HEATING ELEMENT FOR HEATING RECEPTACLES

Abstract: 1. Heating element for heating receptacles (1) using tubular heaters (4), which are soldered in large-area engaging manner to the outside of a receptacle wall part characterized in that the receptacle wall part is a metal insert (2) inserted in sealed manner into a receptacle opening (20) and that on the said insert is provided a thermal cut-out (14), whose temperature sensor thermally connected to the tubular heater (4) and the insert (2) is externally arranged adjacent to the tubular heater (4) outside the medium to be heated.

Description: Heizelement zur Beheizung von Behältern Die Erfindung betrifft ein Heizelement zur Beheizung von Behältern unter Verwendung von Rohrheizkörpern. Oblicherweise werden Behälter wie Elektroboiler, Waschmaschinen,.. Reinigungsanlagen oder Friteusen von in den Behälter hineingeführten Rohrheizkorpern beheirt. Diese sind üb-licherweise an einem im unt-eren Teil des Behälters eimgesetzten Deckel befestigt und: ru'gen in- den zu beheizenden Raum hinein Diese Anordnung ist thermisch sehr vorteilhaft-, kann aber Schwierigkeiten wegen Verkalkung und Regelung, insbesondere bzgl. des bei den meisten dieser Behälter erforderlichen Trockengehschutzes machen. Ferner ist eine Reinigung des Behälters schwierig, wenn der Rohrheizkörper in diesen hineinragt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Heizelement zur Beheizung von Behältern unter Verwendung von Rohrheizkörpern zu schaffen, bei dem die Rohrheizkörper leicht anbringbar sind und Probleme bzgl. Verkalkung, Reinigungsmöglichkeiten etc. nicht auftreten. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass wenigstens ein Rohrheizkörper auf einen Einsatz von- aussen aufgelötet ist und der Einsatz in eine Be hälteröffnung abgedic-htet eingesetzt ist. Nunmehr liegt der gesamte Rohrheizkörper ausserhalb des Behälterbereiches, und die beheizte Fläche ist von der Behälterseite her eine im wesentlichen glatte Fläche. Auf ihr platzen eventuelle Kalkablagerungen besonders leicht ab und sie ist zu reinigen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die eigentliche Heizung, nämlich die Rohrheizkörper, beschädigt werden. Es hat. sich gezeigt, dass der Wirkungsgrad dieser Beheizung nicht merklich schlechter ist als die eines Rohrhe-izkörpers, der ganz im Inneren angeordnet ist. Es lassen sich auch sehr hohe Heizflächenbelastungen verwirklichen, da die Verkalkun'gsgefahr geringer ist. Die Auflötung erfolgt mittels eines hochtemperaturfesten Lotes fur rostfreien Stahl, vorzugsweise eines Nickel Pastenlotes. Diese hier generell als Lötung bezeichnete Verbindungsmethode ist keine Lötung im herkömmlichen Sinne, weil das verwendete Lot durch Eindiffundieren in das Grundmaterial und ähnliche Materialzusammensetzung eine so innige Verbindung mit diesem eingeht, dass kaum noch eine thermische Trennung der verloteten Teile möglich ist. Man kann daher auch von einem Anlegieren sprechen. Der Einsatz besteht bevorzugt aus einem Präge teil aus rostfreiem Stahl, ebenso wie der Mantel des Rohrheizkörpers. Der Einsatz kann als eine im wesentlichen ebene Scheibe ausgebildet sein. Auf ihr kann beispielsweise spiralig ein Rohrheizkörper aufgelötet sein. Diese Anordnung eignet sich besonders für Behälter, die einen weitgehend ebenen Boden brauchen, wie z.B. Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen o.