DE3545424A1 - Rohrheizkoerper-heizeinheit sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrheizkörper-Heizeinheit, insbesondere für Flüssigkeits-Erhitzer, wie Wasserkocher o.dgl., mit einem in wechselnden Richtungen verlaufenden Rohrheizkörper, dessen Außenmantel auf einer Seite einer Tragwand, wie einer Tragplatte, an im Längsabstand zu­ einander liegenden Heftstellen mit Heftgliedern vor­ fixiert und zusätzlich durch Lötung o.dgl. mit einer Wärmeleit-Verbindung annähernd über seine Länge durch­ gehend befestigt ist.

Bei derartigen Rohrheizkörper-Heizeinheiten ist es ver­ hältnismäßig schwierig, den Rohrheizkörper so mit dem Träger zu verbinden, daß einerseits ein möglichst gerin­ ger Abstand des Rohrheizkörpers zur Tragplatte besteht und andererseits die Tragplatte nicht an ungeeigneten Stellen mit Durchbrüchen versehen werden muß, um den Rohrheizkörper möglichst sicher gegenüber der Tragplatte festzuheften. Das Löten erfolgt meist unter Verwendung einer an die Lötstellen gebrachten Lötpaste, die dann durch Erhitzen in einem Ofen innig mit dem Außenmantel des Rohrheizkörpers und der Tragplatte verbunden wird. Bisher konnte sich hierbei unter den Heftgliedern, wie Laschen, Bügel o.dgl., Lötmaterial ansammeln und es konnte hier zu Korrosionserscheinungen führen. Außerdem sind die bekannten Heftglieder kaum geeignet, den Rohr­ heizkörper spielfrei gegenüber der Tragplatte zu halten und insbesondere unter der Erwärmung im Ofen bestand leicht eine Neigung des Rohrheizkörpers, sich unter Ver­ werfungen von der Tragplatte im Bereich einzelner Längs­ abschnitte abzuheben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrheiz­ körper-Heizeinheit zu schaffen, welche es ermöglicht, den Rohrheizkörper so im wesentlichen spielfrei gegen­ über der Tragwand zu fixieren, daß er an seiner von der Tragwand abgekehrten Seite bzw. über seinen gesamten restlichen Umfang von Heftgliedern frei bleibt, derart, daß der Rohrheizkörper auch an einer ununterbrochen ge­ schlossenen Tragwand möglichst eng anliegend befestigt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Rohrheizkörper-Heiz­ einheit der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Heftglieder durch punkt­ förmige Schweißstellen aus einem Metalldraht gebildet sind und daß der Außenmantel des Rohrheizkörpers im Querschnitt benachbart zum Metalldraht im wesentlichen spaltfrei unmittelbar an der Tragwand anliegt. Es wird also im Gegensatz zu sonst üblichen Anordnungen zur Hef­ tung an einer Vielzahl von Stellen jeweils eine punkt­ förmige Schweißung und dann erst die endgültige Befesti­ gung und Herstellung der wärmeleitenden Verbindung durch Lötung vorgenommen, so daß der Metalldraht im Bereich des Rohrheizkörpers jeweils vollständig und spaltfrei bzw. frei von eingeschlossenen Hohlräumen in das Lötma­ terial eingebettet sein kann. Andererseits ist durch die Schweißstellen eine völlig spielfreie Fixierung des Rohrheizkörpers gegenüber der Tragwand gewährleistet, so daß Verwerfungen des Rohrheizkörpers während des Lötvor­ ganges ausgeschlossen werden können.

Die Heftung läßt sich dabei wesentlich vereinfachen, wenn jeweils mehrere Schweißstellen für nebeneinander liegende Längsabschnitte des Rohrheizkörpers in einer quer zu diesen Längsabschnitten liegenden Längsrichtung hintereinander vorgesehen, vorzugsweise durch einen durchgehenden Metalldraht gebildet sind, der vor Durch­ führung der Schweißung in einfacher Weise zwischen dem Rohrheizkörper und der Tragwand durch entsprechende Druckbelastung festgeklemmt werden kann. Außerdem ergibt sich dadurch, insbesondere wenn sich der Metalldraht über seine ganze Länge während der Schweißung mit der Tragwand verbindet, eine rippenartige Verstärkung der Tragwand, so daß diese verhältnismäßig dünnwandig aus­ gebildet werden kann. Es ist aber auch denkbar, minde­ stens einen Schweißdraht zwischen Längsabschnitten des Rohrheizkörpers als Schlaufe oder ähnliche Halterung für einen Temperaturfühler auszubilden, in welche der Tempe­ raturfühler dann herausziehbar eingesteckt werden kann, ohne daß eine weitere Halterung für den Temperaturfühler erforderlich ist.

