Elektrischer Rohrheizkörper zur Erhitzung von Wasser und anderen,
kesselsteinbildende Substanzen enthaltenden Flüssigkeiten über jenen Temperaturbereich
hinaus, in dem es zur .Anlagerung von Kesselstein an seinem Mantelrohr kommt Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Rohrheizkörper zur Erhitzung von Wasser und
anderen, kesselsteinbildende Substanzen enthaltenden Flüssigkeiten über jenen Temperaturbereich
hinaus, in dem es zur Anlagerung von Kesselstein an seinem Mantelrohr kommt, welcher
Rohrheizkörper aus einem Mantelrohr besteht, in dem der oder die Heizleiter in einer
aus pulverförmigem, hochverdichtetem Material bestehenden, gut wärmeleitenden Isoliermasse
eingebettet sind.Electric tubular heater for heating water and others,
Liquids containing scale-forming substances over that temperature range
addition, in which it comes to .Accumulation of scale on his jacket pipe
The invention relates to an electric tubular heater for heating water and
other liquids containing scale-forming substances over that temperature range
addition, in which it comes to the deposition of scale on its jacket pipe, which
Tubular heater consists of a jacket tube in which the heating conductor or conductors in a
Made of powdery, highly compressed material, which is a good heat conductor insulating compound
are embedded.
Bisher werden für den angegebenen Verwendungszweck bestimmte Rohrheizkörper
für verhältnismäßig niedrige Oberflächenbelastungen ausgelegt, obwohl Rohrheizkörper
an und für sich im Dauerbetrieb wesentlich höhere Temperaturen aushalten würden,
als sie bei den verwendeten Oberflächenbelastungen annehmen. Die Oberflächenbelastung
von Rohrheizkörpern für den angegebenen Verwendungszweck wird bisher im Bereich
von 3 bis 6 W/cm2, in Ausnahmefällen auch bis zu 7 W/cm2 gewählt. Der Grund, weshalb
bisher verhältnismäßig niedrige Oberflächenbelastungen gewählt werden, liegt darin,
daß in der Fachwelt die Auffassung vertreten wird, daß die sich in einem bestimmten
Zeitraum am Heizkörper anlagernde Kesselsteinschicht um so stärker ist, je höher
die Oberflächenbelastung des zur Erhitzung der Flüssigkeit vorgesehenen Heizkörpers
gewählt wird. Diese Auffassung der Fachwelt findet darin scheinbar ihre Bestätigung,
daß bei den bisher üblichen Oberflächenbelastungen tatsächlich ein Heizkörper niedrigerer
Oberflächenbelastung einen geringeren Kesselsteinbesatz zeigt als ein unter gleichen
Bedingungen betriebener Heizkörper mit höherer Oberflächenbelastung. Da nun beim
Kesselsteinbesatz die Heizleitertemperatur bei einem höherbelasteten Heizkörper
höhere Werte annimmt als bei einem niedrigbelasteten, vertrat man bisher die Auffassung,
daß die Oberflächenbelastung des Heizkörpers um so niedriger gewählt werden muß,
je größer der Verunreinigungsgrad bzw. der Härtegrad der Flüssigkeit ist. Die Erhöhung
der Heizleitertemperatur beirrt Kesselsteinbesatz ist auf die wärmeisolierende Wirkung
des Kesselsteines, die die Wärmeabgabe vom Heizkörper behindert, zurückzuführen.
