EP1239702A2 - Electrical heating coil which heats a flowing gaseous medium and its electrical resistive heating element - Google Patents
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- EP1239702A2 EP1239702A2 EP02004629A EP02004629A EP1239702A2 EP 1239702 A2 EP1239702 A2 EP 1239702A2 EP 02004629 A EP02004629 A EP 02004629A EP 02004629 A EP02004629 A EP 02004629A EP 1239702 A2 EP1239702 A2 EP 1239702A2
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- 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
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- H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
Definitions
- the invention relates to a heating conductor coil for heating a flowing gaseous medium, primarily air, and an electrical Resistance heating element with a heating conductor coil, which is interposed is fastened by holding elements on a carrier plate.
- the heating conductor consists of one helical or meandering shaped resistance wire, which directly with a carrier plate made of electrically insulating and heat-resistant material, such as for example Micanit, is connected (DE 25 30 075 A1, DE 25 35 478 A1, DE-PS 29 44 132).
- a carrier plate made of electrically insulating and heat-resistant material, such as for example Micanit.
- the heating wire requires direct contact with the carrier plate to fix it, also, that the way of attaching the heating wire to the support plate from depends on the shape of the heating element.
- the carrier plate does not only have to be electrical insulating, but also made of a heat-resistant material, such as Micanite. By lying parallel to the direction of flow The flow cross-section is divided into individual chambers that support plates affect an even heat exchange.
- a heating element is also already known in which the helical one Heating conductor no longer directly on the carrier plate, but indirectly with the help is fastened by holding elements which are fixed on the one hand to the carrier plate and on the other hand, the heating conductor coil is attached (DE 44 43 725 A1).
- the heating conductor and Carrier plates avoided, which increases the durability of the carrier plates extended.
- the flow cross-section is no longer divided by carrier plates, which means better heat dissipation and thus results in better efficiency.
- the holding elements for fixing the heating conductor coil exist in this known heating element from a shaft, at one end a holding part to fix the helix and a foot part at the other end Attachment are arranged on the support plate.
- the holding part forms a flat, approximately U-shaped undercut receptacle for a turn tip of a helix with a flat oval to flat rectangular cross section.
- the foot section consists of two parallel legs protruding from the shaft at right angles on the underside Protruding tabs that are inserted through slots in the carrier plate and then be bent.
- the invention is based on the object Possibility to show in such electrical Resistance heating elements to enable even better heat utilization.
- the basic idea of the invention is that by combining a Heating conductor coil, in particular a coil with a flat rectangular cross section and with short-wave undulations in relation to the dimensions of the helix the circumferential surface of the helix formed by the slope line of the helix the flow cross section of the heat conductor generating the heat very much is enforced closely. This results in a diverse swirling of the air flowing through a heating element equipped with such a coil with the consequence of a much cheaper transfer of heat from the heating conductor on the air flowing through. This does not result in the same heat yield inconsiderable reduction in energy consumption by 20 to 25%.
- the heating conductor consists of a thermistor wire, d. H. from a material in which the electrical resistance changes with temperature, in particular from one with a positive temperature coefficient (PTC).
- PTC positive temperature coefficient
- a heating conductor coil designed according to the invention can in principle be used for arbitrarily designed heating elements are used in which the filament is arranged transversely to the flow direction. There are special advantages but when used in an electrical resistance heating element in which at least one coil with the interposition of holding elements on one Carrier plate is attached.
- the Heating conductor coil it is possible to make the heating conductor coil approximately circular around a central circular support plate, the Holding elements lie in the plane of the support plate and the spiral, as well as the Arrange holding elements at right angles to a support plate to also the To be able to provide helix in the corresponding direction.
- the heating conductor 2 forming the coil 1 is in the course of Windings, namely in that formed by the slope line SL of the helix Alternate circumferential surface from the slope line SL opposite directions deflected.
- the spiral wire has in this Circumferential surface has an approximately wavy or zigzag shape.
- the front and rear sections of the individual turns 3 of the helix 1 themselves superimpose, so that the flow cross-section, in particular in the central Area is tight and, above all, evenly penetrated by the heating wire. hereby very fine air turbulence is achieved, which is not only a reduction of energy consumption, but also due to lower heat load long service life of the helix.
- a heating conductor coil 1 designed in this way according to the invention can basically in any electrical resistance heater as a heating element can be used, provided that there is a possibility of freely rotating the helix Fix the air flow without vibrations.
- a Possibility for fastening heating conductor coils with a flat oval cross-section by means of holding elements is known from DE 44 43 725 A1, both in the Form in which the direction of extension of the helix parallel to the plane of the Carrier plate lies at right angles to it.
- FIGS. 4 and 5 An example of the use of a helix in accordance with the invention in a heating element is indicated in FIGS. 4 and 5.
- 4 shows one Quarter circle section from a circular heating element 4, in which a circularly curved heating conductor coil 1 by means of individual holding elements 5 a circular support plate 6, here in the form of a disc, is attached.
