NO873829L

NO873829L - Radiant heat-ELEMENT.

Info

Publication number: NO873829L
Application number: NO87873829A
Authority: NO
Inventors: Per Wesseltoft
Original assignee: Wesseltoft Per As
Priority date: 1987-09-14
Filing date: 1987-09-14
Publication date: 1989-03-15
Also published as: NO873829D0

Description

En stråleflateovn er i prinsippet basert på oppvarmning av en flate til en ønsket temperatur, slik at varmestråler avgis til omgivelsene som direkte stråling fra flaten. Som regel er det ønskelig å dirigere varmestrålene i bestemte retninger, f.eks. stort sett nedad fra en takvarmeovn, hvilket blir oppnådd ved å varméisolere i andre retninger eller ved å skjerme mot stråling i de retninger hvor strålevarame ikke ønskes. A radiant surface oven is in principle based on heating a surface to a desired temperature, so that heat rays are emitted to the surroundings as direct radiation from the surface. As a rule, it is desirable to direct the heat rays in certain directions, e.g. mostly downwards from a roof heater, which is achieved by thermally insulating in other directions or by shielding against radiation in the directions where radiant heat is not desired.

Det er tidligere kjent elektriske takvarmeovner for strålevarme omfattende et forholdsvis langstrakt strålevarme-element bestående av et plateformet aluminiumprofil som- oppvarmes til f.eks. ca. 300 grader Celsius. Strålevarmeprofilet henges opp i en stålkasse og det anbringes isolasjon på oversiden slik at det fremkommer en betydelig temperaturforskjell mellom den stråleavgivende flate og stråle-elementets overflater som vender i andre retninger. Det eller de elektriske varme-elementer som benyttes anbringes i nær varmeledende kontakt med strålevarme-elementet og dette kan med fordel være forsynt med langsgående riller på sin nedadvendende og stråleavgivende flate. Rillene er bl.a. gunstig for hele ovnens utseende. There are previously known electric ceiling heaters for radiant heating comprising a relatively elongated radiant heating element consisting of a flat aluminum profile which is heated to e.g. about. 300 degrees Celsius. The radiant heating profile is suspended in a steel box and insulation is placed on the upper side so that there is a significant temperature difference between the radiant surface and the radiant element's surfaces facing in other directions. The electric heating element or elements that are used are placed in close heat-conducting contact with the radiant heating element and this can advantageously be provided with longitudinal grooves on its downward-facing and radiant-emitting surface. The grooves are i.a. beneficial for the whole appearance of the oven.

På grunn av de forskjelligartede krav som stilles til slike elektriske strålevarme-takovner, innebærer konstruksjonen av disse betydelige vanskeligheter, bl.a. som følge av ulik varmeutvidelse av de materialer som inngår i konstruksjonen, hvilket kan medføre uønskede lyder, vridninger og deformasjoner i deler av konstruksjonen. Spesielt ved bruk i boliger er det av vesentlig betydning at tendenser til dur og støy i slike ovner blir mest mulig eliminert. De forholdsvis høye temperaturer som kan forekomme innebærer at visse materialer, f.eks. aluminiumpro-filer, i høy grad får sin mekaniske styrke redusert. Ved ujevn temperaturfordeling på de forskjellige flater vil det oppstå ujevn varmeutvidelse med påfølgende vridninger og indre spennin-ger som kan bli meget problematiske som følge av at materialet får nedsatt styrke ved forhøyet temperatur. Due to the various requirements placed on such electric radiant heating roof heaters, the construction of these involves considerable difficulties, i.a. as a result of different thermal expansion of the materials included in the construction, which can cause unwanted noises, twisting and deformations in parts of the construction. Especially when used in homes, it is of significant importance that tendencies towards loudness and noise in such ovens are eliminated as much as possible. The relatively high temperatures that can occur mean that certain materials, e.g. aluminum pro files, to a large extent, their mechanical strength is reduced. In the case of uneven temperature distribution on the different surfaces, uneven thermal expansion will occur with subsequent twisting and internal stresses which can become very problematic as a result of the material's reduced strength at elevated temperatures.