ä.. Bei geringeren Beheizungsleistungen ist diese ebene Ausführung meist ausreichend, ebenso, wenn der Deckel einen relativ grossen Durchmesser haben kann. Für höhere Leistungen kann vorteilhaft ein Einsatz verwendet w-erden, der napf-- oder topfförmig ausgebildet ist. Rohrheizkörper können dabei im Inneren des Einsatzes, vorzugsweise-im Boden und Mantelbereich aufgelötet sein. Die AuBe-nfläche des Einsatzes ist dabei dem Behälterinneren zugewandt,¯ so dass- auch hier die Rohrheizkörper, obwohl sie tatsächlich ins Behälterinnere hineinragen, im-"trockenen" 8ereicht nämlich an den Innenflächen des Topfes oder Napfes, angelötet sind. Um hierbei- zu vermeiden, dass die Behälterwandung eine zu hohe Temperatur erhält, da diese Behälterwandungen heutzutage häufig aus Kunststoff hergestellt sind, ist es vorteilhaft, wenn der Einsatz in seinem Mantelbereich einen Abstand von der Behälterwand hat. Zu einer guten Wärmeübertragung trägt es bei, wenn die Rohrheizkörper eine im wesentlichen ebene Fläche haben, die mit dem Einsatz verlötet ist. Die Rohrheizkörper haben dann einen halbkreisförmigen oder dreieckigen Querschnitt, dessen gr.össte ebene Seite der Wandung des Einsatzes zugekehrt ist. Diese Fläche wird durch Verpressen des fertigen Rohrheizkörpers erzeugt und ist auch für den Rohrheizkörper im übrigen sehr vorteilhaft, weil dadurch eine zusätzliche Verdichtung erfol Bei bisherigen Rohrheizkörpern war es häufig schwieri einen Trockengehschutz so vorzusehen, dass er schon da ansprach, wenn die Flüssigkeit im Behälter einen bestimmten Mindeststand erreicht hatte. Meist verspritz der letzte Rest der Flüssigkeit- so heftig, dass der Trockengehschutz stets wieder auf eine Temperatur unt seiner Ansprechtemperatur- heruntergekühlt wurde. Wenn vorzugsweise ein Temperaturbegrenzer als Trocken gehschutz vorgesehen ist, der mit den Rohrheizkörpern bzw. dem Einsatz thermisch verbunden und ausserhalb dei zu beheizenden Flüssigkeit angeordnet ist, kann diesel Nachteil vermieden werden. Hier wird also wirklich die Temperatur der Beheizung abgefühlt und nicht diejenige der Flüssigkeit, so dass der Trockengehschutz beispiele weise auch dann ansprechen würde, wenn durch einen anc ren Umstand die Wäremübertragung zum Behälter hin unter brochen ist, beispielsweise beim Absetzen eines versehentlich in den Behälter gelangten Feststoffes auf dem Heizelement¯ Der napf- oder topfförmige Einsatz kann vorzugsweise durch einen Deckel abgeschlossen sein, durch den ggf. die elektrischen Zuleitungen und hydraulische oder mechanische Regelübertragungen hindurchragen. Beispiel weise würde der Trockengehschutz, wenn er z.B. als Temperaturbegrenzer mit Stabfühler ausgerüstet ist, mi seinem Schalterkopf ausserhalb des Deckels angeordnet sein und der Stab durch den Deckel hindurchragen. Das gleiche gilt für einen Regelfühler für den Behältern halt, der vorzugsweise die Flüssigkeit im Zentrum des Behälters messen sollte, und daher z.B. in einem Fühlerschutzrohr angeordnet sein kann, das dicht in die Einsatzwandung eingesetzt ist, aber weit in den Behälter hineinragt. Dadurch werden weitere Durchbrüche für die Regelfühler vermieden. In dem Einsatz kann eine Isolation angeordnet sein, die dann vom Deckel abgeschlossen wird Um eine besonders gute Wärmeübertragung zwischen den Rohrheizkörpern und dem zylindrischen Mantel zu erreichen, kann der Rohrheizkörper als Wendel gewickelt sein und vor dem Verlöten unter eigener Vorspannung an die Einsatz wand.ung angedrückt sein. Dadurch erfolgt die Verlötung, die meist in einem Lötofen erfolgt, besonders gut und unter Zwischenschaltung einer möglichst geringen Menge von Lötmaterial zwischen den Rohrheizkörper und die Wandung. Zum gleichen Zwecke ist es. besonders vorteilhaft, wenn zwischen benachbarten Rohrheizkörperwindungen