DE4201706C2

DE4201706C2 - Tubular heating element and process for its shaping

Info

Publication number: DE4201706C2
Application number: DE19924201706
Authority: DE
Inventors: Guenter Henke; Klaus-Dieter Ing G Wahnschaffe; Dietmar Kamm
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1992-01-23
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2012-01-24
Also published as: DE4201706A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrheizkörper, insbesondere zur Montage am Bodenflansch eines Warmwasserbereiters, wobei zwei Anschlußenden bildende Endschenkel etwa parallel zueinander verlaufen und über Umbiegungen miteinander verbunden sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Formgebung eines solchen Rohrheizkörpers.The invention relates to a tubular heater, in particular for mounting on the bottom flange of a water heater, with two connecting ends forming end legs approximately run parallel to each other and over bends are interconnected. Furthermore, the Invention a method for shaping such Tubular heater.

Derartige Rohrheizkörper sind als Haarnadel-Heizkörper bekannt. Ein solcher Rohrheizkörper ist in Fig. 1 dargestellt. Ungünstig ist jedoch, daß bei der Montage an einem Bodenflansch eines Warmwasserbereiters das Zentrum der Wärmeentwicklung vergleichsweise hoch in dem Wasserraum liegt. Dadurch ergibt sich eine ungünstige Wärmeschichtung und damit eine schlechte Überlaufkurve des Warmwasserbereiters, d. h. die Temperatur des gezapften Wassers bleibt nicht lange konstant, sondern sinkt schnell ab.Such tubular radiators are known as hairpin radiators. Such a tubular heater is shown in Fig. 1. It is unfavorable, however, that the center of the heat development is comparatively high in the water space when mounted on a bottom flange of a water heater. This results in an unfavorable heat stratification and thus a poor overflow curve of the water heater, ie the temperature of the tap water does not remain constant for long, but drops quickly.

Durch den großen Abstand der unteren Biegung zur Flanschplatte wird der Sumpf im Wasserbehälter nur ungenügend erhitzt. Auch dies ist ungünstig.Due to the large distance between the lower bend and The sump in the water tank only becomes flange plate insufficiently heated. This is also unfavorable.

Ist die Heizkörper-Bauhöhe im Verhältnis zur Speicherhöhe groß, besteht das Problem, daß sich die Temperatur hochschaukeln kann, ohne daß dies vom Temperaturfühler verhindert wird. Um ein solches Hochschaukeln zu vermeiden, ist in der DE 40 29 781 A1 eine nach unten offene Staukammer vorgesehen. Dabei wirkt in der Staukammer erhitztes Wasser direkt auf den Temperaturfühler. If the height of the radiator is large in relation to the storage height, there is the problem that the temperature can swing up without that this is prevented by the temperature sensor. To a Avoiding such rocking is in the DE 40 29 781 A1 a storage chamber open at the bottom intended. Heated works in the storage chamber Water directly onto the temperature sensor.

Es sind auch zylindrisch gewendelte Rohrheizkörper bekannt. Ein solcher ist in der DE-GM 69 38 951 dargestellt. Solche Rohrheizkörper sind in der Herstellung aufwendiger als Haarnadel-Heizkörper.They are also cylindrical coiled tubular heaters known. One such is in DE-GM 69 38 951 shown. Such tubular radiators are in the Manufacture more complex than hairpin radiators.

