DE2702374B2 - Wärmetauscherelement für einen Konvektor-Heizkörper - Google Patents
Wärmetauscherelement für einen Konvektor-HeizkörperInfo
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- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
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Description
50
Die Erfindung betrifft ein Wärmetauscherelement für einen Konvektor-Heizkörper mit einem länglichen
Heizelement, das von einem hülsenförmigen Ansatz umgeben ist, auf den die Wärme vom Heizelement
übertragen wird, ferner mit zwei Rippenreihen, welche an dem Ansatz befestigt sind, wobei die Rippenreihen
eine Mehrzahl von im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Heizelementes angeordneter streifenförmiger,
hinteremandprliegender und gegenseitig paralleler Rippen in solcher Ausbildung aufweisen, bei
der jede Rippe an jede benachbarte Rippe dieser Reihe Strahlungswärme direkt abgibt.
Konvektor-Heizkörper beruhen auf der Abgabe von Wärme aus einer Wärmequelle an strömende Luft.
Nachteilig erscheint, daß die vorbekannten Ausführungsformen keine hinreichend gleichmäßige Temperaturverteilung
erzeugen. Aus der US 30 09 045 ist ein Wärmetauscherelement mit massiven perforierten
Wärmetauscherflächen bekannt. Mit dieser Anordnung soll ohne Rücksicht auf sonstige Einflußgrößen eine
maximale Wärmeübertragung' an die umgebende Luft erzielt werden.
Die DE-PS 9 09 848 zeigt ein Wärmetauscherelement welches gleichfalls perforierte, streifenförmige Wärmeaustauscherflächen
parallel zur Längsachse des Heizelementes aufweist Eine Strömungsausrichtung der Leitflächen,
wie sie für eine gleichmäßige Temperaturverteilung erforderlich wäre, ist auch in dieser Ausführung
nicht gegeben.
Die DE-OS 24 31 211 beschreibt ein Wärmetauscherelement der eingangs genannten Art Dabei sind an
einem längserstreckten, rohrförmigen Heizelement einstückige Blechformteile angeschlossen, welche jeweils
in der gleichen Ebene liegende Rippenreihen bilden. Die vorbekannte Ausbildung erzielt keine
optimale Strömungsführung.
Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein verbessertes Wärmetauscherelement für Konvektorheizkörper
zu schaffen, welches eine Luftkonvektionsströmung mit möglichst gleichmäßiger Temperaturverteilung
und niedriger Durchschnittstemperatur erzeugt
Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt mit den Mitteln des Patentanspruchs 1.
Bei dieser Anordnung entsteht ein Wärmetauscherelement mit V-förmiger Rippenanordnung, bei dem die
Rippen optimal mit dem normal in Vertikalrichtung verlaufenden oder wenigstens eine wesentliche vertikale
Komponente enthaltenden Konvektions-Strömungsfluß der Luft ausgerichtet sind. Durch die einander
gegenüberliegenden Rippen wird die abgestrahlte Wärme zum größten Teil auf die Rippen beschränkt und
von diesen wieder aufgenommen. Die Wärmeabgabe des Wärmetauscherelementes erfolgt in erwünschter
Weise an die zirkulierende Luft, · und die direkte Strahlungswärmeabgabe wird auf ein Minimum reduziert
Da die Temperatur im Zentrum des Luftstromes nicht wesentlich höher ist als in den Randbereichen der
Strömung, ergibt sich der zusätzliche räumliche Vorteil einer geringeren Bauhöhe des Gehäuses.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der Patentansprüche 2 bis 6.
Zu der im Anspruch 2 gekennzeichneten Anordnung mit nach innen erstreckten Rippen ist auf die US
25 41 162 Bezug zu nehmen, welche in einer abweichenden
Gesamtanordnung mit zwei von einem Rohrheizkörper konvergierend ausgehenden Leitblechen sich in
den Innenraum zwischen diesen Blechen erstreckende Rippenausformungen aufweist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt; es
zeigt
F i g. 1 eine unterbrochene Seitenansicht eines Wärmetauscherelementes
gemäß der Erfindung,
F i g. 2 eine Stirnansicht des Wärmetauscherelementes
nach F ig. 1,
F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement nach F i g. 1 längs der Linie /-/in F i g. 1,
F i g. 4 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 3, in der eine abgeänderte Ausführung des in F i g. 1 gezeigten
Wärmetauscherelementes dargestellt ist,
F i g. 5 eine Darstellung ähnlich F i g. 3, die eine weitere Abänderungsmöglichkeit zeigt,
F i g. 6 eine Querschnittsansicht eines Konvektor-Heizkörpers unter Verwendung eines Wärmetauscherelementes
gemäß der Erfindung.
