DE3221348A1

DE3221348A1 - Heizelement mit zylindrischer wandung

Info

Publication number: DE3221348A1
Application number: DE19823221348
Authority: DE
Inventors: Hermann 7519 Oberderdingen Knauß
Original assignee: EGO Elektro Gerate Blanc und Fischer GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 1982-06-05
Filing date: 1982-06-05
Publication date: 1983-12-08
Also published as: DE3221348C2

Description

Heizelement mit zylindrischer Wandung
Die Erfindung betrifft ein Heizelement mit zylindrischer Wandung, innerhalb derer das zu beheizende Medium strömt.
Derartige Heizelemente werden insbesondere für Durchlauferhitzer benötigt, und zwar sowohl im Haushaltsbereich als auch im industriellen Bereich, beispielsweise zur Erwärmung von Flüssigkeiten an Reinigungsgeräten etc. Bisher waren Durchlauferhitzer meist mit Rohrheizkörpern versehen, die in den Behälter hineinragten und ganz von der Flüssigkeit umströmt wurden. Dies hat zwar für den Wirkunsgrad einige Vorteile, die Anordnung der Heizelemente direkt in der Flüssigkeit hat jedoch bzgl. der Strömungsführung, Reinigung, Verkalkung etc. zu Problemen geführt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Heizelement mit zylindrischer Wandung zu schaffen, innerhalb derer das zu beheizende Medium strömt, das bzgl. seiner thermischen und elektrischen Sicherheit sowie seiner Reinigungsfreundlichkeit verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens ein Rohrheizkörper wendelförmig auf die Außenwandung aufgelötet ist.
Durch die Auflötung wird ein ausgezeichneter Wärmekontakt hergestellt, der unter allen Betriebsbedingungen aufrechterhalten wird. Es kann dazu beispielsweise ein hochtemperaturfestes Nickel lot verwendet werden, das sehr gut mittels Ofenlötung ohne Schutzgas oder zusätzliche Flußmittel verarbeitet werden kann. Das Heizelement kann dann beispielsweise ein langgestrecktes Rohr sein, dessen Innenwand völlig glatt ist und das mit Anschlußflanschen direkt in Rohrleitungen eingeschaltet werden kann. Bei großer Effektivität und großer möglicher Heizflächenbelastung kann dadurch ein sehr wirksames Durchlauf-Heizelement geschaffen werden, das ohne besondere Halterungen oder Räume zu seiner Aufnahme auskommt.
Vorzugsweise kann der Rohrheizkörper vor der Verlötung mit kleinerem Wendelinnendurchmesser gewickelt sein als der Wandungs-Außendurchmesser und unter elastischer Aufweitung auf die Außenwandung aufgebracht werden. Bei der Aufbringung wird also die Wendel nach Art einer Schraubenfeder etwas aufgedreht, so daß sich der Durchmesser vergrößert und nach Aufschieben auf die Wandung schnappt die Schraubenfeder wieder zusammen und bildet eine eigene Vorspannung, die den Rohrheizkörper an die Wandung anpreßt. Unter diesen Umständen ist eine besonders wirksame Ofenlötung möglich. Eine besonders gute Wärmeübertragung wird erreicht, wenn zwischen benachbarten Rohrheizkörperwindungen ein wendelförmiger Zwischensteg eingelötet ist. Dabei kann der Raum zwischen dem Zwischensteg und den Rohrheizkörperwindungen überwiegend mit Lot gefüllt sein, so daß ein massives Element entsteht, bei dem etwa 3/4 des Rohrheizkörperumfanges in unmittelbarer wärmeleitender Verbindung mit der von dem beheizten Medium bestrichenen Wandung steht. Der Zwischensteg ist dabei wichtig, um ausreichend schmale Spalte zu bilden, die kapillar mit dem Lot gefüllt werden können. Es ist dabei möglich, daß der Zwischensteg eine dem Rohrheizkörper angepaßte Form hat oder der Rohrheizkörper der Form des Zwischensteges angepaßt ist. Es hat sich jedoch als ausreichend gezeigt, wenn der Zwischensteg einen schmal rechteckigen Querschnitt hat und mit einer Schmalseite an der Wandung anliegt. Er kann somit aus einem wendelförmig gewickelten Blechstreifen hergestellt sein, der mit dem Rohrheizkörper ineinander geschachtelte Wendem bildet.
Der Rohrheizkörper kann vorzugsweise eine der Wandung zugekehrte Flachseite haben, um einen möglichst großen unmittelbaren Kontakt zwischen Rohrheizkörper und Wandung ohne Zwischenschaltung größerer Lotmengen herzustellen. Es ist auch möglich, der Wandung eingeprägte oder ausgeformte wendelförmige Rillen zu geben, in die der Rohrheizkörper eingelötet ist. Dabei wird der Rohrheizkörper auf einen großen Teil seines Umfanges mit der Innenwand verbunden. Bei einer Einprägung der Vertiefungen in die Wandung des Heizelementes hat dies die Folge, daß die Innenwand des Heizelementes wendelförmig verlaufende Rippen hat. Dies führt zwar zu einem höheren Durchflußwiderstand, vergrößert jedoch auch die Wärmeübertragungsfläche und führt zu einer die Wärmeübertragung erhöhenden Verwirbelung des Mediums.