Da en stråleflateovn skal avgi mest mulig av sin energi som varmestråler, er det vesentlig å ha høyest mulig emisjonskoeffi-sient samtidig som konveksjonstapene hindres i størst mulig grad. På dette punkt er det spørsmål om struktur og overflatebehandling av den stråleavgivende flate. Since a radiant surface oven must emit as much of its energy as heat rays as possible, it is essential to have the highest possible emission coefficient while preventing convection losses to the greatest extent possible. At this point, there are questions about the structure and surface treatment of the radiation-emitting surface.

For å være konkurransedyktig på markedet må en slik ovnskonstruksjon være rasjonell og billig i produksjon, lett å montere og eventuelt vedlikeholde, f.eks. ved utskiftning av deler osv. To be competitive on the market, such a furnace construction must be rational and cheap to manufacture, easy to assemble and possibly maintain, e.g. when replacing parts, etc.

I tillegg til ovenstående er det derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en konstruksjon av elektrisk takvarmeovn basert på strålevarmeprinsippet, som er basert på deler og komponenter som.muliggjør en rasjonell produksjon og montering. In addition to the above, it is therefore a purpose of the invention to provide a construction of an electric ceiling heater based on the radiant heating principle, which is based on parts and components which enable rational production and assembly.

Endelig er det et hensyn som må tas i betraktning, særlig ved bruk i boliger, at ovnen ikke må omgi seg med magnetfelter som kan være skadelige for mennesker. Finally, there is a consideration that must be taken into account, especially when used in homes, that the oven must not surround itself with magnetic fields that can be harmful to people.

På ovenstående bvakgrunn er det ifølge oppfinnelsen tilveie-bragt løsninger som er nærmere angitt i patentkravene. On the above grounds, according to the invention, solutions are provided which are specified in more detail in the patent claims.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares mer utførlig under henvisning til tegningene, hvor: Fig.l viser et tverrsnitt gjennom en utførelse av elektrisk takvarmeovn inneholdende konstruksjoner basert på denne oppfinnelse, Fig.2 viser et endeparti av ovnen på fig. 1 sett nedenfra, og Fig.3 viser et forenklet vertikalt snitt gjennom et endeparti av ovnen på fig. 1 og 2, opphengt i et tak. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawings, where: Fig.1 shows a cross-section through an embodiment of an electric roof heater containing constructions based on this invention, Fig.2 shows an end part of the oven in fig. 1 seen from below, and Fig.3 shows a simplified vertical section through an end part of the oven in fig. 1 and 2, suspended from a ceiling.

En hovedkomponent i den viste ovnskonstruksjon er et strålevarme-element 22 som med fordel kan bestå av et ekstrudert aluminiumprofil med en platelignende hovedform. Det er av stor betydning at dette aluminiumprofil beholder sin form uten å deformeres nevneverdig under drift, f.eks. at en plan hovedform blir i det vesentlige opprettholdt selv om de ovenfor omtalte høye temperaturer vil medføre påkjenninger som innebærer tendenser til deformasjoner. A main component in the oven construction shown is a radiant heating element 22 which can advantageously consist of an extruded aluminum profile with a plate-like main shape. It is of great importance that this aluminum profile retains its shape without being significantly deformed during operation, e.g. that a planar main shape is essentially maintained even though the above-mentioned high temperatures will cause stresses which involve tendencies to deformations.

