DE3541641A1 - Rohrheizkoerper-heizeinrichtung sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrheizkörper-Heizeinrich­ tung mit mindestens einem elektrischen Rohrheizkörper, dessen Außenmantel über eine gut wärmeleitende metalli­ sche Verbindung an der Außenseite einer Heizwandung an­ gebracht ist.

Derartige Rohrheizkörper-Heizeinrichtungen können wie im Falle der DE-OS 32 21 348 rohrförmige Durchlauferhitzer für Flüssigkeit oder auch plattenförmige Heizeinrichtun­ gen, wie im Falle der Patentanmeldung P 34 37 347.0, sein. In der Regel wird der Rohrheizkörper mit Lötnähten an der Heizwandung befestigt. Dadurch ergibt sich ein relativ hoher direkter Wärmeübergang vom Rohrheizkörper zur zugehörigen Zone der Heizwandung, was bei vielen Anwendungsfällen nicht erwünscht ist. Wird die Heizein­ richtung zum Beispiel im Umlauf als Durchlauferhitzer für die Waschlösung einer Geschirrspülmaschine verwen­ det, so können von der Waschlösung mitgeführte Speise­ reste an diesen relativ stark erhitzten Stellen der rohrförmigen Heizwandung festbacken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrheiz­ körper-Heizeinrichtung, insbesondere für Flüssigkeitser­ hitzer, zu schaffen, die eine sehr gleichmäßige Wärme­ verteilung über die gesamte Heizfeldfläche der Heizwan­ dung bei einfacher Ausbildung gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Rohrheizkörper- Heizeinrichtung der eingangs beschriebenen Art erfin­ dungsgemäß vorgesehen, daß der Rohrheizkörper im wesent­ lichen vollständig und allseits eng umschlossen in einen Metall-Gußkörper eingebettet ist, welcher annähernd ganzflächig an die Heizwandung anschließt. Obwohl also der Rohrheizkörper vollständig mit einem geeigneten Me­ tall, nämlich einem Metall von relativ niedrigem Schmelzpunkt, umschlossen ist, kann dennoch die Heizwan­ dung aus einem völlig anderen Werkstoff, nämlich einem Werkstoff bestehen, der den jeweiligen Erfordernissen nach Verschleißfestigkeit, Korrosionsfestigkeit, elek­ trolytischer Beständigkeit, Säurefestigkeit oder ähnli­ chem gerecht wird. Da der Gußkörper selbst eine sehr gute Festigkeit aufweist und mit der Heizwandung auf großer Fläche im Verbund steht, kann die Heizwandung wesentlich dünner als bisher, nämlich beispielsweise dünner als 1 mm gewählt werden.

Um einerseits eine möglichst ausreichende Wärmevertei­ lung nach den seitlich vom Rohrheizkörper liegenden Be­ reichen und andererseits einen möglichst schnellen Über­ gang zur Heizwandung zu erreichen, ist es in den meisten Fällen vorteilhaft, wenn der Gußkörper zwischen der Au­ ßenseite der Heizwandung und dem Rohrheizkörper eine Querschnittsdicke hat, die höchstens so groß wie die größte Querschnittsdicke des Rohrheizkörpers, vorzugswei­ se kleiner ist. Die Querschnittsdicke des Gußkörpers zwischen der Heizwandung und dem Rohrheizkörper liegt zweckmäßig in der Größenordnung weniger Millimeter, vor­ zugsweise von etwa einem Millimeter. Die Dicke der Heiz­ wandung dagegen liegt zweckmäßig etwa in der Größenord­ nung der Querschnittsdicke des Gußkörpers zwischen der Heizwandung und dem Rohrheizkörper, wobei die Dicke der Heizwandung wesentlich kleiner als 1 mm sein kann.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ist bevorzugt für Flüs­ sigkeits-Erhitzer, wie Durchlauf-Erhitzer geeignet, bei welchen die Heizwandung als Heizmantel, nämlich entweder als Heizbehälter oder als dünnwandiges Durchlaufrohr ausgebildet ist. In diesem Fall ist der Heizmantel zweckmäßig wenigstens auf einem Teil seiner Länge und über den Umfang wenigstens teilweise, vorzugsweise un­ unterbrochen umschlossen, so daß der Rohrheizkörper bei­ spielsweise in Wendelgängen um den Mantel herumgelegt werden kann. Zur Erzielung kompakter Abmessungen ist auch der Gußkörper zweckmäßig rohrförmig ausgebildet, derart, daß er über seine gesamte Erstreckung im wesent­ lichen konstante Wandungsdicke aufweist.