- the heating conductor coil 1 in the illustration in FIG. 4 has the shape shown in Fig. 1; it just became the simpler representation half shown with a straight course of the individual turns.
- the invention relates not only to the design of the Schuleiterchtl, as described above, but also on the design of the Holding parts 8, which serve to heat a filament 1 almost at a point hold and attach to the support plate 6.
- One particularly advantageous design of the holding elements which is suitable on the one hand, the Fix the heating conductor coil 1, but also to the coil either in the plane of the carrier disk 6 (cf. FIG. 5), but also at right angles to it (cf. 8 and 9) can be explained with reference to FIGS. 6 and 7.
- Fig. 6 shows a holding element 5 on a larger scale in an oblique representation and 7 its attachment to the carrier disk 6.
- the holding element 5 consists of a shaft 9 on its a holding part 8 at one end and a foot part 10 at the other end are arranged.
- the holding element 5 expediently consists of a stamped part made of sheet metal, which can then be deformed in a corresponding manner.
- a sheet made of stainless steel which has a lower thermal conductivity brings a lower temperature load on the carrier disk 6.
- the holding part 8 serving to fix the helix consists of two arms 12, 13, each spread slightly after a crank 14 by the by the Project from shaft 9 formed level. The spread corresponds to the slope S of the Wendel.
- the approaches 15, 16 are in the assembled state initially flat, but then become flat after the holding element has been brought together 5 with a heating conductor coil 1 each around a section of a turn 3 of the Spiral 1 bent around.
- Each approach 15, 16 thus forms a closed one Recording to enclose a section of a turn of the helix 1.
- Die Bend 14 forms a stop for the lower end of a turn of the helix 1.
- the foot part 10 in turn has one on one side laterally protruding from the shaft 9 approach 18 which is approximately U-shaped in cross section is bent with a sloping leg 19 to a kind of spring.
- the tubular section 38 has two diagonally opposite one another Recesses 40 and 41 in the free edge area a closed outer surface.
- the recesses 40 and 41 extend to the upper free end of the tubular section 38 and serve to carry out the helix 39th forming heating conductor.
- the end face of the holding part 35 in the region of the foot part 36 can be open, since the Cavity after mounting on a carrier plate from the carrier plate is closed.
- the opposite upper end of the holding part 35 can also remain open, but a closed one is preferred Embodiment as shown in Figs. 10 to 13.
- the cover 42 according to the invention is composed of the folding elements 43 and 44 together. Both folding elements 43 and 44 form part of the outer surface, which are offset in their longitudinal direction at the opposite edges of the tubular portion 38 are attached. After inserting a turn of the Helix 39 in the tubular section 38 become the folding elements 43 and 44 around its folding axis, which coincides with the edge. As a result of Longitudinal offset complement the two folding elements 43 and 44 such that the entire front opening of the holding element 34 is closed. The outer corner of the folding elements 43 and 44 is cut off, so that together with the recesses 40 and 41, the passage of the heating conductor 39 is facilitated.
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- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizleiterwendel zum Erwärmen eines strömenden gasförmigen Mediums, vornehmlich Luft, sowie ein elektrisches Widerstandsheizelement mit einer Heizleiterwendel, die unter Zwischenschaltung von Halteelementen auf einer Trägerplatte befestigt ist.The invention relates to a heating conductor coil for heating a flowing gaseous medium, primarily air, and an electrical Resistance heating element with a heating conductor coil, which is interposed is fastened by holding elements on a carrier plate.
Wendelförmige, aber auch zickzack- oder mäanderförmig gebogene Heizleiter finden insbesondere als Heizelemente in elektrischen Geräten zur Erwärmung von Luft, wie zum Beispiel Fön, Heizlüfter, Konvektoren oder 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, der möglichst gleichmäßig und möglichst ohne Wärmeverluste stattfinden sollte.Helical, but also zigzag or meandering heating conductors find especially as heating elements in electrical devices for heating Air, such as hair dryers, fan heaters, convectors or tumble dryers same application; but they can also be used in the same way Use heating other gaseous media. With such devices, a Airflow generated by a fan through one of at least one Such heating element led existing radiator. During the Flow occurs between the heating conductor and the air flow Heat exchange instead of the most evenly and possibly without Heat loss should take place.
