DE2705526A1

DE2705526A1 - Heizelement fuer gasfoermige medien

Info

Publication number: DE2705526A1
Application number: DE19772705526
Authority: DE
Inventors: Ingo Schehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1978-01-05
Also published as: DE2659307C3; DE2705526C3; DE2659307B2; DE7831490U1; DE2659307A1; DE2705526B2

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.ING. C. STOEPEL · DIPL.ING. W. GOLLWITZER · DIPL.ING. F. W. MOLL

β74 LANDAU/PFALZ · AM SCHÜTZENHOF

TEL. 06341/8000,6083 · TELEX 458888

u 27Q5526

"1" 9. Februar 1977

Mr.

Firma Ingo Schehr, 6729 Jockgrim/Pfalz

Heizelement für gasförmige Medien (Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 25 30 075.8-3^)

Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 25 30 075.8-34)

betrifft einen elektrischen Heizkörper für gasförmige Medien, bei dem der Heizleiter in Form einer Wendel an einer innerhalb der Wendel liegenden Isolierplatte befestigt und freiliegend im Gasstrom angeordnet ist. Dabei hat die Wendel im Querschnitt etwa die Form eines flachen Ovals, in dessen größerer Achse die Isolierplatte liegt.

Bei diesem Heizkörper wird die Eigensteifigkeit des Heizdrahtes in optimaler Weise ausgenutzt. Durch den ovalen Verlauf der Windungen der Wendel erhHlt der Heizleiter gerade eine so große elastische Spannung, daß die einzelnen Windungen in ausreichendem Maße von der Isolierplatte abstehen, so daß sie von der Luft oder dem Gas frei durch-

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strömt werden können, und somit ein guter Wärmeaustausch zwischen dem Heizleiter und dem zu erwärmenden Medium stattfindet. Die elastische Spannung des Heizleiters ist auch so groß, daß die einzelnen Windungen sich weder infolge der Torsionsspannungen beim Aufwickeln, noch infolge der temperatürbedingten Dehnungen so verformen können, daß sie sich berühren; vielmehr behalten sie einwandfrei ihre Lage bei.

Durch seine flache Form ist der Heizkörper nach dem Hauptpatent besonders gut dazu geeignet, zu mehreren zu einem Heizregister zusammengefaßt zu werden. Dabei werden nicht nur durch die Zusammenfassung Vorteile erreicht, sondern es wird auch die Herstellung vereinfacht. Die einzelnen Heizkörper eines Heizregisters können nämlich auf einer Wickelmaschine nacheinander in einem Arbeitsgang mit einem zusammenhängenden Heizleiter hergestellt und dann jeweils zu einem Register zusammengelegt werden.

In weiterer Ausgestaltung des Hauptpatents besteht die Erfindung in einem Heizelement, bei dem mindestens drei Heizkörper in einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse parallel zur Strömungsrichtung des Mediums so zueinander angeordnet sind, daß die Querschnitte ihrer Isolierplatten die Seiten eines vorzugsweise regelmäßigen Vielecks bilden.

Die Heizkörper sind zweckmäßig in Form eines gleichseitigen, vorzugsweise eines dreiseitigen Prismas angeordnet. Sie können aber auch in Form eines gleichseitigen, vorzugsweise eines dreiseitigen Pyramidenstumpfes angeordnet sein. In diesem Falle ist das Heizelement im Gehäuse zweckmäßig so angeordnet, daß es von der geringeren zur größeren QuerSchnittsfläche hin durchströmt wird.

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Die Wendeln der Heizkörper können einen sich über ihre Länge ändernden Querschnitt aufweisen. Die Querschnittsänderung ist zweckmäßig über die Länge der Wendeln konstant.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß das Heizelement aus einer Mehrzahl von flachen Heizkörpern besteht, die in ihrer Längsrichtung parallel zur Strömungsrichtung des Mediums angeordnet sind. Die im Querschnitt ovale Form der Heizkörper paßt sich dabei einem im Querschnitt kreisrunden Strömungskanal gut an. Durch diese Anordnung der Heizkörper setzen diese dem Luftstrom, der sich in Strömungsrichtung nicht gerade, sondern infolge der Ventilatorwirkung etwa schraubenlinienförmig fortbewegt, einen äußerst geringen Widerstand entgegen. Durch die Anordnung der Heizkörper und auch durch die durchbrochene Ausbildung ihrer Isolierplatten wird eine Bildung von abgeschlossenen Luftkammern wirksam vermieden. Damit sinkt die Gefahr einer unzulässig starken Erwärmung des Gehäuses und wird eine gleichmäßige Wärmeverteilung im austretenden Luftstrom erreicht.

Von besonderem Vorteil ist die Anordnung der Heizkörper in Form eines dreiseitigen Prismas innerhalb eines Kreisquerschnitts, der so besonders gut ausgenützt wird. Der kompakte Aufbau ermöglicht eine gegenüber bekannten Heizelementen geringere Länge bei Optimierung des Verhältnisses von Durchmesser des Strömungskanals zur Heizleistung des Heizelements.

