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Mit Netzstrom betriebener, elektrisch beheizter Wärmeaustauscher,
insbesondere für Raumheizgeräte Die Erfindung betrifft einen mit Netzstrom betriebenen,
elektrisch beheizten Wärmeaustauscher, insbesondere für Raumheizgeräte, bei dem
das zu erwärmende Medium durch ein durch Strom durchflossene Windungen eines Heizleiters
auf induktivem Wege erhitztes Rohr bzw. einen rohrförmigen Körper aus ferromagnetischem
Material bewegt wird. Hierbei bestehen die Heizleiter aus einem eine selbsttätige
Temperaturregelung herbeiführenden Eisenmaterial.
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Heizende Transformatoren, bei denen sowohl die Erregerwicklung als
auch die ferromagnetische Masse als Heizkörper dient, sind bekannt. Ferner sind
auch elektrische Induktionsheizvorrichtungen, insbesondere Durchlauferhitzer, bekannt,
bei denen zur Selbstreglung der Temperatur als Heizwiderstand ein Material von hohem
positivem Temperaturkoeffizienten, z. B. Eisen, verwendet wird. Die Stromstärke
in der Sekundärwicklung - bestimmt durch das übersetzungsverhältnis zwischen Primär-
und Sekundärwindungszahl - und die Oberfläche des Sekundärleiters sind hierbei derartig
gewählt, daß beim Ausbleiben des zu erhitzenden Mittels der stationäre Zustand bezüglich
der im Sekundärleiter erzeugten und der durch Leitung und Strahlung abgegebenen
Wärmemenge bei einer Temperatur eintritt, bei der der Heizwiderstand keinen Schaden
erleidet.
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Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, mit Netzfrequenz betriebene
heizende Transformatoren besonders hohen Wirkungsgrades, deren hitzebeständige,
zylinderförmige Primärspule mit vertikaler Achse innerhalb eines aus dichtem Gefüge
bestehenden Gehäuses aus ferromagnetischem Material angeordnet ist, und die zur
Erwärmung eines sie durchströmenden Mediums, wie Luft, Gas oder Flüssigkeit, dienen,
in solcher Weise auszugestalten, daß das Gehäuse aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden,
oben und unten durch Distanzlappen gegeneinander distanzierten Rohren aus gewalztem
Stahl, weißem Temperguß oder Schwerterstahlguß hergestellt ist. In dem zwischen
den Rohren gebildeten Durchflußkanal ist eine nur aus einer Lage bestehende, auf
der Wand des inneren Rohres angeordnete, über deren gesamte Länge sich erstreckende
und in ihrer Windungszahl gegenüber dem ferromagnetischen Material abgeglichene
Erregerspule aus hitzebeständigem Material vorgesehen, deren Leitermaterial hinsichtlich
des ohmschen Widerstandes einen starken positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.
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Gegenüber diesen bekannten Einrichtungen liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen mit Netz-Strom betriebenen, elektrisch beheizten Wärmeaustauscher,
insbesondere für Raumheizzwecke, der eingangs erwähnten Art in solcher Weise auszugestalten,
daß eine besonders feinfühlige Regelung bei ganz geringem Eigengewicht und einfachem
Aufbau erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das induktiv
erhitzte Rohr bzw. der rohrförmige Körper aus ferromagnetischem Material aus schraubenförmig
angeordneten Heizleitern gebildet ist, die aus verhältnismäßig massearmen Heizwendeln
aus Eisen reinster Zusammensetzung bestehen und damit eine besonders feinfühlige
automatische Temperaturselbstregelung herbeiführen.
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Eine derartige Auslegung der Heizwendeln ermöglicht für eine gewünschte
Temperaturhöhe selbsttätig eine Regelung und Begrenzung des Stromes sowie der Temperatur,
wodurch ein wirtschaftliches massearmes Heizgerät mit selbsttätiger Anpassung des
Wärmeaustausches an die Umgebungstemperatur, z. B. den zu beheizenden Raum, erhalten
wird, das neben einem hohen Wirkungsgrad ein verhältnismäßig geringes Eigengewicht,
einfachen konstruktiven Aufbau, billiges Heizleitermaterial und eine hohe nutzbare
Wärmeabgabe aufweist. Dieser Wärmeaustauscher erzeugt in kurzer Anheizzeit eine
große Heißluftmenge, wobei im heißen Zustand die geringste Stromaufnahme eintritt.
Beim Betrieb erwärmt sich der Heizleiter nur bis 360' C und kommt nicht zum
Glühen. Hierdurch wird eine hohe Sicherheit gegen Brandgefahr erreicht, und es können
auch Räume mit Explosionsgefahr ohne weiteres. beheizt werden. Infolge der erfindungsgemäßen
Auslegung und Anordnung des Heizleiters wird der äußere Umkleidungsmantel nicht
übermäßig erwärmt, wodurch Berührungsverbrennungen vermieden werden.
In
der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.
Es zeigt Abb. 1 den Längsschnitt eines Raumheizgerätes, Abb. 2 den Querschnitt in
der Ebene a-b der
Abb. 1, Abb. 3, 3 a -und 3 b Einzelteile dieses Raumheizgerätes,
Abb.4 den Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des -Raumheizgerätes, -Abb.
