DE3426282A1 - Elektrisch erhitzter heizkoerper mit waermespeichernden eigenschaften - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkörper mit wärmespeichernden Eigenschaften.

In Anbetracht des Umstandes, daß elektrische Energie nachts schlecht ausgenutzt wird, würde es sowohl aus privatokonomischen als auch sozialökonomischen Gründen von Vorteil sein, die Stromversorgung in größerem Umfang auf die Nachtstunden zu verlegen. Die Selbstkosten sind dann niedrig und außerdem bedeutet eine bessere Ausnutzung der Hilfsmittel während der Nacht auch einen Beitrag zur vollständigen Nutzbarmachung der Energie. Es gibt jedoch keine elektrisch erhitzten Heizkörper mit optimalen wärmespeichernden Eigenschaften, die in der Lage sind, die erforderliche Wärme während der erforderlichen Zeitspanne bei Tage abzugeben.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach, einen elektrisch erhitzten Heizkörper mit optimalen wärmespeichernden Eigenschaften zu schaffen, welcher die erforderliche Wärme während der erforderlichen Anzahl Stunden bei Tage abgeben kann. Erfindungsgemäß werden diese Eigenschaften dadurch erreicht, daß der Heizkörper die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung unter Schutz gestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsmäßigen Heizkörper,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil des Heizkörpers in Perspektive mit einem Regler in völlig geschlossener Stellung,

Fig. 4 einen Teil des Heizkörpers mit dem Regler in

teilweise offener Stellung, und 25

Fig. 5 einen Teil des Heizkörpers mit dem Regler in völlig offener Stellung.

Der dargestellte Heizkörper besteht hauptsächlich aus einem wärmeisolierenden Behälter 1, der einen Inrienraum 2 mit einer Anzahl von Wärmespeicherungsgefäßen 3 und eine Anzahl von elektrischen Heizelementen 4 zur Erhitzung der Wärmespeicherungsgefäße 3 aufweist. Der Behälter 1 ist von einem Mantel 5 zur Bildung eines

Luftspaltes 6 rings um den Behälter 1 umgeben. Der Raum 2 kann mit dem Luftspalt 6 über eine obere Verbindung und eine untere Verbindung 9 kommunizieren, welche als langgestreckte öffnungen im Behälter 1 ausgebildet sind. Der Luftspalt 6 kann seinerseits mit der Umgebung des Heizkörpers über Verbindungen 10 oben im Mantel 5 und Verbindungen 11 unten im Mantel 5 kommunizieren, wobei die Verbindungen 10, 11 als Löcher im genannten Mantel 5 ausgebildet sind. Die Verbindungen 8, 9, 10 und 11 sind mittels eines oberen und eines unteren Reglers zu verschließen und zu öffnen. Diese Regler 7 sollen die Verbindungen 8, 9 zwischen dem Innenraum 2 und dem Luftspalt 6 nach und nach öffnen, wenn die Umgebungstemperatur des Heizkörpers auf einen vorbestimmten Wert abgefallen ist. Die Regler 7 sollen außerdem die Verbindungen 10, 11 zwischen dem Luftspalt 6 und der Umgebung des Heizkörpers allmählich öffnen, wenn die Umgebungstemperatur des Heizkörpers auf einen noch niedrigeren Wert abgefallen ist. Zur Durchführung dieser Funktionen weist jeder Regler 7 eine Thermostatvorrichtung 12 auf, die durch Verschieben eines oder mehrerer Mechanismen 13 einerseits die Abdichtorgane 14 bezüglich Ventilsitzen 15 in den Wänden des Behälters 1 bewegen und andererseits die Schieber 16 längs der Außenseite des Mantels 5 bewegen. Jeder Mechanismus weist eine Steuerschiene 17 auf, die mit der Thermostatvorrichtung 12 zusammenwirkt und ein Langloch 17a mit einer Verzahnung 18 aufweist. Ein Schraubglied 19 ragt in das Langloch 17a hinein und weist ein .Zahnrad 20 auf, das mit der Verzahnung 18 zusammenwirkt. Das Schraubglied 19 ragt in ein Gewindeloch 14a im Abdichtorgan 14 hinunter und weist zunächst dem Zahnrad 20 einen glatten, schlichtpassenden Abschnitt 19a und im Anschluß daran einen Gewindeendabschnitt 19b auf. Der Mechanismus 13 weist außerdem einen Mitnehmer 21 auf, über welchen die Thermostatvorrichtung 12 zwei Schieber

