DE3915272A1 - Heizelement fuer elektrische raumheizkoerper, besonders vom durchflusstyp - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizelement, das zur Anwendung in elektrischen Raumheizkörpern besonders vom Durchflußtyp paßt und wenigstens einen elektri­ schen Widerstand des rohrförmigen Typs und eine sich daran anschließende, die Wärmeabgabefläche erweiternde Metallblechkonstruktion aufweist.

Solche Heizelemente sind beabsichtigt, innerhalb einer Gehäusekonstruktion eines elektrischen Heizkörpers angeordnet zu werden, die mit geeigneten Lufteintritt- und Luftaustrittöffnungen versehen ist. Mehrere alterna­ tive Ausführungsformen einer sich an einen rohrförmigen Widerstand anschließenden Rippenkonstruktion sind z.B. aus den deutschen Offenlegungsschriften 24 31 211 und 26 03 706 bekannt. Diese Rippenkonstruktion kann zum Beispiel aus einem um den rohrförmigen Widerstand ge­ wickelten Metallband bestehen, das eine spiralförmige Konstruktion bildet. Eine solche Rippe kann auch an einen metallenen Mantel des rohrförmigen Widerstands angelötet sein. Um den rohrförmigen Widerstand kann auch ein Satz Metallbleche angeordnet werden, wobei der Widerstand dadurch an seinen Platz montiert wird, daß er durch in den Blechen befindliche Löcher ge­ schoben wird. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs können diese Bleche mittels einer Klemmungs- oder einer Lötverbindung an der Mantelfläche des rohrför­ migen Widerstands befestigt werden. Um den rohrför­ migen Widerstand herum kann auch ein Metall-, beispiels­ weise ein Aluminiumblech, geklemmt werden, das außerdem zum Effektivieren des Wärmeübergangs gerippt sein kann. Zum Ausführen einer solchen Klemmung werden verschiedene Techniken verwendet. Ein geripptes Heizelement kann auch aus einem einheitlichen Stück hergestellt werden, das z.B. aus stranggepreßtem Aluminium bestehen kann. Ein solches Stück weist einen rohrförmigen Teil auf, an dem eine wärmeerzeugende, elektrisch isolierte Konstruktion in einer der Technik eines rohrförmigen Widerstands ähnlichen Weise ausgeführt werden kann. An dem Stück können zum Wärmeübergang beitragende, vorspringende Schwingen durch Nachbearbeitung ausgeformt werden. Eine Variation dieser Lösung ist eine Konstruktion, in der innerhalb des rohrförmigen Teils des Stücks ein rohr­ förmiger Widerstand angeordnet wird, und der rohrförmige Teil dicht um den rohrförmigen Widerstand geklemmt wird. Alle obenerwähnten Lösungen sind mit nachteiligen Fak­ toren verbunden.

Die Herstellung einer Spiralrippe geschieht in einer besonderen, zu diesem Zweck gebauten Maschine. Das Verfahren ist verhältnismäßig langsam und somit auch teuer. Außerdem weist eine spiralförmige Rippe tech­ nische Schwächen auf: ihre Wärmeübertragungsfähigkeit ist nicht so gut wie die separater, zu dem rohrförmigen Widerstand senkrechter Rippenbleche. Dazu muß die Spi­ ralrippe zur Ermöglichung des Windens an ihrem Unterteil gefältelt werden, wobei staubsammelnde Taschen leicht am Heizelement ausgeformt werden. Wenn man die elektri­ schen Schaltungen des Heizelements nahe beieinander haben will, muß der spiralgerippte Widerstand in die Form eines U gebogen werden, was im Fall eines gerippten Widerstands eine ziemlich schwierige Maßnahme ist. In einigen Fällen wächst auch der Außendurchmesser des Heizelements zu groß, was unter Berücksichtigung dünner Heizkörper des heutigen Trends ein Problem ist.

Ein Vorteil einer aus separaten Lamellen gebil­ deten Rippenkonstruktion ist eine bessere Wärmeabgabe­ fähigkeit und eine kleinere Tendenz zum Staubsammeln im Vergleich zu der obigen Spiralrippenkonstruktion. Es ist auch leichter, eine Situation zu erreichen, in der die elektrischen Schaltungen nebeneinander sind. Ein Problem besteht jedoch in der verhältnismäßig beschwer­ lichen Zusammenstellung und den ziemlich hohen Material­ kosten, die auf die separaten Lamellen zurückzuführen sind. Mittels dieser Technik ist es auch schwer, sehr lange Heizelemente herzustellen.