For å sikre strålevarme-elementet 22 mot deformasjoner er det anordnet et kasselignende og bærende element 19 laget f.eks. av stålplate i passende tykkelse for å oppnå den nødvendige stivhet. Elementkassen 19 har sidevegger som ender i innadrett-ede kanter 19A beregnet til å samvirke med slisser 22A som vender sideveis utad ved ytterkantene av strålevarme-elementet 22. Disse samvirkende inngrepsorganer på henholdsvis kassen 19 og stråle-elementet 22 er avpasset til å gi en viss liten friksjon mellom delene slik at stråle-elementet 22 kan undergå en viss glidning eller forskyvning i lengderetningen i forhold til elementkassen. Dette er gunstig for opptagelse av ulike varmeut-videlser under drift. Således kan det aluminiumprofil som utgjør stråleelementet 22 utvide seg uavhengig av utvidelsen av den bærende elementkasse 19. Denne har på sin side en total lengde som er lik eller noe større enn lengden av stråle-elementet 22. In order to secure the radiant heating element 22 against deformations, a box-like and supporting element 19 made e.g. of steel plate of suitable thickness to achieve the required rigidity. The element case 19 has side walls that end in inwardly aligned edges 19A intended to cooperate with slots 22A that face laterally outwards at the outer edges of the radiant heating element 22. These cooperating engagement means on the case 19 and the radiant element 22 respectively are adapted to give a certain little friction between the parts so that the beam element 22 can undergo a certain sliding or displacement in the longitudinal direction in relation to the element box. This is beneficial for recording various heat expansions during operation. Thus, the aluminum profile that makes up the beam element 22 can expand independently of the expansion of the supporting element box 19. This in turn has a total length that is equal to or somewhat greater than the length of the beam element 22.

Ved hver ende (fig.3) er stråle-elementet festet til en plateformet brakett 18 som oventil er forbundet med et omgivende hus ved hjelp av en skrue 9. Nedentil er det vist en skrue 23 som sammenføyer opphengsbraketten 18 med stråle-elementet 22, idet skruen 23 kan skrus inn i hver av to utvidelser 22B innerst i den forannevnte sliss 22A langs hver av kantene av stråle-elementet 22. Opphengsbrakettene 18 er laget med en passende ettergivenhet slik at de kan svinges mot en viss iboende fjær-virkning ut til hver side i lengderetningen av ovnen. Med riktig avpasset materialtykkelse og -kvalitet i disse braketter 18 kan styrken og stivheten i opphengsanordningen justeres etter ønske. At each end (fig.3) the beam element is attached to a plate-shaped bracket 18 which is connected above to a surrounding housing by means of a screw 9. Below is shown a screw 23 which joins the suspension bracket 18 with the beam element 22, the screw 23 can be screwed into each of two extensions 22B inside the aforementioned slot 22A along each of the edges of the beam element 22. The suspension brackets 18 are made with a suitable compliance so that they can be swung against a certain inherent spring action out to each side lengthwise of the oven. With properly adjusted material thickness and quality in these brackets 18, the strength and stiffness of the suspension device can be adjusted as desired.

En detalj av betydning i denne forbindelse er at det avbøyde vinkelparti av braketten 18 som med skruen 9 er festet til en overplate 7 i det omgivende ytre hus, kan være rettet motsatt av det som er vist på fig.3, nemlig mot endeveggen 15 av det omgivende hus, hvilket gjør det mulig å trekke til resp. løsne skruen 9 nedenfra for evt. utskiftning av stråle-elementet 22 og/eller det tilhørende elektriske varme-element. For slik utskiftning eller vedlikehold er det således ikke nødvendig å demontere hele ovnen fra taket 1. An important detail in this connection is that the deflected angular part of the bracket 18, which is attached with the screw 9 to a top plate 7 in the surrounding outer housing, can be directed opposite to what is shown in Fig.3, namely towards the end wall 15 of the surrounding house, which makes it possible to attract resp. loosen the screw 9 from below for possible replacement of the beam element 22 and/or the associated electric heating element. For such replacement or maintenance, it is therefore not necessary to dismantle the entire oven from the roof 1.

