DE2849266C2 - Elektrischer Heizkörper für gasförmige Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizkörper für gasförmige Medien, insbesondere für Warmluftgeräte, mit mindestens einem Tragkörper und mindestens zwei als Wendeln ausgebildeten Heizleitern aus Widerstandsdraht, die im wesentlichen konzentrisch umeinander angeordnet sind.

Heizkörper dieses Aufbaus werden vor allem in gebläsebetriebenen Geräten zur Erwärmung von Luft, beispielsweise bei Haarfönen, Heizlüftern usw. eingesetzt Bei derartigen Warmluftgeräten besteht häufig das Bedürfnis, verschiedene Heizstufen zu wählen, wozu

ίο mehrere, getrennt schaltbare Wendeln vorgesehen werden. Ferner sind beispielsweise Haarföne bekanntgeworden, bei deren Betrieb eine gewisse Grundheizleistung konstant aufgebracht wird, und bei denen zusätzlich eine regelbare Zusatzheizleistung verfügbar ist, die beispielsweise so geregelt wird, daß die Temperatur der austretenden, erwärmten Luft sich nach einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf ändert Auch in solchen Fällen werden Heizkörper mit mehreren, getrennt schaltbaren Wendeln vorgesehen. Üblicherweise sind dabei die Wendeln zueinander und zum Tragkörper koaxial angeordnet und zwar so, daß sie in Achsrichtung von der zu erwärmenden Luft durchströmt werden.

Bei einem bekannten Heizkörper der beschriebenen Gattung (vgl. DE-OS 22 63 260) besteht der Tragkörper aus einer ebenen Platte aus Isoliermaterial, um welche zwei in ihren elektrischen Eigenschaften gleiche Wendeln bifilar gewickelt sind. Durch Einzel- oder Parallelschaltung dieser beiden Wendeln können unterschiedliche Heizleistungsstufen gewählt werden.

Dieser bekannte Heizkörper erweist sich aus verschiedenen Gründen noch nicht als völlig befriedigend. In fertigungstechnischer Hinsicht ergeben sich Probleme, weil bei der Herstellung der bifilaren Wicklung beide Wendeln gleichzeitig aufgebracht werden müssen. Das erweist sich insbesondere dann als schwierig, wenn die Wendeln — entsprechend der Abstimmung der verschiedenen Leistungsstufen — aus hinsichtlich Drahtstärke, -profil, -beschaffenheit usw.

unterschiedlichen Heizleitern bestehen und dementsprechend unterschiedliches Wickelverhaltei: zeigen. Ferner ergeben sich im Betrieb Störungen dadurch, daß die Wendeln der bifilaren Wicklung untereinander in engem thermischen Kontakt stehen und folglich durch die Wärmeabgabe der jeweils anderen Wendel beaufschlagt werden. Das hat zur Folge, daß die Betriebseigenschaften jeder Wendel in erheblichem Maße davon abhängen, ob die andere Wendel in Betrieb ist. Dies ist besonders nachteilig dann, wenn die Wendeln mit unterschiedlichen spezifischen Heizleistungen ausgelegt sind. Das führt dazu, daß bei dieser bekannten Ausbildung, die eine kompakte Bauweise ohnehin nur in begrenztem Maß zuläßt, eine weitere Verringerung der Wickeldichte vorgenommen werden muß, um diese gegenseitigen Störungen der Wendeln zu vermeiden.

