WO2014015883A1 - Strahlkörperelement mit multiplen heizzonen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a novel electric radiating element with multiple heating zones for the production of extremely energy-efficient eco-design applications and radiant heating flanges and radiator heating tubes for energy efficient solar heating systems in low voltage and low voltage area with integrated radiant bodies which the heating power of the heating resistor without increase and multiply additional energy consumption.
  • Heating conductors Heating wires, heating elements, heating flanges and heating rods, also known as electric heating cell conductors, have the disadvantage that new eco-design products with reduced energy consumption can not be realized without sacrificing the properties of heating resistors. because for the heating of a certain electrical resistance of defined dimensions to a certain temperature, at least a certain power is necessary.
  • the jet body element should react and heat up quickly, be maintenance-free, and have the highest possible energy-saving potential and the lowest possible primary energy consumption with the lowest possible connection values.
  • a radiating element with multiple heating zones consists of at least one electrical heating resistor and / or Schusterwiderstandsegment, which is electrically connected to at least one tubular diffuse beam body, consisting of a good electrically conductive and highly thermally conductive material, preferably metal with the lowest possible electrical resistance.
  • a segment of an electrical heating resistor is arranged between two tubular jet bodies.
  • the tubular diffuse beam body are conductively and radiatively heated to the temperature of the heating resistor without additional electrical
  • the heating power of the charged jet body is proportional to temperature, cross section and length.
  • radiator heating element or radiator Bankflansches At least one resistor segment are arranged with at least one jet body in a metal tube of optimum diameter, so that the jacket of the tube is heated by the jet bodies and the resistor segments arranged therebetween by isotropic heat radiation.
  • the radiator heating element or the radiator element are arranged with at least one jet body in a metal tube of optimum diameter, so that the jacket of the tube is heated by the jet bodies and the resistor segments arranged therebetween by isotropic heat radiation.
  • the jet bodies are formed in the form of brass tubes of defined dimensions.
  • the diffuse jet body of any shape, dimensions and material properties, preferably made of good heat conducting aluminum tubes for a maximum temperature up to 500 ° C, wherein at least one tubular jet body preferably by crimping with at least one resistor segment of any material, any shape, power and Dimension, electrically and thermally connected.
  • Radiator elements with multiple heating zones may be in any shape, any material, any dimension and heating power, preferably for new Eco-design applications, extremely energy-efficient and environmentally friendly heating systems are manufactured extremely energy-efficient heating rods, heating flanges or ceramic heating elements.
  • FIG. 1 shows a jet body element 100
  • FIG. 2 shows a jet body element for installation in a heating system
  • FIG. 3 shows a radiating element in the form of a heating tube
  • FIG. 4 shows a radiator heating flange with multiple heating zones
  • FIG. 5 shows a ceramic radiating element with multiple heating zones
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a beam body element 100, with a resistor segment 1.
  • the electrical resistance 1, of any shape, material condition, power and dimension is at the terminal poles each with a tubular diffuse beam body 3, preferably made of aluminum of any shape and dimensions, directly by means of crimping 2, electrically connected.
  • the connecting leads 7, preferably made of insulated copper stranded cables of a certain cross section, are used for the electrical connection via ferrules 5, which fit into the aluminum tubes of the diffuse radiators 3, crimp 2.1, so that no reactions between aluminum tubes 3, and copper wire cable 7, may arise.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a jet body element 100, for installation in a heating profile.
  • Glass braided hoses 4, of defined dimensions, are slipped over the connecting lines 7, and via the crimping 2.1, of the jet body 3, for electrical insulation, over which an aluminum tube 6 of defined shape and dimensions is arranged, which ensures the necessary spacing, if the Radiant element heating element, is installed in an application.
  • the aluminum tube 6, is fixed by crushing or crimping (not shown), with the aluminum tube 3, the jet body and protected from displacement.
  • Fig. 3 shows a jet body element 100, as shown in Fig. 2, described in the form of a radiator heating tube of any power in a metal tube 8, arranged any dimensions.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a simple StrahlSystem- Schuflansch, with a radiating element 100, with multiple heating zones of a certain power, as it is used to heat liquids.