Die Gefahr, daß der ggf. extrem dünnwandige, beispiels­ weise nur etwa 0,4 mm dicke Außenmantel des Rohrheizkör­ pers durch die Schweißung perforiert wird oder daß an der Tragwand Verfärbungen bzw. Abdruckstellen durch die Schweißung entstehen, kann wesentlich dadurch verringert werden, daß die Schweißstellen extrem klein gewählt wer­ den. Dies kann insbesondere durch einen entsprechend geringen Querschnitt des Metalldrahtes erreicht werden, dessen Durchmesser zweckmäßig kleiner als die Dicke des Außenmantels des Rohrheizkörpers, vorzugsweise etwa halb so groß ist, so daß also ein Metalldraht von wenigen Zehntel Millimetern, beispielsweise 0,1-0,3 mm, vor­ zugsweise 0,2 mm Dicke verwendet wird. Der Metalldraht kann ein Runddraht sein, für einen schnelleren Strom­ übergang ist es aber auch denkbar, ihn als Flachdraht mit beispielsweise länglich-rechteckigem Querschnitt auszubilden und mit seinen breiteren Außenflächen an der Tragwand und am Rohrheizkörper anzulegen.

Der Metall- bzw. Schweißdraht, der einen Widerstands­ draht bildet, besteht zweckmäßig aus einem Material, das auch hinsichtlich der Korrosion mit den Werkstoffen des Außenmantels des Rohrheizkörpers und der Tragplatte ver­ träglich ist. Hierzu eignet sich insbesondere ein Me­ talldraht aus einer Chrom-Nickel-Legierung. Der Metall­ draht kann aber auch eisenhaltig bzw. aus einem geeigne­ ten Stahl sein.

Um mit möglichst geringen Längen an Metalldraht auszu­ kommen, liegt dieser rechtwinklig zu den zugehörigen Längsabschnitten des Rohrheizkörpers, wodurch auch die Schweißstellen besonders klein gehalten werden können.

Durch die beschriebene Ausbildung kann die Tragwand von Durchbrüchen völlig frei sein, und somit beispielsweise unmittelbar den Boden eines Wasserkochers bilden. Es ist aber auch denkbar, die Tragwand an einem solchen oder ähnlichen Boden durch eine Lotschicht o.dgl. zu befesti­ gen, wobei die Tragplatte dann zweckmäßig über ihre ge­ samte Fläche verteilt Entlüftungs-Öffnungen aufweist, um Lufteinschlüsse während des Lötvorganges bzw. während der Befestigung am Boden zu vermeiden. Wegen weiterer Einzelheiten hinsichtlich der Ausbildung der Tragplatte, die auch mehrteilig zusammengesetzt sein kann, wird auf die Patentanmeldung P 34 37 347.0 Bezug genommen.

Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrheizkörper-Heizeinheit, bei wel­ chem ein Rohrheizkörper mit seinem Außenmantel zuerst auf eine Tragwand, wie eine Tragplatte, geheftet und dann durch Lötung o.dgl. gut wärmeleitend mit der Trag­ wand verbunden wird. Dieses Verfahren soll so weiterge­ bildet werden, daß bei geringem Aufwand eine sehr lage­ genaue Befestigung des Rohrheizkörpers an der Tragwand gewährleistet ist.