16 betätigt. Diese liegen gegen die Außenseite des Mantels 5 an und sind in nicht dargestellten Schienen verschiebbar gelagert. Jeder Schieber weist eine Anzahl Öffnungen 16a auf, die durch Verlagerung des Schiebers 16 bezüglich Löchern 5a im Mantel 5 eingestellt werden können, so daß die Verbindungen 10 und 11 hergestellt werden.

Nachts wird der in Fig. 1 schematisch dargestellte elektrische Kreis 25 geschlossen, wodurch die elektrisehen Heizelemente 4 zur Erhitzung des Wärmespeicherungsmittels in den Wärmespeicherungsgefäßen 3 in Betrieb gesetzt werden. Hierbei sind sämtliche vom Innenraum 2 nach außen führenden Verbindungen 8, 9, 10 und 11 geschlossen. Nach vollendeter Speicherung erfolgt die Wärmeübertragung bei Tage in der ersten Phase über eine vollständige Isolation, was bedeutet, daß die Wärme im Innenraum 2 durch die innere und äußere Wand 22 und 23 des wärmeisolierenden Behälters 1, das Isoliermaterial 24, den Luftspalt und den äußeren Mantel 5 passieren muß. Die Regler 7 nehmen hierbei die in Fig. 3 gezeigte Stellung ein. Wenn die Temperatur in der Umgebung des Heizkörpers sinkt, wird die Thermostatvorrichtung 12 zum Verschieben der Regler 7 betätigt. Dadurch dreht die Verzahnung 18 der Steuerschiene 17 das Zahnrad 20 so, daß sich das Schraubglied 19 dreht, wodurch der Gewindeendabschnitt 19b das Abdichtorgan 14 von seinem Ventilsitz 15 weg bewegt, was darauf beruht, daß der Gewindeendabschnitt 19d mit dem Gewindeloch 14a im Abdichtorgan 14 zusammenwirkt. Die Verbindungen 8, 9 zwischen dem Innenraum 2 und dem Luftspalt 6 werden hierdurch nach und nach geöffnet und Wärme kann von dem Innenraum 2 in den Luftspalt 6 hinausströmen. Gleichzeitig mit der Versetzung des Abdichtorgans 14 sind auch die Schieber 16 bewegt worden, jedoch nicht in einem solchen Ausmaß, daß ihre Öffnungen 16a gegenüber den Löchern 5a im Mantel 5 eingestellt

worden sind. Die Wärme kann somit noch nicht aus dem Luftspalt 6 in die Umgebung hinausströmen. Die Einstellung der Regler 7 während dieser Phase ist aus Fig. 4 ersichtlich.
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Bei einem weiteren Fallen der Umgebungstemperatur werden die Regler 7 weiter in derselben Richtung gesteuert. Hierbei ist das Abdichtorgan 14 vom Gewindeendabschnitt 19b des Schraubgliedes 19 entkuppelt, weil sich das Abdichtorgan 14 gegenüber dem glatten, schlichtpassenden Abschnitt 19a des Schraubgliedes befindet und somit von dem Gewindeendabschnitt 19b entkuppelt ist. Bei fortgesetzter Bewegung der Steuerschiene 17 auf die offene Stellung zu wird sich das Abdichtorgan 14 somit nicht bezüglich seines Ventilsitzes 15 bewegen, wogegen die Schieber 16 ihre Bewegung fortsetzen, bis ihre öffnungen die Löcher 5a im Mantel 5 erreichen und sich allmählich diesen gegenüber einstellen, bis die Verbindung 10, 11 völlig offen ist. Hierbei kann Wärme direkt von dem Innenraum 2 über die Verbindungen 8, 9 und die Verbindungen 10, 11 in den den Heizkörper umgebenden Bereich hinausströmen. Durch die Anordnung des einen Reglers 7 unten am Heizkörper wird erzielt, daß Luft von unten in den Luftspalt hineinströmen und warme Luft oben aus dem Luftspalt hinausströmen kann, d.h. ein vorteilhafter Kreislauf wird im Luftspalt 6 zustandegebracht. Es sei bemerkt, daß der untere Regler 7 in Fig. 1 in geschlossener Stellung gezeigt ist, um zu erläutern, welche Stellungen seine Bestandteile bei diesem Zustand einnehmen. Indessen sind im Betrieb des Heizkörpers der obere und der untere Regler in der Praxis gleichzeitig offen und gleichzeitig geschlossen, wie aus Fig. 3, 4 und 5 ersichtlich ist.