Den omtalte bærende elementkasse 19 er fortrinnsvis overfla-tebehandlet for å gi minst mulig varmestråling og kan gjøres mekanisk meget stiv idet styrken kan avpasses med tykkelsen av de stålplater den er laget av, eller med høyden på kassen. Konstruksjonen sikrer at strålevarme-profilet fritt kan bevege seg i lengderetningen samtidig som det er understøttet i hele sin lengde, slik at den ønskede vanligvis plane form bibeholdes under ovnens levetid. The aforementioned load-bearing element box 19 is preferably surface-treated to give the least possible heat radiation and can be made mechanically very rigid, as the strength can be adapted to the thickness of the steel plates it is made of, or to the height of the box. The construction ensures that the radiant heating profile can move freely in the longitudinal direction at the same time as it is supported along its entire length, so that the desired usually flat shape is maintained during the lifetime of the stove.

Varmeisolasjons-materialer kan på vanlig måte anordnes mellom elementkassen 19 og det omgivende hus som f.eks. vist ved 16 og 17 på fig.l. Det omgivende hus kan med fordel utformes med avrundede hjørner som f.eks. vist ved 5. På fig.3 er det vist detaljer ved opphengningen av hele ovnen i et tak 1, nemlig ved hjelp av en vinkelbrakett 3 og en skrue 2 opp i taket. Videre fremgår det av fig.3 at rommet mellom kassen 19 og overplaten 7 i huset kan inneholde elektriske ledninger 30 og en kobling 31 for ett eller flere elektriske varme-elementer som skal omtales nærmere nedenfor. Thermal insulation materials can be arranged in the usual way between the element box 19 and the surrounding housing, such as e.g. shown at 16 and 17 in fig.l. The surrounding house can advantageously be designed with rounded corners, such as shown at 5. Fig.3 shows details of the suspension of the entire oven in a ceiling 1, namely by means of an angle bracket 3 and a screw 2 up in the ceiling. Furthermore, it appears from fig.3 that the space between the box 19 and the top plate 7 in the housing can contain electrical wires 30 and a connection 31 for one or more electrical heating elements, which will be described in more detail below.

Sentralt på oversiden 29 av stråle-elementet 22 er det anordnet et spor for opptagelse av to elektriske varme-elementer 25 og 26 som kan være enten vanlige rør-elementer eller perleiso-lerte motstands-elementer. Disse ligger side om side parallellt og kan være koblet slik at de muliggjør effektregulering av ovnen. En annen mulighet er at de to parallelle varme-elementer kan kobles som en bifilar-krets slik at ytre magnetfelter fra ovnen blir mer eller mindre eliminert. Det er imidlertid ikke absolutt nødvendig i forbindelse med denne oppfinnelse å benytte et slikt dobbelt-element 25/26 som varmekilde for strålevarme-elementet 22. Centrally on the upper side 29 of the beam element 22, there is arranged a groove for receiving two electric heating elements 25 and 26 which can be either ordinary tube elements or bead-insulated resistance elements. These lie side by side in parallel and can be connected so that they enable power regulation of the oven. Another possibility is that the two parallel heating elements can be connected as a bifilar circuit so that external magnetic fields from the oven are more or less eliminated. However, it is not absolutely necessary in connection with this invention to use such a double element 25/26 as a heat source for the radiant heating element 22.