Bei den meisten bekannten Heizelementen besteht der Heizleiter aus einem wendel- oder mäanderförmig geformten Widerstandsdraht, der unmittelbar mit einer Trägerplatte aus elektrisch isolierendem und hitzebeständigen Material, wie zum Beispiel Micanit, verbunden ist (DE 25 30 075 A1, DE 25 35 478 A1, DE-PS 29 44 132). Diesen bekannten Heizelementen ist gemeinsam, dass der Heizdraht zu seiner Fixierung unmittelbaren Kontakt mit der Trägerplatte benötigt, auch, dass die Art und Weise der Befestigung des Heizdrahtes an der Trägerplatte von der Form des Heizelementes abhängt. Da der Heizdraht mit elektrischer Energie beaufschlagt wird, muss die Trägerplatte nicht nur aus einem elektrisch isolierenden, sondern auch aus einem hitzebeständigen Material, wie zum Beispiel Micanit, bestehen. Durch die parallel zur Strömungsrichtung liegenden Trägerplatten wird der Strömungsquerschnitt in einzelne Kammern unterteilt, die einen gleichmäßigen Wärmeaustausch beeinträchtigen. In most known heating elements, the heating conductor consists of one helical or meandering shaped resistance wire, which directly with a carrier plate made of electrically insulating and heat-resistant material, such as for example Micanit, is connected (DE 25 30 075 A1, DE 25 35 478 A1, DE-PS 29 44 132). These known heating elements have in common that the heating wire requires direct contact with the carrier plate to fix it, also, that the way of attaching the heating wire to the support plate from depends on the shape of the heating element. Because the heating wire with electrical energy is applied, the carrier plate does not only have to be electrical insulating, but also made of a heat-resistant material, such as Micanite. By lying parallel to the direction of flow The flow cross-section is divided into individual chambers that support plates affect an even heat exchange.
Es ist aber auch bereits ein Heizelement bekannt, bei dem der wendelförmige
Heizleiter nicht mehr unmittelbar an der Trägerplatte, sondern mittelbar mit Hilfe
von Halteelementen befestigt ist, die einerseits an der Trägerplatte fixiert sind und
an denen andererseits die Heizleiterwendel befestigt ist (DE 44 43 725 A1).
Dadurch werden einerseits unmittelbare Kontaktstellen zwischen Heizleiter und
Trägerplatten vermieden, wodurch sich die Haltbarkeit der Trägerplatten
verlängert. Außerdem besteht der weitere Vorteil, dass der Durchströmquerschnitt
nicht mehr durch Trägerplatten unterteilt wird, was eine bessere Wärmeabfuhr und
somit einen besseren Wirkungsgrad zur Folge hat.However, a heating element is also already known in which the helical one
Heating conductor no longer directly on the carrier plate, but indirectly with the help
is fastened by holding elements which are fixed on the one hand to the carrier plate and
on the other hand, the heating conductor coil is attached (
Die Halteelemente zur Fixierung der Heizleiterwendel bestehen bei diesem bekannten Heizelement aus einem Schaft, an dessen einem Ende ein Halteteil zum Fixieren der Wendel und an dessen anderem Ende ein Fußteil zur Befestigung an der Trägerplatte angeordnet sind. Das Halteteil bildet eine flache, etwa U-förmig hinterschnittene Aufnahme für eine Windungsspitze einer Wendel mit flachovalem bis flachrechteckigem Querschnitt. Das Fußteil besteht aus zwei parallelen, vom Schaft rechtwinklig abstehenden Schenkeln, an deren Unterseite Laschen hervorstehen, die durch Schlitze in der Trägerplatte gesteckt und anschließend umgebogen werden.The holding elements for fixing the heating conductor coil exist in this known heating element from a shaft, at one end a holding part to fix the helix and a foot part at the other end Attachment are arranged on the support plate. The holding part forms a flat, approximately U-shaped undercut receptacle for a turn tip of a helix with a flat oval to flat rectangular cross section. The foot section consists of two parallel legs protruding from the shaft at right angles on the underside Protruding tabs that are inserted through slots in the carrier plate and then be bent.
Diese Ausbildung eines Heizelementes hat nicht nur den Vorteil, dass unmittelbare Kontaktstellen zwischen Heizleiter und Trägerplatte vermieden werden, sondern auch den weiteren Vorteil, dass infolge der Halteelemente, die in Strömungsrichtung sehr schmal sein können, die Heizleiterwendel frei im Luftstrom liegt, dass also eine relativ günstige Wärmeabgabe erreicht wird.This design of a heating element not only has the advantage that Avoid direct contact points between the heating conductor and carrier plate be, but also the further advantage that as a result of the holding elements that in Direction of flow can be very narrow, the heating conductor coil freely in the Airflow is that a relatively cheap heat emission is achieved.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, um bei derartigen elektrischen Widerstandsheizelementen eine noch bessere Wärmeausnutzung zu ermöglichen.Against this background, the invention is based on the object Possibility to show in such electrical Resistance heating elements to enable even better heat utilization.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Heizleiterwendel mit den
Merkmalen des Anspruchs 1, die Verwendung einer solchen Heizleiterwendel in
einem elektrischen Widerstandsheizelement gemäß Anspruch 8 sowie ein
Heizelement mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.According to the invention, this object is achieved with a heating conductor coil
Features of claim 1, the use of such a heating conductor coil in
an electrical resistance heating element according to
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments result from the subclaims.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass durch die Kombination einer Heizleiterwendel, insbesondere einer Wendel mit flachrechteckigem Querschnitt und mit im Verhältnis zu den Abmessungen der Wendel kurzwelligen Wellungen in der durch die Steigungslinie der Wendel gebildeten Umfangsfläche der Wendel der Durchströmquerschnitt von dem die Wärme erzeugenden Heizleiter sehr engmaschig durchsetzt wird. Dadurch ergibt sich eine vielfältige Verwirbelung der ein mit einer solchen Wendel ausgestattetes Heizelement durchströmenden Luft mit der Folge eines wesentlich günstigeren Übergangs der Wärme vom Heizleiter auf die durchströmende Luft. Dadurch wird bei gleicher Wärmeausbeute eine nicht unbeträchtliche Reduzierung des Energieverbrauchs um 20 bis 25 % erreicht.The basic idea of the invention is that by combining a Heating conductor coil, in particular a coil with a flat rectangular cross section and with short-wave undulations in relation to the dimensions of the helix the circumferential surface of the helix formed by the slope line of the helix the flow cross section of the heat conductor generating the heat very much is enforced closely. This results in a diverse swirling of the air flowing through a heating element equipped with such a coil with the consequence of a much cheaper transfer of heat from the heating conductor on the air flowing through. This does not result in the same heat yield inconsiderable reduction in energy consumption by 20 to 25%.
