EP0123698A1 - Elektrischer Heizkörper zum Erhitzen eines Fluidstroms - Google Patents

Elektrischer Heizkörper zum Erhitzen eines Fluidstroms Download PDF

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EP0123698A1
EP0123698A1 EP83103976A EP83103976A EP0123698A1 EP 0123698 A1 EP0123698 A1 EP 0123698A1 EP 83103976 A EP83103976 A EP 83103976A EP 83103976 A EP83103976 A EP 83103976A EP 0123698 A1 EP0123698 A1 EP 0123698A1
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EP
European Patent Office
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wire coil
heating wire
holding device
radiator
heating
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EP83103976A
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French (fr)
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EP0123698B1 (de
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Arno Lassahn
Dieter F. Dr.-Ing. Schulze-Fröhlich
Hans Siwon
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Steinel GmbH and Co KG
Original Assignee
Steinel GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/16—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor the conductor being mounted on an insulating base
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/46—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor mounted on insulating base

Definitions

  • the invention relates to an electric heating element for heating a fluid flow, with an essentially hollow cylindrical outer jacket and a device made of heat-resistant material and having axial openings arranged therein, furthermore with an electrical heating wire coil mounted in the holding device and flushable by the fluid flowing through the openings.
  • radiators working with an air flow to be heated, hair brushes or hot air devices working with higher heating powers, such as those used to burn off layers of paint, for soldering, etc.
  • electric radiators which usually include one have cylindrical, ceramic body, which has a plurality of continuous axial bores in which the individual sections of a heating wire filament consisting of resistance wire lie.
  • the bores equipped with the sections of the heating wire coil serve as channels for the air to be heated, which is introduced cold on one end face of the ceramic body via a blower and leaves the other end face hot.
  • radiators are relatively difficult to equip with the heating wire coil consisting of a piece of coiled resistance wire, since this heating wire coil is usually to be pulled through the individual relatively narrow bores and care must be taken to ensure that it is not stretched, so that its heating power in an uncontrolled manner would be changed.
  • Another disadvantage of these known radiators is the fact that the holes formed in the ceramic body have a relatively high air resistance, so that a fan with high power must be used to achieve the required air delivery rate.
  • High-performance blowers are not only expensive, they are also usually uncomfortably loud, which is particularly troublesome for household and do-it-yourself devices.
  • the ceramic body consists of individual plate-shaped sections with individual sections of a helically rising receiving channel for the heating wire coil.
  • the receiving channel is open towards the cylindrical outer circumference, but the washing around the heating wire coil with the air to be heated and thus the heat exchange is extremely poor. Since the temperature at which the heating wire coil can be operated is limited for material reasons, such a radiator has a relatively low heating power for a given size.
  • the present invention has for its object to provide a radiator of the type mentioned, which at least some of the above disadvantages remedies.
  • the radiators according to claims 1 and 2 have in common that the fluid to be heated, be it a gas, a gas mixture, air or a liquid, is guided in planes through the filament on which the axis of the filament is substantially perpendicular.
  • the heating wire coil can produce a higher heating output at the same predetermined maximum temperature give, which results in a relatively small design for a given heating output. Due to the flow through the heating coil common to the radiators according to the invention, larger cross sections can also be used for the flow channels, which leads to a reduction in the flow resistance.
  • a low flow resistance enables the use of quietly operating blowers with low output, which makes the radiators according to the invention particularly attractive for household and do-it-yourself devices.
  • the winding with the heating wire coil is very simple. It no longer needs to be drawn through relatively narrow and long flow channels, but can simply be inserted into the receptacles or cutouts provided which are open during assembly.
  • the heating wire coil is only ge spiral around the cylindrical holding device winds and the body thus wound is then inserted into the hollow cylindrical outer jacket.
  • radiators of the present type since the cold fluid flows in at one end of the radiator and is heated along the length of the radiator at successive locations on the filament, the downstream parts of the filament are usually cooled less than their upstream parts.
  • the heating wire coil with its downstream parts is therefore hotter than in the upstream areas. Since the maximum temperature of the heating wire coil is limited, the heating wire coil is poorly used in the upstream areas than in the downstream parts.
  • the radiator in its downstream parts becomes much hotter than in the other areas.