Im Falle von Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen o.dgl. werden die Heizeinrichtungen meist über Gummi­ schläuche an die zugehörige Wasserführung angeschlossen. Insbesondere in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Heizmantel zur Bildung eines Anschlußendes an mindestens einem Ende aus dem Gußkörper herausgeführt ist, so daß dieses Ende auf verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gehalten werden kann und daher besonders gut zur Verbin­ dung mit Gummi- oder Kunststoffteilen geeignet ist. Die erfindungsgemäße Beheizung ist beispielsweise auch für Erhitzer nach der DE-OS 32 21 348 geeignet, auf die we­ gen weiterer Einzelheiten Bezug genommen wird. Entspre­ chend Bezug genommen wird auch auf die deutschen Patent­ anmeldungen P 35 26 186.2 und P 35 18 565.1, die Erhit­ zer mit Rohrheizkörpern zeigen und in der erfindungsge­ mäßen Weise ausgebildet werden können.

Durch den Gußkörper ist der Rohrheizkörper in besonders guter Weise gegen Beschädigungen geschützt. Auch die für den elektrischen Anschluß vorgesehenen Anschlußenden des Rohrheizkörpers können mit ihren von der Heizwandung wegführenden Abschnitten in den Gußkörper eingebettet sein und sind vorzugsweise durch augenartige Gußansätze nach außen geführt, wobei sie vorteilhaft aus der von der Heizwandung abgekehrten Seite des Gußkörpers heraus­ ragen, so daß sie nicht parallel zur Heizwandung wegge­ führt werden müssen.

Der Gußkörper eignet sich auch in vorteilhafter Weise dafür, daß an ihm alle diejenigen Einrichtungen bzw. Teile angeformt werden, die im Bereich um die Heizein­ richtung benötigt werden; dies können Befestigungsglie­ der zur Befestigung der Heizeinrichtung an einem Gerät, für Temperaturbegrenzer, Temperaturfühler, Erdungs­ stecker und ähnliches mehr sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Gußkörper mindestens einen Befesti­ gungsflansch bildet, der vorzugsweise an einem Ende des Gußkörpers vorgesehen ist und insbesondere nur über einen Teil des Umfanges des Heizmantels reicht, so daß er als Abschirmung für einen unmittelbar an der Heizwan­ dung angeordneten Erdungsstecker dienen kann.

In den Gußkörper kann auch ein Temperaturfühler, insbe­ sondere eines Temperaturreglers oder eine Halterung, beispielsweise ein Halterohr für einen solchen Tempera­ turfühler eingebettet sein. Es ist auch denkbar, bei­ spielsweise parallel zur Heizwandung, in dem Gußkörper einen Aufnahmekanal zum lösbaren Einstecken eines Tem­ peraturfühlers vorzusehen.

Der Abstand zwischen dem Rohrheizkörper und der Heizwan­ dung läßt sich besonders genau und einfach festlegen, wenn zwischen dem Rohrheizkörper und/oder dem Tempera­ turfühler und der Außenseite der Heizwandung mindestens ein in den Gußkörper eingebettetes Distanzglied, wie ein Draht angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrheizkörper-Heizeinrichtung, bei welchem ein Rohrheizkörper mit seinem Außenmantel über eine gut wärmeleitende metallische Verbindung an der Außenseite einer Heizwandung angebracht wird. Dieses Verfahren soll so weitergebildet werden, daß einerseits eine möglichst einfache Herstellung und andererseits ein äußerst gut wärmeleitender Verbund des Rohrheizkörpers mit der Heizwandung gewährleistet ist.

