durchströmten Querschnitt meist in Querrichtung angeordnet werden, besteht darin, eine möglichst gute Abgabe der Wärme vom Heizleiter an das Medium zu erreichen. Das gilt insbesondere dann, wenn, was ebenfalls bekannt ist, zwei oder mehrere solcher Heizkörper zu einem

jo Heizregister zuEammengefaßt werden. Dabei kommt es darauf an, den Durchströmquerschnitt möglichst gleichmäßig mit Teilen der Heizleiterwendel zu durchsetzen und die lediglich konstruktiven Bauelemente möglichst zurückzudrängen.

Bei einem weiteren bekannten Heizkörper dieser Art ist der im Strömungsweg liegende Heizleiter mäandcr- oder zickzackförmig angeordnet und an den Umlcnkstcllen in Aussparungen von Isolierplatte gehalten (DE-AS Il 85 743). Bei diesem >rcizkörper bilden die einzelnen Teile des Heizleiters aber gewissermaßen ein rechtwinklig zur Strömungsrichtung liegendes Gitter. Dadurch entsteht die Gefahr, daß sich die Giltcröffnungen mit Staub, Haaren oder dergleichen zusetzen, was zur Folge hat, daß der Gasstrom verringert oder ganz

Ή unterbrochen wird. Infolgedessen wird der Heizkörper überhitzt und das meist aus Kunststoff bestehende Gehäuse kann schmelzen.

Schließlich ist auch eine kreisrunde Wendel aus in aufrechter Lage gebogenem Flachdraht bekannt, in die

"><] zur Befestigung und Abstandhaltung der Windungen zwei Trägerplatten eingesetzt sind, deren Breite jeweils geringer ist als der lichte Durchmesser der Wendel (DE-PS 14 03 566). Die Trägerpkitten bestehen nur an den Längsrändern, an denen sie mit der Wendel in

■ji Berührung kommen, aus Isoliermaterial und sind dort mit Einkerbungen verschen, um die einzelnen Windungen der Wendel im erforderlichen Abstand voneinander zu halten. Diese Wcndclform ist mit einem dünnen Draht, wie er für niedrige Heizleistung Verwendung

w! finden muß, verhälinistnäßig schwierig herzustellen, da dann die erforderliche Steifigkeit verloren gehen würde.

Schließlich ist bei einem Heizkörper der eingangs

angegebenen Art schon vorgeschlagen worden, die Wendel im Querschnitt in Form eines flachen Ovals

i>> auszubilden, in dessen größerer Achse die Isolierplatte liegt (DE-OS 25 30 075). Mit dieser Ausbildung wird die Eigcnstcifigkeit des Hci/drahtcs in optimaler Weise ausgenützt. Durch den ovalen Verlauf iler Windungen

der Wendel erhält der Heizleiterdraht gerade eine so große elastische Spannung, daß die einzelnen Windungen in ausreichendem Maße von der Isolierplatte abstehen, also von der Luft oder dem Gas frei durchströmt werden können und somit ein guter Wärmeaustausch zwischen dem Heizleiter und dem zu erwärmenden Medium stattfindet Die elastische Spannung des Drahtes ist aber so groß, daß die einzelnen Windungen des Heizleiters sich weder infolge der Torsionsspannungen beim Aufwickeln, noch infolge der ι ο temperaturbedingten Dehnungen so verformen können, daß sie sich berühren; vielmehr behalten sie einwandfrei ihre Lage bei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkörper der eingangs angegebenen Art so weiterzubilden, daß, vor allem mit dem Ziel, zwei oder mehrere solcher Heizkörper zu einem Heizregister zusammenzufassen, die Wärmeabgabe vom Heizleiter an das strömende Medium verbessert wird, so daß bei möglichst geringem Durchströmquerschnitt eine mögliehst hohe Leistung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Windungen der Wendel, die in an sich bekannter Weise in Einkerbungen an den Längsrändern der Isolierplatte fixiert sind, im Querschnitt zumindest im Bereich der Längsränder der Isolierplatte gekrümmt verlaufen und daß die Krümmungen an den beiden Längsrändern unterschiedlich groß sind.