  • the heating wire coil could also be arranged in an S-shape or in a serpentine shape in order to achieve the advantages mentioned above.
  • the embodiment addressed in this claim is, however, particularly simple and easy to assemble and at the same time offers a simple possibility of keeping the individual partial sections of the heating wire helix and their axially lying connections securely insulated from one another.
  • FIGS. 1 to 4 two versions of radiators according to the invention are shown.
  • the first embodiment can be seen from FIGS. 1 to 4 and the second embodiment from FIGS. 5 and 6.
  • the radiator shown in Fig. 1 in assembled form consists of seven identically designed and superimposed radiator elements 1, one of which is shown enlarged in Fig. 3.
  • This radiator element 1 is made of ceramic or other heat-resistant material and consists in this Embodiment of a hollow cylindrical ring 2, a cylindrical inner part 3 and 12 radial webs 4 in between, which are arranged evenly distributed on the circumference.
  • the webs 4 are designed as thin walls with mutually parallel surfaces that extend in the radial and axial directions.
  • the inner part 3 is provided with a central opening 6 with a rectangular cross section, through which a clamping element 7 with a square cross section can be guided, which serves to secure the individual radiator elements 1 against rotation and to axially clamp them against one another.
  • the end of the clamping element 7 is provided with a thread on which a nut is placed, as can be seen in FIG. 1.
  • the webs 4 each have a material recess 8 on both sides, the function of which is explained below.
  • the heating wire coil 9 is embedded, as is shown separately in FIG. 2.
  • the heating wire coil 9 in this exemplary embodiment according to FIG. 1 consists of six partial sections En9a each lying in a cross-sectional plane between two adjacent radiator elements 1 and six axially lying straight wire pieces 9b.
  • the coiled sections 9a lie on a pitch circle of 330 ° in the material recesses 8 in the webs 4th
  • the heating wire coil 9 has two connections 10a and 10b which can be connected to an electrical energy source, of which the connection 10a leading to the section 9a shown on the far left in FIG. 2 is carried out through the bores 5a one above the other in the individual heating element elements 1.
  • connection 10a is led through one of the receiving grooves 5e or 5f to the outside to the flow channels.
  • the first section 9a lies in the material recesses 8 in the webs 4 and thus directly in the flow channels. If one follows this connection 10a of the heating wire coil 9 through the first section 9a, the first axial section 9b of the heating wire coil 9 is passed through a first opening through the second heating element 1 from the left in FIG. 1. The straight section 9b connecting the second section 9a with the third section 9a is then guided in the third radiator element 1 through the next opening, and so on, until the connection 10b can be led out of the bore 6b through the last radiator element 1.
  • the further connection 10c shown in FIG. 2 represents a voltage tap which can be used for the power supply of a blower and which is led out of the bore 5c of the last radiator element 1.
  • a marking groove 20 is formed on the outer circumference of the radiator elements 1.
  • the fully assembled radiator is charged with a fluid, usually air, in the direction of arrow P shown in FIG. 1, the air passing the individual parts of the filament 9 through the openings between the webs 4 and heating up there.
  • a fluid usually air
  • the individual webs 4 are usually aligned with one another, so that they form a continuous wall. The exact alignment can be checked with the marking groove 20. The resulting air resistance is relatively low and the filament 9 is optimally flowed around.
  • the heating wire coil 9 is wound up in a spiral on a hollow cylindrical body 11 on its outer surface, and body 11 is spirally wound on its outer surface.
  • body 11 On the outer surface of this body 11 12 radially protruding and axially extending webs 12 are formed uniformly distributed on the circumference, which have individual recesses 13 in which the filament 9 is located.
  • the hollow cylindrical body 11 has six webs 14 in its interior, which converge on an inner part 15 which is penetrated by an axial opening through which, as in the embodiment according to FIG. 1, a tendon can be inserted.
  • the connection shown on the left in FIG. 6 is returned to the right between two webs 14.
  • the body 11 wound in this way with the heating wire coil 9 is axially inserted into the hollow cylinder 16 shown in FIG. 5 and clamped to the hollow cylinder 16 by means of two end elements 17, which also have central bores, via the clamping element already mentioned.
  • the air to be heated is also blown into the radiator in the direction of arrow P.
