ELECTRIC WIRE HEATING ELEMENT

Abstract: 1. Electrical wire heating element for heating an air flow, which has a heating conductor support receiving the heating conductor winding and which comprises rectangular support plates made from insulating material arranged in cross-like or star-like manner about the central axis of the air flow and parallel thereto, the inner edges of said plates being oriented parallel to the air flow and whereof in each case two further edges are at right angles to the air flow and onto whose four outer edges is spirally wound a heating conductor, whose longitudinal course is periodically deformed, i.e. in meander-like, zig-zag or wavy manner and whose turns are partly successively arranged in the air flow, characterized in that the portions (51, 52) of in each case two successive turns of the heating conductor winding supported and defined by two adjacent support plates (1, 2; 2, 3; 3, 4; 4, 1) differ from one another with respect to the number of their periodic undulations.

Description: Elektrisches Drahtheizelement Die Erfindung betrifft ein elektrisches Drahtheizelement zur Lufterwärmung mit einem die Heizleiterwicklung aufnehmenden Heizleiterträger, der aus kreuz- oder sternförmig angeordneten Trägerplatten aus Isoliermaterial besteht, wobei der Heizleiter mäanderartig, zickzackförmig oder nach Art eines Wellenbandes ausgebildet ist. Heizkörper mit einem Heizleiterträger, der aus kreuz- oder sternförmig angeordneten Trägerplatten gebildet ist, wobei die einzelnen Trägerplatten eine etwa rechteckige Form aufweisen (DAS 1 540 731), haben den Nachteil, dass die um den Heizleiterträger herumgewickelten Heizleiter sämtlich hintereinanderliegend angeordnet sind, wobei die auf die vordere Heizleiterwicklung folgende nächste Heizleiterwicklung vom vorderen Heizleiter verdeckt istund die vom Gebläse geförderte längs den Trägerplatten strömende Luft nur die vordere Heizleiterwicklung ausreichend umströmt, die nächst folgende Heizleiterwicklung jedoch nur ungenügend umspült so, dass diese Heizleiterwicklung zur Oberhitzung neigt. Man hat auch vorgeschlagen, an Stelle eines kreuz- oder sternförmigen Heizleiterträgers eine einzige flache Isolierstoffplatte vorzusehen (DOS 27 22 213, US 2 747 072) so, dass die einzelnen Heizleiter zum grössten Teil frei im Luftstrom schweben; diese Anordnung hat jedoch den Nachteil dass die einzelnen Heizleiterwicklungen nicht genügend abgestützt sind und daher zum Verformen, d.h. zum Durchhängen neigen, bzw. sich an den Heizleiterträger anlegen so, dass die einzelnen Wellungen vom Luftstrom nicht genügend umspült werden. Weiterhin ist es bekannt, das Widerstandsheizelement aus Streifen eines ebenflächigen Metallgitters auszubilden (DOS 25 33 934, Fig.9), wobei die Gitterstreifen im kreisförmigen Strömungskanal konzentrisch zu dessen Wandung oder spiralförmig aufgespannt sind. Ein derartiges Heizelement hat den Nachteil, dass es einen ausserordentlich grossen Durchmesser bei geringster Baulänge aufweist und deshalb insbesondere für Handhaartrockner nicht verwendbar ist. Schliesslich hat man vorgeschlagen, die einzelnen im Luftstrom hintereinander angeordneten Wicklungen des Heizleiters verschieden gross auszubilden (US-PS 1 077 635, Fig.12) und so anzuordnen, dass sie von zwei plattenförmigen parallelen Heizleiterträgern gehalten sind, wobei die Heizleiterträgerplatten Lochreihen aufweisen, durch die die Heizleiter hindurch geführt sind. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass sie schwer herstellbar ist und sich auch nur für nicht gewendelte, d.h. glatt gezogene Heizleiter eignet. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drahtheizelement der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das thermisch hoch belastbar ist, das eine im Wesentlichen zylindrische, längliche Form aufweist, das einfach zu fertigen ist und das frei ist von den Nachteilen der bekannten Drahthei zel emente. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die einzelnen viereckigen, plattenförmigen, parallel zum Luftstrom angeordneten Heizleiterträger jeweils zwei parallele, aber nicht gleich lange Kanten aufweisen, wobei die Heizleiter träger teilweise mit ihren kürzeren Kanten und teilweise mit ihren längeren Kanten dem Gebläseaggregat zugekehrt, angeordnet sind, wobei die Heizleiter schraubenförmis um die mit ihren Längskanten miteinander fest verbundenen plattenförmigen Heizleiterträger gewickelt sind. Vorzugsweise sind die in einander kreuzenden Ebenen vorgesehenen miteinander fest verbundenen plattenförmigen Heizleiterträger so angeordnet, dass abwechselnd der eine Heizleiterträger dem Gebläseaggregat mit seiner schmalen Kante zugekehrt angeordnet ist und der in der nächst kreuzenden Ebene angeordnete plattenförmige Heizleiterträger mit seiner längeren Kante dem Gebläseaggregat zugekehrt angeordnet ist. Mit Vorteil sind die Trägerplatten des Heizleiterträgers als ungleichschenklige Trapeze ausgebildet, wobei jeweils einer der Schenkel der viereckigen Trägerplatten zu den beiden jeweils einander parallelen Kanten rechtwinklig angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest vier trapezförmige Trägerplatten in sich kreuzenden Ebenen angeordnet, wobei jeweils der eine Schenkel jeder Trägerplatte mit einem Schenkel der nächsten Trägerplatte parallel verlaufend angeordnet ist. Um sicher zu stellen, dass jede Windung des auf den, aus trapezförmigen Trägerplatten gebildeten, Heizlei terträger aufgewickelten Heizdrahts etwa gleich lang der benachbarten Windung ist, ist vorzugsweise jeweils der radial äussere Schenkel kurvenförmig, beispielsweise kreisbogenförmig, ausgebildet. Erfindungsgemäss sind die gebläseseitigen Kanten der in verschiedenen sich kreuzenden Ebenen sternförmig angeordneten Trägerplatten unterschiedlich lang ausgebildet. In einer thermisch besonders belastbaren Ausführungsform weisen alle trapezförmigen Trägerplatten gleiche Masse auf, wobei jedoch jeweils eine Trägerplatte mit ihrer schmalen Kante dem Gebläse zugekehrt angeordnet ist, während die jeweils benachbart angeordnete Trägerplatte mit ihrer längeren Kante dem Gebläse zugekehrt vorgesehen ist. Erfindungsgemäss ist der Heizleiterträger mit einem wellbandoder mäanderförmigen Heizleiter umwickelt, wobei die Anzahl der zwischen den radial äusseren Schenkeln jeweils zweier Heizleiterplatten vorgesehenen Wellungen oder zickzackförmigen Biegungen des jeweiligen Heizleiter-Teilstücks jeweils gleich ist. Um zu vermeiden, dass der vom Gebläse geförderte Luftstrom von einzelnen Windungen des Heizleiters so abgelenkt wird, dass die dahinterliegend vorgesehenen Windungen der nächst folgenden Heizleiterwicklung nicht ausreichend vom Luftstrom umspült werden, ist in einer besonderen Ausführungsform die Anzahl der zwischen den radial äusseren Schenkeln zweier benachbarter Heizleiterplatten vorgesehenen Wellungen des Heizleiters unterschiedlich ausgebildet. Um zu ermöglichen, dass die jeweils zwischen zwei Trägerplatten verspannten Teilstücke des Heizleiters einer bestimmten Heizleiterwicklung gleich lang sind, sind die dem Gebläse zugekehrten Kanten der einzelnen Trägerplatten in achsialer Richtung (in Strömungsrichtung) gesehen, um ein geringes Stück gegeneinander versetzt angeordnet. Die Erfindung lässt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu. Einige davon sind in den anhängenden Zeichnungen wiedergegeben, und zwar zeigen: Fig.1 die perspektivische Darstellung eines elektrischen Drahtheizelements, dessen Heizleiterträger die Form von trapezförmigen Platten aufweist, in perspektivi scher Ansicht, Fig.2 ein anderes elektrisches Drahtheizelement, dessen vier sternförmig angeordnete Trägerplatten paarweise dem Luftstrom des Gebläseaggregats abwechselnd die längeren Kanten und die kürzeren Kanten ihrer Schmalseiten zukehren, in perspektivischer Ansicht, Fig.3 ein elektrisches Drahtheizelement, bei dem vier Trägerplatten gleichmässig auf dem Umfange eines rohrför magen Körpers verteilt angeordnet sind, in perspektivi scher Ansicht, Fig.4 ein elektrisches Drahtheizelement in der Frontansicht, bei dem die Plattenpaare unterschiedliche Trapezform aufweisen, Fig.5 das Drahtheizelement gemäss Fig.4, in perspektivischer Ansicht, jedoch ohne die in Fig.4 angedeuteten Kontu ren des Luftleitkanals, Fig.6 zwei hintereinander liegend angeordnete Teilstücke eines Heizleiters, wobei der Heizleiter ein Wellband ist. Das elektrische Drahtheizelement gemäss Fig.1 besteht aus sternförmig angeordneten plattenförmigen Heizleiterträgern, wobei alle vier Platten 1 bis 4 trapezförmig und gleich gross ausgebildet sind. Alle Platten sind zum Heizleiterträger so zusammengefügt, dass ihre kürzeren Kanten 5 bis 8 das eine Ende des Drahtheizelements, und ihre längeren Kanten 9 bis 12 das andere Ende des Drahtheizelements bilden. Die vier Platten 1 bis 4 sind aus Isolierstoff gebildet und bei 13 miteinander .verklebt oder verschweisst. Um den Heizleiterträger herum ist der Heizleiter 14 gewickelt, wobei der Heizleiter 14 etwa die Form des in Fig.5 dargestellten Teilstücks einer Heizwicklung aufweist, d.h. gewellt ist. Während bei dem Drahtheizelement gemäss Fig.1 alle Heizleiterträgerplatten so angeordnet sind, dass ihre kurzen Kanten zusammen das eine und ihre langen Kanten das andere Ende des Drahtheizelements bilden, ist bei der Ausführungsform gemäss Fig.2 die Anordnung der Platten 15 bis 18 so getroffen, dass das Plattenpaar 16,18 seine längeren Kanten 19,20 dem Luftstrom L zukehrt, wahrend die Platten 1dz17 dem Luftstrom L ihre kurzen Kanten 21,22 zuwenden. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass der auf den Platten 15 bis 18 aufgewickelte Heizleiter 23 vom Luftstrom t in günstiger Weise umströmt wird, d.h. die einzelnen Teilstücke liegen nicht im Windschatten des jeweils davor angeordneten Heizleiterabschnitts. Die Ausführungsform gemäss Fig.3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig.2 dadurch, dass die einzelnen Platten 25 bis 28 nicht unmittelbar wie bei 24 miteinander verklebt oder vernietet sind, sondern dass sie auf der Umfangsfläche 29 eines Rohrstücks 30 gleichmässig verteilt angeordnet sind. Im übrigen sind die vier Platten 26 bis 29 sämtlich um ein geringes Mass b, c, ... gegeneinander in Längsrichtung verschoben auf dem Rohrstück 29 befestigt, sodass der auf den Heizleiterträger 26 bis 30 aufgewickelte Heizleiter 31 jeweils innerhalb einer bestimmten Windung den gleichen Abstand d=d' zur Umfangsfläche 29 des rohrförmigen Körpers 30 aufweist. Da bei den beschriebenen Drahtheizelementen der Heizleiter 14, 23, 31 wendelförmig auf den Träger gewickelt ist, ist bei einer Heizleiterträgerausbildung, wie sie Fig.2 zeigt, der Abstand e zwischen der Kante 24 zum Heizdrahtauflager 89 der äusseren Kante 33 der Trägerplatte 17 ein anderer als der Abstand e' zwischen dem Heizdrahtauflager 90 der gegenüberliegenden Trägerplatte und der Befestigungskante 24. Um dies zu vermeiden, ist bei der Ausführungsform gemäss Fig.3 die Befestigung bzw. Anordnung der Trägerplatte 25 bis 28 so getroffen, dass die Trägerplatte 28 gegenüber der Vorderkante 30 um den Betrag c, während die anderen Trägerplatten um einen geringeren Betrag (z.B.