Dies wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der genannten Art dadurch erreicht, daß der Rohrheizkörper unter Zwischenlage mindestens eines Distanzgliedes an die Heizwandung angelegt und unter Verwendung der Heiz­ wand als Formteil einer Gußform mit dieser umschlossen wird, wonach durch Ausgießen der Gußform der Rohrheiz­ körper eingegossen und der so gebildete Guß-Formkörper mit der Heizwandung verbunden wird. Da die Heizwandung selbst als Formteil für die zugehörige Seite des Gußkör­ pers verwendet wird, paßt sich dieser naht- bzw. lücken­ los an die Form der Heizwandung an, während durch die verlorenen Distanzglieder gewährleistet ist, daß der Rohrheizkörper an keiner Stelle in unmittelbare Berüh­ rung mit der Heizwandung gelangen kann.

Bei einer Heizwandung in Form eines Heizmantels ist es besonders vorteilhaft, wenn der Rohrheizkörper auf eine gegenüber seinem Einbettzustand kleinere lichte Weite vorgebogen und dann federnd aufgeweitet und selbstspan­ nend auf den Heizmantel aufgesetzt wird, wonach erst das Gießen des Guß-Formkörpers vorgenommen wird.

Obwohl die Heizwandung aus rostfreiem Stahl bestehen kann, der an und für sich schlecht wärmeleitend ist, ist dennoch durch die erfindungsgemäße Ausbildung ein sehr guter Wärmedurchgang durch die Heizwandung gewährlei­ stet. Der Rohrheizkörper braucht an der Heizwandung nicht vorfixiert zu werden und es bedarf auch keiner Verbindung zwischen Rohrheizkörper und Heizwandung durch Lötmaterial. Der Rohrheizkörper kann beliebige Quer­ schnitte haben, weist jedoch zweckmäßig im Querschnitt auf seiner der Heizwandung zugekehrten Seite eine Abfla­ chung auf, wie das beispielsweise bei im Querschnitt dreieckförmigen Rohrheizkörpern der Fall ist. Es sind aber auch Rohrheizkörper mit kreisrundem Querschnitt geeignet.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildun­ gen der Erfindung gehen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfin­ dung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnun­ gen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Rohrheizkörper- Heizeinrichtung in teilweise geschnit­ tener Ansicht,

Fig. 2 die Heizeinrichtung gemäß Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 die Heizeinrichtung gemäß Fig. 1 in Ansicht von links,

Fig. 4 einen Ausschnitt der Fig. 1 in wesentlich vergrößerter Darstellung mit einer Variante,

Fig. 5 ein Querschnitt durch den Ausschnitt ge­ mäß Fig. 4, jedoch entlang einer Seiten­ fläche einer Rohrheizkörper-Wendel.

Die Rohrheizkörper-Heizeinrichtung 1 gemäß den Fig. 1 bis 3 weist eine Heizwandung 2 in Form eines glattflä­ chigen, dünnwandigen, über seine gesamte Länge konstante Querschnitte aufweisenden Rohres auf, um das auf einem mittleren Längenabschnitt ein Rohrheizkörper 3 wendel­ förmig mit konstanter Steigung gelegt ist. Der Rohrheiz­ körper 3 liegt mit geringem, konstantem Abstand zum Au­ ßenumfang der Heizwandung 2 und ist im wesentlichen vollständig in einen Gußkörper 4 aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium eingegossen bzw. eingebettet. Der Gußkörper 4 reicht über einen geringfügig größeren Längsabschnitt der Heizwandung 2 als der Rohrheizkör­ per 3, so daß die elektrischen Anschlußenden 5 gegenüber den Stirnflächen des mantelförmigen Abschnittes des Guß­ körpers 4 zurückversetzt liegen. Die Anschlußenden 5 treten parallel zueinander etwa tangential durch augen­ förmige Gußansätze 6 aus dem Gußkörper 4 an einander diametral gegenüberliegenden Seiten aus. Die Dicke des den Rohrheizkörper 3 aufnehmenden Teiles des Gußkör­ pers 4 kann weniger als doppelt so groß wie die zugehö­ rige Querschnittshöhe des Rohrheizkörpers 3 sein, der zweckmäßig näher bei der Heizwandung 2 als bei der von diesem abgekehrten Außenfläche des Gußkörpers 4 liegt. Es ist auch denkbar, zwei oder mehr Rohrheizkörper, ins­ besondere in nebeneinanderliegenden Wendelgängen, vorzu­ sehen. Die Enden des zur Flüssigkeitsführung dienenden, durch die Heizwandung 2 gebildeten Heizrohres stehen beiderseits über die zugehörigen Enden des Gußkörpers 4 vor und dienen als Anschlußenden 7, 8, auf welche bei­ spielsweise Schläuche gesteckt und mit Spannschellen gesichert werden können.

