DE19505930A1 - Electric resistance heater for heating air - Google Patents
Electric resistance heater for heating airInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Widerstandsheizelement zum Erwärmen eines gasförmigen Mediums gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electrical Resistance heating element for heating a gaseous Medium according to the preamble of claim 1.
Elektrische Heizelemente dieser Art finden insbesondere in elektrischen Geräten zur Erwärmung von Luft, wie z. B. Fön, Heizlüfter, Konvektoren, Wäschetrockner oder dergleichen Anwendung; sie lassen sich aber in gleicher Weise auch zur Erwärmung anderer gasförmiger Medien einsetzen. Bei solchen Geräten wird ein durch ein Gebläse erzeugter Luftstrom durch einen aus mindestens einem derartigen Heizelement bestehenden Heizkörper geführt. Während des Durchströmens findet zwischen dem Heizleiter und dem Luftstrom ein Wärmeaustausch statt.Electric heating elements of this type are found in particular in electrical devices for heating air, such as. B. hair dryer, Fan heaters, convectors, tumble dryers or the like Application; but they can also be used in the same way Use heating other gaseous media. In such Devices are subjected to an air flow generated by a fan one of at least one such heating element existing radiator. During the flow takes place between the heating conductor and the air flow Heat exchange instead.
Bei den bekannten Heizelementen besteht der Heizleiter in aller Regel aus einem wendel- oder mäanderförmig gebogenen Widerstandsdraht, der an einer oder auch zwei Trägerplatten aus elektrisch isolierendem und hitzebeständigem Material, wie z. B. Micanit, gehalten ist. Da die Gerätehersteller sich im Laufe der Zeit bei der Herstellung von Gehäusen für die eingangs genannten elektrischen Geräte auf Standardabmessungen für die Heizkörper geeinigt haben, sind diese Standardabmessungen bei der Konstruktion der Heizkörper zu beachten.In the known heating elements, the heating conductor consists of usually from a helical or meandering curve Resistance wire attached to one or two base plates made of electrically insulating and heat-resistant material, such as B. micanite. Because the device manufacturers themselves over time in the manufacture of housings for the electrical devices mentioned at the beginning Standard dimensions for the radiators have been agreed these standard dimensions when designing the Radiators to be observed.
Bei einem Heizelement der eingangs angegebenen Art sind die Spitzen eines zickzackartig geformten Heizleiterdrahtes durch kreisrunde Bohrungen in zwei zueinander parallelen Trägerplatten hindurchgesteckt (DE 25 35 478 A1). Zur Lagesicherung der Trägerplatten und Abdeckung nach außen sind zwei weitere, zu den Trägerplatten parallele Deckplatten im lichten Abstand von den Windungsspitzen angeordnet, die gleichzeitig einen Teil des Rahmens des Heizelementes bilden. Da, bedingt durch die Anordnung und Funktionsweise des Gebläses, der größte Luftdurchsatz im zentralen Bereich des im Luftstrom liegenden Querschnitts des Heizelements stattfindet, ist die Lufterwärmung in den drei, durch die Trägerplatten gebildeten Kammern ungleichmäßig. Da die Windungsspitzen in den äußeren Kammern quer zur Richtung des Luftstroms angeordnet sind, wirken sie wie ein Sieb, d. h. es besteht die Gefahr, daß sie sich mit Staub und Schmutz zusetzen. Infolge ungleichmäßiger Erwärmung kann der Heizleiter in diesen Kammern aufglühen, was zum unerwünschten Verbrennen von Staubansammlungen führen kann.In the case of a heating element of the type specified at the outset, these are Tips of a zigzag shaped heating wire through circular holes in two parallel to each other Carrier plates inserted through (DE 25 35 478 A1). For Secure the position of the carrier plates and cover to the outside are two more parallel to the carrier plates Cover plates a short distance from the winding tips arranged, which is part of the frame of the Form heating element. Because of the arrangement and Function of the blower, the largest air flow in the central area of the cross-section lying in the air flow of the heating element takes place, the air heating is in the three chambers formed by the carrier plates uneven. Because the winding tips in the outer chambers arranged transversely to the direction of the air flow, they act like a sieve, d. H. there is a risk that they will deal with Add dust and dirt. As a result, more uneven The heating conductor can heat up in these chambers, causing unwanted burning of dust accumulations can lead.
