DE4106985C1

DE4106985C1 - Electric heating element for hot water tank - has base supporting heating rods with increasing relative spacing in direction of free ends

Info

Publication number: DE4106985C1
Application number: DE19914106985
Authority: DE
Inventors: Friedrich 7180 Crailsheim De Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: MUELLER, FRIEDRICH, 74589 SATTELDORF, DE
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1992-05-07
Anticipated expiration: 2011-03-06

Abstract

The electric heating element for a hot water tank comprises a base (12) with at least two elongate heating rods (14) of a resilient material, supported adjacent one another, so that their relative spacing increases with the distance from the base (12). The heating rods (14) are made of a bimetallic material, so that they exhibit a curvature which is dependant on the temp. to increase the relative spacing of the free ends. The base (12) has a projection (15) adjacent the secured ends of the heating rods (14), with an external thread, for fixing the heating element in the hot water tank. ADVANTAGE - Prevents calcification problems.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizeinsatz, insbe sondere für Warmwasserspeicher, mit einem Grundkörper, an dem zumindest zwei langgestreckte Heizkörper aus elastischem Mate rial nebeneinander befestigt sind.The invention relates to an electric heating insert, in particular special for hot water storage tanks, with a base body on which at least two elongated radiators made of elastic mate rial are attached side by side.

Elektrische Heizeinsätze wie in der EP 01 61 994 A1 beschrieben, kommen seit Jahrzehnten in Geräten zur Warmwasserbereitung, z. B. Warmwasserspeichern für Bad und Du sche, zum Einsatz. In dem Grundkörper ist in der Regel die elek trische Verdrahtung für die Heizkörper und eine Heizleistungs regelung untergebracht.Electrical heating inserts as described in EP 01 61 994 A1 have been used in devices for decades Water heating, e.g. B. hot water storage for bathroom and shower cal, for use. The base is usually the elek trical wiring for the radiators and a heating output regulation housed.

Bei der Konstruktion solcher Heizeinsätze sind verschiedene, einander zum Teil entgegenstehende Vorgaben zu berücksichtigen. Die Heizkörper, die bei einem betriebsbereiten Gerät von dem zu erwärmenden Wasser umgeben sind, sollen einerseits eine mög lichst große Oberfläche aufweisen, um das Wasser schnell zu erwärmen und die spezifische Heizflächenbelastung niedrig zu halten, andererseits sollen die Heizkörper so kompakt ausgeführt sein, daß sie beim Zusammenbau des Gerätes durch eine möglichst kleine, leicht abzudichtende Einbauöffnung in der Außenwand des Gerätes geschoben werden können. Üblicherweise weisen diese Einbauöffnungen einen Durchmesser von 1 1/2′′ auf. Um dennoch eine genügend große Heizfläche realisieren zu können, sind die Heizkörper häufig stab- oder rohrförmig ausgeführt und an dem Grundkörper in engem Abstand voneinander angebracht. When designing such heating inserts, various to take into account conflicting requirements. The radiators that come with an operational device from that too warming water are surrounded, on the one hand, a poss have as large a surface as possible in order to close the water quickly heat and the specific heating surface load low hold, on the other hand, the radiators should be made so compact be that when assembling the device by a possible small, easily sealed installation opening in the outer wall of the Device can be pushed. Usually these point Installation openings have a diameter of 1 1/2 ''. To still to be able to realize a sufficiently large heating surface are Radiators are often rod-shaped or tubular and on the Base body attached at a close distance from each other.