Weiterhin ist in der DE-PS 99 641 eine elektrische Heizvorrichtung beschrieben, bei welcher mehrere Widerstandsschraubenfedern- oder Wendeln umeinander konzentrisch angeordnet sind. Zur Stabilisierung und Abstützung sind bei dieser bekannten Heizvorrichtung weiterhin Tragdrahtspulen vorgesehen. So ist in der konzentrischen Anordnung ganz innen zunächst eine Tragdrahtspule oder eine Tragdrahtwicklung angeordnet, auf die dann eine Widerstandsschraube'nfeder, die in sich gewendelt ist, aufgewickelt ist. Innerhalb der Widerstandsschraubenfedern können dann ebenfalls die Widerstandsschraubenfedern tragende Tragdrahtspulen vorgesehen sein. Beispielsweise ist um die

innerste Tragdrahtspule eine Widerstandsschraubenfeder gewunden, welche wiederum eine innere Tragdrahtspule praktisch als Tragseele besitzt, und um diese ist eine mit einer isolierenden Emailleüberz.-:g versehene Widerstandsspule gewickelt, welche wiederum von einer weiteren Widerstandsspule umfaßt sein kann.

Diese Ausgestaltung eines elektrischen Heizkörpers weißt also zunächst sogenannte Tragdrahtspulen auf, die mit den Heizleitern in direktem Berührungskontakt stehen. Daher müssen entweder die Tragdrahtspulen oder die sogenannten Widerstandsschraubenfedern mit einer Isolation versehen sein, beispielsweise einem Emailleüberzug. Darüber hinaus stehen auch die Heizdrähte zum Teil untereinander im Berührungskontakt, da sie zwar konzentrisch umeinander angeordnet sind, aber direkt aufeinander aufsitzen und daher keinen gegenseitigen Abstand aufweisen. Dies erfordert, daß die Heijidrähte gegeneinander isoliert sind und mit einem Isolationsüberzug versehen sind. Bei diesem Heizkörper besteht grundsätzlich die Gefahr, daß die Isolationsüberzüge beschädigt werden, und damit elektrische Kurzschlußkontakte auftreten können. Darüber ninaus stehen verschiedene Heizleiter in Wärmekontakt zueinander, was die schon oben genannten Nachteile bedingt. Schließlich ist aufgrund der zusätzlichen Isolationsüberzüge und der gesamten Anordnung des Heizkörpers nach der DE-PS 99 641 eine kompakte Ausgestaltung zur Benutzung in Fönen oder dergleichen nicht möglich, sondern die bekannten Heizvorrichtungen sind vielmehr nur für die Verwendung als Heizungen in Eisenbahnwagen oder dergleichen geeignet. Darüber hinaus ist die Herstellung dieser Heizvorrichtung äußerst aufwendig und im übrigen problematisch, beispielsweise wenn um die innerste starre Tragdrahtspule eine weitere starre Tragdrahtspule, beispielsweise mit herumgewickelter Widerstandsschraubenfeder angeordnet werden soll.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen elektrischen Heizkörper der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der sich in einfacher und unproblematischer Weise herstellen läßt, sich durch einen kompakten Aufbau auszeichnet und insbesondere frei ist von gegenseitigen Beeinflußungen der Wendeln sowie von Auftreten von Beschädigung mit der Gefahr von Kurzschlüssen.

Zur Lösung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen elektrischen Heizkörper der eingangs beschriebenen Art derart auszugestalten, daß ein Tragkörper aus Isoliermaterial sich radial erstreckende, Abstützkanten für die Heizleiter bildende Leisten aufweist; daß die Heizleiter auf den Leisten abgestützt sind; und daß die Heizleiter einen endlichen, radialen Abstand gegeneinander aufweisen.

Dadurch liegen die zueinander und zum Tragkörper koaxialen Wendeln nicht nur nicht in einer gemeinsamen Schicht oder Zylinderebene, sondern und darüber hinaus auch so jeweils in einer eigenen Schicht auf Abstützkanten bildenden, sich radial erstreckenden Leisten gewickelt, daß die jeweiligen Wicklungen einen endlichen gegenseitigen Abstand aufweisen, also keinerlei Gefahr einer Berührung besteht. Im übrigen ist der Tragkörper vollständig aus einem isolierenden Material ausgestaltet, so daß nicht die Gefahr eines Abblätterns einer Isolierschicht besteht, wie dieses bei den Tragdrähten nach der DE-PS 99 641 der Fall sein kann.

Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung weist grundsätzlich fertigungstechnisch wesentliche Vorteile auf: Infoleedessen können die einzelnen Wendeln voneinander unabhängig und gegebenenfalls auch mit unterschiedlichen Steigungen gewickelt werden, wobei Störungen beim Wickel vorgang durch unterschiedliches Wickelverhalten der verschiedenen Heizleiter nicht auftreten können. Ein erfindungsgemäßer Heizkörper zeichnet sich durch einen außerordentlich kompakten Aufbau aus, wobei insbesondere die Anordnung der Wendeln in verschiedenen, raidial getrennten Wickelschichten gegenseitige Beeinflussungen der Heizleiter weitgehend ausschließt Eine durch die radialen Abstände der Wendeln bedingte gewisse Durchmesservergrößerung des Heizkörpers fällt verhältnismäßig nicht ins Gewicht, weil gewisse Mindestwickelradien auch bei den bekannten Heizkörpern auf keinen Fall unterschritten werden können.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines elektrischen Heizkörpers erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn nicht nur mehrere Heizleiter vorgesehen sind sondern diese außerdem unterschiedlich ausgelegt sind. Hierfür sieht die Erfindung eine zu vorteilhafte Ausgestaltung vor, die gekennzeichnet ist durch eine äußere Wendel aus einem Widerstandsdraht von hoher spezifischer Leistungsaufnahme und durch eine innere Wendel aus einem Widerstandsdraht geringer spezifischer Leistungsaufnahme. Spezifische Leistungsaufnahme bedeutet in diesem Zusammenhang die je Längeneinheit des Heizleiters umgesetzte Heizleistung. Somit kann die radial äußere Wendel als Hochleistungswendel ausgeführt sein, die einen verhältnismäßig geringen elektrischen Widerstand je Längeneinheit und damit verhältnismäßig großen Drahtquerschnitt aufweist. Die radial innere Wendel ist für geringe Leistungsaufnahme und demgemäß mit verhältnismäßig größerem Widerstand je Längeneinheit ausgelegt. Diese Anordnung empfiehlt sich insbesondere bei Warmluftgeräten wie Haarfönen od. dg., bei denen eine verhältnismäßig geringe und konstante Grundheizung sowie eine verhältnismäßig intensive geregelte Zusatzheizung vorgesehen sind. Dabei empfiehlt es sich, für die Grundheizung die innere Niederleistungswendel mit verhältnismäßig geringem Drahtquerschnitt und für die Zusatzheizung die äußere Hochleistungswendel mit großem Drahtquerschnitt vorzusehen. Der Heizleiter der inneren Wendel kann aus einem um eine Tragseele — beispielsweise aus Glasseide — gewickelten Widerstandsdraht von geringem Querschnitt bestehen. Der Heizleiter der äußeren Wendel kann seinerseits — beispielsweise spiralförmig — gewendelt sein, ganz besonders empfiehlt sich jedoch eine Ausführung aus einem mäanderförmig gebogenen Widerstandsdraht von rechteckigem Querschnitt. Im Hinblick auf die möglichst geringe gegenseitige Beeinflussung der Wendeln empfiehlt es sich besonders, innere und äußere Wendel gegensinnig zu wickeln.

Außerdem kann vorgesehen sein, daß der Tragkörper für die Wendeln einen inneren Rohrabschnitt aufweist, auf dem die Leisten umfangsseitig radial vorstehen. Im Inneren des in der Regel kreiszylindrischen Rohrabschnitts können in besonders vorteilhafter Weise ein Lüftermotor und/oder eine elektronische Schaltung zur Regelung von Motor und/oder Heizung untergebracht werden. Die Leisten verlaufen üblicherweise parallel zur Längsachse des Rohrabschnitts und sind über den Umtang des Rohrabschnitts gleichmäßig verteilt, wobei die radialen Abstände der Abstützkanten selbstverständlich entsprechend den Wendeldurchmessern eingerichtet sind. Es empfiehlt sich ferner, die Abstützkanten mit Randeinschnitten zu versehen, durch die die