Ein Wärmetauscher nach F i g. 1 enthält als Wärme-
quelle ein ummanteltes Heizelement 1. Zwei streifenförmige
Teile aus Aluminium 2,3 bilden zusammen einen Ansatz 4, welcher mit seinen beiden Teilen das
Heizelement 1 schellenartig umschließt Zwei Reihen 5, 6 von Rippen 7 erstrecken sich in Aufwärts- und
Seitwärtsrichtung vom Ansatz 4. Die einzelnen Rippen sind aus zwei Aluminiumplatten ausgestanzt und
abgebogen; eine Platte für jede Reihe. Die streifenförmigen Rippen sind mit diesen Aluminiumplatten
einstückig. An ihren oberen Enden sind die Rippen jeweils durch einstückige Streifen 8, 9 der Platten
verbunden. Diese Streifen 8,9 stabilisieren die Rippen,
die andernfalls bei der Handhabung des Wärmetauschers leicht beschädigt werden könnten. Der Wärmetauscher
läßt sich in der gewünschten Position mit Hilfe von Halteelementen fixieren, welche durch rechteckige
Aussparungen 10 im Ansatz 4 hindurchgreifen. Das ummantelte Heizelement 1 kann über Anschlüsse 11 an
eine elektrische Stromversorgung angeschlossen werden.
Für das Bauelement nach Fig. 1 ist eine im wesentlichen horizontale Anordnung innerhalb eines in
F i g. 1 nicht gezeigten Gehäuses vorgesehen. Die Rippen liegen sämtlich in vertikalen Ebenen. Die durch
Konvektion in Bewegung gesetzte Luft fließt durch den Wärmetauscher mit geringem Widerstand aufwärts;
während sie zwischen den Rippen vorbeistreicht, wird sie erhitzt Die Luft wird beinahe vollständig er wärmt
durch Leitung beim Kontakt mit den Rippen.
Der Anteil der Strahlung des Wärmetauschers stammt von den ebenen Oberflächen 12 der Rippen. Pa
jedoch diese Rippen einander gegenüberliegen, wird die Strahlungswärme von Rippe zu Rippe übertragen, und
es geht daher sehr wenig Wärme durch Strahlung an die Umgebung verloren.
Es ist zu erkennen, daß der V-Winkel zwischen den Reihen 5, 6 der Rippen 30° beträgt. F i g. 2 zeigt ferner
daß die Streifen 8, 9 und der Ansatz 4 zur Erzielung eines minimalen Strömungswiderstandes gegenüber der
Konvektionsströmung in der Gebrauchslage im wesentlichen vertikal angeordnet sind.
F i g. 3 zeigt die Gestalt des Ansatzes 4 im Bereich des Heizelementes 1. Die Teile 2,3 sind durch Punktschweißung
verbunden und bilden den Ansatz 4, welcher dadurch in engem Kontakt mit dem Heizelement
angeordnet ist wodurch eine gute Wärmeübertragung vom Heizelement auf den Ansatz 4 gewährleistet wird.
Das Heizelement ist gezeigt in einer Ausfühaingsform
mit einem inneren Heizdraht, einer äußeren Umhüllung und einer isolierenden Füllung von Magnesiumoxid.
Fi g. 3 zeigt ferner, daß sich die Rippen jeder Reihe in
Beziehung auf das Zentrum der V-förmigen Anordnung nach außen erstrecken.
In der in F i g. 4 dargestellten alternativen Ausführung erstrecken sich Rippen T nach innen und greifen
teilweise gegensseitig in die freien Zwischenräume zwischen den Rippen ein. Diese Rippen wirken in
ähnlicher Weise wie die bereits beschriebenen Rippen 7.
