EP0594933B1 - Verfahren zum Herstellen von elektrischen Durchlauferhitzern für Flüssigkeiten - Google Patents

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EP0594933B1
EP0594933B1 EP93105465A EP93105465A EP0594933B1 EP 0594933 B1 EP0594933 B1 EP 0594933B1 EP 93105465 A EP93105465 A EP 93105465A EP 93105465 A EP93105465 A EP 93105465A EP 0594933 B1 EP0594933 B1 EP 0594933B1
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heating element
pipe
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flow pipe
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Erich Hillinger
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Tuerk and Hillinger GmbH
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Tuerk and Hillinger GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/142—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form using electric energy supply
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/78—Heating arrangements specially adapted for immersion heating
    • H05B3/82—Fixedly-mounted immersion heaters

Definitions

  • the invention relates to a method for producing instantaneous water heaters for liquids according to the preamble of patent claim 1.
  • a flow tube for the liquid to be heated is provided, around which a tubular heating element in the form of a coil is placed.
  • the latter is provided on its outer jacket with a helical groove, the flanks of which are pressed against the tubular heater inserted into the groove.
  • This structure does not require any soldering or welding work, but the production of the flow tube is very complex.
  • a continuous-flow heater has become known from DE-OS 3534 754 A 1, in which a helical tubular heater is arranged on the continuous tube and is covered with a metal jacket.
  • a helical tubular heater is arranged on the continuous tube and is covered with a metal jacket.
  • DE-PS 3720 927 also shows a tubular heating element arranged in the form of a spiral on the flow tube. However, due to the narrowly limited contact surfaces between the heating element and the flow tube, the heat transfer is also restricted.
  • the covering with a molded part made of insulating material can only improve little here.
  • the object of the present invention was therefore to provide a process for the production of instantaneous water heaters of the type described which, with relatively little technical effort and avoiding expensive soldering and welding work, enables the production of an efficient instantaneous water heater in which the heat generated by the radiator has no significant value Losses are transferred to the medium flowing through.
  • the instantaneous heater shown in FIG. 1 consists of a continuous tube 1, two half-shells 3 and 4 made of aluminum and a helical tube heater 2 made of aluminum and a jacket tube 5 made of steel and the two electrical connections 6 for the tube heater 2.
  • the two half-shells 3 and 4 are produced from an extruded part S, which is provided with a plurality of parallel longitudinal grooves 7 and is available in lengths of up to approximately 6 m.
  • pieces corresponding to the length of the continuous-flow heater are cut off, the cut edges S running at an angle to the longitudinal edge of the extruded part S determined by the pitch of the coil of the tubular heating element.
  • Two of these pieces separated in this way are now formed into a half-shell 3 or 4, then put together to form an annular body, and the tubular heater 2 previously formed into a spiral is now inserted into the now also helical grooves 7, for example by screwing in.
  • the flow tube 1 and the jacket tube 5 are pushed in or over and this structure is subjected to a pressing process.
  • the pressure acting here also has the consequence, among other things, that the jacket tube 5 is reduced in diameter and the relatively soft aluminum of the half-shells 3 and 4 is plastically deformed, such that, as shown in FIG. 4, the tube heater is almost in diameter is completely enveloped and an extraordinarily good heat transfer between the radiator and the half-shell is achieved.
  • thermal paste can also be applied to the tubular heating element and the flow tube may be applied to close micropores or the like.
  • such an order has the advantage that thermal expansions that occur are compensated for.
  • the latter can be knurled or fluted on its circumference before installation.
  • the instantaneous water heater according to the invention can also be produced without an outer jacket if high operating temperatures are not required.
  • the desired helical shape of the grooves 7 also results here.