Am Außenumfang weist der Gußkörper 4 Längsprofilierungen in Form relativ flacher Nuten auf, von denen zwei schma­ lere Nuten 9 einander gegenüberliegend in einer gemein­ samen, zwischen den Anschlußenden 5 liegenden Axialebene des Heizrohres vorgesehen sind. Zwei weitere, symmet­ risch beiderseits dieser Axialebene liegende Nuten 10 haben relativ flachen asymmetrischen Querschnitt nach Art von Prismennuten. An einem Ende ist an den Gußkör­ per 4 ein Befestigungsflansch 11 angeformt, der das Heizrohr teilringförmig umgibt und geringfügig über den Außenumfang des übrigen Gußkörpers 4 vorsteht. Dieser Befestigungsflansch 11 weist beispielsweise als Befesti­ gungsglied 12 eine zur Heizeinrichtung radiale Gewinde­ bohrung auf, in welcher ein strichpunktiert angedeuteter Temperaturbegrenzer 13 o.dgl. befestigt werden kann.

Wie Fig. 4 zeigt, ist der kleinste Abstand des Rohrheiz­ körpers 3 von der Außenumfangsfläche des Heizrohres etwa gleich dessen Wandungsdicke, während der kleinste Ab­ stand des Rohrheizkörpers 3 von der Außenumfangsfläche 14 des Gußkörpers 4 demgegenüber größer, insbesondere etwa doppelt so groß ist. Auf der Außenumfangsfläche 14 kann in einfacher Weise eine Wärmeisolierung angeordnet werden. Der Rohrheizkörper 3, der einen metallischen Außenmantel 15, einen berührungsfrei darin angeordneten Heizwiderstand 16 und eine diesen einbettende Füllung aus mineralischem Isoliermaterial 17 aufweist, kann dreieckförmige Querschnitte, wie rechts in Fig. 4 dar­ gestellt, aufweisen oder der Rohrheizkörper 3 a kann, wie links in Fig. 4 dargestellt, kreisrunde Querschnitte aufweisen.

Zur Herstellung der Heizeinrichtung werden gleichmäßig über den Umfang verteilt auf dem Heizrohr 2 Distanzglie­ der 18 angeordnet, die beispielsweise achsparallel zum Heizrohr liegen. Der Rohrheizkörper wird wendelförmig mit einem Innendurchmesser vorgebogen, der geringfügig kleiner als sein Innendurchmesser im eingegossenen Zu­ stand ist. Dann wird der Rohrheizkörper durch Verdrehen in sich so weit aufgeweitet, daß er über die auf dem Heizrohr 2 angeordneten Distanzglieder 18 geschoben wer­ den kann, wonach der Rohrheizkörper freigegeben wird und derart zurückfedert, daß er die Distanzglieder 18 mit vorbestimmter Spannung gegen den Außenumfang des Heiz­ rohres 2 drückt und dadurch selbst in seiner Lage genau festgelegt ist. Danach wird das Heizrohr in eine es um­ gebende Gußform derart eingesetzt, daß seine Anschlußen­ den 7, 8 zur Zentrierung bzw. Ausrichtung verwendet und nicht umgossen werden. Die Gußform wird dann ausgegos­ sen, wobei der Rohrheizkörper 3 und die Distanzglieder 18 in den Gußkörper eingegossen werden, der sich eng an die Außenumfangsfläche des Heizrohres 2 anschließt.

In dem Bereich des Außenumfanges des Heizrohres 2, wel­ cher von dem Befestigungsflansch 11 freigelassen ist, ist ein Erdungsstecker 19 geschützt befestigt.

