CH514969A

CH514969A - Elektrische Heizeinrichtung

Info

Publication number: CH514969A
Application number: CH1477569A
Authority: CH
Inventors: Groenwoldt Walter
Original assignee: Groenwoldt Knorr Ute
Priority date: 1968-11-18
Filing date: 1969-10-01
Publication date: 1971-10-31

Description

Elektrische Heizeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung, welche in elektrische Fussleistenheizungsgehäuse oder andere Raumheizkörper einsetzbar ist.

Fussleistenheizungsgehäuse, die mit einem elektrischen stabförmigen Heizelement ausgerüstet sind, gehören zum Stand der Technik und sind zum Beispiel in der französischen Patentschrift 1 504 055 beschrieben.

Diese bekannten stabförmigen elektrischen Heizelemente bestehen aus einem Aussenrohr, welches Konvektorbleche zum Wärmeaustausch trägt. Im Innern des Aussenrohres ist ein oder sind auch mehrere Stabrohre angeordnet, die ihrerseits im Innern je einen elektrischen Heizdraht enthalten, der meist wendelförmig im isolierten Stahlrohr angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen Stahlrohr und Aussenfläche des oder der Stahlrohre ist mit einem gut wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Ma terial ausgefüllt. An den Austrittsstellen des oder der Stahlrohre aus dem Aussenrohr oder in deren Nähe sind die inneren Stahlstäbe und das Aussenrohr starr verbunden. Diese Konstruktion führt dazu, dass im Heizelement beim Aufheizen beziehungsweise Abkühlen Wärmespannungen auftreten, die mit unerwünschter Geräuschentwick lung und mechanischen Verwerfungen verbunden sind.

Eine Aufgabe der Erfindung ist çs, eine elektrische Heizeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die diese Nachteile nicht besitzt.

In einer speziellen Ausführungsform ist der verbesserte elektrische Heizstab völlig wasserdicht ausgeführt, so dass die damit ausgerüstete Fussleistenheizung oder der Raumheizkörper auch in häufig nassen Räumen wie Toiletten oder Baderäumen aufgestellt werden kann, ohne befürchten zu müssen, durch elektrische Kriechströme elektrische Schläge zu erhalten.

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische, stabförmige Heizeinrichtung mit aufgesetzten Konvektoren, welche Einrichtung aus mindestens einem hohlen Aussenstab besteht und in dessen Hohlraum mindestens ein hohler Metallheizstab, der im Innern eine elektrische Widerstandsheizleitung enthält, angeordnet ist und der Zwischenraum zwischen der Innenseite des Aussenstabes und dem im Innern angeordneten Metallheizstab beziehungsweise Metallheizstäben mit einem elektrisch isolierenden Material ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf einer Austrittsseite des Metallheizstabes beziehungsweise der Metallheizstäbe aus dem Aussenstab der Heizstab bzw. Heizstäbe und der Aussenstab in ihren Längsachsen frei ausdehnbar angeordnet sind.

In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt und zwar zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels.

Fig. 2 einen Längsschnitt in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt ein drittes Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 eine Perspektive des in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels,
Fig. 5 zeigt die Stromanschlussseite der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 6 zeigt beispielhaft wie die Stromversorgungsseite durch eine Isolierkappe gegen Feuchtigkeit abgedichtet ist,
Ziffer 1 stellt den hohlen Aussenstab, dessen Wandung rund, eckig oder oval ausgebildet ist, dar. Bevorzugt wird als Werkstoffmaterial Kupfer oder Aluminium verwendet.

Ziffer 2 verdeutlichen die auf der Aussenfläche des Aussenstabes 1 aufgesetzten Konvektoren,
Ziffer 3 zeigt schematisch den hohlen Metallheizstab 3, dessen Innenwandung zweckmässig mit einer dünnen keramischen Isolierschicht bedeckt ist. Im Innern des hoh- len Metallheizstabes 3 ist eine elektrische Heizwendel 16 angeordnet, wobei in der bevorzugten Ausführungsform auf beiden Stromanschlussseiten die fünf bis zehnfache Strecke, bezogen auf den Heizstabdurchmesser, als unbe heizte Zone ausgebildet ist und nur lediglich eine einfache Stromversorgungsleitung darstellt, die erst danach mit der elektrischen Heizwendel verbunden ist. Im Innern des hoh- len Aussenstabes 1 ist der hohle Metallheizstab 3 untergebracht.