Im Betrieb solcher Warmwasserbereitungsgeräte bildet sich be reits nach kurzer Zeit auf der mit dem Wasser in Berührung stehenden Oberfläche der Heizkörper eine Kalkschicht aus. Mit zunehmender Betriebsdauer werden diese Kalkschichten immer dik ker, so daß die Kalkschicht eines Heizkörpers sogar mit der Kalkschicht eines anderen Heizkörpers zusammenwachsen kann. Je dicker die sich ausbildende Kalkschicht auf den Heizkörpern ist, desto schlechter ist aufgrund der wärmeisolierenden Wirkung der Kalkschicht die Heizleistung des Heizeinsatzes. Zusätzlich be steht die Gefahr einer örtlichen Überhitzung bei den unter dic ken Kalkschichten liegenden Heizkörpern.In the operation of such water heaters, be forms after a short time on the in contact with the water standing surface of the radiator from a layer of limescale. With these layers of limescale become increasingly dik over time ker, so that the limescale layer of a radiator even with the Limescale layer of another radiator can grow together. Each the thicker layer of limescale on the radiators is the worse is due to the heat insulating effect of the Lime layer the heating power of the heating insert. In addition be there is a risk of local overheating among those under dic radiators lying in layers of limestone.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elek trischen Heizeinsatz zu schaffen, bei dem die durch übermäßige Verkalkung der Heizkörper entstehenden Probleme vermieden oder zumindest gemindert werden.The invention is therefore based on the object of an elek trical heating insert in which the by excessive Calcification of the radiator problems or avoided at least be diminished.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit den Merkmalen des An spruchs 1 gelöst.According to the invention this task with the features of the spell 1 solved.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei vorbekann ten Heizeinsätzen mit eng nebeneinander am Grundkörper angeord neten Heizkörpern Kalk selbst dann, wenn er wegen der unter schiedlichen Wärmeausdehnungkoeffizienten von Kalk und Metall vom Heizkörper abplatzt, nicht auf Dauer von den Heizkörpern entfernt ist, sondern aufgrund des geringen Abstandes der Heiz körper voneinander zwischen ihnen hängenbleibt und wieder fest wächst.The invention is based on the knowledge that in prior art ten heating inserts arranged close together on the base body neten radiators limescale even if it is because of the under different coefficients of thermal expansion of lime and metal chipped from the radiator, not permanently from the radiators is removed, but due to the short distance of the heating body stuck between them and fixed again grows.

Die Heizkörper weisen eine gekrümmte Form dergestalt auf, daß der Abstand der Heizkörper voneinander in Richtung auf das andere, nicht mit dem Grundkörper verbundene Ende der Heizkörper hin stetig zu nimmt. Dadurch wird erreicht, daß von der die Heizkörper umge benden Kalkschicht abplatzende Kalkstücke nicht mehr zwischen den Heizkörpern hängenbleiben, sondern auf den Boden des Gerätes fallen, wo sie die Heizleistung nicht beeinträchtigen. The radiators have a curved shape such that the distance the radiator facing each other towards the other, not with the end of the radiator connected to the base body steadily takes. This ensures that the radiator vice versa chalking pieces of chalk no longer between the radiators get stuck, but on the bottom of the device fall where they do not affect the heating output.