  • the preformed tubular heater can also be installed here by screwing it into the ring body.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Durchlauferhitzern für Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei bekannten Erhitzern dieser Art ist, wie beispielsweise die DE-OS 3307 962 A 1 zeigt, ein Durchlaufrohr für die zu erwärmende Flüssigkeit vorgesehen, um das ein Rohrheizkörper in Form einer Wendel gelegt ist. Um einen guten Wärmeübergang vom Heizkörper zum Durchlaufrohr zu erzielen, ist letzteres an seinem Außenmantel mit einer wendelförmigen Nut versehen, deren Flanken an die in die Nut eingelegten Rohrheizkörper angepreßt sind.
  • Dieser Aufbau erfordert weder Löt- noch Schweißarbeiten, doch ist die Herstellung des Durchlaufrohres sehr aufwendig.
  • Weiterhin ist durch die DE-OS 3534 754 A 1 ein Durchlauferhitzer bekannt geworden, bei dem ein wendelförmiger Rohrheizkörper auf dem Durchlaufrohr angeordnet und mit einem Metallmantel umhüllt ist. Für die erforderliche mechanische Festigkeit dieses Aufbaus und für eine gute Wärmeübertragung ist es hier jedoch notwendig, den Rohrheizkörper mit dem Durchflußrohr hart zu verlöten, das heißt also, die Anwendung relativ hoher Temperaturen in Kauf zu nehmen.
  • Einen in Form einer Wendel auf dem Durchlaufrohr angeordneten Rohrheizkörper zeigt auch die DE-PS 3720 927. Infolge der eng begrenzten Berührungsflächen zwischen Heizkörper und Durchflußrohr ist jedoch die Wärmeübertragung ebenfalls eingeschränkt.
  • Die Umhüllung mit einem Formteil aus Isoliermaterial kann hier nur wenig verbessern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Durchlauferhitzern der beschriebenen Art zu schaffen, das mit relativ geringem technischen Aufwand und unter Vermeidung aufwendiger Löt- und Schweißarbeiten die Herstellung eines leistungsfähigen Durchlauferhitzers ermöglicht, bei dem die vom Heizkörper erzeugte Wärme ohne nennenswerte Verluste auf das durchströmende Medium übertragen wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patensanspruchs 1 gelöst.
  • Durch die Verwendung der relativ preiswerten Strangpreßteile und bei entsprechender Formgebung ist es möglich, die Bauteile des Durchlauferhitzers lediglich miteinander zu verpressen und so das Herstellungverfahren insgesamt sehr einfach und wirtschaftlich zu gestalten.
  • Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    den Durchlauferhitzer, teilweise im Längsschnitt,
    Figur 2
    einen Querschnitt in der Ebene II : II der Figur 1
    Figur 3 und Figur 4
    die Anordnung des Rohrheizkörpers in den Nuten des Strangpreßteils vor und nach dem Preßvorgang,
    Figur 5 und Figur 6
    das Strangpreßteil in seiner Ausgangsform in der Vorder- und der Seitenansicht.
  • Der in Figur 1 dargestellte Durchlauferhitzer besteht aus einem Durchlaufrohr 1, zwei, einen wendelförmig gestalteten Rohrheizkörper 2 aufnehmenden Halbschalen 3 und 4 aus Aluminium und einem Mantelrohr 5 aus Stahl sowie den beiden elektrischen Anschlüssen 6 für den Rohrheizkörper 2.