An der rechten Austrittsseite des Metallheizstabes 3 aus dem Aussenstab 1 sind die Stäbe 1 und 3 mittels der Kappe 5 starr verbunden, da es ausreichend ist, dass mindestens an einer Austrittstelle die freie Ausdehnbarkeit in der Längsachse erfüllt ist.

Die Kappe 5 ist mit den Stäben 1 und 3 fest verbunden. Diese feste Verbindung kann als Verschraubung, Verlötung, Verschweissung, Verklebung oder Klemmverschluss oder sonst gleichwirkender Weise ausgeführt sein.

Der Zwischenraum zwischen der Innenseite des Aussenstabes 1 und dem im Innern angebrachten Metallheizstab 3 ist mit einem bevorzugt pulverförmigen oder fein granulierten elektrisch isolierenden Material 6 ausgefüllt.

In der Fig. list die linke Seite als eine Austrittseite des Metallheizstabes 3 aus dem Aussenstab 1 frei ausdehnbar angeordnet, da die Stäbe 1 und 3 an der Austrittseite nicht mechanisch verbunden sind. Ein Pfropfen 7 aus Glas-, Stein- oder Quarzwolle verhindert, dass das elektrisch isolierende Material 6, z. B. ein Oxydpulver, herausrieseln kann und ausserdem wird hierdurch die Lage des Metallheizstabes 3 im Hohlraum des Aussenstabes 1 zentriert. Damit der Pfropfen 7 nicht seine Lage verlassen kann, ist zweckmässig eine weitere zweite Kappe 8 als Verschluss angebracht. Die zweite Kappe 8 ist mit dem -Aussenstab 1 starr verbunden.

Damit jedoch die Stäbe 1 und 3 in der Längsachse frei ausdehnbar angeordnet sind, enthält die zweite Kappe 8 an der Durchtrittsstelle des Metallheizstabes 3 eine solche grosse Öffnung 9, dass bei beliebigen Temperaturänderungen der Metallheizstab 3 stets sich ungehindert durch die Öffnung 9 ausdehnen oder zusammenziehen kann.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Heizelementes. Die freie Ausdehnbarkeit des Aussenstabes 1 und des Metallheizstabes 3 wird dadurch erreicht, dass das kappenförmige Stück 10 eine leicht in der Längsachse elastisch verformbare Zone 11 besitzt. Dieses kappenförmige Stück 10 kann an einer oder beiden Austrittseiten des Metallheizstabes 3 aus dem Aussenstab 1 angeordnet sein. Es ist aber völlig ausreichend, wenn an einer Austrittseite die starre Kappe 5 (in der Fig. 2 nicht dargestellt) und an der anderen Austrittseite das kappenförmige Stück 10 (in der Fig. 2 nicht dargestellt) angebracht ist.

Der Vorteil bei der Verwendung des kappenförmigen Stückes 10 besteht darin, dass die Stossstellen 12 und 13 fest verbunden werden können.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, die eine gewisse Ähnlichkeit mit der Ausführungsform gemäss Fig. 1 besitzt.

Abweichend hat das Heizelement gemäss Fig. 3 zwei ,Metallheizstäbe 3 in dem Aussenstab 1 angeordnet. Die Kappe 5' ist mit dem Aussenstab 1 und den Metallheizstäben 3 fest und starr verbunden. Die Kappe 8' ist mit dem Aussenstab 1 starr verbunden und die Öffnungen 9' sind so gross bemessen, dass die Metallheizstäbe 3 in der
Längsrichtung frei ausdehnbar angeordnet sind.

Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität sind die Metallheizstäbe 3 an den frei liegenden beiden Seiten durch je ein Brückenstück 13 mechanisch fest verbunden.

