DE2705526B2

DE2705526B2 - Elektrisches Heizelement für gasförmige Medien

Info

Publication number: DE2705526B2
Application number: DE19772705526
Authority: DE
Inventors: Ingo 6729 Jockgrim Schehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE7831490U1; DE2659307B2; DE2659307A1; DE2705526C3; DE2705526A1; DE2659307C3

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement für gasförmige Medien aus mehreren Heizkörpern, bei denen 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.

Heizelemente aus einem oder mehreren Heizkörpern, bei denen der Heizleiter in Form einer Wendel an den Längsrändern einer innerhalb der Wendel liegenden Isolierplatte befestigt ist, werden für elektrische Geräte zur Erwärmung von Luft, vorwiegend für Haartrockengeräte, aber auch für Heizlüfter, Konvektoren oder dergleichen verwendet. Dabei besteht das Bestreben, die einzelnen Windungen des Heizleiters möglichst freiliegend anzuordnen, so daß 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. Der Draht ist beim Aufwickeln Torsionskräften ausgesetzt und hat demzufolge nach dem Aufwickeln 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 Windungen berühren und ein Kurzschluß entsteht.

Bei einem bekannten Heizelement werden in nicht näher beschriebener Weise Heizkörper dieser Art verwendet, bei denen der Heizleiter auf einer Wickelmaschine in Form einer Wendel auf die Isolierplatte gewickelt ist (DE-AS 18 05 639). Infolge Wctfalls jeglicher zusätzlicher Stützelemente für den

Heizleiter hat dieser Heizkörper einen geringen Strömungswiderstand. Zur Befestigung des Heizieiters an der Isolierplatte sind die Windungen des Heizleiters mit Ausbiegungen versehen, welche die Längskanten der Isolierplatte klammerartig umfassen. Dadurch wird zwar eine Stabilisierung der einzelnen Windungen der Wendel erreicht; 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.

Bei dem bekannten Heizelement ist die senkrecht zu den Isolierplatten gemessene Ausdehnung der Heizkörper verhältnismäßig groß; dadurch ergibt sich auch ein großer Platzbedarf für ein Heizelement aus mehreren solcher Heizkörper.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit dem in einem möglichst geringen Strömungsquerschnitt eine möglichst hohe und gleichmäßige Heizleistung erreicht wird.

Bei einer älteren, jedoch nicht zum bekannten Stand der Technik gehörenden Heizkörperausbildung dieser Art hat die Wendel im Querschnitt etwa die Form eines flachen Ovals, in dessen größerer Achse die Isolierplatte liegt (DE-OS 25 30 075). Zur Bildung eines Heizregisters werden nach diesem Vorschlag mehrere Heizkörper parallel zueinander quer in einem rechteckigen Strömungsquerschnitt angeordnet. Die vorliegende Erfindung macht von der Ausbildung dieser Heizkörper Gebrauch und besteht darüber hinaus darin, daß mindestens drei Heizkörper zur Unterbringung in einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse parallel zur Strömungsrichtung des Mediums so zueinander angeordnet sind, daß die Querschnitte ihrer Isolierplatten die Seiten eines Vielecks, vorzugsweise eines regelmäßigen Vielecks bilden.

Ein weiterer älterer Vorschlag enthält den Gedanken, Heizkörper dieser Art auch parallel zur Strömungsrichtung anzuordnen, wobei die Heizkörper in einem rechteckigen Strömungsquerschnitt in parallelen oder schwach zueinander geneigten Ebenen und in einem runden Strömungsquerschnitt sternförmig angeordnet werden sollen (DE-OS 26 59 307).