  • Die beiden Halbschalen 3 und 4 werden aus einem mit einer Mehrzahl von parallelen Längsnuten 7 versehenen aus Aluminium gefertigten Strangpreßteil S, das in Längen bis etwa 6 m erhältlich ist, hergestellt. Zu diesem Zweck werden jeweils der Länge des Durchlauferhitzers entsprechende Stücke abgetrennt, wobei die Schnittkanten S in einem durch die Steigung der Wendel des Rohrheizköpers bestimmten Winkel zur Längskante des Strangpreßteils S verlaufen. Zwei dieser so abgetrennten Stücke werden nunmehr zu je einer Halbschale 3 bzw. 4 geformt, dann zu einem Ringkörper zusammengesetzt und nun der vorher zur Wendel geformte Rohrheizkörper 2 in die jetzt ebenfalls wendelförmigen Nuten 7, beispielsweise durch Eindrehen, eingesetzt. Schließlich werden noch das Durchflußrohr 1 und das Mantelrohr 5 ein- bzw. übergeschoben und dieser Aufbau einem Preßvorgang unterworfen. Der hierbei wirkende Preßdruck hat u. a. auch zur Folge, daß das Mantelrohr 5 in seinem Durchmesser reduziert wird und so das relativ weiche Aluminium der Halbschalen 3 und 4 plastisch verformt wird, derart, daß, wie die Figur 4 zeigt, der Rohrheizkörper in seinem Durchmesser nahezu völlig umhüllt wird und so eine außerordentlich gute Wärmeübertragung zwischen Heizkörper und Halbschale erreicht wird. In Verbindung mit diesem Preßvorgang können außerdem noch Wärmeleitpasten auf den Rohrheizkörper und das Durchflußrohr aufgetragen werden, um Mikroporen oder ähnliches zu verschließen. Außerdem hat ein solcher Auftrag noch den Vorteil, daß auftretende Wärmedehnungen kompensiert werden. Um die Berührungsflächen zwischen den Halbschalen 3 und 4 und dem Durchlaufrohr 1 noch zu vergrößern, kann letzteres an seinem Umfang vor dem Einbau noch gerändelt oder geriffelt werden.
  • Die Einsparung von mit hohen Temperaturen verbundenen Löt- oder Schweißvorgängen hat noch den weiteren Vorteil, daß auch Rohrheizkörper mit imprägnierter MgO-Füllung verwendet werden können, die keine besondere Abdichtung der Enden benötigen. Diese Imprägnierungen wären aber nicht geeignet für Temperaturen über 500 Grad C, d. h., also nicht für Temperaturen, die beim Hartlöten auftreten.
  • Ergänzend wird hinzugefügt, daß der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer auch ohne Außenmantel hergestellt werden kann, wenn keine hohen Betriebstemperaturen verlangt werden. Ebenso ist es gegebenenfalls auch möglich, bei entsprechender Bemessung des Strangpreßteils dieses in einem Stück zu einem Ringkörper zu formen. Auch hier ergibt sich die gewünschte Wendelform der Nuten 7. Der vorgeformte Rohrheizkörper kann auch hier durch Hineindrehen desselben im Ringkörper montiert werden.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Herstellen von elektrischen Durchlauferhitzern für Flüssigkeiten, bestehend aus einem Durchlaufrohr (1) und einem wendelförmig auf diesem angeordneten Rohrheizkörper (2), der seinerseits mit einem die Wendel überdeckenden Metallmantel (5) umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Rohrheizkörpers (2) ein aus einem flachen, mit einer Mehrzahl paralleler Längsnuten (7) versehenes Alu-Strangpreßteil (S), dessen quer zur Längsrichtung verlaufende Schnittkanten einen der Steigung der Heizkörperwendel (2) entsprechenden Winkel zur Längsrichtung aufweisen, durch Rundverformen ein im Querschnitt ringförmiger Rundkörper (3, 4) gebildet wird, in dessen durch die Verformung nun wendelförmigen Nuten (7) der Rohrheizkörper (2) eingebracht wird, und daß nach Einschieben des Durchlaufrohres dieser Aufbau (1 bis 4) einem Preßvorgang unterworfen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Rohrheizkörper (2) enthaltende Rundkörper aus zwei Halbschalen (3 und 4) besteht, die aus zwei Alu-Strangpreßteilen (S) vorgefertigt sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Preßvorgang ein Mantelrohr (5) auf den aus Rohrheizkörper (2), Rundkörper (3, 4) und Durchlaufrohr (1) bestehenden Aufbau geschoben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchlaufrohr (1) vor dem Verpressen an seinem Umfang gerändelt oder geriffelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Preßvorgang das Durchlaufrohr (1) und der Rohrheizkörper (2) mit Wärmeleitpasten versehen werden.
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