Ein weiterer, üblicher gewendelter Heizkörper ist in Fig. 2 gezeigt. Nachteilig dabei ist, daß auch hier das Zentrum der Wärmeentwicklung erheblich vom Boden beabstandet ist, so daß der Sumpf nur schwach beheizt wird.Another conventional coil heater is shown in FIG. 2. The disadvantage here is that here too the center of the heat development is considerably distant from the ground, so that the sump is only weakly heated.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rohrheizkörper der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem das Zentrum der Wärmeentwicklung möglichst nahe bei den Anschlußenden bzw. beim Bodenflansch liegt und der einfach, insbesondere maschinell, herstellbar ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein dementsprechendes Verfahren vorzuschlagen.The object of the invention is to provide a tubular heater propose the type mentioned, in which the center the heat development as close as possible to the connection ends or the bottom flange, which is simple, can be produced in particular by machine. Still is It is an object of the invention, a corresponding method to propose.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Rohrheizkörper der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch diese Gestaltung ist erreicht, daß das Zentrum der Wärmeentwicklung nahe bei den Anschlußenden liegt. Außerdem weist der Rohrheizkörper trotz beträchtlicher Länge nur eine geringe Bauhöhe auf. Der montierte Rohrheizkörper führt damit zu einer günstigen Überlaufkurve und beheizt auch den bodennahen Sumpf stark.According to the invention, the above task is for one Tubular heater of the type mentioned by Features of claim 1 solved. This design ensures that the center of the Heat development is close to the connection ends. In addition, the tubular heater has considerable Length only a small height. The assembled Tubular heating elements thus lead to a favorable one Overflow curve and also heats the bottom sump strong.

Der Rohrheizkörper läßt sich einfach maschinell biegen. Bei der Formgebung des Rohrheizkörpers werden vorzugsweise zunächst die haarnadelförmigen Umbiegungen und danach die Windungen gebogen. Diese Formgebung läßt sich mit einfachen Biegemaschinen maschinell durchführen.The tubular heater can easily be bent mechanically. When shaping the tubular heater preferably first the hairpin-shaped bends and then bent the turns. This shape leaves perform itself mechanically with simple bending machines.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Heizkörpers zeichnet sich dadurch aus, daß der eine Endschenkel über eine etwa 180°-Umbiegung (haarnadelförmig) in einen Gegenschenkel übergeht, an den ein Zwischenschenkel anschließt, welcher über eine etwa 90°-Umbiegung in den anderen Endschenkel übergeht und in Windungen außen um den einen Endschenkel und den Gegenschenkel liegt. Um einen Abschnitt des Rohrheizkörpers möglichst nahe an den Bodenflansch zu bringen, geht der Gegenschenkel über eine etwa 180°-Umbiegung in einen Verbindungsschenkel über, welcher über eine Umbiegung mit dem Zwischenschenkel verbunden ist.A preferred embodiment of the radiator draws is characterized in that the one end leg about a 180 ° bend (hairpin-shaped) into an opposite leg passes to which an intermediate leg connects, which about a 90 ° bend in the other end leg merges and turns around one end leg and the opposite leg lies. To a section of the Tubular radiator as close as possible to the bottom flange bring, the opposite leg goes over a 180 ° bend in a connecting leg, which connected to the intermediate leg via a bend is.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigenAdvantageous refinements of the invention result from the subclaims and the following description of embodiments. Show in the drawing

Fig. 1 einen Haarnadel-Heizkörper nach dem Stand der Technik, schematisch, Fig. 1 is a hairpin heater according to the prior art, schematically,

Fig. 2 einen zylindrisch gewendelten Rohrheizkörper nach dem Stand der Technik, schematisch, Fig. 2 is a cylindrically coiled tubular heating element according to the prior art, schematically,

Fig. 3 ein gestrecktes Ausgangs-Rohrheizkörperstück zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rohrheizkörpers, Fig. 3 an elongated tubular heating output piece for the manufacture of the tubular heater according to the invention,

Fig. 4 ein Zwischenstadium der Formgebung des erfindungsgemäßen Rohrheizkörpers, Fig. 4 shows an intermediate stage of the shaping of the tubular heating element according to the invention,

Fig. 5 ein weiteres Zwischenstadium der Formgebung des erfindungsgemäßen Rohrheizkörpers, Fig. 5 shows a further intermediate stage of the shaping of the tubular heating element according to the invention,

Fig. 6 den fertigen Rohrheizkörper, Fig. 6 shows the finished tubular heater,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Fig. 4 entsprechenden Ansicht, Fig. 7 corresponding to a further exemplary embodiment in a Fig. 4 View,

Fig. 8 den Rohrheizkörper nach Fig. 7 im fertig gebogenen Zustand und Fig. 8 shows the tubular heater of FIG. 7 in the finished bent state and

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Fig. 4 entsprechenden Ansicht, wobei der fertig gebogene Zustand strichliert angedeutet ist. Fig. 9 shows another embodiment in a view corresponding to Fig. 4, wherein the finished bent state is indicated by dashed lines.

