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Kennwort: Strömungsheizwendel"
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Elektrischer Heizlüfter Die Erfindung betrifft einen elektrischen
Heizlüfter, insbesondere Handhaartrockner, mit einer Heizeinrichtung, die einen
schraubenförmig gewickelten Heizdraht aufweist, der auf einem Isolierkörper wendelförmig
aufgewickelt ist, wobei die Heizwendel in einem durch einen Lüftermotor erzeugten
Luftstrom angeordnet ist und die Heizwendel mit ihrer Längsachse quer zur Strömungsrichtung
liegt. Derartige Heizlüfter werden vielfach verwendet. Bei ihnen ist der Heizdraht
der Heizwendel auf einem Träger aufgewickelt. Dies hat zur Folge, daß beim Einschalten
der Heizwendel zunächst der Träger miterwärmt werden muß, so daß es verhältnismäßig
lange dauert, bis der durch den Lüftermotor erzeugte Luftstrom die gewünschte Temperatur
hat, so daß unnötig Strom verbraucht wird. Darüberhinaus treten beim Abschalten
der Heizwendel Nachheizeffekte auf, die, falls der Lüftermotor noch weiterläuft,
den Luftstrom nicht gewünscht noch weitererwärmen oder falls der Lüftermotor auch
abgeschaltet ist, auf die Dauer zur Zerstörung des Heizdrahtes der Wendel führen.
Schließlich treten an der Heizwendel starke Strömungsverluste auf, die zur Erzeugung
einer bestimmten Luftfördermenge des Lüfters eine verhältnismäßig hohe Ventilatorleistung
erfordern. Auch kann der im Inneren der Wicklungen des Heizdrahtes den Träger aufweisende
Heizdraht nur schwierig
verarbeitet werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Heizlüfter der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei dem die Heizwendel strömungsgünstig in dem durch
den Lüftermotor erzeugten Luftstrom angeordnet ist, und bei dem dertaraubenförmig
gewickelte Heizdraht keine Nachheizeffekte aufweist, so daß insgesamt der Heizlüfter
für einen bestimmten erwärmten Luftstrom nur einen geringen Energieverbrauch hat.
Darüberhinaus sollen im Bereich der Heizwendel bzw. des Heißluftaustrittes des Lüfters
keine Wärmenester entstehen, die zur Zerstörung der Heizwendel oder sogar des Gerätes
führen.
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Schließlich soll der Heizlüfter mit der Heizwendel eine preisgünstige
Herstellung und Montage erlauben.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Windungen der
aus einem trägerlosen Heizdraht aufgebauten Heizwendel in Richtung ihrer Längsachse
gesehen eine langgestreckte Form einnehmen, wobei das Langteil der Form sich in
Xtrömungsrichtung erstreckt. Durch die Verwendung eines trägerlosen Heizdrahtes
kann die Heizwendel kostensparend hergestellt werden, wobei beim Gebrauch des Heizlüfters
nicht befürchtet werden muß, daß sogenannte Nachheizeffekte auftreten, die unnötig
Energie verbrauchen. Durch die langgestreckte in Strömungsrichtung liegende Form
der Windungen der Heizwendel ist strömungstechnisch festgelegt, daß an der Heizwendel
nur geringe Reibungsverluste des Luftstromes auftreten, so daß zur Oberwindung der
Reibungsverluste in Strömungsrichtung vor der Heizwendel gesehen der Luftstrom nur
einen geringen statischen Druck aufweisen muß und somit nahezu die gesamte Leistung
des Lüftermotors zur Erzeugung des aus dem Gerät heraustretenden Luftstromes verwendet
werden kann. Darüberhinaus ist durch eine derartige Ausbildung und Anordnung der
Windungen sichergestellt, daß an der Heizwendel bzw. im Lüftergerät keine den Gebrauch
des
Heizlüfters beeinträchtigende oder Wendel oder Gerät zerstörende Wärmenester auftreten.
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Besonders empfehlenswert ist es, wenn in Richtung der Längsachse der
Heizwendel gesehen, deren Windungen ellipsenförmig, bzw. im Umriss zigarrenförmig
oder tropfenförmig ausgebildet sind, wobei der breitere Teil der Tropfenform in
Strömungsrichtung gesehen vor dem schmaleren liegt. Es hat sich gezeigt, daß derartige
Ausbildungen der Heizwendel eine günstige Aufheizung des Luftstromes gewährleisten,
ohne einen aLlzu großen Strömungswiderstand zu bilden.
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Günstig ist es, wenn die Windungsabschnitte der Heizwendel auf einer
Seite des plattenförmigen Isolierkörpers parallel zur Strömungsrichtung liegen,
da so im Bereich der Heizwendel nur geringe Reibungsverluste im Luftstrom auftreten.