Wenn der rohrförmige Widerstand und die Rippen­ konstruktion, die aus verschiedenen Materialien herge­ stellt sind, durch Klemmung zusammengestellt werden, ist die Schwäche dieser Lösungen eine unterschiedliche Wärmedehnung der verschiedenen Materialien, was mit der Zeit zu einem verschlechterten Wärmeübergang zwischen dem rohrförmigen Widerstand und der Rippenkonstruktion führen kann. Daraus folgt, daß der Widerstand überhitzt und zerstört werden kann. Ein weiteres Problem der ge­ klemmten Konstruktionen ist der Schall anläßlich der Unterschiede in der Wärmedehnung, wenn die Stücke sich einander gegenüber bewegen.

Ein Problem einheitlicher, ausschließlich aus Aluminium bestehender, gerippter Heizelemente ist ihre mechanische Schwäche bei hohen Temperaturen, die ziem­ lich schwierige Ausformbarkeit eines Aluminiumprofils und sein Biegen zum Beispiel so, daß die elektrischen Schaltungen nebeneinander kommen. Dazu ist-Aluminium ein teureres Material als zum Beispiel Stahl.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement vorzubringen, mittels dessen die obenerwähnten Probleme und Nachteile wenigstens größtenteils eliminiert werden können. Dieses erfin­ dungsgemäße Heizelement ist dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktion aus einem Blechzuschnitt verfer­ tigt ist, und zwar durch Ausformung an der Blechebene vorspringender Rippen oder Schwingen und einer rin­ nenförmigen Nut oder mehrerer rinnenförmigen Nuten parallel zu der Blechebene, an welche Nut oder Nuten der elektrische Widerstand oder die elektrischen Wi­ derstände angelötet sind. Vorzugsweise ist die Rippen­ konstruktion durch Ausformung eines Blechzuschnittes gebildet worden. Die Rippenkonstruktion kann einheit­ lich sein, sie kann jedem Anwendungsgegenstand separat angepaßt sein oder aus Modulen von Standardformat bestehen. Das Heizelement wird aus einer solchen Rip­ penkonstruktion und standardhergestellten, rohrförmigen Widerständen, deren Anzahl ein oder mehrere sein kann, so hergestellt, daß der rohrförmige Widerstand oder die rohrförmigen Widerstände in den Nuten der Rippenkon­ struktion angebracht werden und die Teile zusammenge­ lötet werden, um eine mechanisch feste und gut wärme­ leitende Verbindung zustandezubringen. Als Rippenmate­ rial kann gewöhnlicher Stahl angewendet werden, wobei die Materialkosten möglichst klein sind. Auch überzoge­ ner (beispielsweise vernickelter) oder rostfreier Stahl kann bei Bedarf verwendet werden, wenn die Anforderungen zum Beispiel infolge einer von der Umgebung veranlaßten Korrosion oder einer hohen Temperatur größer als üblich sind.

Für das Löten kann der Widerstand von der Seite an der Rippe befestigt werden, d.h. ohne daß er notwen­ digerweise durch die Löcher geschoben werden muß. So wird die Zusammenstellungsarbeit schneller, und die Rippenkonstruktion beschränkt die Länge des Heizelements nicht. Außerdem kann die Rippe als kontinuierliches Produkt aus einem passend breiten Stahlband hergestellt werden, entweder zu jedem Zweck nach Sollmaß oder zum Beispiel nach Modulmaß verfertigt. Dies bedeutet bemer­ kenswerte Kostenersparnisse zum Beispiel im Vergleich zu einem Lamellenelement.

Das erfingungsgemäße Heizelement bietet mehrere Vorteile für die Konstruktion des eigentlichen Heizkör­ pers. Die Konstruktion ist dünn, wobei sie die Dicke des eigentlichen Heizkörpers nicht beschränkt. Das Heizele­ ment kann durch Verwendung entweder eines geraden Wi­ derstands, eines in U-Form gebogenen Widerstands, zweier geraden Widerstände oder einer Kombination davon ausge­ führt werden. Somit kann der Planer der Anordnung das Anbringen von Kupplungsköpfen und verschiedene Effekt­ kombinationen je nach Bedürfnis frei wählen. Das Heiz­ element weist eine geringe Tendenz zum Staubsammeln auf.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Heizele­ ment unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung ausführ­ licher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Rippenkonstruktion eines erfin­ dungsgemäßen Heizelements,

Fig. 2 das erfindungsgemäße Heizelement mit einem rohrförmigen Widerstand in U-Form versehen, und