=b) verschoben angeordnet sind, wobei schliesslich die Trägerplatte 27 mit dem Rohr 30 vorne bünding abschliesst. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass bei diesem Drahtheizkörper (Fig.3) die Abstände , die die radial äusseren Kantenabschnitte 56,57 bzw. 36, 37 voneinander haben, etwa gleich gross sind. Die Fig.4 und 5 zeigen einen Drahtheizkörper, bei dem die Plattenpaare 38, 39 bzw. 40, 41 verschieden ausgebildet sind. Während die Platten 40, 51 eine deutliche Trapezform aufweisen, sind die Platten 38 und 39 mehr rechteckig ausgebildet, d.h. die Vorderkanten 42, 43 entsprechen in etwa den hinten liegenden Kanten 44, 45. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für eine Düse oder für einen Luftleitkanal 46, dessen eines Ende -47 kreisförmigen Querschnitt aufweist und dessen anderes Ende 48 oval ist. Um auch bei diesem Heizkörper die Abstände f zwischen jeweils zwei benachbarten Kanten 49, 50 konstant zu halten, können die Kanten 49, 50 bzw. 51,.52 geringfügig kurvenartig ausgebildet sein, d.h. dass die Plattenpaare 38, 39 bzw. 40, 41 Rechtecke bzw. Trapeze sind, deren radial aussen liegende Schenkel 60, 61 bogenförmig ausgebildet sind. Fig.6 zeigt ein Teilstück eines wellbandartig geformten Heizdrahts, bei dem das Wellband 31 auf dem Teilstück A (Fig.3) zum einen sechs Wendelungen aufweist, während bei dem dahinterliegenden Drahtstück 31' sieben Wendelungen vorgesehen sind. Ein derartig ausgebildetes Wellband gestattet die höchstmögliche Ausnutzung des Luftstroms, da die Drahtwellungen nichtim Windschatten voneinander liegen; dennoch sind die Teilstücke so geformt, dass sowohl das Teilstück 53 als auch das vorne liegende Teilstück 31' auf die radial äusseren Kanten 56, 57 der plattenförmigen Heizleiterträger aufhängbar sind, ohne dass die Teilstücke 31 gelängt oder gestaucht werden müssen. Selbstverständlich ist es möglich, die in den Figuren 1,2 und 5 dargestellten trapezförmig gestalteten Trägerplatten nicht nur unmittelbar zusammenzufügen, sondern diese Trägerplatten 1-4, 16-18 und 38-41 können auch unter Zwischenschaltung eines rohrförmigen Körpers, wie er als Teil 29, 30 aus Fig.3 ersichtlich ist, miteinander verbunden sein. Weiterhin ist es möglich, dass nur eine einzelne Trägerplatte oder ein Trägerplattenpaar 40, 41 (Fig.5) radial aussen liegende Kanten aufweist, die kurvenförmig gestaltet sind. Auf diese Weise können geringe Längenunterschiede bei einzelnen Heizleiterwicklungen ausgeglichen werden. Auflistung der Einzelteile Trägerplatte 1 bis 4 (Fig. 1) 15 bis 18 (Fig. 2) 25 bis 28 (Fig. 3) 38 bis 41 (Fig. 5) parallele Kante 5 bis 8 und 9 bis 12 (Fig. 1) 19 bis 22 und 74 bis 77 (Fig, 2) 78 bis 81 und 82 bis 84 (Fig. 3) 42, 43, 62, 63 und 44, 45, 85, 86 Heizleiter 14, 23, 31, 31', 64 radial aussen liegende gebogene Kante 60, 61, 87, 88 Verbindungskante zwischen Trägerplatten 13, 24 Rohrstück 29 Vorderkante Rohr 30 radial aussen liegende gerade Kante 49, 50, 51, 52, 33, 34, 37, 56, 57 Heizleiterauflager 89, 90 b, c = Abstand Rohrvorderkante / Vorderkante Trägerplatte (c + c' = b + B') c', b' = Abstand Rohrhinterkante / Hinterkante Trägerplatte f = Heizleiterteilstück gemäss Fig. 5 e, e' = Abstand Heizleiterauflager / Verbindungskante A = Heizleiterteilstücke gemäss Fig. 3 Hinterkante des Gebläsegehäuses = 47 Gebläsegehäuse = 46 Vorderkante Gebläsegehäuse = 48