  • the multiple heating zones are formed of a certain number of resistor segments 1, defined power and jet body 3, which are arranged by crimping 2, electrically connected, and embedded in a steel tube 8, defined dimensions in magnesium oxide 10 in a known manner.
  • the jet body 3 are formed of solid aluminum rods of defined dimensions.
  • the jet bodies 3 are formed from brass tubes of defined dimensions.
  • the bending point of the flange is located in the zone of a resistance segment 1, which is formed with longer dimensions.
  • the connection cable 7, are electrically connected to the resistor segments 1, by crimping 2, and are guided in a known manner from the flange. (Flange mounting and screw parts not shown)
  • Fig. 5 shows, in a further embodiment, a certain number of beam body elements 100, with multiple heating zones of defined dimensions and power in a ceramic bed 9, arranged in the form of a Keramikheizelements.
  • the individual beam body elements are connected in a defined electrical sequence, individually parallel (not shown) or in series electrically via the connecting lines 7, wherein the number and the dimensions of Resistance segments 1, which are arranged between the diffused beam bodies 3, defined dimensions by crimping 2, electrically connected, depends on the power and size of the heating circuit.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein neuartiges elektrisches Strahlkörperelement mit multiplen Heizzonen für die Herstellung von extrem energieeffizienten Öko-Design Anwendungen, Strahlkörper-Heizflanschen und Strahlkörper-Heizrohren im Kleinspannungs- und Niederspannungsbereich mit integrierten Strahlkörpern (3) welche die Heizleistung des Heizwiderstands (1) ohne zusätzlichen Energieverbrauch vergrößern und vervielfachen.

Description

BESCHREIBUNG Technisches Gebiet [001] Die Erfindung betrifft ein neuartiges elektrisches Strahlkörperelement mit multiplen Heizzonen zur Herstellung von extrem energieeffizienten Öko-Design Anwendungen und Strahlkörper-Heizflanschen und Strahlkörper-Heizrohren für energieeffiziente Solarheizsysteme im Kleinspannungs- und Niederspannungsbereich mit integrierten Strahlkörpern welche die Heizleistung des Heizwiderstands ohne zusätzlichen Energieverbrauch vergrößern und vervielfachen.
Stand der Technik
[002] Aus dem Stand der Technik bekannte elektrische Heizleiter, Heizdrähte, Heizelemente, Heizflansche und Heizstäbe, auch elektrische Heizzellenleiter weisen den Nachteil auf, dass durch die Eigenschaften von Heizwiderständen neue Öko-Design-Produkte mit reduzierter Energieaufnahme ohne Einbußen nicht zu realisieren sind, weil für die Erhitzung eines bestimmten elektrischen Widerstands definierter Abmessungen auf eine bestimmte Temperatur, jedenfalls eine bestimmte Leistung notwendig ist.
[003] Eine nennenswerte umweltschützende Energieeinsparung und Reduzierung des Primärenergiebedarfs für elektrische Heizelemente und deren Anwendungen, wie Heizflansche oder Heizstäbe für Heizsysteme, ist nach dem Stand der Technik ohne Größen- und Leistungseinbußen nicht möglich.
Darstellung der Erfindung
[001] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Strahl- körperelement zu schaffen, dessen Abmessungen und Heizleistung ohne zusätzlichen Energieverbrauch oder Mehrverbrauch vielfach vergrößert ist. Das Strahlkörperelement soll schnell reagieren und aufheizen, wartungsfrei sein, und mit kleinstmöglichen Anschlusswerten das höchstmögliche Energieeinsparpotential und den geringst möglichen Primärenergieverbrauch aufweisen.
[002] Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. [003] Ein Strahlkörperelement mit multiplen Heizzonen besteht aus mindestens einem elektrischen Heizwiderstand und/oder Heizwiderstandsegment, das mit mindestens einem röhrenförmigen diffusen Strahlkörper, bestehend aus einem gut elektrisch leitenden und gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Metall mit geringstmöglichen elektrischen Widerstand, elektrisch verbunden ist. Vorzugsweise ist jeweils ein Segment eines elektrischen Heizwiderstands zwischen zwei röhrenförmigen Strahlkörpern angeordnet.