En vesentlig fordel med konstruksjonen ligger i den måte varme-elementene 25 og 26 er montert og forankret på. Det spor som opptar disse dannes av to profildeler 11 og 12 som i den ferdige ovn sammen stort sett omslutter og fastholder de elektriske elementer 25 og 26. Den ene profildel 12 er imidlertid under monteringen av varme-elementene presset inn fra en utgangs-stilling som vist med strekede linjer ved 12A, i hvilken stilling de to elementer 25 og 26 lett kan legges ned ovenfra i det åpne spor. Med de to elementer på plass er så profildelen presset inn fra stillingen ved 12A til den endelige stilling som vist ved 12. For å lette en slik deformasjon og sammenpressning kan profildelen 12A ved sitt rotparti nær stråle-elementets hovedplan, være forsynt med en svekning 13 som løper i hele lengden av profildelen 12. Det er klart at såvel profildelen 12 som profildelen 11 kan være innrettet til å undergå en slik deformasjon for lukning av disse deler omkring de elektriske varme-elementer 25 og 26. Krumningen av profildelene er fortrinnsvis tilpasset den ytre vanligvis sirkulære kontur av varme-elementenes tverrsnitt. A significant advantage of the construction lies in the way the heating elements 25 and 26 are mounted and anchored. The groove that occupies these is formed by two profile parts 11 and 12 which, in the finished oven, largely enclose and retain the electrical elements 25 and 26. However, during the installation of the heating elements, one profile part 12 is pressed in from an initial position which shown in dashed lines at 12A, in which position the two elements 25 and 26 can easily be lowered from above into the open slot. With the two elements in place, the profile part is then pressed in from the position at 12A to the final position as shown at 12. To facilitate such deformation and compression, the profile part 12A can be provided with a weakening 13 at its root part near the beam element's main plane which runs along the entire length of the profile part 12. It is clear that both the profile part 12 and the profile part 11 can be designed to undergo such a deformation for closing these parts around the electric heating elements 25 and 26. The curvature of the profile parts is preferably adapted to the outer usually circular contour of the heating elements' cross-section.

Med denne monteringsmåte slipper man å stikke inn varme-elementene fra den ene ende av stråle-elementet, hvilket er både tidkrevende og risikabelt, fordi mange former for varme-element kan være mekanisk temmelig sårbare. Videre er det av betydning at slike varme-elementer ikke får ujevnt strekk i sin monterte stilling slik at f.eks. et spiral-element får ujevn varmeutvik-ling av denne grunn. Ved optimal utnyttelse av de materialer som inngår i konstruksjonens forskjellige deler er slike forhold særdeles uheldige med tanke på en problemfri lang levetid. With this mounting method, you avoid inserting the heating elements from one end of the radiant element, which is both time-consuming and risky, because many forms of heating element can be mechanically rather vulnerable. Furthermore, it is important that such heating elements do not get uneven tension in their mounted position so that e.g. a spiral element gets uneven heat development for this reason. With optimal utilization of the materials included in the construction's various parts, such conditions are particularly unfortunate in terms of a problem-free long life.

Den viste monteringsmåte ved hjelp av de krumme profildeler 11 og 12 hvorav minst den ene er deformerbar, medfører også at det blir- oppnådd en god varmeledende kontakt mellom overflaten av de to varme-elementer 25/26 og de omgivende partier av stråle-elementet. The assembly method shown using the curved profile parts 11 and 12, at least one of which is deformable, also means that a good heat-conducting contact is achieved between the surface of the two heating elements 25/26 and the surrounding parts of the beam element.