Vorteilhafterweise schließen die Windungsabschnitte auf einer Seite des Isolierkörpers
einen Winkel von höchstens 300 mit der Strömungsrichtung ein, da es sich gezeigt
hat, daß bis zu einem solchen Winkel in Bezug auf die Wäremübertragung zwischen
Heizwendel und Luftstrom und in Bezug eines geringen Strömungswiderstandes im Luftstrom
sehr günstige Verhältnisse vorliegen, wobei zugleich eine Bildung von sogeannten
Wärmenestern vermieden wird.
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Empfehlenswert ist es, wenn die Länge der langgestreckten Windungsform
der Heizwendel sich zur Höhe wie 3:1 verhält, da ab diesen Verhältnis die Unterbringung
der Heizwendel bei großer Heizleistung und geringen Strömungsverlusten in einem
kleinen Gehäuse sichergestellt ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen
zwei nebeneinanderliegenden langgestreckten Windungsabschnitten ein die Temperatur
der Wendel überwachendes Sicherungsglied angeordnet. Hierdurch ist es möglich, das
Sicherungselement
zur Überwachung der Temperatur im Bereich der
Heizwendel empfindlich auszubilden, da das Sicherungselement unmittelbar zwischen
zwei Windungen liegt. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die Heizwendel
zwei unabhängig voneinander einschaltbare Wicklungen aufweist, die bifilarartig
angeordnet sind, da dann der Windungsabschnitt einer Wicklung auf der einen Seite
neben dem Sicherungselement liegt und der Windungsabschnitt der zweiten Wicklung
auf der anderen Seite neben dem Sicherungselement angeordnet ist und so für beide
Wicklungen ein einziges feinfühliges Sicherungselement zur Verfügung steht.
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Bei einem besonders zu empfehlenden Ausführungsbeispiel der Erfindung
weist der schraubenförmig gewickelte Heizdraht in einzelnen Windungsabschnitten
der Heizwendel auf eine Längeneinheit des Heizdrahtes bezogen eine unterschiedliche
Windungsanzahl auf. Diese Anordnung erlaubt, die einzelnen Windungsabschnitte der
Wicklung des Heizdrahtes so anzuordnen, daß der Heizdraht nahezu gleichmäßig durch
den erzeugten Luftstrom gekühlt wird und nicht an bestimmten Stellen übermäßig erhitzt
wird. Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß die in Strömungsrichtung zuerst
von dem Luftstrom bestrichenen Teilt der Heizwendel im Heizdraht eine größere Windungsdichte
aufweisen, während die darauf folgenden der den bereits teilweise erwärmten Luftstrom
ausgesetzten Windungsabschnitte der Heizwendel im Heizdraht mit einer geringeren
Wicklungsdichte versehen sind.
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Um zu verhindern, daß beispielsweise bei unsachgemäßer Behandlung
Teile der glühenden Heizwendel aus dem Heizlüfter geblasen werden können, empfiehlt
es sich, daß der trägerlos gewickelte Heizdraht eine Fangschutzseele aufweist, deren
Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Wicklung des Heizdrahtes ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die
Heizwendel zwei Wicklungen aufweist, ist dem als Gleichstrommotor ausgebildeten
Lüftermotor eine Diode vorgeschaltet und eine der Wicklungen der Heizwendel als
Strombegrenzungswiderstand nachgeschaltet. Hierbei dient die Diode als Spannungshalbierer
und der Widerstand einer Wicklung als Vorwiderstand für den Gleichstrommotor, wodurch
sich eine besonders preisgünstige Gestaltung für den Heizlüfter ergibt.
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Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt und zwar zeigen: Fig.1 eine Seitenansicht eines Heizlüfters, Fig.2 eine
Draufsicht auf die Heizeinrichtung, Fig.3 eine Unteransicht der Heizeinrichtung,
Fig.4 einen Querschnitt durch die Heizeinrichtung nach der Linie IV-IV der Fig.
2, Fig.5 eine in ein Gehäuseteil eingesetzte weitere Heizeinrichtung, Fig.6 eine
Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung, Fig,7 Fig.8
Schaltungsbeispiele des Heizlüfters und Fig.9 im größeren Maßstab den Heizdraht
der Heizwendel mit einer Fangschutzseele.
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Der in Fig.1 dargestellte als Handhaartrockner ausgebildete Heizlüfter
besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse 10, in dessen Inneren ein Lüftermotor 11
mit einem Ventilatorrad 12 angeordnet ist, wobei das Ventilatorrad 12 unmittelbar
vor nicht dargestellten Einlaßschlitzen liegt. An der gegenüberliegenden Gehäusewand
ist ein Luftaustrittsteil 13 vorgesehen, das durch das zweiteilige Gehäuse 10 festgelegt
ist.