[004] Die röhrenförmigen diffusen Strahlkörper werden konduktiv und radiativ auf die Temperatur des Heizwiderstands aufgeheizt, ohne dafür zusätzlich elektrische
Energien zu verbrauchen. Die Heizleistung der aufgeladenen Strahlkörper ist proportional zu Temperatur, Querschnitt und Baulänge.
[005] Die Heizleistung des auf die ideale Mindestlänge gekürzten Heizwider- Stands und/oder Widerstandsegments, wird von den Strahlkörpern mit gleicher Temperaturstrahlung unterstützt, wodurch die Gesamtheizleistung des Strahlkörperele- ments vervielfacht wird.
[006] In weiterer Ausführung zur Herstellung eines Strahlkörper-Heizstabes oder Strahlkörper-Heizflansches werden mindestens ein Widerstandsegment mit mindestens einem Strahlkörper in einem Metallrohr optimalen Durchmessers angeordnet, sodass der Mantel des Rohres von den Strahlkörpern und den dazwischen angeordneten Widerstandsegmenten durch isotrope Wärmestrahlung aufgeheizt wird. [007] In weiterer Ausführung wird der Strahlkörper-Heizstab oder Strahlkörper-
Heizflansch in bekannter Weise in Magnesiumoxid gebettet, wobei die Strahlkörper entsprechend dimensioniert und solid gebildet sind. In weiterer Ausführung sind die Strahlkörper in Form von Messingrohren definierter Abmessungen gebildet. [008] Erfindungsgemäß werden die diffusen Strahlkörper jeglicher Form, Abmessungen und Materialbeschaffenheit, vorzugsweise aus gut wärmeleitenden Aluminiumröhren für eine maximale Temperatur bis 500 °C gebildet, wobei mindestens ein röhrenförmiger Strahlkörper vorzugsweise durch Crimpung mit mindestens einem Widerstandsegment jeglichen Materials, jeglicher Form, Leistung und Abmessung, elektrisch und thermisch verbunden wird.
[009] Strahlkörperelemente mit multiplen Heizzonen können in jeglicher Form, jeglichem Material, jeglicher Abmessung und Heizleistung vorzugsweise für neue Öko-Design Anwendungen, extrem energieeffiziente und umweltschonende Heizsysteme extrem energieeffiziente Heizstäbe, Heizflansche oder Keramikheizelemente hergestellt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0010] Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Strahlkörperelements mit multiplen Heizzonen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
[0011] In den Zeichnungen zeigen
[0012] Fig. 1 ein Strahlkörperelement 100;
[0013] Fig. 2 ein Strahlkörperelement für den Einbau in ein Heizsystem;
[0014] Fig. 3 ein Strahlkörperelement in Form eines Heizrohrs;
[0015] Fig. 4 ein Strahlkörper-Heizflansch mit multiplen Heizzonen;
[0016] Fig. 5 ein Keramik-Strahlkörperelement mit multiplen Heizzonen;
Ausführung der Erfindung
[0017] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Strahlkörperelements 100, mit einem Widerstandsegment 1. Der elektrische Widerstand 1 , jeglicher Form, Materialbeschaffenheit, Leistung und Abmessung, ist an den Anschlusspolen jeweils mit einem röhrenförmigen diffusen Strahlkörperer 3, vorzugsweise aus Aluminium jeglicher Form und Abmessungen, direkt mittels Crimpung 2, elektrisch verbunden. Die Anschlussleitungen 7, vorzugsweise aus isolierten Kupferlitzenkabel eines bestimmten Querschnitts, werden für den elektrischen Anschluss über Aderendhülsen 5, die in die Aluminiumröhren der diffusen Strahler 3, passen, mittels Crimpung 2.1 , verbunden, sodass keine Reaktionen zwischen Aluminiumröhren 3, und Kupferdrahtkabel 7, entstehen können.