  • it flows through the air guide channels formed between the hollow cylinder 16, the body 11 and the webs 14 through the individual parts of the heating wire coil 9, in which case the heating wire coil 9 is also flowed through in planes on which the axis of the heating wire coil 9 is perpendicular stands.
  • the hollow cylinder The body 11 enclosed area are still covered by a disc to avoid the air flow through this area.
  • the heating wire coil 9 is designed with a different slope of the helical areas. In the upstream sections, the resistance wires are therefore packed more densely and are washed around by less air per unit length than in the downstream areas, so that the heating wire coil 9 assumes an almost constant temperature over its entire length.
  • the filament is continuously stretched from the air inlet side to the air outlet side, so that the number of turns per cm length of the coil decreases continuously.

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Abstract

Bei diesem elektrischen Heizkörper ist die Heizdrahtwendel (9) in einem Körper (1; 11, 16) aus Keramik oder anderem hitzebeständigen Material gelagert. Zur leichteren Wärmeübertragung ist die Heizdrahtwendel (9) derart angeordnet, daß die Luftströmungsrichtung und die Wendelachse einen rechten Winkel miteinander einschließen. In einer ersten Ausführungsform sind zu diesem Zweck einzelne scheibenförmige Heizkörperelemente (1) aufeinander gesetzt, die zwischen sich Teilabschnitte (9a) der Heizdraht- wendel (9) aufnehmen, während in einer zweiten Ausführungsform die Heizdrahtwendel spiralförmig um einen zylindrischen Körper (11) gewickelt ist, der in einen Hohlzylinder (16) eingebettet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Heizkörper zum Erhitzen eines Fluidstroms, mit einem im wesentlichen hohlzylindrischen Außenmantel und einer darin angeordneten, axiale Durchbrüche aufweisenden Vorrichtung aus hitzebeständigem Material, ferner mit einer in der Haltevorrichtung gelagerten und von dem die Durchbrüche durchströmenden Fluid umspülbaren elektrischen Heizdrahtwendel.
  • Für mit einem zu erhitzenden Luftstrom arbeitende Haartrockner, Haarbürsten oder mit größeren Heizleistungen arbeitende Heißluftgeräte, wie man sie zum Abbrennen von Farbschichten, zum Löten etc. benutzt, sind bereits elektrische Heizkörper bekannt, die überlicherweise einen zylindrischen, keramischen Körper aufweisen, der mehrere durchgehende axiale Bohrungen aufweist, in denen die einzelnen Teilabschnitte einer aus Widerstandsdraht bestehenden Heizdrahtwendel liegen. Die mit den Teilabschnitten der Heizdrahtwendel bestückten Bohrungen dienen als Kanäle für die zu erhitzenden Luft, welche auf einer Stirnseite des keramischen Körpers über ein Gebläse kalt eingeführt wird und die andere Stirnseite heiß verläßt. Derartige Heizkörper sind relativ schwer mit der aus einem Stück aus gewendeltem Widerstandsdraht bestehenden Heizdrahtwendel zu bestücken, da diese Heizdrahtwendel üblicherweise durch die einzelnen relativ engen Bohrungen zu ziehen ist und dabei darauf geachtet werden muß, daß sie nicht gedehnt wird, wodurch ihre Heizleistung in unkontrollierter Weise geändert würde. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Heizkörper ist darin zu sehen, daß die in dem keramischen Körper ausgebildeten Bohrungen einen relativ hohen Luftwiderstand aufweisen, so daß mit einem Gebläse hoher Leistung gearbeitet werden muß, um die erforderliche Luftförderleistung zu erbringen. Gebläse hoher Leistung sind aber nicht nur teuer, sondern meist auch unangenehm laut, was besonders bei Haushalts-und Heimwerkergeräten störend ist. Eine Vergrößerung des Bohrungsdurchmessers der Luftführungskanäle würde diesen Nachteil zwar beheben, führt aber zu einem unerwünscht großen Heizkörper, weil sich einerseits weniger Widerstandsdraht pro Volumenheinheit unterbringen läßt und andererseits die Umspülung der Heizdrahtwendel verschlechtert wird. Bei dem angesprochenen bekannten Heizkörper liegen die Windungen der Heizdrahtwendel an den Wandungen der im keramischen Körper enthaltenen Bohrungen an und werden von der Luft axial durchströmt, wodurch sich bei größerem Windungsdurchmesser ein relativ großer Luftquerschnitt bildet, der keine Berührung mit der Heizdrahtwendel hat, wodurch die Wärmeübertragung unzureichend wird.