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß das Heizelement aus einer Mehrzahl von flachen Heizkörpern besteht, die in ihrer Längsrichtung parallel zur Strömungsrichtung des Mediums ein einem Kreisquerschnitt gleichsam einbeschriebenes Prisma bilden. Die im Querschnitt ovale Form der Heizkörper paßt sich dabei dem im Querschnitt kreisrunden Strömungskanal gut an. Durch diese Anordnung der Heizkörper setzen sie dem Luftstrom, der sich in Strömungsrichtung nicht gerade, sondern infolge der Ventilatorwirkung etwas schraubenlinienförmig fortbewegt, einen sehr geringen Widerstand entgegen. Durch die Anordnung der Heizkörper wird eine Bildung von abgeschlossenen Luftkammern wirksam vermieden. Dadurch sinkt die Gefahr einer unzulässig starken Erwärmung des Gehäuses und wird eine gleichmäßige Wärmeverteilung im austretenden Luftstrom erreicht.

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

Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß, eine laminare Strömung vorausgesetzt, die einzelnen Windungen jeder Wendel nicht exakt hintereinander.

sondern etwas gegeneinander versetzt liegen, 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 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 da-3 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

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines einzelnen Heizkörpers,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Heizkörper entlang der Linie H-II in F ig. 1,

Fi g. 3 einen Querschnitt durch ein Heizelement nach der Erfindung mit drei in Form eines Dreiecks angeordneten Heizkörpern,

F i g. 4 eine Schaltskizze für das Heizelement nach Fig. 3,

Fig.5 eine andere Ausführungsform eines Heizkörpers,

Fig.6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in F i g. 5 und

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII der F i g. 5.

Das erfindungsgemäße Heizelement besteht aus einer Mehrzahl von Heizkörpern 1, von denen einer in F i g. 1 in Ansicht und in Fig.2 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 Rund- oder 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

In Fig.3 ist dargestellt, wie drei Heizkörper 1 innerhalb eines irr 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

κι Verbindung 10 ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet Im zentralen Bereich des Heizelementes ist ein an sich bekannter Thermostatschalter 11 angeordnet

Die Querschnittsform der Wendeln und die Anordnung der Heizkörper 1 im Querschnitt wirken bei

ij 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 Xa, \b und Ic zentral angeordneten Thermostatschalter 11 zuverlässig geregelt werden.

Eine Schaltskizze für ein solches Heizelement ist in Fig.4 schematisch dargestellt. Die Stromzuführung, z. B. 110 oder 220 Volt, erfolgt über einen Anschluß 12

2^ri und über den Thermostatschalter 11 zunächst zur ersten Wendel la, über eine Verbindung 10 zur zweiten Wendel Io und über eine weitere Verbindung 10 zur dritten Wendel Ic bis zum zweiten Anschlußkontakt 13. An der dritten Wendel Ic ist ein Abgriff 14 für den

in Gebläsekleinstmotor angeordnet, der als Niederspannungsmotor ausgebildet ist

Die Heizkörper können im Gehäuse auch zur Längsachse des Heizelements geneigt angeordnet sein. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die

Si Heizkörper 15 mit einer etwa trapezförmigen Isolierplatte 16 ausgerüstet sind, wie in F i g. 5 dargestellt. Die Isolierplatte 16 ist wiederum als Rahmen mit zwei Durchbrechungen 17 ausgestaltet. Ihre Längsränder 18 sind gegeneinander geneigt so daß der Querschnitt der

■t" Wendel 19 an dem in Darstellung der Fig.5 rechten Rand größer ist (F i g. 6) als am linken Rand (F i g. 7). Wenn solchermaßen ausgebildete Heizkörper zur Längsachse des Heizelements geneigt eingebaut werden, wird eine besonders günstige Durchströmung und

J) Erwärmung des Mediums erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisches Heizelement für gasförmige Medien aus mehreren Heizkörpern, bei denen 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 und die Wendel im Querschnitt etwa die Form eines flachen Ovals hat, in dessen größerer Achse die Isolierplatte liegt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Heizkörper (la, Xb, 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 Vielecks bilden.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Isolierplatten (2) die Seiten eines regelmäßigen Vielecks bilden.

3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (19) der Heizkörper (15) einen sich über ihre Länge ändernden Querschnitt aufweisen.

4. Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsänderung über die Länge der Wendeln konstant ist.

5. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Thermostatschalter zur Verhinderung der Überhitzung, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostatschalter (11) in der Längsmittelachse des Heizelementes angeordnet ist.