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Im Inneren des Luftaustrittsteiles 13 ist eine Heizeinrichtung 14
angeordnet. An der Außenseite des Luftaustrittsteiles 13 sind widerhakenartige Vorsprünge
15 angeformt, die zur Befestigung einer nicht dargestellten flexiblen doppelwandigen
Falthaube dienen, die je nach der Anwendung des Handhaartrockners bei der Haartrocknung
benutzt werden kann.
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Die Heizeinrichtung 14 besteht im wesentlichen aus einer auf einem
plattenförmigen Isolierkörper 16 angeordneten Heizwendel 17. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Heizwendel 17 aus zwei Wicklungen 18, 19 aufgebaut, wobei die beiden Wicklungen
bifilarartig auf dem Isolierkörper 16 aufgewickelt sind. Die Wicklungen 18, 19 bestehen
jeweils aus einem Heizdraht 20, der selber in sich schraubenförmig gewickelt ist
und trägerlos ausgebildet ist. Inden Figuren sind die einzelnen Windungen 21 des
Heizdrahtes 20 schematisch angedeutet.
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Der plattenförmige Isolierkörper 16 mit der daran befestigten Heizwendel
17 ist derart in dem durch das Ventilatorrad 12 erzeugten Luftstrom, dessen Strömungsrichtung
mit A bezeichnet ist, angeordnet, daß die Längsachse B der Heizwendel 17 senkrecht
zur Strömungsrichtung A des Luftstromes liegt.
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Wie aus dem Querschnitt gemäß Fig.4 zu erkennen ist, weisen die Windungen
22 der Heizwendel eine langgestreckte Form auf.
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Hierbei besteht jeweils eine Windung 22 aus zwei langen Abschnitten
23, 24, die nur wenig gekrümmt sind und zwei kurzen
Abschnitten
25, 26, die eine starke Krümmung aufweisen.
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Hierdurch hat in Richtung der Längsachse B der Heizwendel 17 gesehen
jede Windung 22 das Aussehen einer Ellipse, wobei sich die lange Achse der Ellipse
in Strömungsrichtung A erstreckt. Es sei hier erwähnt, daß in dem in Fig.2 bis Fig.4
gezeigten Ausführungsbeispiel das Verhältnis der langen Achse zur kurzen Achse der
Ellipse zwischen 3:1 bis 4:1 liegt.
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Wie Fig.2 zeigt, liegen die auf der Vorderseite des plattenförmigen
Isolierkörpers angeordneten Windungsabschnitte der Heizwendel 17, die im wesentlichen
den langgestreckten Windungsabschnitten 23 nach Fig. 4 entsprechen, parallel zur
Strömungsrichtung A des Luftstromes, während die etwa den Abschnitten 24 nach Fig.
4 entsprechenden Windungsabschnitte auf der Rückseite des Isolierkörpers 16 zu der
Strömungsrichtung A in einem Winkel « angeordnet sind, der in diesem Ausführungsbeispiel
etwa 220 beträgt. Die Windungen 22 der beiden Wicklungen 18, 19 liegen parallel
nebeneinander.
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Wie Fig.2 noch zeigt, ist parallel zwischen zwei Windungsabschnitten
23 der Heizwendel 17 ein Sicherungselement 27 angeordnet, wobei der eine Windungsabschnitt
zu der Wicklung 18 und der andere Windungsabschnitt zu der Wicklung 19 der Heizwendel
gehört, so daß von jeder der beiden Wicklungen die Temperatur überwacht werden kann.
Das Sicherungselement 27 hat die Aufgabe, sobald die durch die beiden Wicklungen
18, 19 erzeugte Temperatur einen vorher definierten Grenzwert überschreitet, beispielsweise
wenn der Luftstrom durch bereichsweises Verschließen der Austrittsöffnung des Handhaartrockners
aufgehalten oder zum Stillstand kommt, den Strom durch die Wicklungen 18, 19 zu
unterbrechen.
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Es sei hier schon erwähnt, daß die Heizdrähte 20 der Wicklungen 18,
19 eine sogenannte Fangschutzseele 28 aufweisen können, wie dies lediglich der Übersichtlichkeit
wegen nur bei dem
Heizdraht bei der Wicklung 18 angedeutet ist.
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In Fig.9 ist ein Stück des Heizdrahtes 20 mit der Fang-.
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schutzseele 28 im größeren Maßstab dargestellt. Die Fangschutz seele
28 weist einen kleineren Durchmesser bzw.
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kleinere Abmessungen auf als der Innendurchmesser des schraubenförmig
gewichten Heizdrahtes 20, so daß die Fangschutz seele nur an wenigen Stellen den
Heizdraht berührt.