  • In einer anderen bekannten Ausführungsform eines Heizkörpers besteht der keramische Körper aus einzelnen tellerförmigen Teilstücken mit einzelnen Abschnitten einer wedelförmig ansteigenden Aufnahmerinne für die Heizdrahtwendel. Die Aufnahmerinne ist zum zylindrischen Außenumfang hin zwar offen, aber die Umspülung der Heizdrahtwendel mit der zu erhitzenden Luft und damit der Wärmeaustausch ist dabei denkbar schlecht. Da die Temperatur, mit der die Heizdrahtwendel betreibbar ist, aus Materialgründen begrenzt ist, hat ein derartiger Heizkörper bei vorgegebener Größe eine relativ geringe Heizleistung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkörper der eingangs genannten Art anzugeben, der zu wenigstens einem Teil der obigen Nachteile Abhilfe schafft.
  • Diese Aufgabe wird mit den elektrischen Heizkörpern nach den Ansprüchen 1 und 2 gelöst.
  • Die Heizkörper nach den Ansprüchen 1 und 2 haben gemeinsam, daß das zu erwärmende Fluid, sei es ein Gas, ein Gasgemisch, Luft oder eine Flüssigkeit, in Ebenen durch die Heizdrahtwendel geführt wird, auf denen die Achse der Heizdrahtwendel im wesentlichen senkrecht steht. Im Gegensatz zu der Durchströmung der Heizdrahtwendel in ihrer Achsrichtung, wie bei dem eingangs zum Stand der Technik angesprochenen üblichen bekannten Heizkörper, ergibt sich dabei eine wesentlich bessere Umspülung und ein wesentlich verbesserter Wärmeaustausch. Die Heizdrahtwendel kann dadurch bei gleicher vorgegebener maximaler Temperatur eine höhere Heizleistung abgeben, wodurch bei vorgegebener Heizleistung eine relativ kleine Bauform resultiert. Durch die den erfindungsgemäßen Heizkörpern gemeinsame Durchströmung der Heizwendel können auch größere Querschnitte für die Strömungskanäle benutzt werden, was zu einer Verringerung des Strömungswiderstandes führt. Ein geringer Strömungswiderstand ermöglicht die Verwendung von leise arbeitenden Gebläsen mit geringer Leistung, was die erfindungsgemäßen Heizkörper besonders bei Haushalt- und Heimwerkergeräten attraktiv macht. Bei beiden Ausführungsformen nach den Ansprüchen 1 und 2 gestaltet sich das Bewickeln mit der Heizdrahtwendel sehr einfach. Sie braucht nicht mehr durch relativ enge und lange Strömungskanäle gezogen werden, sondern kann auf einfache Weise in die vorgesehenen, bei der Montage offenen Aufnahmerinnen oder Aussparungen eingelegt werden. Während bei der bekannten Bauform des Heizkörpers, bei dem die Heizdrahtwendel in axialen Strömungskanälen liegt, die Gefahr besteht, daß Teile der Heizdrahtwendel bei ihrem Bruch aus dem Keramikkörper heraustreten und ein Gehäuseteil an Spannung legen, ist dies bei den erfindungsgemäßen Heizkörpern nicht möglich, da dort die Heizdrahtwendel mit Ausnahme der ohnehin an irgendwelchen Anschlußstellen befestigten beiden Enden gefangen ist. Auch die Montage der erfindungsgemäßen Heizkörper gestaltet sich recht einfach. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Anspruch 1 wird die Heizdrahtwendel abschnittweise in zwischen den Stegen benachbarter Heizkörperelemente ausgebildeten Aufnahmerinnen oder dergleichen eingelegt und zwischen zwei Stegen zur nächsten Querschnittsebene jeweils wieder zwischen zwei benachbarten Heizkörperelementen durchgefädelt. Da der Raum zwischen zwei Heizkörperelementen offen und zugänglich ist, gestaltet sich diese Montage sehr einfach. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Anspruch 2 wird die Heizdrahtwendel lediglich spiralförmig um die zylindrische Haltevorrichtung gewickelt und es wird dann der so bewickelte Körper in den hohlzylindrischen Außenmantel eingeschoben.
