DE2850111B1 - Anordnung eines elektrischen Heizelementes in einem Kanal zur Erwaermung insbesondere eines diesen durchstroemenden Luftstromes - Google Patents

Description

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gleichlange Windungsabschnitte (5).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Windungsabschnitte (5) etwa der größten lichten Weite des Kanals (2) entsprechen.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsabschnitte (5) pro Windung unterschiedlich lang ausgebildet sind.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Windung die von den Windungsabschnitten (5) gebildeten Winkel (6) zueinander unterschiedliche Größen haben.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelecken (4) mehr oder weniger abgerundet ausgebildet sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Leiter (3) vorgesehen ist und daß die Leiter (3) im Kanal (2) zueinander mehrgängig angeordnet sind.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mäanderförmig oder ähnlich geformte Leiter (3).

9. Verfahren zur Herstellung des in den vorherigen Ansprüchen gekennzeichneten Heizelementes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiter (3) aus elastischem Werkstoff auf einem im Profil mehreckigen Stab schraubenförmig aufgewickelt und als dann von diesem abgestreift wird.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines elektrischen Heizelementes der im Oberbegriff des Anspruches 1 gekennzeichneten Gattung.

Bei einem aus der DE-OS 26 08 510 bekannten Heizelement dieser Art ist der Leiter um einen in den Kanal einzusetzenden, im Profil vieleckigen Träger aus elektrischen nicht leitenden und hoch-warmfestem Werkstoff im wesentlichen einer Schraubenlinie folgend gewickelt und entsprechend dem Profil des Trägers abschnittsweise abgewinkelt.

Hierbei bildet aber der Träger einen beträchtlichen

Strömungswiderstand für den Gasstrom.

Darüber hinaus ist bei einer derartigen Anordnung der elektrischen Heizung der damit erzielbare Wirkungsgrad relativ gering, weil hierbei die Erwärmung der durchströmenden Luft im wesentlichen nur nahe der Kanalwandung erfolgt, so daß ein relativ langer Kanal und eine ebenso relativ lange Heizung erforderlich ist, um den Luftstrom zumindest annähernd gleichmäßig zu erwärmen.

ίο Gemäß der DE-AS 11 18 904 ist ferner ein elektrischer Durchlauferhitzer bekannt, bei dem eine im vom Nutzwasser durchflossenen Kanal angeordnete, unisolierte Heizwendel eine von der kreisrunden Form des Kanalquerschnittes abweichende, mehreckige Gestalt aufweist und die Kanalwand nur punktweise berührt.

Zudem sind hier die Ecken der Wendel durch eine relativ dünne, die Kanalwand überziehende Glasur an der Kanalwand befestigt oder die Ecken der Wendel sind in Gewindegängen der Kanalwand gehalten, um die Lage der Wendel eindeutig zu fixieren, ohne daß die Wärmeabgabe der Wendel an das den Heizkanal durchströmende Wasser gestört werden soll.

Aber auch hierbei erfolgt die Erwärmung eines den Kanal passierenden Mediums im wesentlichen nur nahe der Kanalwand, woraus ein relativ geringer Wirkungsgrad resultiert.

Weiterhin ist aus der DE-AS 24 06 768 ein elektrischer Heizkörper zur Erwärmung von ruhenden oder bewegten Flüssigkeiten oder Gasen mit drei oder einem Vielfachen von drei, wahlweise parallel, in Reihe, im Dreieck oder Stern schaltbaren Rohrheizkörpern bekannt.

Hierbei bilden die Rohrheizkörper in an sich bekannter Weise ein Heizbündel in Form einer mehrgängigen Schraube, über das ein oder mehrere weitere Heizbündel aus schraubenlinig geformten Rohrheizkörpern geschoben werden können, die einen entsprechend größeren Durchmesser und eine Steigung aufweisen, die dieselbe ist, wie die Steigung der schraubenlinig geformten Rohrheizkörper des ersten Heizbündels, um eine möglichst große Heizleistung bei kleinstmöglichen Abmessungen zu erreichen.

Dieses angestrebte Ziel wird zwar erreicht, aber die Herstellung derartiger Heizkörper ist relativ schwierig und teuer. Zudem ist ein beträchtlicher Materialaufwand, nämlich für die die elektrische Heizwendel umgebenden Rohre erforderlich.

Ferner führen diese voluminösen Heizkörper in einem von einem Medium durchströmten Kanal zu relativ hohen, den Wirkungsgrad erheblich mindernden Strömungsgeschwindigkeiten.

Mit der Erfindung wird nun zum Zwecke der Verbesserung des Wirkungsgrades mit einfachsten Mitteln bei geringmöglicher Verminderung des Kanalquerschnittes durch die elektrische Heizung im Kanal eine bislang unerreicht gleichmäßige Verteilung der Heizungs-Wärmeübertragungsflächen als bislang angestrebt.
Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die im Anspruch 1 offenbarten Merkmale.

Durch diese Maßnahmen wird ein bislang zusätzlich erforderlicher Träger für den Heizleiter entbehrlich, womit einerseits die Herstellungskosten erheblich gesenkt werden. Andererseits entfallen auch die bislang durch die Heizleiterträger bedingten Strömungswiderstände, woraus bei gleicher Querschnittsbemessung eines Kanals wie bisher geringere Luftstrom-Strömungsgeschwindigkeiten und eine sich daraus ergeben-

ORIGINAL INSPECTED

de längere Einwirkungszeit der Heizung auf den Luftstrom als bisher resultieren.

Zudem werden eine bislang unerreicht gleichmäßige Umströmung aller Zonen der Heizung erzielt und damit zonenweise Überhitzungen der Heizung vermieden.