Dazu kommt eine etwas umständliche Herstellungsweise dieser Heizelemente. Da schon aus Leistungsgründen jedes Heizelement mit mehreren hintereinanderliegenden Heizleiteranordnungen versehen ist, muß der zickzackförmig vorgefaltete Heizleiterdraht jeweils am Ende der Länge eines Heizelements gefaltet werden, bevor er in entgegengesetzte Richtung zurückgeführt werden kann.There is also a somewhat cumbersome way of producing this Heating elements. Because for performance reasons, each Heating element with several one behind the other Heating conductor arrangements is provided, the zigzag prefolded heating wire at the end of the length of each Heating element can be folded before moving into opposite Direction can be traced.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement anzugeben, dessen Heizleiter auf einfache Art und Weise hergestellt und an den Trägerplatten befestigt werden kann und eine möglichst gleichmäßige Erwärmung des Luftstromes in allen Kammern des Heizelementes zu erzielen.Against this background, the object of the invention based on specifying a heating element whose heating conductor is on manufactured in a simple way and on the carrier plates can be attached and as uniform as possible Heating of the air flow in all chambers of the heating element to achieve.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein elektrisches Widerstandsheizelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a electrical resistance heating element with the features of Claim 1 solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments result from the Subclaims.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Heizleiter als Wendel auszubilden, die auf einfache Weise vorgefertigt werden kann und die Wendel an mindestens einer, vorzugsweise zwei zueinander parallelen und im Abstand voneinander liegenden Trägerplatten in Durchbrechungen zu fixieren, durch welche die Umkehrstellen der einzelnen Windungen der im Querschnitt flachovalen Wendel hindurchgesteckt werden. Die einander gegenüberliegenden Längsseiten der Wendel werden dabei in einander in Querrichtung der Trägerplatte gegenüberliegenden Aufnahmen fixiert. Dabei liegen der auf- und absteigende Ast der Umkehrstellen der einzelnen Windungen der Wendel jeweils in einer parallel zum Luftstrom liegenden Ebene, wodurch die Gefahr von Staubablagerungen reduziert wird. Die eigentliche Steigung der Wendel ist so auf den Bereich zwischen den Trägerplatten konzentriert, was unter anderem dazu führt, daß die Trägerplatten ohne weitere Maßnahmen in ihrer Lage gehalten werden, d. h. sich nicht unbeabsichtigt aufeinander zubewegen können.The basic idea of the invention is the heating conductor train as a helix that is prefabricated in a simple manner can be and the coil on at least one, preferably two parallel to each other and at a distance from each other to fix lying support plates in openings, through which the reversal points of the individual turns of the with a flat oval coil in cross section. The opposite long sides of the helix are in each other in the transverse direction of the carrier plate opposite shots fixed. Here are the and descending branch of the reversal points of each Windings of the helix each in a parallel to the air flow lying level, reducing the risk of dust deposits is reduced. The actual slope of the helix is like this focused on the area between the carrier plates, what inter alia leads to the fact that the carrier plates without further Measures are held in their position, d. H. not yourself can move towards each other unintentionally.
Die Fixierung der Umkehrstellen der einzelnen Windungen der Wendel kann in einfacher Weise in Querschlitzen erfolgen, wobei die Aufnahmen für den Heizleiterdraht an den Enden der Schlitze gebildet sind. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht parallel zur Längsrichtung der Trägerplatten verlaufende Längsschlitze vor, deren Breite der jeweiligen Breite der Wendel entspricht und bei denen die Aufnahmen für den Heizleiter durch wellen- oder zickzackförmige Profilierung der Längsränder dieser Schlitze erfolgt. Um durch durchgehende Schlitze die Quersteifigkeit der Trägerplatten nicht zu vermindern, ist es möglich, die Längsschlitze durch querverlaufende Stege zu unterteilen, in denen zur Erzielung einer gleichmäßigen Steigung der Heizleiterwendel im Bereich dieser Stege ein oder mehrere Querschlitze zur Fixierung einzelner Windungen der Wendel vorgesehen sein können.The fixation of the reversal points of the individual turns of the Helix can easily be made in transverse slots, the receptacles for the heating wire at the ends of the Slots are formed. A particularly beneficial one Embodiment looks parallel to the longitudinal direction of the Carrier plates extending longitudinal slots in front, their width corresponds to the respective width of the helix and for those the recordings for the heating conductor by wave or zigzag profiling of the longitudinal edges of these slots he follows. To ensure transverse rigidity through continuous slots the carrier plates do not lessen, it is possible to Subdivide longitudinal slots by transverse webs, in those to achieve a uniform slope of the Heating conductor coil in the area of these webs one or more Cross slots for fixing individual turns of the helix can be provided.