ein vorzugsweise spiralig oder wendelförmiger Zwischensteg eingelötet ist. Dieser Zwischensteg, der aus einem aufrecht stehenden, entsprechend gewickelten Blechstreifen bestehen kann, schafft einen sehr engen Spalt zwischen sich und dem jeweiligen Rohrheizkörper, der bei der Verlötung vorlaufen kann, so dass der Rohrhei zkörper mit der Wandung des Einsatzes einen kompletten Block bildet, bei dem der Rohrheizkörper um nahezu 3/4 seines Umfanges umschlossen ist. Es ist vorteilhaft, dass selbst ein Durchbrennen des Rohrheizkorpers nicht dazu führt, dass die Behälterflüssigkeit mit den elektrischen Leitungen in Verbindung kommt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigen jeweils schematisch in Schnitt: Fig. 1 den unteren Bereich eines Be hälters mit einem Heizelement, Fig. 2 eine Trommelwaschmaschine, in deren Bodenbereich ein Heiz element eingebaut ist, Fig. 3 bis 11 Details von Heizelementen und ihren Befestigungen. Bei den in Figuren 1 und 3 bis 8 dargestellten Behältern 1 handelt es sich jeweils um im wesentlichen zylindrisch ausgebildete, aufrecht stehende Behälter. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Behälter handelt es sich dagegen um einen im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten, jedoch liegend angeordneten Behälter, z.B. einem Waschmaschinen-Bottich. in den dargestellten Behältern 1 ist jeweils eine im wesentlichen kreisförmige Bodenöffnung 20 vorgesehen, die von einem Einsatz 2 unter Zwischenlage einer Dichtung 3 verschlossen isr. Auf den Aussenseiten, d.h. auf den vom Inneren der zugehörigen Behälter 1 abgewandten Seite der Einsätze 2 sind im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmige Rohrheizkörper 4 an einer Flachseite angelötet. Zur Stromversorgung der in den Rohrheizkörpern 4 isoliert eingebetteten wendelförmigen Heizdrähte 5 sind Leitungen 6 vorgesehen. Die einzelnen Einsätze 2 weisen jeweils eine ebene, im wesentlichen kreisförmig ausgebildete Bodenplatte 7 auf und sind ansonsten jeweils napf- oder topfartig ausgebildet, d.h. sie haben einen ublaufenden Rand 8, der sich gegen die Dichtung 3 abstützt. An diesen Rand 8 schliesst sich ein umlaufender Mantel 9 an, der in die Bodenplatte 7 übergeht (vgl. Fig. 1). Bei der in Fig. dargestellten Ausführungsform ist der Mantel 9 im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet, d.h. er schliesst mit der Bodenplatte 7 einen rechten Winkel ein. Bei den übrigen Ausführungsformen ist der Mantel 9 kegelstumpfförmig ausgebildet, d.h. er schliesst hier mit der zugehörigen Bodenplatte 7 einen von 90 abweichenden Winkel ein. Bei den Figuren 1 bis 7 wird der Einsatz 2 jeweils durch Befestigungselemente 10 von aussen gegen den Rand der Behälteröffnung gedrückt, wobei die Dichtung 3 jeweils für eine sichere Abdichtung sorgt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform greifen die als Stehbolzen ausgebildeten Befestigungselemente 10 an einem brückenartig ausgebildeten Gegenflansch 11 an, der von ihnen gegen den Einsatz-Rand gedrückt wird. Bei Fig. 8 sind die Bodenöffnung und der ihr zugeordne Einsatz nicht kreisförmig, sondern etwa oval ausgebil- det und der Einsatz wird nicht von aussen, sondern von innen gegen den Rand der Behälteröffnung gedrückt. Dem Einsatz 2 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ein Gegenflansch 12 zugeordnet, dessen Randbereiche auf Distanzstücken 13 aufliegen. Bei Fig. 1 ist der Einsatz 2 durch einen ebenen Deckel abgeschlossen, durch den die Zuleitungen für den Rohrheizkörper 4 hindurchragen. Ausserdem ragt durch diesen Deckel die Zuleitung 16 zu einem Regelfühler 