Vorteilhaft ist auch, wenn die einzelnen Heizkörper etwas zur Längsachse des Heizelements geneigt eingebaut und der dadurch bedingten Abstandsverringerung entsprechend in ihrem Querschnitt sich verringernd ausgebildet sind. Auf diese Weise ljqgen, eine laminare Strömung vorausge-

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setzt, die einzelnen Windungen jeder Wendel nicht exakt hintereinander, sondern etwas gegeneinander versetzt, so daß, vor allem wenn das Heizelement in Richtung vom geringeren zum größeren Querschnitt hin durchströmt wird, eine besonders günstige Wärmeabgabe vom Heizleiter an das strömende Medium erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Heizelement zeichnet sich auch durch eine höhere Sicherheit aus. Aus Sicherheitsgründen muß das Gerät mit einem Thermostatschalter versehen sein. Dieser ist zweckmäßig in der Längsmittelachse des Heizelements angeordnet. Dort besitzt er von allen Heizkörpern den gleichen Abstand, so daß er bei überhitzung eines Heizkörpers zuverlässig anspricht. Infolge der Durchströmung ist die Temperatur im Zentrum des Heizelements immer etwas höher als im Bereich der Gehäusewand, so daß auch hierdurch eine höhere Sicherheit gegeben ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schrägansicht eines Heizelementsnach der Erfindung mit einer Halterung für drei Heizkörper, wobei der Übersicht haber nur ein Heizkörper dargestellt ist,

Fig. 2 in größerem Maßstab die Befestigung einer Isolierplatte an dem Rahmen der Halterung,

Fig. 3 in noch größerem Maßstab einen Querschnitt durch den am Rahmen befestigten Teil einer Isolierplatte,

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Fig. 4 eine Ansicht eines einzelnen Heizkörpers,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Heizkörper gemäß Fig. 4 entlang der Linie V-V,

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Heizelement nach der Erfindung mit drei in Form eines Dreiecks angeordneten Heizkörpern,

Fig. 7 eine Schaltskizze für das Heizelement nach Fig. 6,

Fig. 8 eine andere AusfUhrungsform eines Heizkörpers,

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie IX-IX der Fig. 8 und

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X der Fig. 8.

Das erfindungsgemäße Heizelement besteht aus einer Mehrzahl von Heizkörpern 1, von denen einer in Fig. 4 in Ansicht und in Fig. 5 im Querschnitt dargestellt ist. Der Heizkörper 1 besteht aus einer Isolierplatte 2, die als rechteckiger Rahmen mit zentralen Durchbrechungen 3 ausgebildet ist. An den äußeren Längsrändern 4 sind Einkerbungen 5 vorgesehen, in welche die einzelnen Windungen 6 der Wendel 7 eingelegt sind. Die Wendel 7 ist im Querschnitt als flaches Oval ausgebildet. Sie kann aus Rundoder Flachdraht bestehen. Im Bereich der Einkerbungen 5 liegt die Wendel 7 punktförmig an der Isolierplatte 2 an. Ein Anschluß für die Stromzuführung zur Wendel 7 ist bei 8 angedeutet.

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In Fig. 6 ist dargestellt, wie drei Heizkörper 1 innerhalb eines im Querschnitt kreisförmigen Gehäuses 9 zu einem Heizelement zusammengefaßt sein können. Jeder der Heizkörper 1 ist auf eine Isolierplatte gewickelt, wobei die Wicklungen sämtlicher Isolierplatten auf einer Wickelmaschine nacheinander erfolgen, so daß die einzelnen Heizleiterwendeln der Heizkörper 1 über Verbindungen 10 zusammenhängen. Eine solche Verbindung 10 ist in Fig. 4 gestrichelt angedeutet. Im zentralen Bereich des Heizelements ist ein an sich bekannter Thermostatschalter 11 angeordnet.

Eine Schaltskizze für ein solches Heizelement ist in Fig. 7 schematisch dargestellt. Die Stromzuführung, z.B. 110 oder 220 Volt, erfolgt über einen Anschluß 12 und über den Thermostatschalter 11 zunächst zur ersten Wendel la, über eine Verbindung 10 zur zweiten Wendel Ib und über eine weitere Verbindung 10 zur dritten Wendel Ic bis zum zweiten Anschlußkontakt 13· An der dritten Wendel Ic ist ein Angriff 14 für den Gebläsekleinstmotor angeordnet, der als Niederspannungsmotor ausgebildet ist.

Die Heizkörper la, Ib und Ic, die in Fig. 6 lediglich im Querschnitt dargestellt sind, sind in einer Halterung gehalten, die in Fig. 1 in Schrägansicht dargestellt ist. Die Halterung besteht aus einem Befestigungsring 16, an dem über drei Stege 17 ein dreieckförmiger Rahmen 18 befestigt ist. Der Rahmen 18 besteht aus drei Halteplatten für je einen Heizkörper 1. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist in Fig. 1 lediglich ein Heizkörper 1 dargestellt.