Da die Heizkörper aus elastischem Material hergestellt sind, ist es beim Zusammenbau des Gerätes möglich, die nicht mit dem Grundkörper verbundenen-Enden der Heizkörper so weit zusammenzu drücken, daß sie problemlos durch die Einbauöffnung im Gerät ge schoben werden können. Im Gerät selbst nehmen die Heizkörper dann wieder im wesentlichen die Stellung ein, die sie vor dem Zusammendrücken aufwiesen. Zwei nebeneinander angeordnete Heiz körper schließen einen Winkel ein, der von Null verschieden ist und je nach Ausführungsform bis etwa 90o reichen kann. Die Heiz körper nehmen dann im Betriebszustand etwa V-Form an.Because the radiators are made of elastic material it is possible when assembling the device that is not compatible with the Base body-connected ends of the radiator so far together press that they easily ge through the installation opening in the device can be pushed. In the device itself take the radiators then again essentially the position they had before the Squeezing. Two heaters arranged side by side Bodies enclose an angle that is different from zero and depending on the embodiment can range up to about 90o. The heating bodies then assume approximately V-shape in the operating state.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die z. B. stabförmigen Heizkörper zumindest in einem Ab schnitt aus Bimetall hergestellt. Dabei können die Heizkörper derart ausgelegt sein, daß sie sich bei Umgebungstemperatur im wesentlichen parallel zueinander erstrecken und sich bei Behei zung mit steigender Temperatur zunehmend so krümmen, daß der Abstand zwischen ihnen größer wird. So ist gewährleistet, daß der Heizeinsatz sich bei Umgebungstemperatur mit den dann näher beieinanderliegenden Heizkörpern einfach in das Gerät einbauen läßt und sich nach dem Einbau in das Gerät im Betrieb, d. h. bei Beheizung, der gewünschte größere Abstand zwischen den Heizkör pern einstellt. Wegen der bei Benutzung des Warmwasserbereitungs gerätes in ihm auftretenden Temperaturschwankungen durch Warm wasserentnahme und darauffolgendes Nachfließen von kühlem Wasser in das Gerät ändert sich der Krümmungszustand der Heizkörper aus Bimetall häufig. So treten in üblichen Geräten Wassertemperatu ren zwischen 10°C und 80°C auf. Kalkschichten, die sich auch bei dem erfindungsgemäßen Heizeinsatz auf den Heizkörpern bilden, platzen bei den temperaturbedingten Krümmungsänderungen jedoch von der Oberfläche der Heizkörper ab, da die Kalkschichten nahe zu keine Elastizität aufweisen. Somit wird die Entstehung dicker, die Heizleistung beeinträchtigender Kalkschichten ver mieden. In one embodiment of the invention are the z. B. rod-shaped radiator at least in one cut made from bimetal. The radiators be designed so that they are at ambient temperature in extend essentially parallel to each other and at Behei with increasing temperature, the curve becomes increasingly curved so that the Distance between them gets bigger. This ensures that the heating insert then becomes closer at ambient temperature with the Simply install radiators next to each other in the device can and after installation in the device in operation, d. H. at Heating, the desired greater distance between the radiators pern sets. Because of when using the water heater temperature fluctuations caused by warmth water withdrawal and subsequent flow of cool water The state of curvature of the radiators changes into the device Bimetal common. So occur in conventional devices water temperature between 10 ° C and 80 ° C. Layers of lime that are also at form the heating insert according to the invention on the radiators, burst with the temperature-related changes in curvature from the surface of the radiator as the layers of lime are close to have no elasticity. Thus the emergence thicker layers of limescale which impair the heating capacity avoided.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Heizkörpern zumindest eine Feder angeordnet, die die Heizkörper auseinanderdrückt. Vor dem Einbau in ein Gerät werden die Heiz körper wiederum z. B. von Hand zusammengedrückt, während sie im eingebauten Zustand von der zwischen ihnen angeordneten Feder auf den gewünschten größeren Abstand voneinander auseinanderge drückt werden.In another embodiment of the invention is between the Radiators at least one spring arranged the radiators apart. Before installing in a device, the heating body in turn z. B. squeezed by hand while in installed condition from the spring arranged between them to the desired larger distance apart be pressed.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zwischen den Heizkörpern angeordnete Feder aus Bimetall hergestellt. Die bereits bei den Heizkörpern aus Bimetall angeführten Vorteile gelten auch für diese Ausführungsform. Statt der Feder kann auch ein Dehnungskörper zwischen den Heizkörpern angeordnet sein, der mit zunehmender Erhitzung den Abstand zwischen den Heizköpern vergrößert.In a further embodiment of the invention, the between the radiator spring made of bimetal. The Advantages already mentioned for bimetal radiators also apply to this embodiment. Instead of the spring, too an expansion body can be arranged between the radiators, the with increasing heating the distance between the radiators enlarged.