Besondere Vorteile bietet in diesem Zusammenhang auch, wenn der Heizleiter aus einem Thermistor-Draht besteht, d. h. aus einem Material, bei dem sich der elektrische Widerstand mit der Temperatur verändert und zwar insbesondere aus einem solchen mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC).In this context, there are also particular advantages if the heating conductor consists of a thermistor wire, d. H. from a material in which the electrical resistance changes with temperature, in particular from one with a positive temperature coefficient (PTC).
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Heizleiterwendel kann grundsätzlich für beliebig ausgebildete Heizelemente verwendet werden, bei denen die Wendel quer zur Durchströmrichtung angeordnet ist. Besondere Vorteile ergeben sich aber bei der Verwendung in einem elektrischen Widerstandsheizelement, bei dem mindestens eine Wendel unter Zwischenschaltung von Halteelementen an einer Trägerplatte befestigt ist.A heating conductor coil designed according to the invention can in principle be used for arbitrarily designed heating elements are used in which the filament is arranged transversely to the flow direction. There are special advantages but when used in an electrical resistance heating element in which at least one coil with the interposition of holding elements on one Carrier plate is attached.
Funktionale und herstellungsmäßige Vorteile bietet hier auch die erfindungsgemäße Gestaltung der Halteelemente für die Heizleiterwendel, also der Zwischenglieder zwischen der Heizleiterwendel und der Trägerplatte, welche die weitgehend freie Aufhängung der Wendel bewirken. Durch die besondere Gestaltung des Halteteils dieser Elemente, das jeweils eine Windung der Wendel an zwei einander gegenüberliegenden Abschnitten erfasst, gelingt eine funktionsgerechte Halterung der Wendel ohne Auslenkung einzelner Windungen und eine sichere Fixierung der Wendel. Dagegen kann das Fußteil der Halteelemente dem jeweiligen Aufbau des Heizelementes entsprechend ausgebildet sein. Dabei ist es möglich, die Heizleiterwendel etwa kreisringförmig um eine zentrale kreisförmige Trägerplatte herumzuführen, wobei die Halteelemente in der Ebene der Trägerplatte und der Wendel liegen, als auch die Halteelemente rechtwinklig zu einer Trägerplatte anzuordnen, um auch die Wendel in der entsprechenden Richtung vorsehen zu können.The functional and manufacturing advantages also offer here inventive design of the holding elements for the heating conductor coil, so the intermediate links between the heating conductor coil and the carrier plate, which effect the largely free suspension of the helix. Because of the special Design of the holding part of these elements, each one turn of the spiral captured on two opposite sections, one succeeds Functional holding of the helix without deflection of individual turns and a secure fixation of the helix. In contrast, the foot section of the Holding elements according to the respective structure of the heating element be trained. It is possible to make the heating conductor coil approximately circular around a central circular support plate, the Holding elements lie in the plane of the support plate and the spiral, as well as the Arrange holding elements at right angles to a support plate to also the To be able to provide helix in the corresponding direction.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Heizelements löst das Problem, dass bekannte Halteelemente infolge ihrer jeweiligen Formgebung dazu neigen, im Gasstrom mitgeführte Staubpartikel und Flusen zurückzuhalten. Im Laufe der Zeit bilden sich dadurch Ansammlungen von Staub und Flusen, die zunächst dazu führen, dass sich der Durchströmquerschnitt verringert und damit der Durchströmwiderstand erhöht, so dass zum Betreiben eines Heizelements mehr Energie zugeführt werden muss.A particularly advantageous embodiment of a heating element solves this Problem that known holding elements due to their respective shape tend to retain dust particles and lint in the gas flow. in the Over time, this creates accumulations of dust and lint initially lead to a reduction in the flow cross-section and thus the flow resistance increases so that to operate a heating element more energy needs to be supplied.
