DE4128401C2 - Heizkassette - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizkassette und deren Verwendung, insbesondere für elektrische Heizkörper, wie z. B. Flächenheizkörper, die auch für explosionsgefährdete und Feuchträume geeignet sind.

Es sind elektrische Heizelemente besonderer Formen und unter­ schiedlicher Ausgangsleistungen bekannt, die vielfach als Heiz­ kassetten bezeichnet in elektrischen Flächenheizkörpern Verwen­ dung finden.

Der Vorteil derartiger Heizkassetten wird im allgemeinen darin gesehen, daß mit ihrer Hilfe elektrische Heizkörper in ihrer Ausgangsleistung auf einfache Art und Weise an den Wärmebedarf des zu beheizenden Raumes angepaßt, nachträglich mit geringem Aufwand verändert und defekte Heizkassetten unkompliziert ausgetauscht werden können.

Es wurden bereits flache Heizelemente für eine elektrische Heizwand vorgeschlagen DE-OS 20 50 136. Diese Heizelemente haben jedoch den Nachteil, daß sie leicht beschädigt werden können und aufgrund der unzureichend geschützten elektrischen Spannungslei­ tungen für explosionsgefährdete und Feuchträume nicht geeignet sind.

Es gibt ferner Heizkassetten (DE-OS 26 14 096; DE-OS 26 14 097), die aus einer auf einem elektrisch isolierten Träger aufgebrachten Widerstandswicklung bestehen und bei denen der Träger von einem Aluminiumprofil aufgenommen wird und die einen äußeren Deckel aus Kunststoff besitzen. Derartige Heizkassetten verfügen jedoch über keine ausreichende Wärmespeicherleistung und wegen der verwendeten Kunststoffdeckel auch nur über eine relativ geringe Wärmestrahlung. Außerdem sind diese Kassetten nicht spritzwasser­ geschützt und können deshalb für Feuchträume sowie Garagen und explosionsgefährdete Räume keine Verwendung finden.

Aus DE-GM 19 29 694, DD 63 415 und AT 314 678 sind elektrische Heizvorrichtungen bekannt, die mit einem oder mehreren Wärmespei­ cherkern(en) mit integriertem Heizleiter ausgestattet sind und dessen Kontakte aus dem Wärmespeicherkern herausgeführt sind. Diese Lösungen erfordern jedoch durch den teilweise komplizier­ ten konstruktiven Aufbau einen hohen Fertigungsaufwand, sind verhältnismäßig störanfällig und ebenfalls für Feuchträume und explosionsgefährdete Räume nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine insbesonde­ re für elektrische Heizkörper verwendbare Heizkassette mit Wärme­ speicherung bereitzustellen, die einzeln betriebsfähig ist und für explosionsgefährdete und Feuchträume geeignet ist und in ihrer Ausgangsleistung leicht dem erforderlichen Wärmebedarf angepaßt werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch eine elek­ trische Heizkassette, die aus einem oder mehreren mit integrier­ ten Heizleitern ausgestatteten Wärmespeicherkernen aufgebaut ist und deren Kontakte aus dem Wärmespeicherkern herausgeführt sind und die dadurch gekennzeichnet sind, daß der oder die Wärmespei­ cherkern(e) mittels Abstandshalter in einer gas- und wasserdicht ausgebildeten Ummantelung angeordnet ist bzw. sind, die gas- und wasserdicht isolierte elektrische Kontakte aufweist und ein gegebenenfalls entstandener Hohlraum mit einem Wärmedämmaterial druckfest ausgefüllt ist.

Besonders günstig ist es, die Wärmespeicherkerne in einer metal­ lischen Ummantelung mit Abstandshaltern stabil anzuordnen und die dabei gegebenenfalls entstehenden Hohlräume zur Erhöhung der Wärmespeicherwirksamkeit mit einem geeigneten Wärmedämmaterial, beispielsweise mit Mineral-, Schlacken- oder Keramikwolle oder -fasern, druckfest auszufüllen. Vorzugsweise besteht die metalli­ sche Ummantelung aus Stahl-, Aluminium- oder Kupferblech. In Abhängigkeit vom Verwendungszweck der Heizkassette ist es bei­ spielsweise bei aggressiven Medien vorteilhaft, die Wärmespei­ cherkerne in einer aus Keramik bestehenden Ummantelung anzuord­ nen.