Zu diesem Zweck wird bei dem genannten Verfahren der Rohrheizkörper durch Elektroden-Schweißung auf die Trag­ wand geheftet.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn zwischen den Rohrheiz­ körper und die Tragwand dünner Metalldraht gelegt und dann durch Anlegen von Schweißelektroden an dem Rohr­ heizkörper und der Tragwand in Schweißschmelzung über­ führt wird. Diese Art der Heftung kann in einfacher Wei­ se vollautomatisiert werden. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Rohrheizkörper während der Schweiß­ schmelzung unter Verdrängung des Metalldrahtes gegen die Tragwand bewegt und bis zur Erstarrung der Schweiß­ schmelzung in Berührung mit der Tragwand gehalten wird, so daß danach zwischen dem Außenmantel des Rohrheizkör­ pers und der zugehörigen Seite der Tragwand praktisch keine Schweißmaterial-Schicht mehr vorhanden ist. Bei einem zylindrischen Rohrheizkörper berührt dessen Außen­ mantel die Tragwand dann entlang einer Linie, beider­ seits von welcher sich punktförmige Schweißstellen er­ geben, die die spitzwinkligen Lücken beiderseits der Linienberührung ausfüllen und einerseits im Bereich die­ ser Lücken in Verbindung mit dem Rohrheizkörpermantel sowie in Verbindung mit der Tragplatte stehen. Im Falle anderer Rohrheizkörper-Profile, beispielsweise im Falle von Rohrheizkörpern, die im Querschnitt eine der Trag­ wand zugekehrte Abflachung aufweisen, wie dreieckförmig sind, berührt der Rohrheizkörper die Tragwand flächig und beiderseits dieser Berührungsfläche liegen die ei­ gentlichen Schweißstellen, während zwischen der Berüh­ rungsfläche und der Tragwand allenfalls eine hauchdünne Schicht aus Schweißmaterial verbleibt, die sich verhält­ nismäßig großflächig ausdehnt.

Um die Gefahr zu verringern, daß der Außenmantel des Rohrheizkörpers während des Schweißvorganges beschädigt wird oder an der Platte Verfärbungen bzw. Abdruckstellen durch die Elektroden entstehen, kann auch mit sehr groß­ flächigen Elektroden gearbeitet werden, die einen Strom­ übergang zum Rohrheizkörper bzw. zur Tragwand auf mög­ lichst großer Fläche bewirken, so daß also durch groß­ flächigen Stromübergang und extrem kleine Schweißstellen sehr günstige Verhältnisse geschaffen werden können. Die der Tragwand zugehörige Elektrode kann an deren vom Heizkörper abgekehrten Seite im wesentlichen ganzflächig anliegen, so daß an dieser Seite keinerlei Markierungen durch die Elektrode erzeugt werden und daher auch auf eine Nachbearbeitung verzichtet werden kann. Die an den Rohrheizkörper bzw. an dessen Außenmantel anzulegende Elektrode kann eine ebene Anlagefläche aufweisen, so daß sie in der Regel linienförmig am Rohrheizkörper, vor­ zugsweise im wesentlichen über dessen gesamte Länge an­ liegt. Diese Elektrode kann aber auch nutförmige Vertie­ fungen entsprechend dem Krümmungsverlauf des Rohrheiz­ körpers aufweisen, welche so an den Querschnitt des Au­ ßenmantels des Rohrheizkörpers angepaßt sind, daß diese Elektrode ebenfalls auf großer Fläche, nämlich bei­ spielsweise annähernd auf der Hälfte der Umfangsfläche am Rohrheizkörper anliegt. Mit einer solchen Elektrode kann der Rohrheizkörper auch während des Schweißvorgan­ ges in seinem genauen Krümmungsverlauf festgelegt wer­ den, so daß eine äußerst präzise Verlegung des Rohrheiz­ körpers möglich ist.

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. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt und wird im folgenden näher erläu­ tert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Rohrheizkörper- Heizeinheit in Ansicht auf den Rohr­ heizkörper,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Fig. 1 im Quer­ schnitt in wesentlich vergrößerter Dar­ stellung, jedoch vor der Heftung,

Fig. 3 den Ausschnitt gemäß Fig. 2 nach der Heftung,

Fig. 4 den Ausschnitt gemäß den Fig. 2 und 3 nach der Lötung.