Weitaus bedeutender ist jedoch die Gefahr, dass sich die Staub- und Flusenansammlungen am heißen Heizleiter entzünden und dadurch ein Brand ausgelöst wird. Um dieser Gefahr zu begegnen, ist es daher notwendig, mit bekannten Heizelementen ausgerüstete Geräte in regelmäßigen Zeitintervallen zu warten und reinigen. Diese Problematik stellt sich in verstärktem Maße beispielsweise bei Wäschetrocknern; bei denen überproportional viele Flusen im Gasstrom mitgeführt werden.However, the danger that the dust and Ignite lint accumulations on the hot heating conductor and thereby a fire is triggered. To counter this danger, it is therefore necessary to use known heating elements equipped devices at regular time intervals wait and clean. This problem is increasing for example in tumble dryers; where a disproportionate amount of fluff in the Gas stream are carried.
Die Lösung dieses Problems gelingt gemäß der Erfindung mit einem Halteelement
mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 16, das in den
Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet ist. Dabei ist zu betonen, dass ein
solches Halteelement nicht auf Heizelemente mit einem Heizleiter gemäß
Patentanspruch 1 beschränkt ist. Vielmehr kommen für erfindungsgemäße
Halteelemente alle aus dem Stand der Technik bekannten Heizleiter in Betracht,
die mittelbar an einem Trägerelement befestigt werden.This problem is solved according to the invention with a holding element
with the features of
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
- Fig. 1
- einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Heizleiterwendel für ein elektrisches Widerstandsheizelement,
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch die Heizleiterwendel gemäß Fig. 1 und
- Fig. 3
- einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab;
- Fig. 4
- zeigt einen Teil einer Draufsicht auf ein kreisförmiges Heizelement,
- Fig. 5
- einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1,
- Fig. 6
- eine schrägbildliche Darstellung eines Halteelementes,
- Fig. 7
- einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch eine Trägerplatte mit der Befestigung eines Halteelementes gemäß Fig. 6, die
- Fig. 8 und 9
- weitere Ausführungsformen für im Rahmen der Erfindung anwendbare Halteelemente,
- Fig. 10
- eine Vorderansicht einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines Halteelements,
- Fig. 11
- eine Seitenansicht des in Fig. 10 dargestellten Halteelements,
- Fig. 12
- eine Draufsicht des in den Fig. 10 und 11 dargestellten Halteelements und
- Fig. 13
- eine Schrägansicht des in den Fig. 10 bis 12 dargestellten Halteelements.
- Fig. 1
- 1 shows a detail from a top view of a heating conductor coil designed according to the invention for an electrical resistance heating element,
- Fig. 2
- a cross section through the heating conductor coil according to FIG. 1 and
- Fig. 3
- a section of Figure 1 on a larger scale.
- Fig. 4
- shows part of a plan view of a circular heating element,
- Fig. 5
- 2 shows a cross section along the line VV in FIG. 1,
- Fig. 6
- an oblique representation of a holding element,
- Fig. 7
- a section of a cross section through a carrier plate with the attachment of a holding element according to FIG. 6, the
- 8 and 9
- further embodiments for holding elements that can be used within the scope of the invention,
- Fig. 10
- 2 shows a front view of a particularly advantageous embodiment of a holding element,
- Fig. 11
- 10 shows a side view of the holding element shown in FIG. 10,
- Fig. 12
- a plan view of the holding element shown in FIGS. 10 and 11
- Fig. 13
- an oblique view of the holding element shown in FIGS. 10 to 12.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Heizleiterwendel 1 in
Seitenansicht dargestellt, also in einer Ansicht aus der Richtung, in der sie von
einem zu erwärmenden gasförmigen Medium durchströmt wird. Einen Querschnitt
durch die Wendel 1 gemäß Fig. 1 zeigt Fig. 2. Sie lässt erkennen, wie der
Heizleiterdraht 2 zu flachrechteckigen Windungen 3 aus zwei im wesentlichen
geradlinig verlaufenden Längsseiten 3a und 3b mit etwa halbkreisförmigen
Umkehrstellen 3c und 3d verformt ist. Diese an sich bekannte Wendelform hat
gegenüber einem kreisförmigen Querschnitt vor allem den Vorteil einer geringeren
Breitenausdehnung, also eines geringeren Platzbedarfs in Durchströmrichtung.1 shows a heating conductor coil 1 in accordance with the invention
Side view shown, i.e. in a view from the direction in which it is from
flows through a gaseous medium to be heated. A cross section
through the helix 1 according to FIG. 1 shows FIG. 2. It shows how the
Wie Fig. 1, insbesondere aber die in größerem Maßstab gehaltene Darstellung in
Fig. 3 erkennen lassen, ist der die Wendel 1 bildende Heizleiter 2 im Verlauf der