Vorteilhaft ist es, Magnesit, Schamotte oder Keramikmassen mit hoher Temperaturwechselbeständigkeit als Wärmespeicherkerne und als Heizleiter darin einzementierte, eingekittete oder eingekleb­ te Heizbänder oder Heizwendeln zu verwenden. Besonders günstig ist es, aus zwei Platten mit dazwischen angeordneten Heizbändern bestehende Wärmespeicherkerne zu verwenden.

Überdies kann eine besondere Ausführungsform des Wärmespeicher­ kerns ein quaderförmig oder zylindrisch ausgebildeter Grundkör­ per mit einer konischen Ausnehmung sein, die mit einem entspre­ chenden den Heizleiter aufnehmenden Paßstück verschließbar ist.

Das Paßstück ist mit Aussparungen zur Aufnahme der Heizleiter versehen, die in Richtung seiner Längsachse oder spiralförmig verlaufen.

Erfindungsgemäß sind derartige Heizkassetten keineswegs auf die Verwendung in elektrischen Heizkörpern, vor allem Flächenheizkör­ pern, beschränkt, sondern sie sind auch als einzeln betriebsfähi­ ge Heizelemente, wie beispielsweise als Heizpatrone mit Wärme­ speicherung für flüssige, gasförmige oder pulverförmige Medien bei Drücken bis zu 19,6 MPa und Oberflächentemperaturen bis zu 1000°C einsetzbar.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend mit ihren weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorzügen beispielhaft erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1: teilweise im Schnitt eine perspektivische Darstellung einer aus vier Wärmespeicherkernen bestehenden Heizkas­ sette,

Fig. 2: Schnittdarstellungen einer aus zwei Wärmespeicherkernen bestehenden Heizkassette, wobei die Hohlräume mit Mineralwolle ausgefüllt sind

Fig. 3: teilweise im Schnitt eine perspektivische Darstellung einer zylinderförmig ausgebildeten Heizkassette,

Fig. 4a, b und c: unterschiedliche Ausführungsformen der Wärmespeicherker­ ne mit entsprechenden Heizleitern,

Fig. 5: die Verwendung von erfindungsgemäß gas- und wasserdicht ausgebildeten Heizkassetten in einem elektrischen Flä­ chenheizkörper.

Fig. 1 veranschaulicht die Ausführung einer aus vier Wärmespei­ cherkernen 1 bestehenden erfindungsgemäßen Heizkassette, wie sie insbesondere für Flächenheizkörper eingesetzt wird und eine Ausgangsleistung von 200 bis 1000 W aufweisen kann, in diesem Beispiel 800 W. Die Wärmespeicherkerne 1 sind unter Verwendung von Abstandshaltern 2 in einer aus 0,8 mm dickem Stahlblech bestehenden Ummantelung 3 angeordnet, wobei die aus einem wannen­ förmigen Ober- und Unterteil zusammengefügte Ummantelung 3 gas- und wasserdicht verschweißt ist. Der durch die Abstandshalter 2 gebildete Hohlraum 4 ist zur besseren Wärmespeicherung der Heizkassette mit Mineralwolle ausgefüllt. Die Wärmespeicherkerne 1 bestehen erfindungsgemäß aus Magnesit und enthalten in entspre­ chend angeordneten Aussparungen 5 in an sich bekannter Weise einzementierte Heizleiter 6, in diesem Fall Heizbänder.

Die Heizleiter 6 sind in bekannter Weise mit Stecker- und Kupp­ lungskontakten 7, 8 elektrisch verbunden. Die Stecker- und Kupplungskontakte 7, 8 sind in den aus Stahlprofil bestehenden Abstandshalter 2 eingeschraubt, der mit der Blechuminantelung 3 in geeigneter Weise gas- und wasserdicht verbunden ist.

Diese Anordnung verhindert jeglichen Eintritt von Feuchtigkeit sowie von brennbaren Dämpfen und Gasen in die Heizkassette und ermöglicht deshalb deren Einsatz in explosionsgefährdeten und Feuchträumen. Die Verwendung eines Blechmantels erbringt im übrigen eine gleichmäßige Wärmeabgabe und außerdem Schutz vor mechanischer Beschädigung der Wärmespeicherkerne.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ent­ hält - entsprechend der erforderlichen Ausgangsleistung der Heiz­ kassette - nur zwei plattenförmige Wärmespeicherkerne 1 welche ebenfalls mit Abstandshaltern 2 befestigt sind und die zusätzli­ chen die Hohlräume 9, 10 aufweisen.