In den Fig. 1, 2, 4 bis 6 ist der Rohrheizkörper vereinfacht nur als Linie dargestellt. Der Rohrheizkörper weist üblicherweise einen Außenmantel (1) auf, in den ein Heizdraht elektrisch isoliert eingebettet ist. Der Heizdraht ist an seinen Enden mit elektrischen Anschlußbolzen (2) verbunden (vgl. Fig. 3).In Figs. 1, 2, 4 to 6 of the tubular heater is simplified only shown as a line. The tubular heater usually has an outer jacket ( 1 ) in which a heating wire is embedded in an electrically insulated manner. The heating wire is connected at its ends to electrical connecting bolts ( 2 ) (cf. FIG. 3).

Ein solcher Rohrheizkörper ist beispielsweise zur Montage an einer bodenseitigen Flanschplatte (3) eines Warmwasserbereiters vorgesehen.Such a tubular heater is provided, for example, for mounting on a bottom flange plate ( 3 ) of a water heater.

In Fig. 1 ist ein bekannter haarnadelförmig gebogener Rohrheizkörper gezeigt. Dieser ragt vergleichsweise weit in den Warmwasserbereiter. Das Zentrum (Z) seiner Wärmeentwicklung liegt vergleichsweise hoch über der Flanschplatte (3).A known hairpin-shaped tubular heating element is shown in FIG. 1. This protrudes comparatively far into the water heater. The center (Z) of its heat development is comparatively high above the flange plate ( 3 ).

In Fig. 2 ist ein zylinderförmig gewendelter Rohrheizkörper gezeigt. Bei gleicher Länge liegt das Zentrum (Z) seiner Wärmeentwicklung zwar näher an der Flanschplatte (3) als beim Rohrheizkörper nach Fig. 1. Das Zentrum (Z) liegt jedoch noch immer relativ hoch über der Flanschplatte (3). Dies ist darauf zurückzuführen, daß der zum einen Endschenkel (4) parallele andere Endschenkel (5) über eine Biegung (6) in den gewendelten Abschnitt übergehen muß und die Biegung (6) nicht beliebig scharf sein kann.In Fig. 2, a tubular tubular heater is shown. With the same length, the center (Z) of its heat development is closer to the flange plate ( 3 ) than in the tubular heating element according to FIG. 1. However, the center (Z) is still relatively high above the flange plate ( 3 ). This is due to the fact that the other end leg ( 5 ), which is parallel to the one end leg ( 4 ), has to pass into the coiled section via a bend ( 6 ) and the bend ( 6 ) cannot be arbitrarily sharp.

Der erfindungsgemäße Rohrheizkörper wird aus einem geraden Rohrheizkörperstück (7) (vgl. Fig. 3) hergestellt. The tubular heating element according to the invention is produced from a straight tubular heating element piece ( 7 ) (cf. FIG. 3).

Am einen Ende des Rohrheizkörperstücks (7) wird zunächst über eine 90°-Umbiegung (8) ein Gegenschenkel (9) gebogen. An diesem wird dann mittels einer 180°-Umbiegung (10) der Endschenkel (11) gebogen. Selbstverständlich können diese beiden Schenkel (9, 11) auch in umgekehrter Reihenfolge gebogen werden, indem zunächst die Umbiegung (10) und dann die Umbiegung (8) vorgenommen wird.At one end of the tubular heating member (7) is a counter-leg (9) is first bent over a 90 ° -Umbiegung (8). The end leg ( 11 ) is then bent thereon by means of a 180 ° bend ( 10 ). Of course, these two legs ( 9 , 11 ) can also be bent in reverse order by first making the bend ( 10 ) and then the bend ( 8 ).