Windungen, und zwar in der durch die Steigungslinie SL der Wendel gebildeten
Umfangsfläche aus der Steigungslinie SL heraus abwechselnd nach
entgegengesetzten Richtungen ausgelenkt. Der Wendeldraht hat damit in dieser
Umfangsfläche einen etwa wellen- bzw. zickzackförmigen Verlauf. Insbesondere
aus Fig. 1 ist hierzu erkennbar, wie in Durchströmrichtung D gesehen die vorne
und hinten liegenden Abschnitte der einzelnen Windungen 3 der Wendel 1 sich
überlagern, so dass der Druchströmquerschnitt insbesondere in dem zentralen
Bereich dicht und vor allem gleichmäßig vom Heizdraht durchsetzt ist. Hierdurch
wird eine sehr feine Luftverwirbelung erreicht, die nicht nur zu einer Reduzierung
des Energieverbrauchs führt, sondern durch geringere Wärmebelastung auch eine
hohe Lebensdauer der Wendel ermöglicht.As in FIG. 1, but in particular the representation on a larger scale in
3, the
Eine erfindungsgemäß in dieser Weise ausgebildete Heizleiterwendel 1 kann
grundsätzlich in beliebigen elektrischen Widerstandsheizgeräten als Heizelement
eingesetzt werden, vorausgesetzt, es besteht eine Möglichkeit, die Wendel frei im
Luftstrom schwingungsfrei zu fixieren. Besondere vorteilhaft erscheint aber die
Verwendung im Zusammenhang mit einem Heizelement, bei dem eine oder
mehrere Wendeln dieser Art unter Zwischenschaltung von Halteelementen an
einer Tragkonstruktion, insbesondere einer Trägerplatte befestigt sind. Eine
Möglichkeit für die Befestigung von Heizleiterwendeln mit flachovalem Querschnitt
mittels Halteelementen ist aus DE 44 43 725 A1 bekannt, und zwar sowohl in der
Form, in der die Erstreckungsrichtung der Wendel parallel zur Ebene der
Trägerplatte liegt, als auch rechtwinklig dazu.A heating conductor coil 1 designed in this way according to the invention can
basically in any electrical resistance heater as a heating element
can be used, provided that there is a possibility of freely rotating the helix
Fix the air flow without vibrations. However, that appears to be particularly advantageous
Use in connection with a heating element in which one or
several coils of this type with the interposition of holding elements
a support structure, in particular a support plate are attached. A
Possibility for fastening heating conductor coils with a flat oval cross-section
by means of holding elements is known from
Ein Beispiel für die Verwendung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Wendel in
einem Heizelement ist in den Fig. 4 und 5 angedeutet. Dabei zeigt Fig. 4 einen
Viertelkreisausschnitt aus einem kreisförmigen Heizelement 4, bei dem eine
kreisringförmig gebogene Heizleiterwendel 1 mittels einzelner Halteelemente 5 an
einer kreisförmigen Trägerplatte 6, hier in Form einer Scheibe, befestigt ist. Dabei
versteht sich von selbst, dass die Heizleiterwendel 1 in der Darstellung der Fig. 4
die in Fig. 1 dargestellte Form hat; sie wurde lediglich der einfacheren Darstellung
halber mit geradlinigem Verlauf der einzelnen Windungen dargestellt.An example of the use of a helix in accordance with the invention in
a heating element is indicated in FIGS. 4 and 5. 4 shows one
Quarter circle section from a circular heating element 4, in which a
circularly curved heating conductor coil 1 by means of individual holding elements 5
a
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4, der erkennen lässt,
dass radial außerhalb der Trägerscheibe 6 jeweils oberhalb und unterhalb einer
Ringscheibe 7 zwei Heizleiterwendeln 1 parallel zueinander und im Abstand
voneinander mittels Halteelementen 5 befestigt sind. Die Halteelemente 5
umfassen mit jeweils einem Halteteil eine Windung 3 einer Wendel 1 und sind mit
einem am anderen Ende des abgekröpften Schaftes 9 angeordneten - hier nicht
erkennbaren - Fußteil 10 in jeweils einem Sockel 11 befestigt. Dieser Sockel 11 ist
in diesem Ausführungsbeispiel einstückig aus dem Material der Trägerscheibe 6,
vorzugsweise Kunststoff, ausgebildet. Ein Heizelement der in den Fig. 4 und 5
dargestellten Art, also mit kreisringförmig gebogener Heizleiterwendel 1, ist
bevorzugt für kreisförmige Durchströmquerschnitte einzusetzen.FIG. 5 shows a cross section along the line V-V in FIG. 4, which shows
that radially outside of the
Die Erfindung bezieht sich aber nicht nur auf die Ausgestaltung der
Heizleiterwendel, wie oben beschrieben, sondern auch auf die Ausgestaltung der
Halteteile 8, die dazu dienen, eine Heizleiterwendel 1 nahezu punktförmig zu
halten und an der Trägerscheibe 6 zu befestigen. Eine hierzu besonders
vorteilhafte Ausbildung der Halteelemente, die einerseits geeignet ist, die
Heizleiterwendel 1 zu fixieren, andererseits aber auch dazu, die Wendel entweder
in der Ebene der Trägerscheibe 6 (vgl. Fig. 5), aber auch rechtwinklig dazu (vgl.