17, der ir einem von der Bodenplatte 7 abragenden, gegenüber dem Behälterinneren abgeschlossenen Fühlerschutzrohr 18 untergebracht ist. Der- Deckel 15 ist mit nicht dargestellten Schrauben mit dem umgebogenen Rand der Behälteröffnung verschraubt und kann eine einge-legte Isolation 19 abschliessen. Bei Fig. 2 weist die Behälteröffnung einen nach aussen, in der Zeichnung nach unten, umgebogenen Rand auf, des < . Höhe etwa der Höhe des Mantels 9 des Einsatzes 2 entspricht, so dass die Bodenplatte 7 des Einsatzes 2 etwa in der gleichen Ebene liegt, wie der Boden des Behälters 1. Eine Zentrierung des Einsatzes 2 erfolgt hier durch das Zusammenwirken des Behältermantels 9 mit dem Rand der Behälteröffnung Fuge F,g. 3 besteht der Einsatz 2 aus einer ebenen Bo- denplatte 7, deren Rand unter Ausbildung einer zum Behälterboden hin offenen Ringnut zur Lagerung der Dichtung 3 profiliert ausgebildet ist. Auch hier liegt die Bodenplatte 7 im wesentlichen in der, gleichen Ebene wie der übrige Behälterboden. Eine Zentrierung des Einsatzes 2 erfolgt hier durch Befestigungselemente 10, die hier als keilförmige Spannstücke ausgebildet sind, die von Stehbolzen gespannt werden. Bei Fig 4 weist die Behäiteröffnung wiederum einen nach aussen umgebogenen Rand auf, gegen den der nach aussen umgebogene Rand des hier napfartig ausgebildeten Einsatzes 2 durch als Spannhaken oder -bügel ausgebildete Befestigungselemente 10 gedrückt wird,die den umgebogenen Rand der Behälteröffnung hintergreifen und über Spannschrauben festgezogen werden. Eine Zentrierung des Einsatzes 2 erfolgt hier durch das Zusammenwirken der Wandung 9 des Einsatzes 2 mit dem Rand der Behälteröffnung. Bei Fig. 5 ist der Einsatz 2 wiederum napfartig ausgebildet. Auch hier wird der Einsatz 2 durch das Zusammenwirken seines Mantels 9 mit dem unprofil ierten Rand der Behälteröffnung zentriert. Die Bodenplatte 7 liegt hier jedoch oberhalb des Behälterbodens. Zur Befestigung des Einsatzes 2 am Behälter 1 ist hier ein ringförmiger Gegenflansch 11 vorgesehen, der den umgebogenen Rand des Einsatzes 2 gegen den Behälterboden drückt. Als Befestigungselemente 10 sind hier, wie bei Fig. 2, am Behälterboden befestigte Schraubbolzen vorgesehen, die durch Löcher im Gegenflansch 11 hindurchragen und mit Muttern verschraubbar sind. Bei Fig. 6 liegt die Bodenplatte 7 des Einsatzes 2 wiederum etwas oberhalb des Behälterbodens. Der Einsatz 2 zentriert sich durch das Zusammenwirken des Mantels 9 des Einsatzes 2 mit dem Rand der Behälter öffnung. Bei Fig. 7 liegt die Bodenplatte 7 des Einsatzes 2 unterhalb des Behälterbodens. Zur Befestigung des Einsatzes 2 am Behälter 1 sind hier Befestigungselemente 10 vorgesehen, die wie bei Fig. 3 als keilförmige Span stücke ausgebildet sind. In Fig. 7 sind schematisch ein Regelfühler 17 und eine Ein- und/oder Abfassschra.u bei34 dargestellt, über die-der Behälter 1 befüllt oder entleert werden kann, ohne den Einsatz 2 abzunehmen. Bei Fig. 8 liegt die Bodenplatte 7 des Einsatzes 2 wie derum unterhalb des Bodens des Behälters 1. Der Einsatz 2 wird von innen gegen den Behälterboden bzw. die zwischen ihm und dem Behälterboden angeordnete Dichtung 3 gedrückt. Der Einsatz 2 und die zugehörige Behälteröffnung 20 sind langgestreckt, beispielsweise elliptisch ausgebildet, um den Einsatz einführen zu können. Zur Befestigung des Einsatzes 2 dient ein Gegen flansch 12, dessen Rand auf Distanzstücken 13 aufliegt Am Einsatz 2 sind hier Schraubbolzen befestigt, die dui den Gegenflansch 12 hindurchragen und mit Muttern verschraubt werden können. Ein Anziehen dieser Muttern bewirkt, dass der Einsatz 2 von innen gegen den Behälterboden bzw. den Rand der Behälterboden-offnung gedrückt wird. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Druck im Behälter die Anpressung der Dichtung erhöht. Die Details von Fig. 9 bis 11 zeigen eine Verbindung zwischen Behälter J und Einsatz 2 mittels eines Kleb- stoffes 26, der gleichzeitig den Einsatz an dem Behälter befestigt. und diese Verbindung abdichtet. Es kann beispielsweise ein Silikon-Kautschuk als Klebstoff verwendet werden. Derartige Klebstoffe können ohne Beeinträchtigung ihrer Eigenschaften Temperaturen bis über 200"C (ca. 470 K) ertragen, was bei Heizelementen für Wasser mehr als ausreichend ist, da ohnehin ein Ober- hitzungs- bzw. Trockengehschutz vorgesehen ist. Bei Fig. 9 hat der Behälter 1 eine langgestreckte, z.B. ovale Behälteröffnung 20, die von einem Rand 21 umgeben ist, der einen zylindrischen nach aussen weisenden Stutzenabschnitt 22 und einen nach innen weisenden Flanschabschnitt 23 hat. Wie. in Fig. 8 stützt sich der nach unten abgeschrägte Rand 24 des im übrigen als flacher Boden 7 ausgebildeten Einsatzes auf dem Flanschabschnitt 23 vom Behälterinneren her ab. Die entstehende umlaufende, keilförmige Fuge 25 zwischen Flanschabschnitt 23 und Rand 24 ist mit Klebstoff 26 ausgefüllt. Vorteilhaft füllt der Klebstoff weitgehend nur den zum-BehälteräuBeren weisenden Teil des Verbindungsbereiches, so dass dem Behälterinneren kaum Klebstoff zugewandt ist, an den daher geringere Anforderungen bezüglich seiner chemischen Neutralität zu stellen sind. An den Boden 7 sind vom äusseren her Rohrheizkörper 4 mit einer abgeflachten Seite angelötet, die im übrigen einen kreiszylindrischen Mantel haben. Zwischen die einzelnen spiralförmigen Rohrheizkörperwindungen sind senk recht zum Boden stehende Stege 27 eingelötet, die aus einem spiralig gewundenen Blechband bestehen, eine etwa geringere Höhe haben als die Rohrheizkörper und den Zwischenraum zwischen den Rohrheizkörperwindungen so we verringern bzw. unterteilen, dass das Lot 28 den Raum zw schen den Rohrheizkörpern fast bis zur freien Kante der Stege füllt. Dadurch ist die Wärmeübertragung zwischen Rohrheizkörper 4 und Einsatz 2 besonders gut. In Fig. 10 ist der Behälter 1 ein Topf, bei dem der Ein satz 2 in einigem Abstand von der Unterkante 29 des zy lindrischen Behälters 1 eingesetzt ist, so dass er einen Topfboden bildet, unterhalb dessen noch ein vorstehende. Rand vorgesehen ist. Ein Vorsprung 30 is.t durch eine umiaufende Einschnürung oder Einprägung gebildet, auf dessen oberer schräger*Schulter 31 der nach unten abgeschrägte Rand 24 des Einsatzes liegt, der entsprechend Fig. 9 ausgebildet ist. Klebstoff 26 füllt die dreiecks förmige Fuge 25 zwischen der Behälterwand und dem Rand In Fig. II hat der Einsatz 2 einen im wesentlichen recht winklig nach unten' gebagenen Rand 24, der in einer mit Klebstoff 26 gefüllten' Ringnut 33 mit halbkreisförmigem Querschnitt liegt, die von der Behälterwand 1 nach inner gebördelt ist und die Behälteröffnung 20 umgibt. Der Klebstoff umgibt dicht den unteren Rand 24. Der Kleb stoff¯26 wird vorher in die Ringnut eingebracht und danach wird der Rand 24 des Einsatzes 2 hineingedrückt. Der Klebstoff sorgt für eine feste und dichte Verbindung, spart Bauteile und Montagezeit und vermindert das Risiko elektrolytischer Korrosion, insbesondere, wenn dafür gesorgt wird, dass er Einsatz und Behälter elektrisch von einander isoliert. Er lässt auch eine gute Verbindung zwischen unterschiedlichen Materialien zu, beispiels weisenden Einbau eines Blecheinsatzes in einen Kunststoffbehälter.