Die Fixierung der Heizleiterwendel in solchen Längsschlitzen hat den großen Vorteil, daß durch die Trägerplatten keine vollständige Abtrennung der Kammern für den Luftstrom stattfindet, so daß ein Luftaustausch zwischen den Kammern erfolgen kann mit der Folge einer gleichmäßigeren Erwärmung des Luftstromes.The heating conductor coil is fixed in such longitudinal slots has the great advantage that none through the carrier plates complete separation of the airflow chambers takes place so that an air exchange between the chambers can take place with the consequence of a more uniform heating of the air flow.
Da in aller Regel die mittlere Kammer größer ist als die äußeren Kammern und außerdem gebläsebedingt einen stärkeren Luftdurchsatz hat als diese, besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, den in diesem Bereich liegenden Teilen der Heizleiterwindungen eine wellen- oder zickzackförmige Gestalt vorzugsweise in einer quer zur Längsachse der Wendel verlaufenden Ebene zu geben. Dadurch wird es möglich, im Bereich der mittleren Kammer eine größere Länge an Heizleiterdraht unterzubringen, als sie dem Abstand der Trägerplatten bzw. der dem Abstand der Trägerplatten entsprechenden Länge der Wendelwindungen entspricht, so daß hier eine entsprechend größere Wärmemenge zur Abgabe an den Luftstrom zur Verfügung gestellt werden kann.As the middle chamber is usually larger than that outer chambers and also a stronger one due to the fan Air flow has than this, according to the invention Possibility of the parts of the Heating conductor turns a wavy or zigzag Shape preferably in a transverse to the longitudinal axis of the coil level to give. This makes it possible to Greater length in the area of the middle chamber Heat conductor wire to accommodate as the distance of the Carrier plates or the distance between the carrier plates corresponds to the corresponding length of the spiral turns, so that here a correspondingly larger amount of heat for delivery to the Airflow can be provided.
Die Ausbildung des Heizleiters als Wendel mit flachovalem bis flachrechteckigem Querschnitt schafft auch die Voraussetzung dafür, daß im Verlauf einer Heizleiterwendel durch einfaches Auseinanderziehen der Wendel Abschnitte mit unterschiedlicher Steigung gebildet werden können, die zu einer unterschiedlichen Belastung führen. Wenn dieses Auseinanderziehen in ganzzahligen Vielfachen der Teilung der Aufnahmen in den Trägerplatten erfolgt, sind ohne zusätzliche Maßnahmen auch Anordnungen mit unterschiedlichen Abständen der Windungen untereinander im Verlauf des wendelförmigen Heizleiters möglich.The formation of the heating conductor as a spiral with a flat oval up to a flat rectangular cross section also creates that Prerequisite for that in the course of a heating coil by simply pulling the spiral sections apart different slope that can be formed lead to a different load. If this Pull apart in integer multiples of the division of the Recordings made in the carrier plates are without additional measures including arrangements with different Intervals of the turns among themselves in the course of helical heating conductor possible.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention will now be described with reference to the drawings explained. It shows
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Widerstandsheizelement in Seitenansicht, Fig. 1 shows an inventive resistive heating element in a side view,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Widerstandsheizelement entlang der Linie II-II in Fig. 1, die Fig. 2 shows a cross section through the resistance heating element along the line II-II in Fig. 1, the
Fig. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen der Trägerplatten in Draufsicht, FIGS. 3 to 5 different embodiments of the support plates in plan view,
Fig. 6 ein Detail der Trägerplatte gemäß Fig. 5 in größerem Maßstab und Fig. 6 shows a detail of the support plate according to FIG. 5 on a larger scale and
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform des wendelförmigen Heizleiters. Fig. 7 shows another embodiment of the helical heating conductor.