Zur Verstärkung des Effektes der Krümmungsänderung können die bereits genannten Ausführungsformen auch kombiniert zum Einsatz kommen.To enhance the effect of the change in curvature, the Embodiments already mentioned can also be used in combination come.

Es ist auch möglich, die Heizkörper zumindest teilweise aus ei ner "Memory"-Metallegierung herzustellen. Die Heizkörper weisen dann z. B. bei Umgebungstemperatur eine geradlinige Form auf, die den Einbau erleichtert und nehmen oberhalb einer durch die Wahl der Metallegierung festgelegte Temperatur eine andere Form an, z. B. V-Form, so daß der Abstand zwischen den Heizkörpern größer ist als im Einbauzustand.It is also possible to at least partially remove the radiators from egg to produce a "memory" metal alloy. The radiators point then z. B. at ambient temperature on a straight line the installation easier and take one above by choosing the metal alloy has a different shape, e.g. B. V-shape, so that the distance between the radiators is larger is as in the installed state.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Heizeinsatzes anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:Exemplary embodiments of the invention are described below Heating insert explained in more detail using schematic drawings. It shows:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Heizeinsatz in Seitenan sicht; Figure 1 is a heating insert according to the invention in Seitenan view.

Fig. 2 den Heizeinsatz aus Fig. 1 kurz vor dem Einbau; FIG. 2 shows the heating insert from FIG. 1 shortly before installation;

Fig. 3 denselben Heizeinsatz in eingebautem Zustand,; Fig. 3 the same heating insert in the installed state;

Fig. 4 eine Ausführungsform des Heizeinsatzes aus Fig. 1 mit Heizkörpern aus Bimetall; Fig. 4 shows an embodiment of the heating element of Figure 1 with radiators of bimetal.

Fig. 5a eine Ausführungsform des Heizeinsatzes mit zwischen den Heizkörpern angeordneten Federn; und 5a is an embodiment of the heating element with disposed between the radiators springs. and

Fig. 5b den Heizeinsatz aus Fig. 5a in zusammengedrücktem Zustand. Fig. 5b the heater of FIG. 5a in a state of compression.

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Heizeinsatz 10, z. B. für einen Warmwasserspeicher, mit einem Grundkörper 12 und drei Heizkörp ern 14, die an jeweils einem Ende mit einem Vorsprung 15 des Grundkörpers 12 verbunden sind. Der in Richtung auf die Heiz körper 14 weisende Vorsprung 15 weist ein Außengewinde 16 auf, das in eine nicht gezeigte Einbauöffnung z. B. des Warmwasser speichers einschraubbar ist. Fig. 1 shows an electric heating insert 10 , for. B. for a hot water tank, with a base body 12 and three Heizkörp NEN 14 , which are connected at one end to a projection 15 of the base body 12 . The pointing towards the heating body 14 projection 15 has an external thread 16 which, for example, in an installation opening, not shown. B. the hot water storage can be screwed.

Während sich der in Fig. 1 mittlere Heizkörper 14 geradlinig entlang einer gedachten Symmetrielinie erstreckt, weist der in Fig. 1 rechte Heizkörper 14 eine Krümmung nach rechts und der linke Heizkörper 14 eine Krümmung nach links auf. Das bedeutet, daß der Abstand zwischen jeweils zwei Heizkörpern 14 vom Vor sprung 15 aus in Richtung auf ihr freies Ende stetig größer wird. Dadurch ist weitestgehend verhindert, daß von einer nicht gezeigten Kalkschicht auf der Oberfläche der Heizkörper 14 ab platzende Kalkstücke zwischen den Heizkörpern hängenbleiben. Die Heizkörper 14 sind aus elastischem Material, z. B. einem für die Einsatzbedingungen geeigneten Stahl hergestellt.While the central heating element 14 in FIG. 1 extends in a straight line along an imaginary line of symmetry, the right heating element 14 in FIG. 1 has a curvature to the right and the left heating element 14 has a curvature to the left. This means that the distance between two radiators 14 from the jump 15 before in the direction of its free end is constantly increasing. This largely prevents a limestone layer, not shown, from getting caught on the surface of the radiator 14 from bursting limestone pieces between the radiators. The radiators 14 are made of elastic material, e.g. B. made of steel suitable for the conditions of use.