  • Da bei Heizkörpern der vorliegenden Art das kalte Fluid an einem Ende des Heizkörpers einströmt und über die Länge des Heizkörpers an aufeinanderfolgenden Stellen der Heizdrahtwendel erwärmt wird, werden die stromabwärts gelegenen Teile der Heizdrahtwendel normalerweise geringer gekühlt als ihre stromaufwärts gelegenen Teile. Die Heizdrahtwendel wird deshalb mit ihren stromabwärts gelegenen Teilen heißer als in den stromaufwärts liegenden Bereichen. Da die maximale Temperatur der Heizdrahtwendel begrenzt ist, ist die Heizdrahtwendel in den stromaufwärts liegenden Bereichen schlechter genutzt als in den stromabwärts liegenden Teilen. Außerdem wird der Heizkörper in seinen stromabwärts liegenden Teilen wesentlich heißer als in den anderen Bereichen. Es wäre aber wünschenswert, auf seiner gesamten Länge eine möglichst konstante Temperatur zu erreichen, um nicht in der Nähe des Heizkörpers befindliche Teile eines ihn umgebenden Gehäuses, insbesondere wenn sie aus Kunststoff bestehen, wärmemäßig zu überlasten. Anspruch 3 schafft eine Abhilfe dieses Problems. Durch die unterschiedliche Steigung der Heizdrahtwendel werden die Bereiche höherer Steigung pro Drahtlänge mit mehr Fluid umspült und daher stärker gekühlt. Dadurch wird einem Temperaturanstieg zu den stromabwärts liegenden Teilen der Heizdrahtwendel entgegengewirkt. Es läßt sich durch diese Maßnahme sogar eine über die gesamte Länge der Heizdrahtwendel konstante Temperatur erzielen. Im Prinzip hätte diese Maßnahme zwar auch bereits bei bekannten Heizkörpern angewandt werden können, sie war jedoch praktisch nicht realisierbar, während eine unterschiedliche Steigung bei den beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen von Heizkörpern durch entsprechende Streckung der Heizdrahtwendel in den stromabwärts liegenden Bereichen ohne Schwierigkeiten durchführbar ist.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des Ausführungsbeispiels nach Anspruch 1 ist in Anspruch 4 angegeben. In den einzelnen Querschnittsebenen zwischen zwei Heizkörperelementen ließe sich die Heizdrahtwendel zwar auch S-oder schlangenförmige anordnen, um die oben angesprochenen Vorteile zu erreichen. Die in diesem Anspruch angesprochene Ausführungsform ist jedoch besonders einfach und leicht montierbar und bietet gleichzeitig eine einfache Möglichkeit, die einzelnen Teilabschnitte der Heizdrahtwendel und ihrer axial liegenden Verbindungen sicher gegeneinander isoliert zu halten.
  • Die sich auf die Ausführungsform nach Anspruch 1 beziehende Weiterbildung nach dem Anspruch 5 bietet die einfache Möglichkeit, das eine Ende der Heizdrahtwendel zum anderen Ende durch eine der Bohrungen ohne Isolationsprobleme zurückzuführen. Beim Ausführungsbeispiel nach Anspruch 2 wird dieser Vorteil durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht. Bei dieser Ausführungsform wird der Anschluß zwischen zwei Stegen hindurchgeführt.
  • Eine weitere sich auf die Ausführungsform nach Anspruch 1 beziehende Weiterbildung ist in Anspruch 6 angegeben. Damit wird die einfache Möglichkeit geschaffen, alle aufeinander gestapelten Heizkörperelemente nach dem Ausführungsbeispiel nach Anspruch 1 einfach und sicher miteinander zu verbinden und den Außenmantel mit der Haltevorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel nach Anspruch 2 miteinander zu verspannen.
  • Anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 enthaltenen Heizdrahtwendel;
    • Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Heizkörperelements der Ausführungsform nach Fig. 1;
    • Fig. 4 das Heizkörperelement nach Fig. 3 mit darin enthaltener Heizdrahtwendel;
    • Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des hohlzylindrischen Außenmantels und der Abschlußstücke eines Ausführungsbeispiels der zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
    • Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der in den Außenmantel der Ausführungsform nach Fig. 5 einzusetzenden Haltevorrichtung mit darauf gewickelter Heizdrahtwendel.