Die Rohrheizkörper-Heizeinheit 1 gemäß Fig. 1 weist eine ebene, einteilige und über ihre gesamte Fläche ununter­ brochen geschlossene bzw. undurchbrochene Tragwand 2 in Form einer Tragplatte auf, die an ihrer Rückseite, also beispielsweise im Falle eines Flüssigkeitserhitzers an der vom Flüssigkeitsraum abgekehrten Seite mit einem Rohrheizkörper 3 gut wärmeleitend verbunden ist. Der Rohrheizkörper 3, der spiralförmig, mäanderförmig oder anders verlegt sein kann, ist im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel als Schlaufe spiralförmig so verlegt, daß die beiden Schlaufenschenkel nebeneinander liegend in Form einer rechteckigen Spirale angeordnet sind und sei­ ne Längsabschnitte 6, 7 etwa parallel zu den Außenkanten der Tragwand 2 liegen sowie etwa gleichmäßig über die Gesamtfläche der Tragwand 2 verteilt sind. Durch diese Anordnung liegen die beiden Anschlußenden 4 des Rohr­ heizkörpers 3 nebeneinander, wobei diese Anschlußenden 4 in Ansicht im Bereich einer Ecke der Tragwand 2 über deren Außenumfang vorstehen können. Es ist auch denkbar, zwei oder mehr gesondert anzuschließende Rohrheizkörper in gleicher Weise an der Tragwand 2 anzubringen. Der Rohrheizkörper 3 ist durch Verschweißung mittels Metall­ drähten 5 lagestarr an die Tragwand 2 geheftet, derart, daß er im wesentlichen über seine gesamte Länge ununter­ brochen durchgehend wenigstens in Linienberührung mit der Tragwand 2 steht. Die Metalldrähte 5 liegen recht­ winklig zu den ihnen jeweils zugehörigen Längsabschnit­ ten 6, 7 des Rohrheizkörpers 3 bzw. rechtwinklig zu den Außenkanten der Tragwand 2, so daß also zwei Gruppen von rechtwinklig zueinanderliegenden Metalldrähten 5 vorgesehen sind. Die in einer Richtung verlaufenden, zueinander im wesentlichen parallelen Mitteldrähte 5, die auch in einer geringen Schlängelung, also nicht ge­ spannt gerade verlaufen können, gehen annähernd über die zugehörige Erstreckung, im dargestellten Ausführungsbei­ spiel über die Breite der länglich-rechteckigen Trag­ wand 2 durch. Die quer zu diesen Metalldrähten 5 liegen­ den Metalldrähte reichen nur über einen Teil der zugehö­ rigen Erstreckung der Tragwand 2, derart, daß Kreuzungs­ stellen zwischen Metalldrähten 5 vermieden sind.

Der Rohrheizkörper 3 besteht im wesentlichen aus einem dünnwandigen, geschlossenen Außenmantel 8 aus einem ge­ eigneten Metall und einem berührungsfrei in diesem ange­ ordneten, beispielsweise durch einen Widerstandsdraht gebildeten Heizwiderstand 9, der in eine mineralische oder ähnliche Isolierfüllung 10 eingebettet ist. Zur Fixierung bzw. zur gehefteten Verbindung mit der Trag­ wand 2 wird der Rohrheizkörper 3 gemäß Fig. 2 unter Zwi­ schenlage der Metalldrähte 5 gegen die zugehörige ebene Oberfläche 11 der Tragwand 2 gedrückt. Danach wird über Elektroden, die an die andere Oberfläche 12 der Trag­ wand 2 und an den Außenmantel 8 des Rohrheizkörpers 3 angelegt werden, der Metalldraht mit elektrischer Ener­ gie in Schweißschmelzung überführt und gleichzeitig wer­ den der Rohrheizkörper 3 und die Tragwand 2 so gegenein­ ander gedrückt, daß der Außenmantel 8 den geschmolzenen Metalldraht 5 im Querschnitt nach beiden Seiten ver­ drängt, bis der Außenmantel 8 unmittelbar an der Ober­ fläche 12 der Tragwand 2 anliegt. Nach der Erstarrung der Schweißschmelzung sind beiderseits der Berührungs­ zone 14 zwischen Außenmantel 8 und Tragwand 2 äußerst kleine Schweißstellen 13 gebildet, welche den Außenman­ tel 8 lagestarr mit der Tragwand 2 verbinden und die infolge der Verdrängung gegenüber der übrigen Dicke des Metalldrahtes 5 eine geringfügig größere maximale Dicke aufweisen. Diese Schweißstellen 13 greifen keilförmig in die spitzwinkligen Lücken zwischen dem Außenumfang des Außenmantels 8 und der Oberfläche 11 der Tragwand 2 ein und reichen bei einem zylindrischen Außenmantel 8 annä­ hernd bis zu dessen linienförmiger Berührungszone 14.