[0018] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Strahlkörperelements 100, für den Einbau in ein Heizprofil. Über die Anschlussleitungen 7, und über die Crimpung 2.1 , des Strahlkörpers 3, werden zur elektrischen Isolierung Glasflechtschläu- che 4, definierter Abmessungen gestülpt, über die ein Aluminiumrohr 6, definierter Form und Abmessungen angeordnet wird, das für den notwendigen Abstand sorgt, wenn das Strahlkörperheizelement, in eine Anwendung eingebaut wird. Das Aluminiumrohr 6, wird durch Quetschung oder Crimpung (nicht dargestellt), mit der Aluminiumröhre 3, des Strahlkörpers fixiert und vor Verschiebung geschützt. In weiterer Ausführung werden die Strahlkörper 3, solide gebildet.
[0019] Fig. 3, zeigt ein Strahlkörperelement 100, wie in Fig. 2, beschrieben in Form eines Strahlkörper-Heizrohres jeglicher Leistung in einem Metallrohr 8, jeglicher Abmessungen angeordnet.
[0020] Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung einen einfachen Strahlkörper- Heizflansch, mit einem Strahlkörperelement 100, mit multiplen Heizzonen einer bestimmten Leistung, wie er zur Erwärmung von Flüssigkeiten verwendet wird. Die multiplen Heizzonen sind aus einer bestimmten Anzahl von Widerstandsegmenten 1 , definierter Leistung und Strahlkörper 3, gebildet, die durch Crimpung 2, elektrisch verbunden, und in einem Stahlrohr 8, definierter Abmessungen in bekannter Weise in Magnesiumoxid 10, eingebettet angeordnet sind. Die Strahlkörper 3, sind aus soliden Aluminiumstäben definierter Abmessungen gebildet. In weiterer Ausführungsform sind die Strahlkörper 3, aus Messingröhren definierter Abmessungen gebildet. Die Biegestelle des Flansches befindet sich in der Zone eines Widerstandsegments 1 , das mit längeren Abmessungen ausgebildet ist. Die Anschlusskabel 7, sind mit den Widerstandsegmenten 1 , durch Crimpung 2, elektrisch verbunden und werden in bekannter Weise aus dem Flansch geführt. (Flanschbefestigung und Schraubteile nicht dargestellt)
[0021] Fig. 5, zeigt in einer weiteren Ausführung eine bestimmte Anzahl von Strahlkörperelementen 100, mit multiplen Heizzonen definierter Abmessungen und Leistung in einem Keramikbett 9, in Form eines Keramikheizelements angeordnet. Die einzelnen Strahlkörperelemente werden in definierter elektrischer Reihenfolge, einzeln parallel (nicht dargestellt) oder in Serie elektrisch über die Anschlussleitungen 7 , verbunden , wobei d ie Anzahl und die Abmessungen der Widerstandsegmente 1 , die zwischen den diffusen Strahlkörpern 3, definierter Abmessungen mittels Crimpung 2, elektrisch verbunden angeordnet sind, von der Leistung und Größe des Heizkreises abhängt.
Liste der Bezugsziffern
1 Widerstand/Widerstandsegment
2, 2.1 Crimpung
3 Strahlkörper
4 Glasflechtschlauch
5 Aderendhülse
6 Abstandrohr
7 Anschlussleitungen
8 Mantelrohr
9 Keramikbett
10 Magnesiumoxid
100 Strahlkörperheizelement

Claims

ANSPRÜCHE
1. Strahlkörperelement umfassend mindestens ein Widerstandsegment (1), und mindestens einen Strahlkörper (3), mit mindestens einer Heizzone und/oder multiplen Heizzonen
dadurch gekennzeichnet, dass
a) zur Herstellung eines Strahlkörperelements (100) für mindestens eine Heizzone zumindest ein elektrischer Heizwiderstand und/oder Heizwiderstandsegment (1), jeglicher Bauart, jeglichen Materials, jeglicher Abmessungen, mit mindestens einem Strahlkörper (3) jeglicher Form, jeglicher Abmessungen und jeglichen Materials durch ein Verbindungsmittel elektrisch und wärmeleitend in Reihe verbunden, und über die Anschlussleitungen (7) elektrisch angeschlossen wird,
b) zur Herstellung eines Strahlkörperelements (100) mit multiplen Heizzonen eine bestimmte Anzahl von Heizwiderstandsegmenten (1), mit einer bestimmten Anzahl von Strahlkörpern (3) mit einem Verbindungsmittel elektrischleitend und wärmeleitend in Reihe verbunden und über die Anschlussleitungen (7) elektrisch angeschlossen werden, wobei jeweils ein Segment eines Heizwiderstands (1), aus mindestens zwei verdrillten Heiz- widerstandsdrähten bestimmter Leistung und Abmessungen gebildet, elektrisch- und wärmeleitend zwischen zwei Strahlkörper (3) angeordnet ist, c) mindestens ein Heizelement für mindestens eine Heizzone mit mindestens einem Strahlkörper (3) elektrisch und wärmeleitend verbunden vorgesehen ist, wobei eine bestimmte Anzahl von Heizelementen jeglicher Bauart, Form und Leistung in definierter Reihenfolge elektrisch und wärmeleitend verbunden der Anzahl der definierten Heizzonen entspricht.