Der beschriebene Heizkörper hat also drei Wärmeabgabephasen, und zwar eine erste Wärmeabgabephase, während

der Wärme durch verschiedene Wandpartien, Isoliermaterialien und Luftspalte hindurchströmen muß, eine zweite Wärmeabgabephase, während der die Wärme an mehreren Wänden und Isoliermaterialien vorbeiströmen kann, während sie durch einen Außenmantel hindurchgehen muß, und eine dritte Wärmeabgabephase, in der die Wärme direkt in die Umgebung hinausströmen kann, ohne- durch Wandpartien oder Isoliermaterial hindurchgehen zu müssen.

Es sei auch erwähnt, daß die Wärmespeicherungsgefäße 3 zweckmäßigerweise aus Stahlmaterial bestehen und daß sie ein Wärmespeicherungsmittel in Form einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, enthalten, wobei das Flüssigkeitsvolumen in den Gefäßen derart gewählt ist, daß die Flüssigkeit überwiegend in der Flüssigkeitsphase verbleibt, wenn sie maximal erhitzt ist. Die elektrischen Heizelemente 4 weisen zweckmäßigerweise·· Heizschlangen '25 auf, die in Siiuminmaterial 26 eingebettet sind, welches mit den Wärmespeicherungsgefäßen 3 in Berührung steht. Um in gewissen Fällen den Kreislauf im Luftspalt 6 verbessern und/oder dem Heizkörper einen Wärmezuschuß geben zu können, können im Luftspalt 6 ein oder mehrere elektrische Heizelemente (nicht gezeigt) angeordnet sein.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführung begrenzt, sondern kann im Rahmen der Ansprüche variiert werden. So kann es in Sonderfällen hinreichend sein, Wärme vom Innenraum 2 über die Verbindungen 8, 9 in den Luftspalt 6 auszulassen und Wärme vom Luftspalt 6 über den Mantel 5 abzugeben, anstatt die Wärme durch die Verbindungen 10, 11 hinausströmen zu lassen. Eine andere denkbare Alternative ist, Wärme vom Innenraum

2 nicht über die Verbindungen 8, 9, sondern nur durch die Wände des Behälters 1 in den Luftspalt strömen zu lassen, während die Wärme vom Luftspalt 6 über die Verbindungen 10, 11 in die Umgebung strömen kann. Es ist auch denkbar, den Heizkörper nötigenfalls mit mehreren Wandpartien und Luftspalten zu versehen, und ferner kann dem Regler eine andere Ausbildung als die in der Zeichnung gezeigte gegeben werden. Der Mantel 5 kann ganz oder teilweise aus Holzmaterial hergestellt sein, um den Heizkörper ein ansprechendes Aussehen zu verleihen.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   j. Elektrisch erhitzter Heizkörper mit wärmespeichernden Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß ein wärmeisolierender Behälter (1) einen Innenraum (2) mit einem oder mehreren Wärmespeicherungsgefäßen (3) sowie einem oder mehreren Heizelementen (4) zum Erhitzen der Wärmespeicherungsgefäße (3) aufweist, daß der Behälter (1) von einem Mantel (5) zur Bildung eines Luftspaltes (6) rings um den Behälter (1) umgeben ist und daß ein Regler (7) vorgesehen ist, um in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Heizkörpers eine oder mehrere Verbindungen (8, 9 und/oder 10, 11) zwischen dem Innenraum (2) des Behälters (1) und dem Luftspalt (6) und/oder zwischen dem Luftspalt (6) und der Umgebung des Heizkörpers zu öffnen.

   Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (7) so ausgebildet ist, daß zunächst eine oder mehrere Verbindungen (8, 9) zwischen dem Innenraum (2) des Behälters (1) und dem Luftspalt (6) geöffnet werden, wenn die Umgebungstemperatur des Heizkörpers auf einen vorbestimmten Wert abgefallen ist, und danach auch eine oder mehrere Verbindungen (10, 11) zwischen dem Luftspalt (6) und der Umgebung des Heizkörpers geöffnet werden, wenn die Umgebungstemperatur des Heizkörpers auf einen noch niedrigeren Wert abgefallen ist.

   Postscheckkonto: Karlsruhe 76979-754 Bankkonto: Deutsche Bank AG Villingen (BLZ 69470039) 146332

   3. Heizkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (7) eine oder mehrere Thermostatvorrichtungen (12) aufweist, die durch Verschieben eines oder mehrerer Mechanismen (13) einerseits ein oder mehrere Abdichtorgane (14) bezüglich eines Ventilsitzes (15) auf dem Behälter (1) bewegen, um eine Verbindung (8, 9) zwischen dem Innenraum (2) des Behälters (1) und dem Luftspalt (2) nach und nach zu öffnen, und andererseits einen oder mehrere Schieber (16) längs der Außenseite des Mantels (5) bewegen, um eine oder mehrere Verbindungen (10, 11) zwischen dem Luftspalt (6) und der Umgebung des Heizkörpers nach und nach zu öffnen.

   4. Heizkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus (13) eine Steuerschiene (17) mit einer Verzahnung (18) aufweist, die mit einem Zahnrad (20) eines Schraubgliedes (19) zusammenwirkt, welches i*n das mit dem Ventilsitz (15) im Behälter

   (1) zusammenwirkende Abdichtorgan (14) eingeschraubt ist, derart, daß das Abdichtorgan (14) bezüglich des Ventilsitzes (15) bewegt wird, wenn das Schraubglied (19) dadurch gedreht wird, daß die Steuerschiene (17) längs des Zahnrades (20) des Schraubgliedes (19) bewegt wird, und daß der Mechanismus (13) Mitnehmer

   (21) aufweist, die mit gelochten Schiebern (16) zusammenwirken, um diese im Verhältnis zu Löchern (5a) im Mantel (5) auch nach Entkuppeln des Abdichtorgans (14) vom Schraubglied (19) zu bewegen.

   5. Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler (7) sowohl oben wie unten im Heizkörper vorgesehen ist, um Verbindungen (8, 9, 10, 11) sowohl oben wie unten im Heizkörper zu öffnen.

   6. Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) Isoliermaterial (24), vorzugsweise Mineralwolle, aufweist, das zwischen einer inneren (22) und einer äußeren Wand (23) des Behälters angebracht ist.

   7. Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicherungsgefäße (3) Wärmespeicherungsmittel in Form von Flüssigkeit enthalten, wobei das Flüssigkeitsvolumen derart gewählt ist, daß die Flüssigkeit überwiegend in der Flüssigkeitsphase verbleibt, wenn sie maximal erhitzt ist.

   8. Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicherungsgefäße (3) Stahlflaschen sind, die in einer oder mehreren Reihen im Innenraum (2) des Behälters* (1) angebracht sind.

   9. Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Heizelemente (4) Heizschlangen (25) aufweisen, die in SiIuminmaterial (26) eingebettet sind, das mit den Wärmespeicherungsgefäßen (3) in Berührung steht.

   10. Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftspalt (6) ein oder mehrere elektrische Heizelemente vorgesehen sind.