An den Halteplatten 19 sind durch seitliche Führungsnuten 20 Taschen gebildet, in welche die Isolierplatten

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der Heizkörper 1 mit einem stirnseitigen Ende eingeschoben werden können. Zur Befestigung der Isolierplatten dient eine Aufkantung 21, die mit einer Durchbrechung 22 in der Isolierplatte 2 zusammenwirkt. Beim Einschieben der Isolierplatte 2 gleitet der vor der Durchbrechung 22 liegende Teil 23 der Isolierplatte 2 über die Aufkantung 21 hinweg j

und rastet nach Passieren derselben ein (Fig. 3)# so daß | die Isolierplatte in der eingeschobenen Lage verriegelt ] bleibt. Zur Erzielung eines möglichst geringen Luftwider- | Standes sind alle nach innen weisenden Kanten der Halterung 15* also der Ring 16, die Stege 17 und die Stirnseiten der Rahmenteile 19 abgerundet. Mit dem Befestigungsring 16 wird das j Element im Gehäuse befestigt oder auf den Motor aufgesteckt. ; Am gegenüberliegenden Ende können die Isolierplatten 2 durch Blechwinkel oder dgl. gehalten sein.

Die Querschnittsform der Wendeln und die Anordnung der Heizkörper 1 im Querschnitt wirken bei diesem Heizelement in so vorteilhafter Weise zusammen, daß auf geringstmöglichem Raum die größtmögliche Heizleistung erreicht wird. Der Luftstrom wird besonders gleichmäßig erwärmt und kann durch den im Innenraum zwischen den Heizkörpern la, Ib und Ic zentral angeordneten Thermostatschalter 11 zuverlässig geregelt werden.

Die Heizkörper können im Gehäuse auch zur Längsache des Heizelements geneigt angeordnet sein. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Heizkörper 25 mit einer etwa trapezförmigen Isolierplatte 26 ausgerüstet sind, wie in Fig. 8 dargestellt. Die Isolierplatte 26 ist wiederum als Rahmen mit zwei Durchbrechungen 27 ausgestaltet. Ihre Längsränder 28 sind gegeneinander geneigt, so daß der Querschnitt der Wendel 29 an dem in Darstellung der Fig. 8 rechten Rand größer ist (Fig 9) als am linken Rand (Fig. 10).

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Wenn solchermaßen ausgebildete Heizkörper zur Längsachse des Heizelements geneigt eingebaut werden, wird eine besonders günstige Durchströmung und Erwärmung des Mediums erreicht.

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Claims

Patentansprüche

l_vHeizelement für gasförmige Medien aus einer Mehrzahl von gemäß Patent (Patentanmeldung P 25 30 Ο75·8-34)

ausgebildeten elektrischen Heizkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Heizkörper (la,lb,lc...) zur Unterbringung in einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse (9) parallel zur Strömungsrichtung des Mediums so zueinander angeordnet sind, daß die Querschnitte ihrer Isolierplatten (2) die Seiten eines vorzugsweise regelmäßigen Vielecks bilden.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörper (la,Ib,Ic) in Form eines gleichseitigen, vorzugsweise eines dreiseitigen Prismas angeordnet sind.
3· Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörper in Form eines gleichseitigen, vorzugsweise eines dreiseitigen Pyramidenstumpfes angeordnet sind.
4. Heizelement nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß es im Gehäuse (9) so angeordnet ist, daß es von der geringeren zur größeren Querschnittsfläche hin durchströmt wird.
5· Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (29) der Heizkörper (25) einen sich über ihre Länge ändernden Querschnitt aufweisen.

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ORIGINAL INSPECTED
6. Heizkörper nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsänderung über die Länge der Wendeln (29) konstant ist.
7· Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Thermostatschalter zur Verhinderung der überhitzung, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostatschalter (11) in der Längsmittelachse des Heizelements angeordnet ist.
8. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Heizkörper (la,Ib, lc...) einseitig mit den Stirnseiten ihrer Isolierplatten (2) in einer Halterung (15) befestigt sind, die aus einem der Querschnittsform des Heizelements angepaßten polygonalen Rahmen (18) und einem Befestigungsring (15) besteht, die beide durch längsverlaufende Stege (17) miteinander verbunden sind.
9· Heizelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen weisenden, vom Luftstrom beaufschlagten Kanten der Halterung (15) abgerundet sind.
10. Heizelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Teile (19) des Rahmens (18) durch seitliche Führungsnuten (20) gebildete Taschen aufweisen, in welche die Isolierplatten (2) der Heizkörper (la,Ib,Ic...) einsteckbar sind.
11. Heizelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verriegelung der Isolierplatten (2) an der Innenseite der geraden Teile (19) des Rahmens (18) eine keilförmige Aufkantung (21) und in der Isolierplatte (2) eine Durchbrechung (22) vorgesehen sind, die in der Aufkantung (21) einrastet.

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12. Heizelement nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (15) aus Kunststoff besteht.

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