Am anderen Ende des Rohrheizkörperstücks (7) wird entsprechend mittels einer 90°-Umbiegung (12) ein Gegenschenkel (13) gebogen und an diesen anschließend mittels einer 180°-Umbiegung (14) der andere Endschenkel (15) gebogen.At the other end of the tubular heating member (7) is a counter-leg (13) is bent accordingly and then the other end limb (15) bent to this by means of a 180 ° -Umbiegung (14) by means of a 90 ° -Umbiegung (12).

Die Länge (a1) des Gegenschenkels (9) ist beim Ausführungsbeispiel größer als die Länge (a2) des Gegenschenkels (13). Dadurch steht am fertigen Heizkörper die Umbiegung (10) höher über der Flanschplatte (3) als die Umbiegung (14). Die Umbiegung (10) überragt am fertigen Rohrheizkörper die weiter unten beschriebene Windung. Dadurch ist das Anlöten eines Schutzrohres eines Temperaturfühlers im Bereich der Umbiegung (10) vereinfacht. Ist solches nicht nötig, dann kann die Länge (a1) ebenso groß sein wie die Länge (a2).The length (a1) of the counter leg ( 9 ) is greater in the exemplary embodiment than the length (a2) of the counter leg ( 13 ). As a result, the bend ( 10 ) on the finished radiator is higher than the bend ( 14 ) above the flange plate ( 3 ). The bend ( 10 ) on the finished tubular heater projects beyond the turn described below. This simplifies the soldering of a protective tube of a temperature sensor in the region of the bend ( 10 ). If this is not necessary, the length (a1) can be as long as the length (a2).

Die Umbiegungen (8, 10, 12, 14) liegen in der gleichen Ebene. Es wird dann in dieser Ebene eine weitere 180°- Umbiegung (16) in Richtung des Pfeiles P vorgenommen. Diese liegt etwa in der Mitte zwischen den Gegenschenkeln (9, 13). Dadurch entstehen zwei parallele Zwischenschenkel (17, 18) (vgl. Fig. 5). Die Endschenkel (11, 15) liegen nun parallel nebeneinander, wobei die beiden Anschlußbolzen (2) nebeneinanderstehen.The bends ( 8 , 10 , 12 , 14 ) are in the same plane. A further 180 ° bend ( 16 ) in the direction of arrow P is then carried out in this plane. This lies approximately in the middle between the opposite legs ( 9 , 13 ). This creates two parallel intermediate legs ( 17 , 18 ) (see FIG. 5). The end legs ( 11 , 15 ) are now parallel next to each other, the two connecting bolts ( 2 ) standing next to each other.

Schließlich werden nun die beiden Zwischenschenkel (17, 18) gemeinsam in einer oder mehreren Windungen (19), die beim Ausführungsbeispiel wendelförmig verlaufen, um die Gegenschenkel (9, 13) und die Endschenkel (11, 15) gelegt. Finally, the two intermediate legs ( 17 , 18 ) are placed together in one or more turns ( 19 ), which in the exemplary embodiment are helical, around the counter legs ( 9 , 13 ) and the end legs ( 11 , 15 ).

Dies ist durch den Pfeil (W) in Fig. 6 angedeutet.This is indicated by the arrow (W) in Fig. 6.