Es sollte stets dafür gesorgt werden, daß das Heizelement vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist. Zu diesem Zwecke kann im Heizelement und/oder seinen Anschlüssen eine Drosseleinrichtung, beispielsweise eine Drosselscheibe vorgesehen sein, die bei einem Leerlaufen des Gerätes die Flüssigkeit bevorzugt im Heizelement zurückhält. Das Heizelement nach der Erfindung hat den Vorteil , daß die beheizte Wandung der Reinigung besonders gut zugänglich ist und eine Neigung zum Ansetzen von Feststoffen, beispielsweise Verkalkung,nicht besteht. Die elektrische Sicherheit ist besonders groß, weil die Rohrheizkörper außerhalb des zu beheizenden Mediums angeordnet sind und insbesondere bei gegen Oberhitzung empfindlichen Medien, wie beispielsweise Speiseölen, findet ein Temperaturausgleich statt, der bei der Verwendung von ungeschützten Rohrheizkörpern zu punktuellen Oberhitzungen, bei spielsweise in Innenwindungen der Heizkörper, führen könnte.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen jeweils schematisch: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Heizelement gemäß Erfindung und Fig. 2 drei im Querschnitt und in der Anordnung verschiedene Rohrheizkörper im Schnitt.
Das in Fig 1 im Längsschnitt dargestellte Heizelement weist einen Rohrstutzen 1 auf, der an seinen beiden Enden mit Flanschen 2, 3 versehen ist, so daß er problemlos beispielsweise in eine bestehende Rohrleitung eingeschaltet werden kann.
Auf die Außenwandung des Rohrstutzens 1 ist ein Rohrheizkörper wendelförmig aufgelötet. Die beiden Enden des Rohrheizkörpers 4 ragen etwas tangential ab und durchbrechen einen dünnen Blechmantel 5, der den Rohrheizkörper 1 im Bereich der Rohrheizkörper-Wendel mit Abstand umgibt. Der Zwischenraum zwischen dem Blechmantel 5 und den Rohrheizkörper-Wendeln ist mit einem isolierenden Material, beispielsweise Glaswolle gefüllt.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 weist der Rohrheizkörper 4 einen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt auf und liegt mit einer seiner drei Seitenflächen plan auf der Außenwandung des Rohrstutzens 1 auf.
Zur äußeren Beheizung des Rohrstutzens 1 können jedoch auch Rohrheizkörper verwendet werden, die andere Querschnitte aufweisen. So ist es beispielsweise möglich und auch vorteilhaft, einen Rohrheizkörper von im weseitlichen halbkreisförmigen Querschnitt zu verwenden (vgl. Fig. 2a) oder Rohrheizkörper mit einem im wesentlichen elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt (vgl.
Fig. 2b und c). Bei Rohrheizkörpern, die über keine ebene Anlagefläche verfügen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Außenwandung des Rohrstutzens entsprechend der Rohrheizkörperform zu profilieren (vgl.
Fig. 2b und c), da hierdurch die Verlötung zwischen dem Rohrheizkörper und der Rohrstutzenwandung verbessert werden kann.
Unabhängig von der Querschnittsform des Rohrheizkörpers ist es von Vorteil, wenn zur Anbringung des Rohrheizkörpers folgendermaßen vorgegangen wird: Zunächst wird der Rohrheizkörper zu einer Wendel gewickelt, deren Innendurchmesser kleiner ist, als der Außendurchmesser des Rohrstutzens 1. Ist dies geschehen, so werden die beiden Enden der Rohrheizkörper-Wendel geringfügig so gegeneinander verdreht, daß sich die Rohrheizkörper-Wendel geringfügig aufweitet und problemlos über den Rohrstutzen 1 geschoben werden kann. Werden jetzt die beiden Rohrheizkörper-Enden losgelassen, so hat dies zur Folge, daß sich die Rohrheizkörper-Wendel "aufschnappt", d.h. die Rohrheizkörper-Wendel legt sich selbsttätig dicht an die Außenwandung des Rohrstutzens 1 an und kann vorzugsweise im Lötofen mit dem Rohrstutzen 1 verlötet werden. Um einen besonders innigen, die Wärmeleitung fördernden Kontakt zwischen dem Rohrheizkörper und der Rohrstutzen-Wandung zu erzielen, kann zwischen benachbarte Rohrheizkörper-Windungen ein ebenfalls wendelförmiger Zwischensteg 7 eingelötet werden (vgl. Fig. 2a). Der Zwischensteg 7 kann aus Blech hergestellt sein und die Form einer Flachwendel haben, die in die Rohrheizkörper-Wendel eingeschachtelt ist. Dieser Zwischensteg 7 kann in einem Arbeitstag zusammen mit dem Rohrheizkörper 4 aufgebracht werden. Auch eine nachträgliche Aufbringung dieses Zwischensteges 7 wäre möglich.
Der Raum zwischen dem Zwischensteg 7 und den benachbarten Rohrheizkörper-Windungen ist vorzugsweise mit Lot gefüllt, wie dies in Fig. 2a dargestellt und bei Verwendung von pastösem oder schaumförmigem Nickel lot im Lötofen problemlos durchführbar ist.
Dem Rohrstutzen 1 kann eine Drosseleinrichtung zugeordnet sein, wodurch die Verweildauer des durchströmenden Mediums und damit dessen Aufheizzeit verlängerbar ist. Eine solche Drosseleinrichtung kann beispielsweise aus einer oder mehreren Lochblenden 8 oder aus mehreren, den Durchschnittsquerschnitt jeweils verengenden Zwischenwänden, die für einen labyrinthartigen Strömungsverlauf Sorge tragen. Sie soll auch das zwischenzeitliche Leerlaufen des Heizelementes behindern.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist nur ein Rohrheizkörper 4 vorgesehen, der die Wandung des Rohrstutzens 1 wendelförmig umgibt. Es wäre jedoch auch möglich, statt eines Rohrheizkörpers mehrere, in Durchströmrichtung hintereinander angeordnete Rohrheizkörper vorzusehen, mit dem Vorteil, daß die Beheizung des durchströmenden Mediums bereichsweise geregelt werden kann L e e r s e i t e