Fig. 8 und 9) zu befestigen, kann anhand der Fig. 6 und 7 erläutert werden. Fig. 6
zeigt ein Halteelement 5 in größerem Maßstab in schrägbildlicher Darstellung und
Fig. 7 dessen Befestigung an der Trägerscheibe 6.The invention relates not only to the design of the
Heizleiterwendel, as described above, but also on the design of the
Wie bereits erwähnt, besteht das Halteelement 5 aus einem Schaft 9, an dessen
einem Ende ein Halteteil 8 und an dessen anderem Ende ein Fußteil 10
angeordnet sind. Zweckmäßig besteht das Halteelement 5 aus einem Stanzteil
aus Blech, das dann in entsprechender Weise verformt werden kann. Vorteilhaft
ist ein Blech aus Edelstahl, der eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist, damit
eine geringere Temperaturbelastung der Trägerscheibe 6 bringt.As already mentioned, the holding
Das der Fixierung der Wendel dienende Halteteil 8 besteht aus zwei Armen 12,
13, die jeweils nach einer Kröpfung 14 schwach gespreizt von der durch den
Schaft 9 gebildeten Ebene abragen. Die Spreizung entspricht der Steigung S der
Wendel. An jedem der beiden Arme 12, 13 befindet sich am Ende ein seitlich
abragender Ansatz 15, 16. Die Ansätze 15, 16 liegen im Montagezustand
zunächst flach, werden dann aber nach dem Zusammenführen des Halteelements
5 mit einer Heizleiterwendel 1 jeweils um einen Abschnitt einer Windung 3 der
Wendel 1 herumgebogen. Jeder Ansatz 15, 16 bildet so eine geschlossene
Aufnahme zur Umschließung eines Abschnitts einer Windung der Wendel 1. Die
Kröpfung 14 bildet einen Anschlag für das untere Ende einer Windung der Wendel
1.The holding
Während der Schaft 9 noch eine in Längsrichtung verlaufende, sickenartige
Versteifungsrippe 17 aufweisen kann, besitzt das Fußteil 10 wiederum einen
einseitig seitlich vom Schaft 9 abragenden Ansatz 18, der im Querschnitt etwa U-förmig
mit einem schräg aufragenden Schenkel 19 zu einer Art Feder gebogen ist. While the
Fig. 7 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch die schon in Fig. 5
angedeuteten Sockelteile 11, die an der Trägerscheibe 6 angeordnet, vornehmlich
mit dieser monolithisch verbunden sind. Jedes dieser Sockelteile 11 bildet eine
etwa rechteckförmige Aufnahme 20 für ein Fußteil 10 eines Halteelements 5. Beim
Einführen des Halteelements 5 von oben her (Pfeil 21) weicht der abragende freie
Schenkel 17 federnd zurück und bildet in Endlage eine Anlage an einer
hinterschnittenen Kante 22 einer seitlichen Ausnehmung 23. Die Versteifungsrippe
17 liegt an der gegenüberliegenden Wand der Aufnahme 20 an. Damit ist eine
außerordentlich einfache, zugleich aber sichere, vor allem automatengerechte
Montage dieser Teile gewährleistet.FIG. 7 shows a section on a larger scale through the one already in FIG. 5
indicated
In den Fig. 8 und 9 ist, wie bereits angedeutet, eine Möglichkeit dargestellt, wie mittels entsprechend ausgebildeter Halteelemente eine erfindungsgemäß gestaltete Heizleiterwendel auch an einer ebenen Trägerplatte so angebracht werden kann, dass die Erstreckungsrichtung der Wendel rechtwinklig zur Ebene der Trägerplatte verläuft. Dabei zeigen Fig. 8 eine Seitenansicht der Wendel und Fig. 9 einen Querschnitt.8 and 9, as already indicated, a possibility is shown how by means of appropriately trained holding elements according to the invention designed heating conductor coil also attached to a flat carrier plate can be that the direction of extension of the helix is perpendicular to the plane the carrier plate runs. 8 shows a side view of the helix and Fig. 9 shows a cross section.