F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsfoim, bei der die
ίο beiden Reihen aus einer einzigen Aluminiumplatte
gebildet sind. Der Ansatz erstreckt sich dabei nicht in den Raum unterhalb des Heizelementes, ausgenommen
so weit wie er den Boden des Heizelementes in engem Kontakt umfaßt Diese Ausführung erscheint hinsicht-Hch
der ökonomischen Ausnutzung des Aluminiums günstiger, sie erfordert jedoch in ihrer Herstellung ein
größeres Stanzstück.
Der V-Winkel zwischen den Reihen kann entsprechend der Größe des Gehäuses variiert werden, so daß
nur ein schmaler Spalt zwischen den Streifen 8, 9 und den inneren Seitenwänden des Gehäuses entsteht In
einem größeren Gehäuse können mehr als ein Wärmeaustauscher entweder nebeneinander und/oder
übereinander angeordnet sein.
F i g. 6 stellt einen Wärmetauscher der in den F i g. 1 bis 3 beschriebenen Art als Einbauelement in einem
Konvektor-Heizkörper dar. Der Konvektor-Heizkörper enthält ein Gehäuse 15, das in F i g. 6 im Querschnitt
dargestellt ist. Das Gehäuse ist kastenförmig und hat zwei Endstücke und zwei Seitenwände 16. Das Gehäuse
ist ferner mit einem oberen und einem unteren Gitterteil 17,18 versehen. Das Gehäuse ist zur Wandbefestigung
mit entsprechenden, nicht dargestellten Trägerstücken ausgebildet
Der Wärmetauscher, der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Art, ist in dem Gehäuse, wie gezeigt, durch
Träger 20 gehaltert, welche an dem Ansatz 4 und im Bereich der stabilisierenden Streifen 8,9 angreifen. Das
elektrische Heizelement hat eine Leistung von 1 kW, die Reihen der Rippen sind 550 mm lang und 75 mm breit.
Der Ansatz ist 35 mm hoch, und das Heizelement ist 17 mm vom Boden des Ansatzes entfernt angebracht. Es
sind 49 Rippen in jeder Reihe vorhanden; jede Rippe ist in ihren Abmessungen annähernd 10 mm χ 65 mm.
Die Abmessungen des Gehäuses si.id 600 mm χ 300 mm χ 65 mm. Bei dieser Heizvorrichtung
sind typische Betriebstemperaturen quer zum oberen Gitterteil 17 und an den Seitenwänden 16 in 0C
in die Zeichnung eingetragen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Wärmetauscherelement für einen Konvektor-Heizkörper
mit einem länglichen Heizelement, das von einem hülsenförmigen Ansatz umgeben ist, auf
den die Wärme von dem Heizelement übertragen wird, ferner mit zwei Rippenreihen, welche an dem
Ansatz befestigt sind, wobei die Rippenreihen eine Mehrzahl von im wesentlichen senkrecht zur
Längsrichtung des Heizelementes angeordneter, ι ο streifenförmiges hintereinanderliegender und gegenseitig
paralleler Rippen in solcher Ausbildung aufweisen, bei der jede Rippe an jede benachbarte
Rippe dieser Reihe Strahlungswärme direkt abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen
(7) der beiden Rippenreihen (5, 6) eine einzige V-Anordnung bilden.
2. Wärmetauscherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen (7) in
jeder Rippenreihe (5, 6) gegenüber dem freien Innenraum der V-Anordnung nach außen erstrekken.
3. Wärmetauscherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen in jeder
Rippenreihe (5, 6) in den freien Innenraum der V-Anordnung erstrecken und wechselseitig teilweise
überlappend in die freien Zwischenräume eingreifen.
4. Wärmetauscherelement nach Anspruch 2 oder
3, dadurch gekennzeichnet, daß an der vom Ansatz (4) freien Seite der Rippenreihen (5, 6) Strömungsleitbleche
(8, 9) angebracht und in Richtung der Konvektionsströmung der Luft durch das Wärmetauscherelement
ausgerichtet sind.
5. Wärmeuaischerelement nach einem der An-Sprüche
1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscherelement in einem Heizkörpergehäuse
(15) mit rechteckigem Querschnitt, welches einen oberen Gitterteil (17) und einen unteren
Gitterteil (18) aufweist, im Bereich des Bodens des Gehäuses (15) angeordnet ist.
6. Wärmetauscherelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitbleche
(8, 9) gegenüber den inneren Oberflächen der Wandteile (16) des Gehäuses (15) einen schmalen
Spalt bilden.
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