einzelnen Windungen der Wendeln in axialer Richtung festgelegt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Tragkörpers ist dadurch gekennzeichnet, daß die der äußeren Wendel zugeordneten Außenleisten in Radialebenen ein U-Profil mit dem Rohrabschnitt zugewandten U-Schenkeln und die Abstützkante bildendein U-Steg aufweisen, wobei U-Schenkel und U-Steg einen Durchlaß für die an Innenleisten abgestützte innere Wendel umschließen. Weiter kann vorgesehen sein, daß mindestens die Außenleisten mittels Halteelementen an den Rohrabschnitt angeschlossen sind. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Außenleisten — indessen auch die Innenleisten — von dem Rohrabschnitt getrennt gefertigt und im Zuge der Herstellung des Heizkörpers mit dem Rohrabschnitt verbunden werden. Der Rohrabschnitt läßt sich ohne weiteres aus einem thermoplastischen Kunststoff entsprechender Wärmebeständigkeit herstellen, beispielsweise strangpressen, während Außen- und Innenleisten aus synthetischem Glimmer bestehen können.

Die Halteelemente können aus endseitig an den Rohrabschnitt angeformten Haltevorsprüngen bestehen, an denen die Leisten abgestützt und/oder befestigt sind. Dabei können insbesondere die Haltevorsprünge zugleich die erläuterten U-Schenkel der Außenleisten bilden, so daß nur die U-Stege an die Haltevorsprünge angeschlossen werden müssen. Andererseits besteht die im Hinblick auf eine Herstellung des Rohrabschnitts durch Strangpressen besonders vorteilhafte Möglichkeit, die Halteelemente als axial verlaufende Aufnahmeschlitze auszuführen, in die die Leisten eingesetzt werden können. In jedem Fall empfiehlt es sich, die Leisten mit dem Rohrabschnitt bzw. den Halteelementen zu verkitten.

Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Heizkörpers wird üblicherweise zunächst auf den mit Innenleisten versehenen Tragkörper die innere Wendel gewickelt sodann werden die Außenleisten aufgesetzt und schließlich die Außenwendel gewickelt. Festlegung und elektrischer Anschluß der Wendeln können beispielsweise mittels Ösen oder Nieten am Rohrabschnitt oder an Innen- bzw. Außenleisten erfolgen. Diese Herstellungsschritte lassen sich in einfacher und unproblematischer Weise ausführen und leicht in einen übersichtlichen Fertigungsablauf einordnen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen elektrischen Heizkörper in Seitenansicht, teilweise geschnitten;

F i g. 2 den Gegenstand der F i g. 1 in Stimansicht:

Fig.3 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform des Gegenstandes der F i g. 2;

F i g. 4 eine Teilansicht einer weiten Ausführungsform des Gegenstandes der F i g. 2.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte, für einen Haarfön vorgesehene elektrische Heizkörper besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Tragkörper 1 aus Isoliermaterial und zwei den Tragkörper 1 umgebenden Heizleitern 2,3 aus Widerstandsdraht Die Heizleiter 2, 3 sind in Form von zueinander und zum Tragkörper t koaxialen Wendeln um den Tragkörper 1 gewickelt und an Abstützkanten 4,5 des Tragkörpers 1 abgestützt Beide Heizleiter sind (in im einzelnen nicht dargestellter Weise) voneinander unabhängig schaltbar und an eine elektrische Stromquelle anschließbar.

Die beiden Wendeln 2, 3 sind mit gegenseitigem radialem Abstand gewickelt, so daß zueinander koaxial eine äußere Wendel 2 und eine innere Wendel 3 vorhanden sind und entsprechend an äußeren Abstützkanten 4 und inneren Abstützkanten 5 abgestützt sind. Die F i g. 5 zeigt, wie die Wendeln 2,3 gleichsam in zwei konzentrischen Wickelschichten liegen, deren äußere die innere umgibt.