Claims: Heizelement zur Beheizung von Behältern Ansprüche 1. Heizelement zur Beheizung von Behältern unter Verwen dung von Rohrheizkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rohrheizkörper (4) auf einen Einsatz (2) von aussen aufgelötet ist und der Einsatz (2) in eine Behälteröffnung (20) abgedichtet eingesetzt ist. 2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (2) aus einer im wesentlichen ebenen Scheibe (7) besteht, die in ihrem Randbereich eine Profilierung aufweist. 3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (2) napf- oder topfförmig ausgebildet ist und Rohrheizkörper (4) im Inneren des Einsatzes (2) im Boden- und/oder Mantelbereich (7,9) aufgelötet sind, dass die Aussenfläche des Einsatzes (2) dem Be hälterinneren zugewandt ist, wobei vorzugsweise der Einsatz (2) in seinem Mantelbereich (9) einen Abstand von der Behälterwand hat. 4. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrheizkörper (4) eine im wesentlichen ebene Fläche hat, die mit dem Einsatz (2) verlötet ist. 5. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturbegrenzer (14) als Trockengehschutz vorgesehen ist, dessen Temperaturfühler mit dem Rohrheizkörper (4) bzw. dem Einsatz (2) thermisch verbunden und ausserhalb der zu beheizenden Flüssigkeit angeordnet ist. 6. Heizelement nach einem de.r vorhergehenden Ansprüche, dadu.rch gekennzeichnet, dass der Einsatz (2) durch einen Deckel (15) abgeschlossen ist, durch den die elektrischen Zuleitungen und ggf. hydraulische oder mechanische Regelübertragungen hindurchragen und dass vorzugsweise in dem Einsatz (2) eine Isolation (19) angeordnet ist 7.Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,. dass der Rohrheizkörper (4) als Wendel gewickelt und sich vor dem Verlöten unter eigener Vorspannung an die Einsatzwandung andrückt. 2 ei z element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Rohrheizkörper-Windungen.ein im wesentlichen senk recht zum Boden oder Mantel stehender Zwischensteg eingelötet ist. .9. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (2) mittels eines die Dichtung bildenden Klebstoffes (26) in den Behälter (1) eingesetzt ist. 10. Heizelement nach Anspruch 1T, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (24) des Einsatzes auf einem im Bereich der Behälteröffnung vorgesehenen umlaufenden Vor sprung (23, 30) des Behälters (1) aufliegt und eine entstehende Fuge (25) mit dem Klebstoff (26) aus gefüllt ist, wobei vorzugsweise der Einsatz (2) auf der zum Behälterinneren weisenden Seite des Vor sprunges (23, 30) aufliegt.

Inventors: KNAUSS, HERMANN
Applicants: E.G.O. ELEKTRO-GERATE BLANC U. FISCHER
Application year: 1983
Main classification: F24H9
IPC codes: H05B3, F24H1, A47J27, F24H9