De forskjellige deler av konstruksjonen som omtalt ovenfor virker i høy grad sammen til å avstedkomme en rasjonell og effektiv takvarameovn som på en rekke av de innledningsvis nevnte punkter har betydelige fordeler sammenlignet med tidligere kjente konstruksjoner. Et ytterligere trekk som spesielt fremgår av tegningenes fig.l ligger i den spesielle rille-utformning på den stråleavgivende nedadvendende flate på stråle-elementet 22. Denne flate har et antall ribber 27 med mellomrom 28, hvis innbyrdes dimensjonsforhold er avpasset med sikte på en spesiell virkning, nemlig å unngå uønskede konveksjonsstrømmer av luft på tvers av stråleflaten. Det bemerkes her at slike ovner normalt vil bli opphengt langs og parallelt med yttervegger i et rom, slik at den naturlige luftstrømning i rommet forløper hovedsake-lig på tvers av ovnens lengderetning. Sterke luftstrømmer inntil stråleflaten vil naturlig nok medføre avkjøling og dermed lavere temperatur, hvilket er ugunstig for den ønskede strålevarme-avgivelse. Det er således funnet at høyden 10B av ribbene 27 i forhold til bredden 10A av mellomrommene 28, bør utgjøre mellom 10 og 20% av dette mellomrom, dvs. den innbyrdes avstand mellom naboribber 27. Fortrinnsvis er ribbenes høyde 10B avpasset til å utgjøre omkring 15% av den nevnte innbyrdes avstand 10A. Et hensiktsmessig praktisk valg av dimensjoner er en ribbehøyde på ca. 1 mm og en innbyrdes avstand mellom naboribber på ca. 6 mm. The various parts of the construction mentioned above work together to a high degree to produce a rational and efficient roof-mounted ceramic stove which, on a number of the points mentioned at the outset, has significant advantages compared to previously known constructions. A further feature which is particularly apparent from the drawings' fig.l lies in the special groove design on the beam-emitting downward-facing surface of the beam element 22. This surface has a number of ribs 27 with spaces 28, whose mutual dimension ratio is adjusted with a view to a special effect, namely to avoid unwanted convection currents of air across the radiant surface. It is noted here that such ovens will normally be suspended along and parallel to the outer walls of a room, so that the natural air flow in the room mainly runs across the length of the oven. Strong air currents up to the radiant surface will naturally cause cooling and thus a lower temperature, which is unfavorable for the desired radiant heat release. It has thus been found that the height 10B of the ribs 27 in relation to the width 10A of the spaces 28 should be between 10 and 20% of this space, i.e. the mutual distance between neighboring ribs 27. Preferably, the height 10B of the ribs is adapted to be around 15 % of the aforementioned mutual distance 10A. An appropriate practical choice of dimensions is a rib height of approx. 1 mm and a mutual distance between neighboring ribs of approx. 6 mm.

Claims

1. Plate-shaped, relatively elongated radiant heater element for use in an electric ceiling heater, where the element's radiant surface is arranged to face mostly downwards in the oven's installed position, which surface is preferably provided with longitudinal grooves (10A, 10B), and the element is arranged to accommodate at least one electric heating element (25,26), characterized in that a groove is formed preferably centrally on the radiant heating element (27) and in its longitudinal direction, delimited by curved profile parts (11,12) of which in the at least one (12/12A) is designed to be pressed in from an open position (12A) where the electric heating element(s) (25,26) can be inserted into the groove, to a closed position ( 12) where the profile parts (11,12) together essentially enclose and retain the electric heating element(s) (25,26).

2. Radiant heating element according to claim 1, characterized in that said track is designed to accommodate two electric heating elements (25,26) with a known circular outer cross-sectional shape and lying side by side, and that the curvature of the two profile parts (11,12) at least partially corresponds to the aforementioned circular cross-sectional shape of the heating elements .

3.. Radiant heating element according to claim 1 or 2, characterized in that at least one (12/12A) of the profile parts has a longitudinal weakening (13) at its root part near the inner surface (29) of the radiant heating element (22) , to facilitate the aforementioned pressing into the closed position (12).

4. Radiant heating element according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the radiation-emitting surface is designed with parallel ribs (27) whose height (10B) constitutes between 10 and 20% of the mutual distance (10A) between the ribs.

5. Radiant heating element according to claim 4, characterized in that the height of the ribs (10B) constitutes about 15% of the said mutual distance (10A).

6. Radiant heating element according to claim 5, characterized in that the height of the ribs (10B) is approx. 1 mm and the aforementioned mutual distance (10A) is approx. 6 mm.

7. Radiation protection element according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with intervention means (22A,22B) at their longitudinal edges for cooperation with longitudinal edges (19A) of an element case (19) constructed of plate material and with sufficient rigidity to keep the radiant heating element (22) in the correct position during operation, which engaging means have form of laterally open slits (22A,22B).

8. Radiant heating element according to claim 7, characterized in that the slots (22A) have an internal extension (22B) which is designed to receive screws (23) for a fixed connection between the ends of the radiant heating element (22) and plate-shaped fastening brackets ( 18).