In den Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes elektrisches Widerstandsheizelement 1 in Seitenansicht und Querschnitt dargestellt. Mittels zweier paralleler und im Abstand zueinander liegenden Trägerplatten 2 sind zwei parallel zueinander nebeneinander verlaufende Heizleiterwendeln 3 rechtwinklig zu den durch die Trägerplatten 2 gebildeten Ebenen gehalten. Die Trägerplatten 2 weisen einen etwa rechteckförmigen Umriß auf; sie bestehen aus einem nichtleitenden, hitzebeständigen Material, wie z. B. Micanit.In Figs. 1 and 2, an inventive electrical resistance heating element 1 is shown in side view and cross-section. By means of two parallel and spaced-apart carrier plates 2 , two heating conductor coils 3 running parallel to one another are held at right angles to the planes formed by the carrier plates 2 . The carrier plates 2 have an approximately rectangular outline; they consist of a non-conductive, heat-resistant material, such as. B. Micanite.
Die Heizleiterwendeln 3 sind aus geglühtem Widerstandsdraht gewickelt; sie haben im Querschnitt flach-rechteckige Form. Die einzelnen Windungen 4 besitzen jeweils zwei parallele Längsseiten 5, deren gemeinsame Enden 6 halbkreisförmig verbunden sind. Der Abstand der einzelnen Windungen 4 der Wendeln 3 voneinander, d. h. die Steigung der Wendeln 3 ist mit a, die Breite der Wendel 3 mit b bezeichnet.The heating conductor coils 3 are wound from annealed resistance wire; they have a flat, rectangular cross-section. The individual windings 4 each have two parallel longitudinal sides 5 , the common ends 6 of which are connected in a semicircle. The distance between the individual turns 4 of the helixes 3 from one another, ie the pitch of the helixes 3 is denoted by a, the width of the helixes 3 by b.
Der Übersichtlichkeit der Darstellung wegen ist auf die Wiedergabe an sich bekannter und deshalb für die Erfindung unwesentlicher Details, wie Kabel für die Stromzufuhr zum Heizdrahtthermostat etc. verzichtet. The clarity of the presentation is due to the Reproduction known per se and therefore for the invention insignificant details, such as cables for the power supply to the Heating wire thermostat etc. omitted.
Zur Befestigung der Heizleiterwendeln 3 an den Trägerplatten 2 sind beide Enden 6 der einzelnen Windungen 4 auf beiden Seiten des Heizleiters 3 durch Durchbrechungen in den Trägerplatten 2 gesteckt. Unter den mannigfaltigen Möglichkeiten sind drei verschiedene Arten der Ausbildung der Durchbrechungen in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt.To attach the heating conductor coils 3 to the carrier plates 2 , both ends 6 of the individual turns 4 are inserted on both sides of the heating conductor 3 through openings in the carrier plates 2 . Among the many possibilities are three different ways of forming the openings shown in FIGS. 3, 4 and 5.
Fig. 3 zeigt eine Trägerplatte 2 in der Draufsicht. Die Durchbrechungen bestehen hier aus zwei parallel nebeneinander verlaufenden Reihen von Schlitzen 7, die quer zur Längsrichtung der Trägerplatte 2 und in gleichen Abständen a voneinander angeordnet sind. Die jeweiligen Abschnitte des Heizleiterdrahtes finden so an den Enden der Schlitze 7 eine Fixierung nach außen und gegeneinander in Aufnahmen, in denen sie durch die elastische Rückstellkraft des Drahtes gehalten werden. Bei dieser Anordnung findet lediglich in dem Bereich zwischen den Trägerplatten 2 eine die Steigung der Wendel ausmachende Verschränkung der einzelnen Windungen statt (siehe Fig. 1). Die jeweils über die Trägerplatten 2 überstehenden Enden 6 liegen in den durch die Schlitze 7 bestimmten Ebenen. Fig. 3 shows a carrier plate 2 in plan view. The openings consist here of two parallel rows of slots 7 , which are arranged transversely to the longitudinal direction of the carrier plate 2 and at equal distances a from each other. The respective sections of the heating conductor wire are thus fixed at the ends of the slots 7 to the outside and against one another in receptacles in which they are held by the elastic restoring force of the wire. With this arrangement, only in the area between the carrier plates 2 does the incline of the individual turns make up the pitch of the helix (see FIG. 1). The ends 6 projecting above the carrier plates 2 lie in the planes determined by the slots 7 .
Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 und 5 sind die Aufnahmen für die einzelnen Abschnitte der Windungen 4 der Heizleiterwendeln 3 entlang der Längsränder von in Richtung der Trägerplatten 2′ bzw. 2′′ verlaufenden Längsschlitzen 8 gebildet. Diese Ausbildung kann anhand eines in Fig. 6 gezeigten Details aus Fig. 5 in größerem Maßstab erläutert werden.In the embodiments of FIGS. 4 and 5, the mounts for the individual portions of the windings 4 of the Heizleiterwendeln 3 along the longitudinal edges of in the direction of the panels 2 'and 2' 'extending longitudinal slots 8 are formed. This embodiment can be explained on a larger scale on the basis of a detail from FIG. 5 shown in FIG. 6.
Die Längsränder 9 der Schlitze 8 sind hier etwa wellenförmig bzw. zickzackförmig ausgebildet und bestehen aus einer Aneinanderreihung von Einbuchtungen 10, die durch dazwischenliegende Vorsprünge 11 voneinander getrennt sind. Jeweils zwei Einbuchtungen 10 liegen einander quer zur Längsrichtung der Trägerplatte 2′ gegenüber; sie bilden Aufnahmen für jeweils einen Abschnitt einer Windung 4 eines Heizleiterdrahtes, wobei die Windung zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Aufnahmen in ähnlicher Weise gehalten ist wie in jeweils einem der Querschlitze 7 gemäß Fig. 3. Die Abschnitte der Einbuchtungen 10 bzw. Aufnahmen entsprechen der Ganghöhe a der betreffenden Heizleiterwendel 3, die Abstände der Aufnahmen in Querrichtung der Breite b der Wendel 3 (Fig. 2).The longitudinal edges 9 of the slots 8 are here approximately wave-shaped or zigzag-shaped and consist of a series of indentations 10 which are separated from one another by projections 11 located between them. Each two indentations 10 lie opposite one another transversely to the longitudinal direction of the carrier plate 2 '; they form receptacles for each section of a turn 4 of a heating conductor wire, the turn between the two opposing receptacles being held in a manner similar to that in each of the transverse slots 7 according to FIG. 3. The sections of the indentations 10 or receptacles correspond to the pitch a of the respective heating coil 3, the distances of the images in the transverse direction of the width b of the coil 3 (Fig. 2).
Da über die gesamte Länge der Trägerplatten 2 durchgehende Längsschlitze 8 die Quersteifigkeit beeinträchtigen könnten, ist es sinnvoll, die Längsschlitze 8 in gewissen Abständen durch Stege 12 zu unterbrechen (Fig. 4). Wenn jeweils ein Steg 12, wie in Fig. 4 angedeutet, dessen Breite sich in das Raster n × a einfügen muß, nicht ausreicht, besteht auch die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Möglichkeit, einen entsprechend breiteren Steg 10′ vorzusehen und in diesem in der entsprechenden Teilung a einen oder auch mehrere Querschlitze 7 anzuordnen.Since continuous longitudinal slots 8 could impair the transverse rigidity over the entire length of the carrier plates 2 , it makes sense to interrupt the longitudinal slots 8 at certain intervals by means of webs 12 ( FIG. 4). If each web 12 , as indicated in Fig. 4, the width of which must fit into the grid n × a, is not sufficient, there is also the possibility shown in FIGS. 5 and 6 to provide a correspondingly wider web 10 'and in to arrange one or more transverse slots 7 in the corresponding division a.
Fig. 7 zeigt dann noch in einem der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt durch ein Heizelement 1′ die Möglichkeit, den Heizleiterdraht in den Bereichen 5′ zwischen den beiden Trägerplatten wellenförmig auszubilden. Dadurch vergrößert sich die dort unterzubringende Länge an Heizleiterdraht, so daß in diesem Bereich die Heizleistung erhöht wird. Fig. 7 then shows in a cross-section corresponding to FIG. 2 through a heating element 1 'the possibility of forming the heating conductor wire in the areas 5 ' between the two carrier plates in a wave shape. This increases the length of the heating conductor wire to be accommodated there, so that the heating power is increased in this area.
Claims (14)
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Cited By (3)
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EP1239702A2 (en) | 2001-03-07 | 2002-09-11 | MicroHellix Systems GmbH | Electrical heating coil which heats a flowing gaseous medium and its electrical resistive heating element |
US6864467B2 (en) | 2002-11-09 | 2005-03-08 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Heater for gaseous media |
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