Aus den angeführten Gründen wird auch der Heizleiter eines höherbelasteten Heizkörpers
bereits durchbrennen, während ein einen gleich starken Kesselsteinbesatz aufweisender,
aber niedriger belasteter Heizkörper noch betriebsfähig ist. Bei Heizkörpern mit
der bisher üblichen Oberflächenbelastung ergibt sich auf jeden Fall bei der Erhitzung
von kesselsteinbildende Substanzen enthaltenden Flüssigkeiten über den Bereich,
in dem es zu einer Ablagerung von Kesselstein kommt, eine stetige Zunahme der Stärke
der Kesselsteinschicht, was schließlich zu einer Überhitzung und damit Zerstörung
der Heizleiter und des Heizkörpers führt, wenn der Kesselstein nicht rechtzeitig
mechanisch, vorzugsweise durch Abschlagen entfernt wird. Heizkörper mit höherer
Oberflächenbelastung werden bisher für Spezialzwecke mit Oberflächenbelastungen
von 1(1 W/cm2, in manchen Fällen sogar bis zu 15 W/cm2 gebaut. Für die Flüssigkeitserhitzung
werden solche Heizkörper aus den oben angegebenen Gründen aber bisher nur dann verwendet,
wenn die Flüssigkeit entweder durch vorheriges Enthärten od. dgl. von kesselsteinbildenden
Substanzen befreit wurde oder nur so schwach erhitzt werden soll, daß es zu keiner
Kesselsteinablagerung kommen kann. Ein Hauptanwendungsgebiet derart hoch belasteter
Rohrheizkörper liegt bei elektrischen Durchlauferhitzern, bei denen die Heizkörper
im Flüssigkeitsstrom liegen, so daß ein guter Wärmeübergang vom Heizkörper zur Flüssigkeit
gewährleistet ist. Zur Vermeidung von Kesselsteinbesatz werden die Durchlauferhitzer
durch entsprechende Auslegung der Heizleistung im Verhältnis zur Flüssigkeitsdurchflußmenge
so gebaut, daß eine Temperatur von 65° C der Flüssigkeit (was einer maximalen Manteltemperatur
des Heizkörpers von etwa
70° C entspricht) nicht überschritten wird.
Überdies sind in die Durchlauferhitzer Überhitzungsschutzeinrichtungen eingebaut,
die bei einem durch allfällige Störungen auftretendenÜberschreiten der angegebenen
Temperaturwerte die Heizkörper abschalten. Durch die vorgenommene Temperaturbegrenzung
wird bei Durchlauferhitzern von vornherein eine Kesselsteinbildung vermieden. Es
ist auch bekannt, Heizkörper mit hoher Oberflächenbelastung in Metall einzugießen.
Auf diese Weise werden z. B. manche Tauchsieder hergestellt. Dabei ergibt sich praktisch
für den Heizkörper selbst aber eine beträchtliche Vergrößerung der Oberfläche, so
daß an jenen Flächen, z. B. des Tauchsieders, an denen ein Kesselsteinbesatz auftritt,
nur mehr eine relativ niedrige Oberflächenbelastung innerhalb der bisher üblichen
Werte bis zu 7 W/cm2 vorhanden ist.So far, certain tubular heating elements have been used for the specified purpose
designed for relatively low surface loads, although tubular heating elements
would withstand significantly higher temperatures in continuous operation,
than they assume with the surface loads used. The surface load
of tubular heaters for the specified purpose is so far in the area
from 3 to 6 W / cm2, in exceptional cases also up to 7 W / cm2. The reason why
So far, relatively low surface loads have been chosen, lies in the fact that
that in the professional world the opinion is held that in a certain
The greater the period of time, the thicker the layer of scale adhering to the radiator
the surface load of the heating element provided for heating the liquid
is chosen. This opinion of the professional world is apparently confirmed in it,
that with the previously usual surface loads actually a lower radiator
Surface loading shows a lower scale than one under the same
Conditions of operated radiators with higher surface loads. Since now at
Limescale coating is the heating conductor temperature for a radiator with a higher load
assumes higher values than for a low-exposure, it was previously believed that
that the surface load of the radiator must be chosen to be lower,
the greater the degree of contamination or the degree of hardness of the liquid. The increase
the heat conductor temperature confuses the scale deposit is on the heat-insulating effect
of the boiler scale, which hinders the heat emission from the radiator.
For the reasons given, the heating conductor of a radiator with a higher load is also used
already burn through, while one with an equally thick scale deposit,
but the radiator with a lower load is still operational. For radiators with
the previously usual surface load arises in any case during heating
of liquids containing scale-forming substances over the area,
in which there is a deposition of scale, a steady increase in strength
the scale layer, which eventually overheats and destroys it
the heating conductor and the radiator leads if the scale is not in time
mechanically, preferably by knocking off. Radiator with higher
So far, surface loads have been used for special purposes with surface loads
of 1 (1 W / cm2, in some cases even up to 15 W / cm2. For liquid heating
However, for the reasons given above, such radiators have only been used so far,
if the liquid either by prior softening or the like of scale-forming
Substances was released or should only be heated so weakly that it does not lead to any
Scale build-up can occur. A main application area so heavily loaded
Tubular heating elements are electrical water heaters, in which the radiators
lie in the liquid flow, so that a good heat transfer from the radiator to the liquid
is guaranteed. The water heaters are used to avoid scale build-up
through appropriate design of the heating power in relation to the liquid flow rate
built so that a temperature of 65 ° C of the liquid (which is a maximum jacket temperature
of the radiator of about
70 ° C) is not exceeded.