Die Erfindung ist in den Unteransprücheii vorteilhaft weitergebildet. w

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Wendel wird eine besonders günstige Wärmeabgabe vor allem in den geradlinig oder schwach gekrümmten Bereichen erzielt, die zwischen den stärker gekrümmten Bereichen an den Längsrändern der Isolierplatte liegen. r>

Dieser Vorteil zeigt sich besonders augenfällig dann, wenn zwei ebene Heizkörper parallel zueinander urtd um 180° gegeneinander verschwenkt zu einem Heizregister zusammengefaßt sind, das quer zur Strömungsrichtung liegt. Bei einem solchen Heizregister liegt der überwiegende Teil der Länge der Heizleiterwindungcn in der Strömungsrichtung, während die Erstreckung der Heizkörper rechtwinklig dazu minimiert ist. Auf diese Weise läßt sich auf geringstem Raum eine größtmögliche Heizleistung unterbringen. Dabei setzen die ·»"» Wendeln dem strömenden Medium nur einen geringen Widersland entgegen, so daß keine Gefahr besteht, daß sich der Durchströmquerschnitt durch Staub, Haare oder dergleichen zusetzt und eine Überhitzung stattfindet. Dazu kommt, daß an der engsten Stelle des > <> Registers, nämlich zwischen zwei Heizkörpern, die größte Hitze einwickelt wird, so daß sich etwa ansammelnde Staub- oder Haarteile verbrennen.

Werden mehrere Heizkörper so in einem Durchströmquerschnitt angeordnet, daß sie in Strömungsrich- >^r> tung liegen, dann wirkt sich als Vorteil aus, wenn die Wendeln einen sich über die Länge ändernden Querschnitt aufweisen. Eine geräuscharme, laminare Strömung vorausgesetzt, liegen dann — in Strömungsrichtung gesehen - die einzelnen Windungen nicht wi kongruent hintereinander, sondern etwas gegeneinander versetzt, so daß jede Windung einwandfrei umströmt wird und auch hier eine optimale Wärmeabgabestattfindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der b> Zeichnung dargestellten Ausführungsbcispiclc näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine Ansicht eines Heizkörpers nach der Erfindung,

Fig,2 einen Querschnitt durch einen Heizkörper entlang der Linie U-II in Fig, I,

Fig,3 einen Querschnitt durch ein Heizregister aus zwei parallel und verschwenkt zueinander angeordneten Heizkörpern,

F i g. 4 einen Querschnitt durch ein Heizregister aus zwei Heizkörpern, die jeweils aus zwei Teilen bestehen,

Fig.5 ein Heizregister aus vier schräg zueinander angeordneten Heizkörpern und

F i g. 6 ein Heizregister aus vier sternförmig zueinander angeordneten Heizkörpern.

Der erfindungsgemäße Heizkörper 1 besteht aus einer Isolierplatte 2, die im Beispiel der Fig. 1 als rechteckiger Rahmen mit zwei Durchbrechungen 3 dargestellt ist. An den Längsrändern 4 und 4' ist die Isolierplatte 2 mit Einkerbungen S versehen, in welche die einzelnen Windungen 6 der Wendel 7 eingelegt sind. Die Wendel 7 kann aus Rund- oder Flachdraht bestehen. Sie liegt lediglich im Bereich >»r Einkerbungen 5 punktförmig an der isolierplatte 2 an und Hegt im übrigen Bereich völlig frei im Gas- oder Luftstrom. Anschlüsse für die Stromzuführung zur Wendel 7 sind bei 8 angedeutet. Der Heizkörper 1 gemäß Fig. 1 ist beispielsweise für ein Haartrockengerät konzipiert.

Die Wendel 7 ist im Querschnitt gemäß Fig.2 ausgebildet, d. h. die Krümmungen des angenähert ovalen Wendelquerschnitts an den Längsrändern 4 und 4' der Isolierplatte 2 sind nicht einander gleich, sondern unterschiedlich. Die Wendel 7 hat also ihre größte Breite B nicht im Bereich der Längsachse X-X des Heizkörpers, sondern in der Nähe des Längsrandes 4'.