Fig. 4 verdeutlicht nochmals das elektrische Heizelement. Der Aussenstab 1 trägt Konvektorbleche 2, von denen nur einige beispielhaft gezeichnet sind. Den Abschluss des hohlen Aussenstabes bildet die Kappe 5', die eine etwa ovale Öffnung 19 besitzt, durch die die Metallheizstäbe 3 herausragen. Die Metallheizstäbe 3 sind durch das Brückenstück 13 starr verbunden. Die Stromzuleitung von der Heizwendel 16 führt durch die Metallheizstäbe 13 und durch keramische Isolierstücke 20 zu den Stromanschlussstellen 21, die z. B. in Form von Stiften 21 mit Schraubengewinde und Schraubenmuttern 22 ausgebildet sein können. In der Fig. 4 sind die Heizwendeln 16 über die Stromanschlussstellen 21 über ein leitendes Metallstück 23 in Serie geschaltet.

Fig. 5 zeigt das elektrische Heizelement von Stromzuführungsseite. Die elektrische Heizspannung wird über die elektrischen Zuleitungen 24 und 24' über die Stromanschlussstellen 21 zugeführt. Die zweite Kappe 8' ist mit den Metallheizstäben 3 starr verbunden, ausserdem werden die Metallheizstäbe 3 nochmals durch das Brückenstück 13 verbunden. Die zweite Kappe 8' ist z. B. über einen Stift 15 mit der geerdeten Leitung 25 verbunden.

Der Aussenstab 1 ist teilweise aufgebrochen dargestellt, so dass die Metallheizseäbe 3 und das im Innern des Aussenstabes 1 angeordnete, gut wärmeleitende Isoliermaterial 6 deutlich zu sehen ist. Ausserdem sind die Konvektorbleche 2 angedeutet sowie die Kappe 5', durch deren ovalförmige Öffnung 19 (nicht sichtbar) die Metallheizstäbe 3 führen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform des elektrischen Heizelementes. Diese Ausführungsform ist dadurch ausgezeichnet, dass die Stromanschlussseite wasserdicht ausgeführt ist. Hierbei ist eine dritte Kappe 25 z. B. aus beständigem, elastischem Kunststoff, wie Silikongummi, auf dem Aussenstab 1 mittels der ringförmigen Klebstelle 28 befestigt.

Durch eine dicht schliessende Öffnung in der dritten Kappe 25 führt die Stromzuleitung 26. Der Hohlraum im Innenraum 27 wird durch eine aushärtbare Kunstharzmischung, z. B. auf ungesättigter Polyesterbasis oder auf Epoxydharzbasis, ausgefüllt. Diese Ausfüllung kann beispielsweise durch Injektion mit einer Spritze 29, die als Füllung aushärtbares Kunstharz enthält, erfolgen. Die Konvektorenbleche 2, die auf dem Aussenstab 1 sitzen, können an sich bekannte Formen besitzen, wie z. B. die Form quadratischer oder rechteckiger Bleche 2, wie dies die Fig. 4 und 5 zeigen.

Die bevorzugte Ausführungsform umfasst jedoch Konvektorbleche, die trapezförmig ausgebildet sind, wie dies die Fig. 1, 2, 3, 6 und 7 verdeutlichen. Die Einbaustellung des elektrischen Heizelementes zeigt hierbei die Fig. 6, wobei die breite Basis der Trapezbleche sich unten befindet und die Schmalseite des Trapezes oben; da die Seitenwände abgewinkelt sind, fungieren diese als Abstandshalter für die Konvektorbleche und bilden unter sich einen Kamin, durch den die erwärmte Luft das Heizelement im Betrieb mit erhöhter Luftgeschwindigkeit verlässt, so dass in dem zu beheizenden Raum eine besonders schnelle Luftumwälzung erzielt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform des elektrischen Heizt elementes mit trapezförmigen Konvektorblechen 2 enthält zwei Aussenstäbe 1. Hierbei kann jeder Aussenstab einen oder zwei Metallheizstäbe enthalten.

Eine ganz spezielle Ausführungsform des elektrischen
Heizelementes ist zum Anschluss an ein Dreiphasen Stromnetz bestimmt, wobei ein Aussenstab 1 einen Metallheizstab 3 und der andere Aussenstab 1' zwei Metallheizstäbe 3 enthält.

Eine derartige Ausführungsform ist in der Fig. 8 angedeutet.