Fig. 2 zeigt den Heizeinsatz 10, vorbereitet zum Einbau in einen Warmwasserspeicher 20. Hierzu werden die beiden äußeren Heizkör per 14 wie in Fig. 2 dargestellt in Pfeilrichtung zusammenge drückt und durch eine Einbauöffnung 22 des Warmwasserspeichers 20 in diesen geführt. Sodann wird das auf dem Vorsprung 15 des Grundkörpers 12 ausgebildete Außengewinde 16 in ein entsprechen des Innengewinde 23 der Einbauöffnung 22 des Warmwasserspeichers 20 geschraubt. Eine hier nicht dargestellte Dichtung gewährlei stet, daß nach dem Einbau des Heizeinsatzes 10 in den Warmwas serspeicher 20 kein Wasser durch die Einbauöffnung 22 nach außen dringt. Fig. 2 shows the heating element 10 is prepared for installation in a hot water store 20. For this purpose, the two outer radiators are pressed together by 14 as shown in Fig. 2 in the direction of the arrow and passed through an installation opening 22 of the hot water tank 20 in this. The external thread 16 formed on the projection 15 of the base body 12 is then screwed into a corresponding internal thread 23 of the installation opening 22 of the hot water tank 20 . A seal, not shown here, ensures that after the installation of the heating insert 10 in the hot water storage tank 20, no water penetrates through the installation opening 22 to the outside.

In Fig. 3 ist der Heizeinsatz 10 eingebaut im Warmwasserspeicher 20 gezeigt. Die beiden äußeren Heizstäbe 14 sind wieder in die Stellung gefedert, die sie vor dem Zusammendrücken inne hatten, d. h., der gewünschte größere Abstand zwischen jeweils zwei Heiz körpern 14 hat sich wieder eingestellt.In Fig. 3 the heating insert 10 is shown installed in the hot water tank 20 . The two outer heating rods 14 are sprung back into the position they had before the compression, ie, the desired larger distance between two heating bodies 14 has been restored.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Heizeinsatzes 10 mit Heiz körpern 14 aus Bimetall. An dem in Fig. 4 linken Heizkörper 14 aus Bimetall ist schematisch dargestellt, wie sich Temperaturän derungen auf die Krümmungsform des Heizkörpers 14 auswirken. Ausgehend von der in Fig. 4 gezeigten Mittellage des linken Heizkörpers 14 findet mit abnehmender Temperatur eine Verschie bung des freien Heizkörperendes in Richtung des Pfeils K statt (angedeutet durch Phantomlinien), während sich bei Temperatur erhöhung das freie Ende des Heizkörpers 14 in Richtung des Pfeiles W verschiebt. Ebensolche Bewegungen, die hier jedoch nicht dargestellt sind, führt auch das freie Ende des rechten Heizkörpers 14 aus, d. h. bei Temperaturerniedrigung verschiebt sich das freie Ende des rechten Heizkörpers 14 in Richtung auf den mittleren Heizkörper 14 und bei Temperaturerhöhung von ihm weg. Um den jeweils größtmöglichen Abstand von den beiden äuße ren Heizkörpern 14 einzuhalten, ist der mittlere Heizkörper 14 so angeordnet, daß sein freies Ende sich bei Temperaturänderun gen in einer Ebene senkrecht zur Papierebene bewegt. Fig. 4 shows an embodiment of the heating insert 10 with heating bodies 14 made of bimetal. On the left in Fig. 4 radiator 14 made of bimetal is shown schematically how Temperaturän changes affect the shape of the curvature of the radiator 14 . Starting from the central position of the left radiator 14 shown in FIG. 4, a shifting of the free radiator end in the direction of the arrow K takes place with decreasing temperature (indicated by phantom lines), while the free end of the radiator 14 increases in the direction of the arrow when the temperature rises W moves. The same movements, which are not shown here, are also carried out by the free end of the right heating element 14 , ie when the temperature is lowered, the free end of the right heating element 14 moves in the direction of the central heating element 14 and when the temperature increases from it. In order to maintain the greatest possible distance from the two outer radiators 14 , the central radiator 14 is arranged such that its free end moves in a plane perpendicular to the paper plane when temperature changes.