Aus Fig. 8 wird erkennbar, wie eine Windung 3 einer Wendel durch ein Halteteil 25
fixiert wird, das seinerseits an einer Trägerplatte 26 befestigt ist. Deutlich ist
erkennbar, wie der Schaft 27 des Halteelements 25, der seinerseits im Querschnitt
Z-förmig gebogen ist, sich nach oben hin in zwei Arme 28, 29 fortsetzt, die in der
in Fig. 6 dargestellten Weise jeweils einen Abschnitt einer Windung 3 der Wendel
1 umfassen. Dabei ist auch die Spreizung der Arme entsprechend der Steigung
der Wendel 1 zu erkennen. Am Fußteil 30 des Schaftes 25 sind zwei Laschen 31;
32 angeformt, die durch Schlitze 33 in der Trägerplatte 26 gesteckt und danach
umgebogen werden.It can be seen from FIG. 8 how a
Auf diese Weise gelingt es, eine erfindungsgemäß ausgebildete Heizleiterwendel 1 gewissermaßen frei auskragend einseitig an einem Trägerelement zu befestigen, um sie weitestgehend ungestört dem strömenden Medium auszusetzen. In this way it is possible to use a heating conductor coil designed according to the invention 1 to a certain extent freely cantilevered on one support element attach to the flowing medium largely undisturbed suspend.
Das in den Fig. 10 bis 13 dargestellte Halteelement 34 setzt sich im wesentlichen
aus einem Halteteil 35 und einem Fußteil 36 zusammen. Das Fußteil 36 besitzt
drei Laschen 37, die in gestreckter Form durch Öffnungen in einer nicht
dargestellten Trägerplatte gesteckt und zur Verankerung anschließend
rechtwinklig umgebogen werden.The holding
Das Halteteil 35 besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Abschnitt 38,
der in seinen Querschnittsabmessungen der Geometrie der Wendel 39 angepasst
ist. Im vorliegenden Beispiel umschließt der rohrförmige Abschnitt 38 einen
schmalen, in etwa rechteckförmigen Hohlraum, in den das spitze Ende einer
Windung einer Wendel 39 eingesteckt wird. Die Längsausdehnung des Hohlraums
entspricht daher der Breite der Windung der Wendel 39. Die Querausdehnung des
Hohlraums entspricht mindestens der Dicke des Heizleiters. Zur Berücksichtigung
der Steigungshöhe der Wendel 39 und gegebenenfalls von Auslenkungen des
Heizleiters in Längsrichtung der Wendel 39 kann die Querausdehnung des
Hohlraums vorteilhafterweise größer gewählt sein, beispielsweise zweimal die
Dicke des Heizleiters.The holding
Der rohrförmige Abschnitt 38 besitzt bis auf zwei sich diagonal gegenüberliegende
Ausnehmungen 40 und 41 im freien Randbereich eine geschlossene Mantelfläche.
Die Ausnehmungen 40 und 41 erstrecken sich bis zum oberen freien Ende des
rohrförmigen Abschnitts 38 und dienen zur Durchführung des die Wendel 39
bildenden Heizleiters.The
Die Stirnseite des Halteteils 35 im Bereich des Fußteils 36 kann offen sein, da der
Hohlraum nach der Montage auf einer Trägerplatte von der Trägerplatte
verschlossen wird. Das gegenüberliegende obere stirnseitige Ende des Halteteils
35 kann auch offen bleiben, bevorzugt wird jedoch eine geschlossene
Ausführungsform, wie in den Fig. 10 bis 13 dargestellt. The end face of the holding
Der erfindungsgemäße Deckel 42 setzt sich aus den Klappelementen 43 und 44
zusammen. Beide Klappelemente 43 und 44 bilden einen Teil der Mantelfläche,
die in ihrer Längsrichtung versetzt an den sich gegenüberliegenden Rändern des
rohrförmigen Abschnitts 38 befestigt sind. Nach Einstecken einer Windung der
Wendel 39 in den rohrförmigen Abschnitt 38 werden die Klappelemente 43 und 44
um ihre Klappachse, die mit dem Rand zusammenfällt, umgebogen. Infolge des
Längsversatzes ergänzen sich die beiden Klappelemente 43 und 44 derart, dass
dabei die gesamte stirnseitige Öffnung des Halteelements 34 verschlossen wird.
Jeweils die äußere Ecke der Klappelemente 43 und 44 ist abgeschnitten, so dass
zusammen mit den Ausnehmungen 40 und 41 das Durchführen des Heizleiters 39
erleichtert wird.The
Auf diese Weise entsteht eine allseits geschlossene Aufnahme für eine Windung
einer Heizleiterwendel 39, die den in Luftstrom befindlichen Staub- und
Flusenpartikeln kaum Angriffsfläche bietet. Damit werden Ansammlungen von
Staub und Flusen weitestgehend verhindert und damit auch die Gefahr von
Verbrennungen innerhalb eines Heizelements.In this way, a one-sided winding for one turn is created
a
Claims (23)
dadurch gekennzeichnet, dass der die Wendel bildende Heizleiter in der durch die Steigungslinie der Wendel gebildeten Umfangsfläche der Wendel aus der Steigungslinie heraus abwechselnd nach entgegengesetzten Richtungen ausgelenkt ist.Heating conductor coil for heating a flowing gaseous medium, primarily air, for attachment to a support structure, in particular for use in an electrical resistance heating element,
characterized in that the heating conductor forming the coil is deflected alternately in opposite directions in the circumferential surface of the coil formed by the pitch line of the coil.
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