Claims

PATENTANSPRUCH

Elektrische, stabförmige Heizeinrichtung mit aufgesetzten Konvektoren, welche Einrichtung aus mindestens einem hohlen Aussenstab (1) besteht und in dessen Hohl-- raum mindestens ein hohler Metallheizstab (3), der im Innern eine elektrische Widerstandsheizleitung (14) enthält, angeordnet ist und der Zwischenraum zwischen der Innen seite des Aussenstabes (1) und dem im Innern angeordne ten Metallheizstab (3) beziehungsweise Metallheizstäben mit einem elektrisch isolierenden Material (6) ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf einer Austrittsseite des Metallheizstabes (3) beziehungsweise der Metallheizstäbe aus dem Aussenstab (1) der Heizstab (3) bzw. Heizstäbe und der Aussenstab (1) in ihren Längsachsen frei ausdehnbar angeordnet sind.

UNTERANSPRÜCHE 1. Elektrische Heizeinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Metallheizstab (3) auf der Innenwandung mit einer dünnen keramischen Isolierschicht bedeckt ist und im Innern des hohlen Metallheizstabes (3) eine elektrische Heizwendel (16) so angeordnet ist, dass auf beiden Stromanschlussseiten die fünf- bis zehnfache Strecke des Metallheizstabdurchmessers als unbeheizte Zone ausgebildet ist, durch die eine Stromversorgungsleitung führt, die mit der elektrischen Heizwendel (16) verbunden ist.

2. Elektrische Heizeinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an der einen Austrittsseite des Metallheizstabes (3) aus dem Aussenstab (1) der Heizstab (3) und der Aussenstab (1) mittels einer Kappe (5) starr verbunden sind.

3. Elektrische Heizeinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an der Austrittsseite des Metallheizstabes (3) aus dem Aussenstab (1), der Heizstab (3) und der Aussenstab (1) frei ausdehnbar angeordnet sind, ein eingeschobener Pfropfen (7) in dem Aussenstab (1) angeordnet ist.

4. Elektrische Heizeinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (1 und 3) in der mit der zweiten Kappe (8) an der Durchtrittsstelle des Metallheizstabes (3) eine solche grosse Öffnung (9) besitzt, dass bei beliebigen Temperaturänderungen der Metallheizstab (3) stets ungehindert durch die Öffnung (9) ausdehnbar oder zusammenziehbar angeordnet ist und die zweite Kappe (8) mit dem Aussenstab (1) starr verbunden ist.

5. Elektrische Heizeinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das kappenförmige Stück (10) eine in der Längsachse elastisch verformbare Zone (11) besitzt, wobei das kappenförmige Stück (10) an einer oder beiden Austrittsseiten des Metallheizstabes (3) aus dem Aussenstab (1) angeordnet ist.

6. Elektrische Heizeinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Metallheizstäbe (3) in dem Aussenstab (1) angeordnet sind und die Kappe (5') mit dem Aussenstab (1) und den Metallheizstäben (3) fest und starr verbunden ist und die zweite Kappe (8') mit dem Aussenstab (1) starr verbunden ist und die Offnungen (9') so gross bemessen sind, dass die Metallheizstäbe (3) in der Längsrichtung frei ausdehnbar angeordnet sind.

7. Elektrische Heizeinrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallheizstäbe (3) an den frei liegenden beiden Seiten durch je ein Brückenstück (13) mechanisch fest verbunden sind.

8. Elektrische Heizeinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromanschlussseite wasserdicht ausgeführt ist, wobei eine dritte Kappe (25) aus elastischem Kunststoff auf dem Aussenstab (1) mittels der ringförmigen Klebstelle (28) befestigt ist und durch eine dicht schliessende Öffnung in der dritten Kappe (25) die Stromzuleitung (26) geführt ist und der Hohlraum im Innenraum (27) durch eine ausgehärtete Kunstharzmischung ausgefüllt ist.

9. Elektrische Heizeinrichtung nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektorbleche (2) trapezförmig ausgebildet sind, wobei die Seitenwände als Abstandshalter abgewinkelt sind und je zwei Bleche einen Kamin bilden.

10. Elektrische Heizeinrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektorbleche auf zwei Aussenstäben (1) aufgesetzt sind.

11. Elektrische Heizeinrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Aussenstab (1) zwei Metallheizstäbe (3) enthält.

12. Elektrische Heizeinrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aussenstab (1) einen Metallheizstab (3) und der andere Aussenstab (1') zwei Metallheizstäbe (3) zum Anschluss an ein Dreiphasen-Stromnetz enthält.