4 a den Querschnitt. der Ausführungsform nach Abb. 4.
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Die in den Abb. 1 bis 3 b dargestellte Ausführungsform -des. Raumheizgerätes
besteht aus einem zylindrischen Gehäusemantel A z. B. aus Eisenblech, der mit Füßen
versehen ist. Der Gehäusemantel A umschließt ein z. B. ebenfalls aus Blech bestehendes
Rohr B von kleinerem Durchmesser, das oben und unten durch je drei wärmeisolierende
Distanzbolzen E in dem Gehäusemantel A gehalten ist und mit diesem einen ringförmigen
Kanal bildet. In dem Rohr B ist ein von drei gleichmäßig verteilten Keramikstäben
F getragener schraubenförmiger Heizleiter D eingebaut, der aus verhältnismäßig massearmen
Heizwendeln. aus Eisen reinster Zusammensetzung, z. B. aus reinem verzinktem Eisendraht,
besteht. Die drei Keramikstäbe F halten den Heizleiter D frei schwebend und'sind
mittels Distanzteilen mit dem Rohr verbunden. Die Drahtenden des Heizleiters D sind
an einen im unteren Teil des Gehäusemantels A vorgesehenen Anschlußstecker geführt,
der über ein nicht gezeichnetes Kabel an ein Wechselstromnetz anschheßbar ist. Das
Heizgerät ist oben durch einen siebartigen Deckel abgeschlossen.
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Wie aus Abb. 3 b ersichtlich ist, besteht der schraubenförmig angeordnete
Heizleiter D aus einer fortlaufenden einlagigen Wendel, die durch die Keramikstäbe
F zu einem einbaufertigen Element zusammengehalten ist.
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Die zu erwärmende Luft strömt in Pfeilrichtung durch den Ringkanal
zwischen dem Gehäusemantel A und dem Rohr B, das durch den Heizleiter
D induktiv erhitzt wird. Ein weiterer Teil der Luft strömt in Pfeilrichtung
durch den schraubenförmigen Heizleiter D, der seine Wärme unmittelbar an die Luft
abgibt. Auf diese Weise wird die Luft rasch und mit geringem Stromaufwand erwärmt,
wobei der Heizleiter D eine Betriebstemperatur von etwa 350° C innerhalb des Heizgerätes
annimmt. Ist die Raumtemperatur auf den gewünschten Wert angestiegen, so wird je
nach Auslegung des Gerätes nur die Endtemperatur abgegeben, für die das Gerät bestimmt
ist. Bei Erreichen der Endtemperatur des zu beheizenden Raumes nimmt das Heizgerät
nur einen geringen Strom aus dem Wechselstromnetz auf, weil sein innerer selbstregelnder
Widerstand am höchsten ist und somit die Energiezufuhr feinfühlig selbst regelt,
ohne daß hierzu besondere Regeleinrichtungen erforderlich sind.
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Die in Abb. 4 und 4 a dargestellte Ausführungsform eines größeren
Raumheizgerätes hat ein aus keramischem Werkstoff bestehendes kastenförmiges Gehäuse
A', in dem unter Fortfall eines besonderen Heizungsschachtes wie des Rohres B der
ersten Ausführungsform der Heizleiter D angeordnet ist. Der Heizleiter besteht ebenfalls
aus massearmen Heizwendeln, die um die Keramikstäbe F gewickelt sind. Diese vier
Keramikstäbe F sind von einem Blechrahmen J getragen, in den sie oben und unten
eingelassen sind. Die Keramikstäbe F sind rillenartig ausgebildet und tragen die
gesamte Heizwicklung. Der Blechrahmen J ist mit einem Spannrahmen K verschraubt,
der mit Hilfe von vier Stehbolzen L mit einem Fahrgestellrahmen H verschraubt ist.
Letzterer hat unten eine siebartige (Öffnung für den Luftzutritt. Das. Gerät ist
durch einen siebartigen Blechdeckel verschlossen, der mit dem Spannrahmen K verschraubt
ist. Die Enden der Heizwicklung sind an einen nicht gezeichneten Stecker zum Anschluß
an ein Wechselstromnetz geführt.
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Durch die schwebende Lagerung des Heizleiters D in dem Keramikgehäuse
A' sowie die schraubenförmige Anordnung des Heizleiters D wird eine große nutzbare
Heizungsfläche erhalten, die sowohl nach innen als auch nach außen schnell wirkt
und einen selbstregelnden Wärmeaustausch an die Raumluft ermöglicht.
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Die Formgestaltung des äußeren Gehäusekörpers A bzw.
A' ist von untergeordneter Bedeutung. Dieses Gehäuse kann aus verschiedenen
Werkstoffen, wie Blech, Keramik od. dgl., bestehen. Dagegen ist der innere Aufbau
des Heizgerätes und insbesondere die Anordnung des Heizleiters von Einfluß auf den
Wärmeaustausch an die Raumluft. Insbesondere ist es notwendig, daß die Einlaß- und
Auslaßöffnung des Raumheizgerätes gleich groß bemessen sind.