Bei diesem Rohrheizkörper liegt das Zentrum (Z) der Wärmeentwicklung sehr nahe bei der Flanschplatte (3). Daraus ergibt sich eine gute Überlaufkurve. Eine kräftige Beheizung des Wassersumpfes ist erreicht, weil Umbiegungen (8, 12) sehr nahe bei der Flanschplatte liegen können.In this tubular heater, the center (Z) of the heat development is very close to the flange plate ( 3 ). This results in a good overflow curve. Vigorous heating of the water sump is achieved because bends ( 8 , 12 ) can be very close to the flange plate.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 bilden der Endschenkel (11) und der Gegenschenkel (9) über die 180°-Umbiegung (10) ebenso wie bei den gezeigten anderen Ausführungsbeispielen ein Haarnadelform. An den Gegenschenkel (9) schließt über eine weitere 180°- Umbiegung ein Verbindungsschenkel (21) an, der über die 90°-Umbiegung (8) in den Zwischenschenkel (17) übergeht. Die Umbiegung (20) kann nahe an die Anschlußbolzen (2) gelegt werden. Die Länge des Verbindungsschenkels (21) ist im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 kürzer als die Länge des Gegenschenkels (9). Die Umbiegung (10) liegt dabei oberhalb der Windungen (19). Sie kann mit einem nicht näher dargestellten Temperaturfühlerrohr thermisch leitend, beispielsweise durch Anlöten, verbunden werden. Im Bedarfsfall kann jedoch auch die Umbiegung (8) in die Höhe der Umbiegung (10) gelegt werden. Der Verbindungsschenkel (21 ) erstreckt sich zwischen dem Endschenkel (11) und dem Gegenschenkel (9).In the embodiment according to FIGS . 7 and 8, the end leg ( 11 ) and the counter leg ( 9 ) form a hairpin shape via the 180 ° bend ( 10 ) as well as in the other embodiments shown. A connecting leg ( 21 ) adjoins the counter leg ( 9 ) via a further 180 ° bend, which passes into the intermediate leg ( 17 ) via the 90 ° bend ( 8 ). The bend ( 20 ) can be placed close to the connecting bolts ( 2 ). The length of the connecting leg ( 21 ) is shorter in the exemplary embodiment according to FIGS. 7 and 8 than the length of the counter leg ( 9 ). The bend ( 10 ) lies above the turns ( 19 ). It can be connected in a thermally conductive manner to a temperature sensor tube, not shown, for example by soldering. If necessary, however, the bend ( 8 ) can be placed at the height of the bend ( 10 ). The connecting leg ( 21 ) extends between the end leg ( 11 ) and the counter leg ( 9 ).

Der andere Endschenkel (15) schließt über eine 90°- Umbiegung (12) an den Zwischenschenkel (17) an.The other end leg ( 15 ) connects to the intermediate leg ( 17 ) via a 90 ° bend ( 12 ).

Bei der Formgebung des Rohrheizkörpers nach den Fig. 7 und 8 werden zunächst die Umbiegungen (10, 20, 8, 12) geschaffen, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Anschließend wird der Zwischenschenkel (17) von der Umbiegung (8) ausgehend um den Endschenkel (11), den Verbindungsschenkel (21) und den Gegenschenkel (9) gewunden (vgl. Fig. 8). Beide Vorgänge lassen sich maschinell durchführen.In the shaping of the tubular heater of Figs. 7 and 8, first, the bent-over portions (10, 20, 8, 12) created, as shown in Fig. 7. Subsequently, the intermediate leg ( 17 ), starting from the bend ( 8 ), is wound around the end leg ( 11 ), the connecting leg ( 21 ) and the counter leg ( 9 ) (cf. FIG. 8). Both processes can be carried out mechanically.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 erfolgt das Legen der Windungen (19) von der Umbiegung (8) in Richtung auf die Umbiegung (20). Der Endschenkel (15) muß dabei nicht außerhalb des Durchmessers der Windungen (19) verlaufen.In the exemplary embodiment according to FIG. 7, the turns ( 19 ) are laid from the bend ( 8 ) in the direction of the bend ( 20 ). The end leg ( 15 ) does not have to extend outside the diameter of the turns ( 19 ).

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist der Verbindungsschenkel des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 7 und 8 nicht vorgesehen. Die 90°-Umbiegung (8) liegt direkt zwischen dem Gegenschenkel (9) und dem Zwischenschenkel (17). Nach dem Schaffen der Umbiegungen (10, 8, 12) wird der Zwischenschenkel (17) um den Endschenkel (11) und den Gegenschenkel (9) zur Bildung der Windungen (19) von der Umbiegung (8) zur Umbiegung (10) hin gewendelt. Der Endschenkel (15) erstreckt sich außerhalb der Windungen (19).In the exemplary embodiment according to FIG. 9, the connecting leg of the exemplary embodiment according to FIGS. 7 and 8 is not provided. The 90 ° bend ( 8 ) lies directly between the counter leg ( 9 ) and the intermediate leg ( 17 ). After the bends ( 10 , 8 , 12 ) have been created, the intermediate leg ( 17 ) is wound around the end leg ( 11 ) and the counter leg ( 9 ) to form the turns ( 19 ) from the bend ( 8 ) to the bend ( 10 ) . The end leg ( 15 ) extends outside the turns ( 19 ).