d) ein Strahlkörperelement mit mindestens einer und/oder multiplen Heizzonen in jeglicher Form, jeglicher Materialbeschaffenheit, jeglicher Abmessungen und Heizleistung gebildet wird.
2. Strahlkörperelement nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) mindestens ein Strahlkörperheizelement (100) zur Bildung eines Heizrohres und/oder Heizflansches in einer Röhre (8) jeglichen Materials jeglicher Abmessungen und jeglicher Form angeordnet ist, wobei die Anschlussleitungen (7) die aus den Enden der Röhre (8) reichen, den elektrischen Anschluss und die Verbindung definierter elektrischer Reihenfolge mit weiteren Strahlkörperelementen (100) oder -Flanschen ermöglichen, b) mindestens ein Strahlkörperelement (100) mit multiplen Heizzonen in einem Keramikbett (9) angeordnet ist.
Strahlkörperelement nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) ein Strahlkörper (3) aus einem Aluminiumrohr bestimmter Abmessungen gebildet wird,
b) ein Strahlkörper (3) aus einem soliden Aluminiumstab bestimmter Abmessungen gebildet wird,
c) ein Strahlkörper (3), an den Enden durch Crimpung (2) mit einem Heizwiderstand und/oder Heizwiderstandsegment (1) elektrisch verbunden wird, d) ein Heizwiderstand (1 ), definierter Abmessungen und Leistung durch einen röhrenförmigen Strahlkörper (3) bestimmter Abmessungen hindurchführt, und am Austritt an den Röhrenenden durch Crimpung (2) elektrisch und thermisch mit dem Strahlkörper (3)verbunden wird,
e) ein röhrenförmiger Strahlkörper (3) aus Aluminium über verzinkte/versilberte Aderendhülsen (5) mit Anschlussleitungen (7) definierten Querschitts, durch Crimpung (2.1) elektrisch verbunden wird,
f) die Anschlussleitungen (7) und die Crimpung (2.1) sowie die mit den Anschlussleitungen (7) vercrimpten Enden der Strahlkörper (3) mit Glasflechtschläuchen (4) definierter Abmessungen elektrisch isoliert werden, g) über die Glasflechtschlauchisolierung (4) ein Aluminiumrohr (6) definierter Form und Abmessungen angeordnet wird, das durch Quetschung/Crim- pung mit dem röhrenförmigen Strahlkörper (3) fixiert und vor Verschiebung geschützt wird,
h) die Anschlussleitungen (7) aus einem isolierten Kupferdrahtkabel bestimmten Querschnitts und bestimmter Länge gebildet sind,
i) die Anschlussleitungen (7) mit einem Glasflechtschlauch isoliert sind.
Strahlkörperelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
a) mindestens ein Strahlkörperelement (100) mit multiplen Heizzonen zur Bildung eines Heizrohres und/oder Heizflansches in einer Röhre (8) jeglichen Materials jeglicher Abmessungen und jeglicher Form in Magnesiumoxid (10) angeordnet ist, wobei die Anschlussleitungen (7) aus den Rohrenden reichen und den elektrischen Anschluss und die Verbindung definierter elektrischer Reihenfolge mit weiteren Strahlkörperheizelementen und/oder Strahlkörperflanschen ermöglichen.
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