Danach wird in die beiderseits der Berührungszone 14 liegenden Lücken 15 zwischen dem Außenmantel 8 und der Oberfläche 11 der Tragwand 2 Lötmaterial in Form bei­ spielsweise von Lötpaste eingegeben, die dann durch Er­ wärmung in eine kehlartige Lötnaht 16 überführt wird, welche die Schweißstellen 13 bzw. die anschließenden Abschnitte der Metalldrähte an ihren die Tragwand 2 nicht berührenden Seiten vollständig umschließt und ein­ bettet. Diese Lötnähte 16 bilden dann die hauptsächliche wärmeleitende Verbindung zwischen dem Rohrheizkörper 3 und der Tragwand 2. Der Rohrheizkörper 3 kann dann noch mit mindestens einer Reflektionsschicht, Isolierung o. dgl. abgedeckt werden.

Statt einer Tragwand 2 kann auch ein anders gestalteter Träger, beispielsweise ein gekrümmter oder mantelförmi­ ger Träger, wie ein Rohr vorgesehen sein, der am Außen­ und/oder am Innenumfang in der beschriebenen Weise mit mindestens einem Rohrheizkörper versehen ist.

Claims (12)

1. Rohrheizkörper-Heizeinheit, insbesondere für Flüs­ sigkeits-Erhitzer, wie Wasserkocher o.dgl., mit einem in wechselnden Richtungen verlaufenden Rohr­ heizkörper, dessen Außenmantel auf einer Seite einer Tragwand, wie einer Tragplatte, an im Längsabstand zueinander liegenden Heftstellen mit Heftgliedern vorfixiert und zusätzlich durch Lötung o.dgl. mit einer Wärmeleit-Verbindung annähernd über seine Län­ ge durchgehend befestigt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Heftglieder durch punktförmige Schweiß­ stellen (13) aus einem Metalldraht (5) gebildet sind und daß der Außenmantel (8) des Rohrheizkörpers (3) im Querschnitt benachbart zum Metalldraht (5) im wesentlichen spaltfrei unmittelbar an dem Träger (2) anliegt.

2. Heizeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Schweißstellen (13) für neben­ einander liegende Längsabschnitte (6, 7) des Rohr­ heizkörpers (3) in einer quer zu diesen Längsab­ schnitten liegenden Längsrichtung hintereinander liegen, vorzugsweise durch einen durchgehenden Me­ talldraht (5) gebildet sind.

3. Heizeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Metalldraht (5) eine Dicke von weniger als einem Millimeter, vorzugsweise von weni­ gen Zehntel Millimetern aufweist, insbesondere dün­ ner als der Außenmantel (8) des Rohrheizkörpers (3) ist.

4. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (5) durch einen Widerstandsdraht, vorzugsweise aus einer Chrom-Nickel-Legierung, gebildet ist.

5. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (5) recht­ winklig zu den zugehörigen Längsabschnitten (6, 7) des Rohrheizkörpers (3) liegt.

6. Heizeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Metalldrähte (5), vorzugsweise parallel und/oder im Winkel zueinander, insbesondere kreuzungsfrei vorgesehen sind.

7. Verfahren zur Herstellung einer Rohrheizkörper-Heiz­ einheit, bei welchem ein Rohrheizkörper mit seinem Außenmantel zuerst auf eine Trägerwand, wie eine Tragplatte geheftet und dann durch Lötung o.dgl. gut wärmeleitend mit dem Träger verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (3) durch Elektroden-Schweißung auf den Träger (2) geheftet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohrheizkörper (3) und den Träger (2) dünner Metalldraht (5) gelegt und dann durch Anlegen von Schweißelektroden an dem Rohrheizkörper (3) und dem Träger (2) in Schweißschmelzung über­ führt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohrheizkörper (3) während der Schweißschmelzung unter Verdrängung des Metalldrah­ tes (5) gegen den Träger (2) bewegt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (3) während der Schweißung gegen den Träger (2) gedrückt und bis zur Erstarrung der Schweißschmelzung in Berührung mit dem Träger (2) gehalten wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (5) in Strängen auf dem Träger (2) angeordnet und dann der Rohrheiz­ körper (3) so aufgelegt wird, daß seine Längsab­ schnitte (6, 7) die Stränge kreuzen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden an den Träger (2) und/oder den Rohrheizkörper (3) auf großer Fläche angelegt werden und vorzugsweise den Träger (2) an­ nähernd auf ganzer Fläche berühren.