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Die Fangschutzseele 28 dient als Schutz, um zu verhindern, daß bei
Bruch des Heizdrahtes beispielsweise infolge einer mechanischen Einwirkung insbesonders
glühende Heizdrahtteilchen aus dem Haartrockner herausgeblasen werden, die dann
zu Verletzungen des Benutzers des Handhaartrockners führen können. Die Fangschutzseele
ist aus einem Werkstoff aufgebaut, der nur wenig Wärme speichern kann.
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Wie aus den Figuren zu erkennen ist, sind die Anschlußleitungen für
die Wicklungen des Heizdrahtes bzw. des Sicherungselementes 27 durch Niete 29 am
plattenförmigen Isolierkörper 16 festgelegt.
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Es sei nach darauf hingewiesen, daß in Fig.4 wegen des in Fig.2 angegebenen
Schnittverlaufes der Windungsabschnitt 24 zu einer anderen Wicklung der Heizwendel
gehört als die übrigen dargestellten Windungsabschnitte 23,25,26, so daß der eine
Abschnitt eine Fangschutzseele aufweist, während die übrigen Abschnitte keine Fangschutzseele
zeigen.
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Es sei hier noch erwähnt, daß nicht dargestellt der in Strömungsrichtung
gesehen erste Windungsabschnitt 26 in dem Heizdraht eine größere Anzahl von Windungen
21, bezogen auf eine Längeneinheit des Heizdrahtes aufweist, als die anderen Windungsabschnitte
23 bis 25, insbesondere des Windungsabschnittes 25, um so der Tatsache Rechnung
zu tragen, daß der Windungsabschnitt 26 von Kaltluft umströmt wird, während der
Windungsabschnitt 25 bereits von weitestgehend erwärmter Luft
umströmt
wird.
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In Fig. 5 ist gezeigt, wie bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
der plattenförmige Isolierkörper 16 mit der Heizwendel 17 in dem Luftaustrittsteil
13 angeordnet ist.
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Durch die langgestreckten in Strömungsrichtung weisenden Windungen
ist sichergestellt, daß der Heizdraht nicht nahe an den Wandungen des Luftaustrittsteiles
liegt, wobei trotzdem die Heizwendel mit einer großen Heizleistung ausgelegt sein
kann. Weiter ist aus der Figur noch ersichtbar, daß der Luftaustrittsteil 13 mit
einem Schutzgitter 30 versehen ist.
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In Fig.6 ist der Isolierkörper 16 als Rechteckplatte ausgebildet.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 bis 4 liegen die langgestreckten
Windungsabschnitte 23 und 24 sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite mit
einem Winkel « zur Strömungsrichtung A. Bei dieser Anordnung beträgt der Winkel
G etwa 100. An den Stirnseiten weist der Isolierkörper 16 Einkerbungen 31 auf, die
zur Festlegung der Heizwendel am Isolierkörper 16 dienen.
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Es sei noch nachgetragen, daß der Isolierkörper 16 Stützflansche 32
aufweist, die zur Befestigung des Isolierkörpers an dem Haartrocknergehäuse dienen.
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In Fig. 7 und 8 sind Schaltungsanordnungen für den Handhaartrockner
dargestellt. In Fig. 7 ist ein zweistufiger Handhaartrockner gezeigt. Der Gleichstrommotor
liegt in Reihe mit einer Diode D und dem Widerstand R1 einer der Wicklungen der
Heizwendel 17. Der Widerstand R2 der anderen Wicklung wird dann in der zweiten Heizstufe
miteingeschaltet.
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Zum Antrieb des Motors wird also jeweils nur eine Halbwelle der Wechselspannung
ausgenutzt. In Fig.8 ist wiederum die
Schaltungsanordnung für einen
zweistufigen Handhaartrockner dargestellt. Hierbei wird jedoch der Gleichstrommotor
M über eine Gleichrichterbrücke G betrieben, wobei parallel zu den Gleichstromausgängen
des Gleichrichters ein die Antriebsspannung glättender Kondensator C vorgesehen
ist.
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Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungsformen nur
beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung.
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Diese sind nicht darauf beschränkt. Vielmehr sind noch mancherlei
Abänderungen und Anwendungen möglich. Beispielsweise könnte bei einem rohrförmigen
Austrittsteil des Gehäuses der Isolierkörper ringförmig ausgebildet sein, wobei
dann die Heizwendel mit langgestreckten Windungen ebenfalls ringförmig angeordnet
wäre. Die langgestreckten Windungsabschnitte der Heizwendel liegen dann wieder in
Strömungsrichtung bzw. schließen nur einen kleinen Winkel mit der Strömungsrichtung
des Luftstromes ein. Die langgestreckte Form der Windungen der Heizwendel könnte
auch zigarrenförmig oder tropfenförmig ausgebildet sein. Bei einer Tropfenform würde
der breitere stark gekrümmt kurze Windungsabschnitt in Strömungsrichtung vor dem
schmaleren stark gekrümmten Windungsabschnitt liegen.