Wie man aus der Figur erkennen kann, sind die elektrischen Kontakte 11, 12 mittig an den Seiten der Heizkassetten angeord­ net und unter Verwendung handelsüblicher Verbundhülsen als Buchsen 13 ausgebildet. Die Verbundhülsen setzen sich aus einem isolierenden Plaste- oder Keramikmantel und einer Kupferhülse zusammen. Dadurch ist der mühelose Zusammenbau bzw. die Verbin­ dung mit weiteren Heizkassetten möglich. Zu diesem Zweck werden Kontaktstifte 14 in die Buchse 13 gedrückt. Die Verwendung von Kontaktstiften 14, die erst bei der Montage der Heizkassetten, beispielsweise zu elektrischen Heizkörpern, eingesetzt werden, hat sich auch mit Rücksicht auf den Transport der Heizkassetten als vorteilhaft erwiesen.

Fig. 3 zeigt teilweise im Schnitt eine perspektivische Darstel­ lung einer zylinderförmig ausgebildeten einzeln betriebsfähigen Heizkassette, wie sie insbesondere als Heizpatrone mit Wärmespei­ cherung für flüssige Medien verwendet werden kann. Die hier dargestellte Ausführungsform der Erfindung enthält sieben Wärme­ speicherkerne 1 mit zwischen ihnen angeordneten Heizbändern 6, so daß jegliche lokale Überhitzung der Ummantelung 3 vermieden und eine gleichmäßige Wärmeabgabe gewährleistet wird. Die Heizleiter 6 sind′ wie bereits erwähnt, in bekannter Weise miteinander elek­ trisch verbunden. Die Ummantelung 3 ist mit dem Deckel 15 und den daran angebrachten elektrischen Kontakten gas- und wasser­ dicht verklebt. Die Speisung der Heizpatrone mit elektrischer Energie geschieht über eine koaxial ausgebildete Zuleitung 16.

In den Fig. 4a, 4b und 4c sind Ausführungsformen der Wärme­ speicherkerne 1 mit entsprechenden Heizleitern 6 dargestellt, wie sie für unterschiedliche Formen erfindungsgemäßer Heizkasset­ ten jeweils einsetzbar sind. Fig. 4a zeigt einen Wärmespeicher­ kern in Sandwichbauweise. Zwischen zwei Schamotte- oder Magne­ sitplatten 17, 18 sind in Schamotte- oder Magnesitmörtel 19 eingebettete Heizbänder 20 angeordnet. Die Wärmespeicherplatten 17, 18 brauchen keine Aussparungen für den Heizleiter aufzuwei­ sen, was sich fertigungstechnisch vorteilhaft erweist.

Die Fig. 4b und 4c stellen in einer Keramikummantelung ange­ ordnete Wärmespeicherkerne dar, wie sie insbesondere als einzeln betriebsfähige zylindrische oder quaderförmige Heizpatronen für aggressive Medien Verwendung finden.

Der Wärmespeicherkern gemäß Fig. 4b weist einen vorzugsweise aus Magnesit bestehenden quaderförmig ausgebildeten Grundkörper 21 mit einer konischen Ausnehmung 22 auf, die mit einem entspre­ chenden Paßstück 23 verschließbar ist. Das Paßstück 23 ist in Richtung seiner Längsachse mit Aussparungen 24 versehen, in die Heizwendeln 25 mit einer handelsüblichen wärmebeständigen Kitt­ masse fest eingefügt sind.

Wie Fig. 4c zeigt, können Heizleiter vorzugsweise in Form von Heizbändern 27 auch in spiralförmig verlaufenden Aussparungen 26 angebracht sein.

Derartig ausgebildete Wärmespeicherkerne weisen sowohl fertigung­ stechnische Vorteile als auch eine hohe Wärmespeicherfähigkeit auf.