  • In den Zeichnungen sind zwei Ausführungen von erfindungsgemäßen Heizkörpern dargestellt. Die erste Ausführungsform ist aus den Fig. 1 bis 4 und die zweite Ausführungsform aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich.
  • Der in Fig. 1 in montierter Form dargestellte Heizkörper besteht aus sieben identisch ausgebildeten und aufeinander gesetzten Heizkörperelementen 1, von denen eines in Fig. 3 vergrößert dargestellt ist. Dieses Heizkörperelement 1 ist aus keramischem oder anderem hitzebeständigem Material gefertigt und besteht in dieser Ausführungsform aus einem hohlzylindrischen Ring 2, einem zylindrischen Innenteil 3 und dazwischenliegenden 12 radialen Stegen 4, die gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sind. Die Stege 4 sind als dünne Wände mit zueinander parallelen Oberflächen, die sich in radialer und axialer Richtung erstrecken ausgebildet.
  • Das Innenteil 3 ist mit einer zentralen Öffnung 6 mit rechteckförmigem Querschnitt versehen, durch die ein Spannelement 7 mit Vierkantquerschnitt führbar ist, das dazu dient, die einzelnen Heizkörperelemente 1 gegen ein Verdrehen zu sichern und axial gegeneinander zu verspannen. Zur axialen Verspannung ist das Ende des Spannelements 7 mit einem Gewinde versehen, auf das eine Mutter aufgesetzt ist, wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist. Außerdem sind drei um jeweils 1200 gegeneinander versetzte axiale Bohrungen 5a, 5b und 5c durch das Innenteil 3 ausgebildet, wobei in die Bohrung 5a zwei auf einer Seite angebrachte Aufnahmerinnen 5d und 5f münden, die diese Bohrung 5a mit zu dem zugehörigen Steg 4 benachbarten Durchbrüchen oder Luftströmungskanälen verbinden.
  • Die Stege 4 weisen zu beiden Seiten je eine Materialausnehmung 8 auf, deren Funktion nachstehend erläutert wird.
  • Zwischen die einzelnen scheibenförmigen Heizkörperelemente 1 ist die Heizdrahtwendel 9 eingebettet, wie sie in Fig. 2 getrennt dargestellt ist. Nach der Montage besteht die Heizdrahtwendel 9 in diesem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aus sechs jeweils in einer Querschnittsebene zwischen zwei benachbarten Heizkörperelementen 1 liegenden TeilabschnittEn9a und sechs axial liegenden geradlinigen Drahtstücken 9b. Die gewendelten Teilabschnitte 9a liegen auf einem Teilkreis von 330° in den Materialausnehmungen 8 in den Stegen 4. Die Heizdrahtwendel 9 hat zwei an eine elektrische Energiequelle anschließbare Anschlüsse 10a und 10b, von denen der zu dem in Fig. 2 ganz links dargestellte Teilabschnitt 9a führende Anschluß 10 a durch die übereinander liegenden Bohrungen 5a in den einzelnen Heizkörperelementen 1 durchgeführt ist. Dieser Anschluß 10a wird durch eine der Aufnahmerinnen 5e oder 5f nach außen zu den Strömungskanälen geführt. Der erste Teilabschnitt 9a liegt in den Materialausnehmungen 8 in den Stegen 4 und damit unmittelbar in den Strömungskanälen. Folgt man von diesem Anschluß 10a der Heizdrahtwendel 9 durch den ersten Teilabschnitt 9a, so wird der erste axiale Abschnitt 9b der Heizdrahtwendel 9 durch einen ersten Durchbruch durch das in Fig. 1 von links zweite Heizkörperelement 1 hindurchgeführt. Der den zweiten Teilabschnitt 9a mit dem dritten Teilabschnitt 9a verbindende gerade Abschnitt 9b wird dann im dritten Heizkörperelement 1 durch den nächstfolgenden Durchbruch geführt, und so weiter, bis der Anschluß 10b durch das letzte Heizkörperelement 1 aus der Bohrung 6b herausgeführt werden kann. Der weitere in Fig. 2 dargestellte Anschluß 10c stellt eine Spannungsanzapfung dar, die für die Stromversorgung eines Gebläses benutzt werden kann und aus der Bohrung 5c des letzten Heizkörperelements 1 herausgeführt wird. Am Außenumfang der Heizkörperelemente 1 ist eine Markierungsrille 20 ausgebildet.