Als zusätzlicher Vorteil hat sich gezeigt, daß an die Lage der Endschenkel (11, 15) keine hohen Anforderungen im Hinblick auf die Toleranz gestellt werden müssen, da die Endschenkel (11, 15) bei dieser Formgestaltung leicht gegeneinander beweglich sind, so daß sie ohne weiteres in die für sie an der Flanschplatte (3) vorgesehenen Durchstecköffnungen einführbar sind.As an additional advantage, it has been shown that the position of the end legs ( 11 , 15 ) does not have to meet high requirements with regard to tolerance, since the end legs ( 11 , 15 ) are easily movable relative to one another in this design, so that they are without further can be inserted into the through openings provided for them on the flange plate ( 3 ).

Claims

1. Tubular heating element, in particular for mounting on the bottom flange of a water heater, two end ends forming connecting ends running approximately parallel to one another and being connected to one another by bends, characterized in that part of the length of the heating tube in a hairpin shape with end legs ( 11 ), bend ( 10 ) and counter leg ( 9 ) and that a further part of the length of the radiator tube is bent in turns ( 19 ) which lie on the outside around the hairpin shape.

2. Tubular heating element according to claim 1, characterized in that an intermediate leg ( 17 ) adjoins the counter leg ( 9 ), which passes over an approximately 90 ^° bend ( 12 ) into the other end leg ( 15 ) and which turns ( 19 ) outside around one end leg ( 11 ) and the counter leg ( 9 ).

3. Tubular heating element according to claim 2, characterized in that the counter leg ( 9 ) passes over an approximately 180 ° bend ( 10 ) in a connecting leg ( 21 ) which is connected via a bend ( 8 ) to the intermediate leg ( 17 ).

4. Tubular heater according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate leg ( 17 ) is bent helically.

5. Tubular heating element according to claim 3 and 4, characterized in that the connecting leg ( 21 ) extends approximately parallel between the end leg ( 11 ) and the counter leg ( 9 ).

6. Tubular heater according to one of the preceding claims, characterized in that between the end leg ( 11 ) and the counter leg ( 9 ) lying bend ( 10 ) projects beyond the turns ( 19 ).

7. tubular heater according to claim 1, characterized in that each end leg ( 11 , 15 ) via an approximately 180 ° bend ( 10 , 14 ) in a counter leg ( 9 , 13 ) that the two counter legs ( 9 , 13 ) over about 90 ° -Umbiegungen (8, 12) merge into the intermediate leg (17, 18) which are connected to one another via a further approximately 180 ° -Umbiegung (16) and that the intermediate leg (17, 18) in at least one turn (19) outside around the end legs ( 11 , 15 ) and the counter legs ( 9 , 13 ).

8. tubular heater according to claim 7, characterized in that the intermediate legs ( 17 , 18 ) helically outside around the end legs ( 11 , 15 ) and the counter legs ( 9 , 13 ).

9. Tubular heating element according to claim 7 or 8, characterized in that one between the one end leg ( 11 ) and the one counter leg ( 9 ) lying bend ( 10 ) is further from the connection ends ( 2 ) than the other between the other end leg ( 15 ) and the other counter leg ( 13 ) lying bend ( 14 ).

10. Tubular heater according to claim 9, characterized in that the one bend ( 10 ) projects beyond the windings ( 19 ).

11. Method of shaping a tubular heater one of the preceding claims, characterized characterized that first the hairpin-shaped Bends and then the turns are bent.