Vor allem bei einem pro Windung zweimal abgewinkelten Heizleiter ist es vorteilhaft, wenn die Windungsabschnitte gleiche Längen haben und vorzugsweise zudem die Längen der Windungsabschnitte etwa der größten lichten Weite des Kanals entsprechen.

Insbesondere bei einem pro Windung mehr als zweimal, vorzugsweise dreimal abgewinkelten Heizleiter ist es zur Erzielung einer noch gleichmäßigeren Erwärmung über den gesamten Luftstromquerschnitt vorteilhaft, die Windungsabschnitte pro Windung zueinander unterschiedlich lang auszubilden.

Hierzu kennzeichnet sich eine vorteilhafte Weiterbildung dadurch, daß ausschließlich bzw. im Zusammenhang mit dem vorbeschriebenen Merkmal pro Windung die von den Windungsabschnitten gebildeten Winkel zueinander unterschiedliche Größen haben.

Bei alledem können die Winkelecken mehr oder weniger abgerundet ausgebildet sein.

Eine den Wirkungsgrad zusätzlich verbessernde Ausgestaltung des vorbeschriebenen Gegenstandes, womit auch eine noch kompaktere Gestaltung dessen als bisher erzielbar ist, kennzeichnet der Anspruch 7.

Ein weiteres, die Wärmeübergangsfläche auf geringem Raum vergrößerndes Merkmal ist dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter vor dem Wickeln mäanderförmig, o. ä. umgeformt worden ist.

Ein Verfahren zur Herstellung des zuvor gekennzeichneten Heizelementes ist im Anspruch 9 gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Teil einer elektrischen Heizung zur Erwärmung eines Luftstromes in der Vorderansicht,

F i g. 2 desgleichen im Querschnitt,

Fig.3 eine weitere Ausführungsform ebenfalls im Querschnitt,

F i g. 4 eine weitere Gestaltung einer Einzelheit.

Hierbei ist die elektrische Heizung 1 in einem von Luftstrom durchströmbaren Kanal 2 kreisförmigen Querschnittes eingesetzt.

Die Heizung besteht aus einem bandförmigen elektrischen Leiter 3 mit hohem elektrischen Widerstand, der im wesentlichen einer Schraubenlinie folgend abschnittsweise abgewinkelt und so im Kanal 2 angeordnet ist, daß sich der Leiter 3 ausschließlich mit seinen Winkelecken 4 an der Innenwand des Kanals 2 abstützt.

Der Kanal 2 besteht aus elektrischem, hoch-warmfestem Isolationsmaterial.

Der Kanal 2 kann aber auch nur mit vorgenanntem Material ausgekleidet sein.

Auch ist es möglich, an den Winkelecken 4 des Leiters warmfeste Isolierstücke zu haltern, um in jedem Falle Windungs- und Masseschlüsse sicher zu verhindern. Die Winkelecken 4 sind von Leiter-Windung zu Leiter-Windung zueinander versetzt angeordnet und ein Winkelschenkel jeder Leiter-Windung ist nahezu diametral gerichtet. Zur Herstellung einer in den Fig. 1 und 2 dargestellten Heizung 1 ist ein bandförmiger Leiter 3 zunächst um einen im Profil im wesentlichen rechteckigen Stab mit kleinen und gerundeten kurzen Querschnittsseiten schraubenlinienförmig und am Stab dicht anliegend aufgewickelt worden.

Wird als dann der gewickelte Leiter 3 vom Stab abgestreift, entspannt sich der Heizleiter unter Vergrößerung der von den Windungsabschnitten 5 gebildeten Winkel 6 und unter gleichzeitiger Vergrößerung der Windungssteigung, so daß nunmehr die Winkelecken 4, wie aus der F i g. 2 ersichtlich, von Windung zu Windung zueinander versetzt und die im wesentlichen geraden Windungsabschnitte zueinander sich etwa sternförmig kreuzend angeordnet sind.

Zur Herstellung des in F i g. 3 dargestellten Heizelementes ist ein Leiter 3 um einen im Querschnitt dreieckigen Stab mit zueinander ungleichlangen Querschnittsseiten gewickelt worden, womit ein noch größerer Raumerfüllungsgrad als mit dem in den F i g. 1 und 2 gezeigten Heizleiter erzielbar ist. Es ist auch möglich, einen Leiter 3 z. B. um einen im Querschnitt rhombus- oder trapezförmigen Stab zu wickeln.

In Fig.4 ist ein bandförmiger Leiter 3 zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche vor dem Wickeln mäanderförmig umgeformt worden.

Fertigungstechnisch am einfachsten ist die Herstellung der Heizung, wenn ein Leiter 3 um einen Stab rechteckigen Querschnittes geringer Dicke gewickelt wird, wonach man die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Heizung erhält.

Dabei ist es ferner vorteilhaft, statt eines Leiters runden Querschnittes einen bandförmigen Leiter zu verwenden, da dieser wesentlich einfacher als Runddraht in die vorbeschriebene Raumform gebracht werden kann, ohne sich dabei zu verwinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anordnung eines elektrischen Heizelementes in einem Kanal zur Erwärmung eines den Kanal durchströmenden Gasstromes, insbesondere Luft, bestehend aus einem elektrischen draht- oder bandförmigen, isoliert gehalterten Heizleiter mit hohem elektrischen Widerstand, der im wesentlichen einer Schraubenlinie folgend abschnittsweise abgewinkelt und im Kanal ausschließlich mit den Winkelecken an der Kanalinnenwand sich abstützend angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a.) die Winkelecken (4) sind der Schraubenlinie folgend von Windung zu Windung zueinander versetzt angeordnet, und

b.) pro Windung ist mindestens einer der Winkelschenkel die Mittelachse des Kanals (2) mindestens annähernd kreuzend angeordnet.