  • Der fertig montierte Heizkörper wird in der in Fig. 1 dargestellten Pfeilrichtung P mit einem Fluid, üblicherweise Luft, beschickt, wobei die Luft durch die zwischen den Stegen 4 liegenden Durchbrüche an den einzelnen Teilen der Heizdrahtwendel 9 vorbeistreicht und sich dort erhitzt. In dem durch den Ring 2 und das Innenteil 3 gebildeten Zwischenraum liegen lediglich die dünnen Stege 4 und die Heizdrahtwendel 9, die der Luft einen Widerstand bieten können. Bei der Montage werden die einzelnen Stege 4 üblicherweise aufeinander ausgerichtet, so daß sie eine durchgehende Wand bilden. Die genaue Ausrichtung kann mit der Markierungsrille 20 überprüft werden. Der sich ergebende Luftwiderstand ist relativ gering und die Heizdrahtwendel 9 wird optimal umströmt.
  • In der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist die Heizdrahtwendel 9 auf einen hohlzylindrisehen Körper 11 auf dessen Außenfläche spiralförmig aufge-Körper 11 auf dessen Außenfläche spiralförmig aufgewickelt. Auf der Außenfläche dieses Körpers 11 sind am Umfang gleichmäßig verteilt 12 radial vorstehende und axial verlaufende Stege 12 ausgebildet, die einzelne Ausnehmungen 13 aufweisen, in denen die Heizdrahtwendel 9 liegt. Der hohlzylindrische Körper 11 weist in seinem Innenraum sechs Stege 14 auf, die an einem Innenteil 15 zusammenlaufen,das von einer axialen Öffnung durchsetzt ist, durch die sich wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 ein Spannglied einsetzen läßt. Der in Fig. 6 links zu sehenede Anschluß ist zwischen zwei Stegen 14 nach rechts zurückgeführt. Der so mit der Heizdrahtwendel 9 bewickelte Körper 11 wird in den in Fig. 5 gezeigten Hohlzylinder 16 axial eingeführt und mit zwei Abschlußelementen 17, die ebenfalls zentrale Bohrungen aufweisen, über das bereits angesprochene Spannelement mit dem Hohlzylinder 16 verspannt.
  • In dieser Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 wird die zu erwärmende Luft ebenfalls in Pfeilrichtung P in den Heizkörper eingeblasen. Sie strömt in diesem Fall durch die zwischen dem Hohlzylinder 16, dem Körper 11 und den Stegen 14 gebildeten Luftführungskanäle durch die einzelnen Teile der Heizdrahtwendel 9, wobei auch in diesem Fall die Heizdrahtwendel 9 in Ebenen durchströmt wird, auf denen die Achse der Heizdrahtwendel 9 senkrecht steht. In diesem Fall kann der von dem hohlzylindrischen Körper 11 eingeschlossene Bereich noch durch eine Scheibe abgedeckt werden, um die Luftströmung durch diesen Bereich zu vermeiden. Nachdem in den dargestellten Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 5 die kalte Luft von der jeweils rechten Seite in den Heizkörper einströmt, werden die stromaufwärts liegenden Bereiche der Heizdrahtwendel 9 normalerweise stärker gekühlt, als ihre bereits von heißer Luft umspülten stromabwärts liegenden Teile. Die stromaufwärts liegenden Teile der Heizdrahtwendel 9werden deshalb heißer als die stromabwärts liegenden Teile. Um dies zu vermeiden ist in einer besonderen Ausführungsform die Heizdrahtwendel 9 mit unterschiedlicher Steigung der wendelförmigen Bereiche ausgebildet. In den stromaufwärts liegenden Teilstücken sind deshalb die Widerstandsdrähte dichter gepackt und werden pro Längeneinheit von weniger Luft umspült als in den stromabwärts liegenden Bereichen, so daß die Heizdrahtwendel 9 auf ihrer gesamten Länge annähernd konstante Temperatur annimmt.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 weisen beispielsweise die einzelnen Teilabschnitte 9a der Heizdrahtwendel 9 folgende Windungszahlen auf, wobei die Windungszahlen stromabwärts abnehmen.