Die äußere Wendel 2 besteht aus einem Widerstandsdraht 6 von hoher spezifischer Leistungsaufnahme, der

ίο im dargestellten Ausführungsbeispiel mäanderförmig gebogen ist, einen rechteckigen Querschnitt aufweist und an den äußeren Abstützkanten 4 dadurch festgelegt ist, daß jeweils ein Mäanderbogen die Abstützkante überfaßt. Die innere Wendel 3 besteht aus einem Widerstandsdraht 7 von geringer spezifischer Leistungsaufnahme, der entsprechend geringen Querschnitt aufweist und um eine Tragseele 8 aus Glasseide gewickelt ist, die ihrerseits über die inneren Abstützkanten 5 gespannt ist. Zur Festlegung der Windungen der

M Wendeln 2,3 in axialer Richtung sind die Abstützkanten 4, 5 mit Randeinschnitten 9 versehen, die zugleich die (für innere und äußere Wendel unterschiedliche) W-ndungssteigung definieren. Im übrigen sind im dargestellten Ausführungsbeispiel äußere Wendel 2 und innere Wendel 3 gegensinnig gewickelt, was in der F i g. 1 deutlich zu erkennen ist.

Der Tragkörper 1 besteht im einzelnen aus einem kreiszylindrischen Rohrabschnitt 10 mit Leisten 11, 12, die umfangsseitig radial vorstehen, über den Umfang

des Rohrabschnitts 10 gleichmäßig verteilt sind und die Abstützkanten 4, 5 bilden. Entlang dem Umfang des Rohrabschnitts 10 folgen abwechselnd aufeinander Außenleisten Il mit der äußeren Wendel 2 zugeordneter äußerer Abstützkante 4 und Innenleisten 12 mit der inneren Wendel 3 zugeordneter innerer Abstützkante 5 (vgl. F ig. 2).

In den Figuren ist nicht dargestellt, daß im Inneren des Rohrabschnitts 10 der Lüftermotor des Haarföns sowie eine Regelelektronik untergebracht werden können. Die für geringe Leistungsaufnahme ausgelegte innere Wendel 3 ist für eine verhältnismäßig niedrige, konstante Grundheizung vorgesehen, während die für hohe Leistungsaufnahme ausgelegte äußere Wendel 2 eine zunächst beträchtliche und nach einem vorbestimmten Programm zeitlich abnehmende Zusatzheizung bietet Die Regelung der Zusatzheizung erfolgt nach Maßgabe der mittels eines (nicht dargestellten) Temperaturfühlers gemessenen Austrittstemperatur der erwärmten Luft durch die Regelelektronik, die im

so Inneren des Rohrabschnitts 10 untergebracht sein kann. Die der äußeren Wendel 2 zugeordneten Außenleisten 11 weisen in Radialebenen, von denen eine mit der Zeichenebene der F i g. 1 übereinstimmt ein U-Profil mit dem Rohrabschnitt 10 zugewandten U-Schenkeln 13 und mit einem die äußere Abstützkante 4 bildenden U-Steg auf. U-Schenkel 13 und U-Steg 14 umschließen einen Durchlaß 15, durch den die Windungen der inneren Wendel 3 verlaufen (vgL F i g. 2).