In Fig.3 ist iin Querschnitt schematisch dargestellt, wie zwei solche Heizkörper 1 und V zu einem Register zusammengefaßt sind. Die Heizkörper sind parallel zueinander in einer Halterung 8 gefaßt und werden in Richtung des Pfeiles 9 quer zu ihrer Längsrichtung durchströmt.

Die beiden Heizkörper 1 und Γ sind um 180° gegeneinander verschwenkt so angeordnet, daß an der Stelle, an der die Wendel 7 des Heizkörpers 1 ihre stärkste Krümmung hat, die Wendel T des anderen Heizkörpers Γ ihre geringste Krümmung hat und umgekehrt. Dadurch gelingt es, die beiden Heizkörper so dicht aneinander anzuordnen, daß der Spalt zwischen den Heizkörpern, der von einer laminaren Luftschicht durchströmt wird, die mit keinem der Heizkörper in Berührung kommt, äußerst gering gehalten oder sogar ganz beseitigt werden kann.

Bei dem Heizregister, das in Fig.4 schematisch im Querschnitt dargestellt ist, bestehen die beiden Heizkörper 10 und 10' jeweils aus zwei Teilen mit Wendeln I la, Mb bzw. 12,7, 126. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, Stufenschaltungen vorzunehmen, ohne d;iß eine ungleichmüßige Erwärmung des Mediums in Kauf genommen werden müßte.

In den Fig.5 und 6 sind noch schematisch Möglichkeiter; angedeutet, wie in größeren Strömungsquerschnitten, und zwar in einem rechteckförmigen und in einem kreisförmigen Querschnitt, Heizkörper nach der Erfindung angeordnet werden können, die parallel zum Luftstrom liegen, also in Längsrichtung durchströmt werden. Um eine gute Erwärmung des Mediums zu gewährleisten sind in dem Beispiel der Fig.5 vier Heizkörper I in zwei gegeneinander gerichteten Gruppen zu je zwei Heizkörpern so zusammengefaßt, daß die Bereiche mit den geringeren Krümmungen der Wendeln im zentralen Bereich des Gehäuses 13 liegen.

Fig.6 zeigt eine kreuzförmige Anordnung von vier Heizkörpern ( in einem Gehäuse 14 mit Kreisquerschnitt. Je nach Heizleistung und Durchmesser des Gehäuses 14 können jeweils auch mehr als vier Heizkörper, z. B. sternförmig, angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Heizkörper für gasförmige Medien, bei dem der aus dünnem Draht bestehende Heizleiter in Form einer Wendel an den Längsrändern einer innerhalb der Wendel liegenden Isolierplatte befestigt und im übrigen freiliegend im Gasstrom angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Wendel, die in an sich bekannter Weise in Einkerbungen an den Längsrändern der Isolierplatte fixiert sind, im Querschnitt zumindest im Bereich der Längsränder der Isolierplatte gekrümmt verlaufen und daß die Krümmungen an den beiden Längsrändern unterschiedlich groß sind.

2. Heizkörper nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel einen sich über ihre Länge ändernden Querschnitt aufweist

3. Heizkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsänderung über die Länge der Wendel konstant ist.

4. Heizkörper nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatte (2) trapezförmig ausgebildet ist.

5. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dsS jeder Heizkörper (10, 10') aus zwei parallelen, getrennt gewickelten Teilen (Ha, llnbzw. 12a, 12&;besteht.

6. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Heizkörper (1, Γ bzw. 10,10') zu einem Heizregister zusammengefaßt und die Heizkörper derart angeordnet sind, daß der Gasstrom parallel zu den durch die Isolierplatte (?* gebildeten Ebenen verläuft.

7. Heizregister nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Heizkörper (1, V) mit ihren Isolierplatten in mindestens zwei parallelen oder zueinander geneigten Ebenen angeordnet sind.

8. Heizregister nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei benachbarte Heizkörper (1, V) um 180° verschwenkt zueinander angeordnet sind (vergl. F i g. 3).

9. Heizregister nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Heizkörper (1) mit ihren Isolierplatten sternförmig zueinander angeordnet sind.

10. Heizregister nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörper so zueinander angeordnet sind, daß die Längsränder mit der stärkeren Krümmung zum Zentrum des Heizregisters weisen.