    • Erster Teilabschnitt 53 Windungen,
    • zweiter Teilabschnitt 40 Windungen,
    • dritter Teilabschnitt 32 Windungen,
    • vierter Teilabschnitt 26 Windungen,
    • fünfter Teilabschnitt 21 Windungen,
    • sechster Teilabschnitt 17 Windungen.
  • Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 wird die Heizdrahtwindel von der Lufteinlaßseite zur Luftauslaßseite hin kontinuierlich gestreckt, so daß die Windungszahl pro cm Länge der Wendel kontinuierlich abnimmt.

Claims (7)

1. Elektrischer Heizkörper zum Erhitzen eines Fluidstroms, mit einem im wesentlichen hohlzylindrischen Außenmantel (2) und einer darin angeordneten, axiale Durchbrüche aufweisenden Haltevorrichtung (3,4) aus hitzebeständigem Material, ferner mit einer in der Haltevorrichtung gelagerten und von dem die Durchbrüche durchströmenden Fluid umspülbaren elektrischen Heizdrahtwendel (9), dadurch gekennzeichnet , daß der Außenmantel (2) und die Haltevorrichtung (3,4) durch mehrere scheibenförmige Heizkörperelemente (1) gebildet sind, die im wesentlichen aus einem äußeren Ring (2) und darin angeordneten radialen Stegen (4) bestehen, daß zwischen den Stegen (4) aneinanderliegender Heizkörperelemente (1) ein Zwischenraum (8) zur Aufnahme der Heizdrahtwendel (9) ausgebildet ist, und daß die Heizdrahtwendel (9) in einzelnen Teilabschnitten (9a) in den Querschnittsebenen zwischen jeweils zwei benachbarten Heizkörperelementen (1) angeordnet ist, deren Teilabschnitt (9a) durch axial verlaufende Abschnitte zueinander elektrisch in Reihe liegen.
2. Elektrischer Heizkörper zum Erhitzen eines Fluidstroms, mit einem im wesentlichen hohlzylindrischen Außenmantel (16) und einer darin angeordneten, axiale Durchbrüche aufweisenden Haltevorrichtung (11) aus hitzebeständigem Material, ferner mit einer in der Haltevorrichtung gelagerten und von dem die Durchbrüche durchströmenden Fluid umspülbaren elektrischen Heizdrahtwendel (9), dadurch gekenn- zeichnet, daß der hohlzylindrische Außenmantel (16) und die darin angeordnete Haltevorrichtung (11) als getrennte Bauteile ausgebildet sind, und daß die Heizdrahtwendel (9) in entsprechenden Ausnehmungen (13) am Außenumfang der Haltevorrichtung (11) spiralförmig gewickelt ist.
3. Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Windungsabstände der Heizdrahtwendel (9) zum Luftauslaß des Heizkörpers hin zunehmend ausgebildet sind.
4. Heizkörper nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Teilabschnitte (9a) der Heizdrahtwendel (9) in den Querschnittsebenen zwischen zwei jeweils benachbarten Heizkörperelementen (1) auf einem nahezu geschlossenen Kreis angeordnet sind, und daß die jeweils zwei Teilabschnitte (9a) der Heizdrahtwendel (9) verbindenden axialen Abschnitte (9b) in einander benachbarten Heizkörperelementen (1) jeweils durch um einen Steg (4) radial versetzten Durchbrüchen geführt sind.
5. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zentralen Innenteil (3) axiale Bohrungen (5a, 5b, 5c) ausgebildet sind.
6. Heizkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (11) eine hohlzylindrische Außenwand aufweist, in deren Innenraum radiale Stege (14) in Form von axial durchgehenden Wänden ausgebildet sind, und daß auf der Außenwand radial vorstehende Wandteile (12) vorgesehen sind, die axial verlaufen und Ausnehmungen (13) zur Aufnahme der Heizdrahtwendel (9) aufweisen.
7. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß im zentralen Verbindungsbereich der Stege (4,14) eine axiale Öffnung (6) durch diesen Verbindungsbereich ausgebildet ist, in dem ein Spannelement (7) angeordnet ist.
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