Claims (17)

1. Rohrheizkörper-Heizeinrichtung mit mindestens einem elektrischen Rohrheizkörper (3), dessen Außenmantel (15) über eine gut wärmeleitende metallische Verbin­ dung an der Außenseite einer Heizwandung (2) ange­ bracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohr­ heizkörper (3) im wesentlichen vollständig und all­ seits eng umschlossen in einen Metall-Gußkörper (4) eingebettet ist, welcher annähernd ganzflächig an die Heizwandung (2) anschließt.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohrheizkörper (3) gegenüber der Heizwandung (2), vorzugsweise über seine gesamte Länge, im Abstand liegt.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gußkörper (4) zwischen der Außenseite der Heizwandung (2) und dem Rohrheizkör­ per (3) eine Querschnittsdicke hat, die höchstens so groß wie die größte Querschnittsdicke des Rohrheiz­ körpers (3), vorzugsweise kleiner ist.

4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsdicke des Gußkörpers (4) zwischen der Heizwandung (2) und dem Rohrheizkörper (3) in der Größenordnung weniger Millimeter, vorzugsweise von etwa 1 mm liegt.

5. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Heizwan­ dung (2) etwa in der Größenordnung der Querschnitts­ dicke des Gußkörpers (4) zwischen der Heizwandung (2) und dem Rohrheizkörper (3) liegt, vorzugsweise höchstens etwa 1 mm beträgt.

6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper (4) aus Aluminium und/oder die Heizwandung (2) aus rost­ freiem Stahl besteht.

7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwandung (2), insbesondere zur Bildung eines Flüssigkeits-Erhit­ zers, wie eines Durchlauf-Erhitzers, als Heizmantel ausgebildet, vorzugsweise durch ein dünnwandiges Rohr gebildet und wenigstens auf einem Teil seiner Länge von dem Gußkörper (4) umschlossen ist.

8. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper (4) rohr­ förmig ausgebildet ist.

9. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwandung, insbe­ sondere zur Bildung eines Anschlußendes (7, 8) an mindestens einer Seite über den Gußkörper (4) vor­ steht.

10. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Anschlußen­ den (5) des Rohrheizkörpers (3) in den Gußkörper (4) eingebettet und vorzugsweise durch augenartige Guß­ ansätze (6) nach außen geführt sind.

11. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper (4) minde­ stens ein Befestigungsglied (12) zur Verbindung mit an der Einrichtung anzuschließenden Teilen, wie einen Temperaturbegrenzer (13), einen Erdungs­ stecker, einen Tragflansch o.dgl. aufweist.

12. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper (4) minde­ stens einen Befestigungsflansch (11) bildet, der vorzugsweise an einem Ende des Gußkörpers (4) vorge­ sehen ist und insbesondere nur über einen Teil des Umfanges des Heizmantels reicht.

13. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (3) wendelförmig in den Gußkörper (4) eingebettet ist.

14. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gußkörper (4) ein Temperaturfühler, insbesondere ein Temperaturregler, eingebettet ist.

15. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohrheiz­ körper (3) und/oder dem Temperaturfühler und der Außenseite der Heizwandung (2) mindestens ein in den Gußkörper (4) eingebettetes Distanzglied (18), wie ein Draht, angeordnet ist.

16. Verfahren zur Herstellung einer Rohrheizkörper-Heiz­ einrichtung, bei welchem ein Rohrheizkörper (3) mit seinem Außenmantel (15) über eine gut wärmeleitende metallische Verbindung an der Außenseite einer Heiz­ wandung (2) angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (3) unter Zwischenlage minde­ stens eines Distanzgliedes (18) an die Heizwandung (2) angelegt und unter Verwendung der Heizwand als Formteil einer Gußform mit dieser umschlossen wird, wonach durch Ausgießen der Gußform der Rohrheiz­ körper (3) eingegossen und der so gebildete Guß- Formkörper (4) mit der Heizwandung (2) verbunden wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Heizwandung (2) in Form eines Heizman­ tels der Rohrheizkörper (3) auf eine gegenüber sei­ nem Einbettzustand kleinere lichte Weite vorgebogen und dann federnd aufgeweitet und selbstspannend auf den Heizmantel aufgesetzt wird.