DE2702374C3

DE2702374C3 - Wärmetauscherelement für einen Konvektor-Heizkörper

Info

Publication number: DE2702374C3
Application number: DE2702374A
Authority: DE
Inventors: Brian Paris Carter
Original assignee: TUGONIA AG ZUG CH
Current assignee: TUGONIA AG ZUG CH
Priority date: 1976-01-23
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1981-04-16
Also published as: DE2702374A1; US4304291A; FR2339150B1; FR2339150A1; DE2702374B2; SE426343B; ES455276A1; GB1535561A; SE7700461L; CA1077113A

Description

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, hintereinanJerliegender 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 Wärmgaus lauscherflächen 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 Wärmetauscherelernent für Konvektorheizkörper zu schaffen, welches eine Luftkonvektionsströmung mit möglichst gleichmäßiger Temperaturverteilung und niedriger Durchschnittslemperatur 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 vertika-Ie 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,

Fig.2 eine Stirnansicht des Wärmetauscherelementes nach Fig. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement nach F i g. 1 längs der Linie /-/in Fig. 1,

Fig.4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, in der eine abgeänderte Ausführung des in Fig. 1 gezeigten Wärmetauscherelementes dargestellt ist,

Fig.5 eine Darstellung ähnlich Fig.3, die eine weitere Abänderungsmöglichkeit zeigt,

Fig.6 eine Querschnittsansicht eines Konvektor-Heizkörpers unter Verwendung eines Wärmetauscherelementes gemäß der Erfindung.
Ein Wärmetauscher nach Fig. 1 enthält als Wärme-

quelle ein ummanteltes Heizelement 1. Zwei streif enförmige Teile aus Aluminium 2, 3 bilden zusammen einen Ansatz 4, welche·· 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 Aluminiumplatien 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 tO 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 erwärmt durch Leitung beim Kontakt mit den Rippen.

Der Anteil der Strahlung des Wärmetauschers stammt von den ebenen Oberflächen 12 der Rippen. ¹Da 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 wesentliehen 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 Ausführungsform mit einem inneren Heizdraht, einer äußeren Umhüllung und einer isolierenden Füllung von Magnesiumoxid.

F i 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 Ausführungsform, bei der die beiden Reihen aus einer einzigen Alnminiumplatte 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 hinsichtlich 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 übei einander angeordnet sein.

Fig.6 stellt einen Wärmetauscher der in den Fig. 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 Ansa'z 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 sind 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

Patentansprüche:

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, streifenförmiger, 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 I, 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 Wärmetauschcrelement ausgerichtet sind.

5. Wärmetauscherelement nach einem der Ansprüche 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 der 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.