In Fig. 5 ist die Verwendung von erfindungsgemäß ausgebildeten Heizkassetten 28 in einem elektrischen Flächenheizkörper darge­ stellt. In einem aus U-förmigem Stahlprofil bestehenden Rahmen 29 sind mehrere gas- und wasserdicht verschweißte und auch einzeln betriebsfähige Heizkassetten angeordnet. Ein über den Heizkassetten in bekannter Weise angebrachtes Gebläse 30 saugt die durch Aussparungen in der Bodenplatte des Flächenheizkörpers eintretende und zwischen der hier ohne Rippen ausgebildeten Rückwand 31 und den Heizkassetten 28 aufsteigende und sich erwärmende Luft an und führt sie zwangsweise durch die nach der Raumseite geschlossenen Luftschächte 32 der rippenförmigen Vorderwand 33 des Flächenheizkörpers. Das bewirkt einen intensi­ ven Wärmeübergang zu der in den offenen und unmittelbar an der Heizkassette 28 anliegenden Luftschächten 34 der Vorderwand 33 des Flächenheizkörpers aufsteigenden Luft und durch die Kombina­ tion von Wärmestrahlung sowie natürlicher und erzwungener Konvek­ tion ein verhältnismäßig schnelles und gleichmäßiges Erwärmen des Raumes.

Der Flächenheizkörper wird auf an sich bekannte Weise mit elektrischer Energie versorgt, mit bekannten Aufhängungen an der Wand befestigt und ist mit einem außerhalb seines Wärmestrahlungsbereiches liegenden Thermostaten verbunden. Der Flächenheizkörper ist derart mit dem Oberteil 35 und U-förmigen die Vorder- und Rückwand 31, 33 des Flächenheizkörpers übergrei­ fenden Seitenteilen 36 versehen, daß er mühelos montiert werden kann.

Die dargestellten Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindungen Abwandlungen unterworfen sein. So kann die Ummantelung der Heizkassetten rippenförmig ausgebildet oder nach außen mit Stegen versehen sein, um eine bessere Wärmeabstrahlung zu ermöglichen. Die Wärmespeicherkerne in den Heizkassetten können beliebig angeordnet sein und sofern es Ausgangsleistung und Verwendungszweck der Heizkassette erfordern, auch in kompak­ ter Weise übereinander angebracht sein.

Claims (9)

1. Elektrische Heizkassette, die aus einem oder mehreren mit integrierten Heizleitern ausgestatteten Wärmespei­ cherkernen aufgebaut ist und deren Kontakte aus dem Wärmespeicherkern herausgeführt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der oder die Wärmespeicherkern(e) mittels Abstandshal­ ter (2) in einer gas- und wasserdicht ausgebildeten Ummantelung (3) angeordnet ist bzw. sind, die gas- und wasser­ dicht isolierte elektrische Kontakte (7, 8) aufweist und ein gegebenenfalls entstandener Hohlraum (4, 9, 10) mit einem Wärmedämmaterial druckfest ausgefüllt ist.

2. Heizkassette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (3) vorzugsweise aus Stahl-, Alumi­ nium- oder Kupferblech besteht und gas- und wasserdicht verschweißt oder geklebt ist.

3. Heizkassette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (3) ein keramisches Material ist.

4. Heizkassette nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wärmespeicherkern aus zwei Wärmespeicher­ platten (17,18) mit dazwischen angeordneten Heizbändern (20) besteht.

5. Heizkassette nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wärmespeicherkern aus einem quaderförmig oder zylindrisch ausgebildeten Grundkörper (21) mit einer konischen Ausnehmung (22) besteht, die mit einem entsprechenden, den Heizleiter (25, 27) aufnehmenden Paßstück (23) verschließbar ist.

6. Heizkassette nach Anspruch 1 bis 3 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Paßstück (23) Aussparungen (24, 26) zur Aufnahme der Heizleiter (25, 27) aufweist, die in Richtung seiner Längsachse oder spiralförmig verlaufen.

7. Heizkassette nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß sie als quaderförmiges oder zylindrisches Heizelement ausgebildet ist.

8. Verwendung der Heizkassette nach Anspruch 1 bis 7 für elektrische Flächenheizkörper oder Heizpatronen.

9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenheizkörper oder die Heizpatrone in explosi­ onsgefährdeten oder Feuchträumen eingesetzt wird.