Fig. 3 das erfindungsgemäße Heizelement mit zwei geraden, rohrförmigen Widerständen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Rippenkonstruktion des erfin­ dungsgemäßen Heizelements, die durch Ausformung aus einem Blechzuschnitt hergestellt ist. Als geeignetes Blechmaterial kann zum Beispiel ein Stahlband erwähnt werden, dessen Breite beispielsweise 140 mm und Dicke 0,75 mm sein kann. Ein solches Stahlband ist mittels eines geeigneten Werkzeugs zu einer Rippenkonstruktion nach Fig. 1 ausgeformt worden. Dabei sind an dem Blechmaterial 1 zwei Nuten 2 in der Längsrichtung des Blechs 1 und parallel zu der Blechebene zum Festlöten eines elektrischen Widerstands oder elektrischer Wider­ stände ausgeformt worden. Die Maße dieser Nuten 2 sind angeordnet, dem Außendurchmesser eines rohrförmigen Wi­ derstands 4 zu entsprechen, der ausgedacht ist, zusammen mit der Rippenkonstruktion verwendet zu werden. Außer­ dem sind aus dem Blechmaterial 1 Schwingen oder Rippen 3 herausgebogen worden. Diese Schwingen sind verhältnis­ mäßig scharf zu der Ebene des Bandes 1, in einen bei­ nahe rechten Winkel dazu, gebogen worden. Für den Wärmeübergang ist es vorteilhaft, daß ein möglichst großer Teil des Flächeninhalts des Rippenblechs 1 zu Schwingen oder Rippen 3 ausgeformt ist.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Heizelement, wobei in den Nuten 2 der Rippenkonstruktion der Fig. 1 ein rohrförmiger Widerstand 4 in Form eines U ange­ ordnet ist. Der Mantel dieses rohrförmigen Widerstands besteht je nach dem Anwendungsgegenstand aus gewöhn­ lichem Stahl, aus (zum Beispiel vernickeltem) Stahl mit Flächenbehandlung oder aus rostfreiem Stahl. An der Fuge des Widerstands 4 und der Nut 2 ist eine passende Löte angebracht, zum Beispiel ein Kupferdraht oder eine Kupferpaste, und die Konstruktion ist zum Schaffen einer mechanisch festen und gut wärmeleitenden Verbindung zwi­ schen den Mantel des rohrförmigen Widerstands 4 und das Blechmaterial 1 der Rippenkonstruktion in einem passen­ den Atmosphärenofen gelötet worden. Nach dem Festlöten des rohrförmigen Widerstands sind die Enden des Wider­ standsstabes 4 in einer konventionellen Weise abgedich­ tet worden und sie sind mit für eine elektrische Schal­ tung erforderlichen Teilen 5 versehen worden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Heizelements, wobei die Rippenkonstruktion aus mehreren Modulen nach Sollmaß ausgebildet ist. Außerdem ist das Heizelement der Fig. 3, abweichend von dem Heizelement der Fig. 2, mit zwei geraden Wi­ derstandsstäben 4 versehen. Das Heizelement ist in derselben Weise zusammengestellt worden, wie oben im Zusammenhang mit dem Heizelement der Fig. 2 angeführt wurde. Durch Verwendung von zwei separaten Widerstands­ rohren 4 wird ein Heizelement zustandegebracht, das mittels einer Wahlschaltung mit zwei Effekten verwendet werden kann.

Oben ist das erfindungsgemäße Heizelement, und zwar seine Rippenkonstruktion, nur auf der Basis von zwei exemplifizierenden Konstruktionsalternativen be­ schrieben worden, die hinsichtlich des Aussehens und der Ausführungsweise der eigentlichen Rippenkonstruktion völlig identisch sind. Es ist jedoch verständlich, daß die Form und Konstruktion der eigentlichen Rippen sowie auch die Lage der für die rohrförmigen Widerstände aus­ geformten Nuten beispielsweise aus strömungstechnischen oder anderen Gründen variiert werden können, ohne jedoch von dem von den beigefügten Patentansprüchen bestimmten Schutzumfang abzuweichen.

Claims (3)

1. Heizelement für elektrische Raumheizkörper besonders vom Durchflußtyp, das wenigstens einen elektrischen Widerstand (4) des rohrförmigen Typs und eine sich daran anschließende, die Wärmeabgabefläche erweiternde Metallblechkonstruktion (1, 3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ struktion aus einem Blechzuschnitt verfertigt ist, und zwar durch Ausformung an der Blechebene vorspringender Rippen oder Schwingen (3) und einer rinnenförmigen Nut oder mehrerer rinnenförmigen Nuten (2) parallel zu der Blechebene, an welche Nut oder Nuten der elektrische Widerstand oder die elektrischen Widerstände (4) ange­ lötet sind.

2. Heizelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wärmeabgabe­ fläche erweiternde Metallblechkonstruktion aus einem dem jeweiligen Anwendungszweck angepaßten Teil besteht.

3. Heizelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wärmeabgabe­ fläche erweiternde Metallblechkonstruktion aus zwei oder mehreren Teilen nach Standardmaß besteht.