In Fig. 5a ist eine weitere Ausführungsform des Heizeinsatzes 10 dargestellt. Zwischen dem in Fig. 5a linken und dem mittleren Heizkörper 14 sowie zwischen dem mittleren und dem rechten Heiz körper 14 ist jeweils eine Feder 18 angeordnet. Die Federn 18 drücken die jeweiligen Heizkörper 14 voneinander weg und ver größern so den Abstand zwischen ihnen. Sind die beiden Federn 18, wie in Fig. 5a gezeigt, auf gleicher Höhe angeordnet und üben gleiche Federkraft aus, so hebt sich die Wirkung der Federn bezüglich des mittleren Heizkörpers 14 auf, während die beiden äußeren Heizkörper 14 nach rechts bzw. links ausgelenkt werden. Die in Fig. 5a gezeigte Form der Federn 18 ist nur schematisch, es können alle dem Fachmann für diesen Zweck geläufigen Feder bauarten zum Einsatz kommen. Insbesondere können die Federn 18 auch aus Bimetall hergestellt sein.In FIG. 5 another embodiment of the heating element 10 is shown. Between the left in Fig. 5a and the middle heater 14 and between the middle and the right heater body 14 , a spring 18 is arranged. The springs 18 press the respective radiators 14 away from each other and thus enlarge the distance between them. If, as shown in FIG. 5a, the two springs 18 are arranged at the same height and exert the same spring force, the effect of the springs with respect to the central heating element 14 is canceled out, while the two outer heating elements 14 are deflected to the right or left . The shape of the springs 18 shown in Fig. 5a is only schematic, it can all spring types familiar to the expert for this purpose can be used. In particular, the springs 18 can also be made from bimetal.

In Fig. 5b ist der Heizeinsatz 10 aus Fig. 5a mit den Federn 18 in zusammengedrücktem, d. h. zum Einbau vorbereiteten Zustand ge zeigt. Nach dem Einbau, etwa in einen in Fig. 3 angedeuteten Warmwasserspeicher 20, drücken die Federn 18 die beiden äußeren Heizkörper 14 wieder in die in Fig. 5a gezeigte Position.In Fig. 5b, the heating insert 10 from Fig. 5a with the springs 18 in the compressed, ie ge prepared for installation shows. After installation, for example in a hot water tank 20 indicated in FIG. 3, the springs 18 press the two outer radiators 14 back into the position shown in FIG. 5a.

Claims

1. Electric heating insert ( 10 ), in particular for hot water storage tank, with a base body ( 12 ) on which at least two elongate radiators ( 14 ) made of elastic material are fastened next to each other, characterized in that the distance between the radiators ( 14 ) from each other from the base body ( 12 ) away from the end increases.

2. Heating insert according to claim 1, characterized in that at least two radiators ( 14 ) are made of bimetal.

3. Heating insert according to claim 1 or 2, characterized in that between the heating bodies ( 14 ) at least one spring ( 18 ) is arranged, which pushes the radiators ( 14 ) apart.

4. Heating insert according to claim 3, characterized in that the spring ( 18 ) is made of bimetal.

5. Heating insert according to one of the preceding claims, characterized in that the radiators ( 14 ) are rod-shaped.

6. Heating insert according to one of the preceding claims, characterized in that an external thread ( 16 ) is formed on a projection ( 15 ) of the base body ( 12 ).