Claims: Patentansprüche 1. Elektrisches Drahtheizelement zur Lufterwärmung mit einem eine die Heizleiterwicklung aufnehmenden Heizleiter träger, der aus kreuz- oder sternförmig angeordneten Trägerplatten aus Isoliermaterial besteht, wobei der Heizleiter mäanderartig, zickzackförmig oder nach Art eines Wellenbandes ausgebildet ist, dadurch gekennzeich net, dass die viereckigen, plattenförmigen, parallel zum Luftstrom (2) angeordneten Heizleiterträger (1-4, 15 18, 25-28, 38-41) jeweils zwei einander parallele, aber nicht gleich lange Kanten (5-8, bzw. 9-12; 19-22 bzw. 74-77; 78-81 bzw. 82-84; 42, 43, 62, 63 bzw. 44, 45, 85, 86) aufweisen und mit ihren kürzeren Kanten und/oder mit ihren längeren Kanten dem Gebläseaggregat zugekehrt an geordnet sind. 2. Elektrisches Drahtheizelement nach Anspruch 1 dadurch ge kennzeichnet, dass die in einander kreuzenden Ebenen vor gesehenen miteinander fest verbundenen plattenförmigen Heizleiterträger abwechselnd mit ihrer kürzeren Kante und mit ihrer längeren Kante dem Gebläseaggregat zugekehrt angeordnet sind. 3. Elektrisches Drahtheizelement nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatten des Heiz leiterträgers als ungleichschenklige Trapeze ausgebildet sind, wobei jeweils eine der Längskanten (Schenkel) der viereckigen Trägerplatten zu den beiden einander paralle len (kürzeren) Kanten rechtwinklig angeordnet ist. 4. Elektrisches Drahtheizelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass vier trapezförmige Trägerplatten in sich kreuzenden Ebenen vorgesehen sind, wobei jeweils eine Längskante jeder Trägerplatte zu einer Längskante der nächsten Trägerplatte parallel angeordnet ist. 5. Elektrisches Drahtheizelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass jede Windung des auf den, aus trapezförmigen Träger platten (38-41) gebildeten Heizleiterträger aufgewickel ten Heizdrahts (64) etwa gleich lang (f) der ihr benach barten Windung ist, wobei jeweils die radial äusseren Längskanten (60, 61, 87, 88) jeder Trägerplatte kurven förmig beispielsweise kreisbogenförmig, ausgebildet ist. 6. Elektrisches Drahtheizelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die schmalen gebläseseitigen Kanten der in verschiede nen sich kreuzenden Ebenen sternförmig angeordneten Trägerplatten unterschiedlich lang ausgebildet sind. 7. Elektrisches Drahtheizelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass alle trapezförmigen Trägerplatten gleiche Abmessun gen aufweisen, wobei jedoch jeweils eine Trägerplatte mit ihrer schmalen Kante dem Gebläse zugekehrt angeord net ist, während die jeweils in Umfangsrichtung benach bart angeordnete Trägerplatte mit ihrer längeren Kante dem Luftstrom zugekehrt vorgesehen ist. 8. Elektrisches Drahrheizelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterträger mit einem wellband- oder mäanderförmigen Heizleiter (53, 54) umwickelt ist, wobei die Anzahl der zwischen den radial äusseren Schen keln zweier Heizleiterplatten vorgesehenen Wellungen oder zickzackförmigen Biegungen des jeweiligen Heizlei ter-Teilstücks jeweils gleich ist. 9. Elektrisches Drahtheizelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zwischen den radial äusseren Schenkeln zweier benachbarter Heizleiterplatten vorgesehenen Wel lungen des Heizleiters unterschiedlich ausgebildet ist. 10. Elektrisches Drahtheizelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gebläse zugekehrten Kanten der einzelnen Trägerplatten in achsialer Richtung (in Strömungsrich tung) gesehen, um ein geringes Stück (b, c) gegeneinander versetzt angeordnet sind. 11. Elektrisches Drahtheizelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen trapezförmigen Trägerplatten durch Ver schweissen, Vernieten oder Verkleben untereinander oder unter Zwischenschaltung eines rohrförmigen Körpers ver bunden sind.

Inventors: HICKEL, GERHARD, LANGE, KLAUS PETER, VOIGT, GOTTFRIED
Applicants: BRAUN AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: H05B3
IPC codes: H05B3