Claims

Heizelement mit zylindrischer Wandung Ansprüche (5 Heizelement mit zylindrischer Wandung, innerhalb der das zu beheizende Medium strömt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Rohrheizkörper (4) wendelförmig auf die Außenwandung aufgelötet ist.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (4) vor der Verlötung mit kleinerem Wendel innendurchmesser gewickelt ist als der Wandungsaußendurchmesser und unter elastischer Aufweitung auf die Außenwandung aufgebracht ist.
3. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarte Rohrheizkörper-Windungen ein wendelförmiger Zwischensteg (6) eingelötet ist.
4. Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Zwischensteg (6) und den Rohrheizkörper-Windungen überwiegend mit Lot ausgefüllt ist.
5. Heizelement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischensteg (7) einen schmalen rechteckigen Querschnitt hat und mit einer Schmalseite an der Wandung anliegt.
6. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (4) eine der Wandung zugekehrte Flachseite hat.
7. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung eingeprägte oder ausgeformte, wendelförmige Rillen hat, in die der Rohrheizkörper (4) eingelötet ist.
8. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es rohrförmig ausgebildet ist und Anschlußflansche (2, 3) zur Einschaltung in Rohrleitungen hat.
9. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in ihm und/oder seinen Anschlüssen eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist.
10. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung von einem vorzugsweise isolierten Gehäuse (5) umgeben ist.