Die Leisten U, 12 bestehen im Ausführungsbeispiel aus synthetischem Glimmer, sind separat von dem aus thermoplastischem Kunststoff ausreichender Wärmebeständigkeit bestehenden Rohrabschnitt 10 hergestellt und im Zuge der Fertigstellung des Heizkörpers mittels Halteelementen an den Rohrabschnitt 10 angeschlossen.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig.2 und 3 bestehen die Halteelemente für die Außenleisten 11 aus Haltevorsprüngen 16, die an den Enden des Rohrabschnitts 10 an diesen angeformt sind. Die Außenleisten

11 sind an diesen Haltevorsprüngen 16 abgestützt und zusätzlich verkittet. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 sind die Außenleisten 11 in der erläuterten Weise mit einem vollständigen U-Profil ausgebildet und an den Haltevorsprüngen 16 abgestützt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die U-Schenkel 13 durch die Haltevorsprünge 16 gebildet und sind lediglich gerade durchgehende U-Stege 14 aus synthetischem Glimmer zur Bildung der Abstützkanten 4 vorgesehen und an Absätzen 17 der Haltevorsprünge 16 abgestützt. Bei diesen beiden Ausführungsbeispielen sind die Innenlei-

sten 12, an deren Abstützkanten 5 die innere Wendel 3 abgestützt ist, unmittelbar flach auf den Umfang des Rohrabschnitts 10 aufgesetzt.

Bei dem Ausfülirungsbeispiel gemäß Fig.4 sind als Halteelemente axial verlaufende Aufnahmeschlitze 18 vorgesehen, die in vorteilhafter Weise durch Strangpressen angeformt werden können. Sowohl Innen- als auch Außenleisten 11,12 sind in solche Aufnahmeschlitze 18 eingesetzt. Im übrigen sind bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen die Leisten H₁ 12 mit Rohrabschnitt 10 bzw. Halteelementen 16,18 verkittet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Heizkörper für gasförmige Medien, insbesondere für Warmluftgeräte, mit mindestens einem Tragkörper und mindestens zwei als Wendeln ausgebildeten Heizieitern aus Widerstandsdraht, die im wesentlichen konzentrisch umeinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragkörper (1) aus Isoliermaterial sich radial erstreckende. Abstützkanten (4,5) für die Heizleiter (2, 3) bildende Leisten (11, 12) aufweist; daß die Heizleiter (2, 3) auf den Leisten (11, 12) abgestützt sind; und daß die Heizleiter (2, 3) einen endlichen radialen Abstand gegeneinander aufweisen.

2. Heizkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine äußere Wendel (2) aus einem Widerstandsdraht (6) von hoher spezifischer Leistungsaufnahme und durch eine innere Wendel (3) aus einem Widerstandsdraht (7) von geringer spezifischer Leistungsaufnahme.

3. Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter der inneren Wendel (3) aus einem um eine Tragseele (8) gewickelten Widerstandsdraht (7) von geringem Querschnitt besteht.

4. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter der äußeren Wendel (2) aus einem mäanderförmig gebogenen Widerstandsdraht (6) von rechteckigem Querschnitt besteht.

5. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß äußere Wendel (2) und innere Wendel (3) gegensinnig gewickelt sind.

6. Heizkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (1) einen inneren Rohrabschnitt (10) aufweist, auf dem die Leisten (U, 12) umfangseitig radial vorstehend angeordnet sind.

7. Heizkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der äußeren Wendel (2) zugeordneten Außenleisten (11) in Radialebenen ein U-Profil mit dem Rohrabschnitt (10) zugewandten U-Schenkeln (13) und die Abstützkante (4) bildendem U-Steg (14) aufweisen, wobei U-Schenkel (13) und U-Steg (14) einen Durchlaß (15) für die an Innenleisten (12) abgestützte innere Wendel (3) umschließen.

8. Heizkörper nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Außenleisten (11) mittels Halteelementen (16, 18) an den Rohrabschnitt (10) angeschlossen sind.

9. Heizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente aus endseitig an den Rohrabschnitt (10) angeformten Haltevorsprüngen (16) bestehen, an denen die Leisten (11, 12) abgestützt und/oder befestigt sind.

10. Heizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente aus axial verlaufenden Aufnahmeschlitzen (18) bestehen, in die die Leisten (11,12) eingesetzt sind.

11. Heizkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (U, 12) mit dem Rohrabschnitt (10) bzw, den Halteelementen (16,18) verkittet sind.