In addition, overheating protection devices are built into the instantaneous water heaters,
in the event that the specified values are exceeded due to any malfunctions
Temperature values switch off the radiators. Due to the temperature limitation made
In the case of instantaneous water heaters, the formation of scale is avoided from the outset. It
it is also known to cast radiators with high surface loads in metal.
In this way z. B. made some immersion heaters. This results in practical
for the radiator itself, however, a considerable increase in the surface area, see above
that on those surfaces, z. B. the immersion heater on which a scale deposit occurs,
only a relatively low surface load within the usual range
Values up to 7 W / cm2 are available.
Aufgabe der Erfindung ist es, Heizkörper der eingangs genannten Art
und für den dort angegebenen Verwendungszweck zu schaffen, bei denen die Ausbildung
gefährlich starker Kesselsteinschichten ohne besondere Wartung vermieden wird.The object of the invention is to provide radiators of the type mentioned at the beginning
and to create for the purpose specified there, in which the training
dangerously thick scale layers are avoided without special maintenance.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die spezifische Oberflächenbelastung
des im Bereich seiner ganzen Länge eine gleichmäßig hohe Verdichtung der Isoliermasse
aufweisenden Rohrheizkörpers so hoch gewählt ist, d. h. mindestens 12 W/cm2 beträgt,
daß etwa sich anlegende, stärkere Schichten von Kesselstein durch die dabei eintretende
starke Verdampfung im Kesselstein selbsttätig abgesprengt werden. Nach der bisherigen
Ansicht der Fachwelt wäre bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Heizkörpers
für den angegebenen Verwendungszweck in kürzester Zeit die Ablagerung einer so starken
Kesselsteinschicht am Heizkörper zu erwarten, daß es zu einem Durchbrennen des Heizkörpers
käme. Im Gegensatz dazu zeigt sich überraschend die Tatsache, daß erfindungsgemäße
Heizkörper auch nach längerer Betriebsdauer und bei ihrer Verwendung zur Erhitzung
von äußerst hartem bzw. verschmutztem Wasser keine nennenswerte, den Heizkörper
gefährdende Kesselsteinablagerung aufweisen. Wie erwähnt, ist dieser Effekt auf
das Absprengen des Kesselsteines durch die starke Verdampfung des von ihm aufgesaugten
Wassers zurückzuführen. Bei einer niedrigen Oberflächenbelastung tritt zwar zufolge
der wärmeisolierenden Wirkung des Kesselsteines ebenfalls eine Erhöhung der Manteltemperatur
des Heizkörpers und damit eine Verdampfung des im Kesselstein enthaltenden Wassers
auf, doch geht diese Verdampfung so langsam vor sich, daß der entstehende Dampf
durch die Poren des Kesselsteines entweichen kann. Bei einem erfindungsgemäß eine
hohe Oberflächenbelastung aufweisenden Rohrheizkörper geht dagegen die Verdampfung
des in den Kesselsteinporen enthaltenen Wassers so schnell vor sich, daß der Dampf
nicht mehr in dem Maße über die Poren entweichen kann, als neuer Dampf gebildet
wird, und der entstehende Dampfdruck schließlich den Kesselstein absprengt. In der
Praxis zeigt sich, daß ein erfindungsgemäßer Rohrheizkörper im Dauerbetrieb auch
den sich laufend bildenden Kesselstein in Form kleiner Plättchen oder Flocken absprengt.
Die Beschaffenheit des Kesselsteines ist von den im Wasser gelösten Substanzen abhängig
und daher sehr verschieden. In Abhängigkeit von dieser Beschaffenheit des Kesselsteines
steht auch jene Oberflächenbelastung des Rohrheizkörpers, bei der es zu einem Absprengen
des Kesselsteines kommt. In vielen Fällen wurde das Absprengen des Kesselsteines
schon bei einer Oberflächenbelastung von 9 W/cm2 beobachtet, doch ist erst bei einer
Oberflächenbelastung von wenigstens 12 W/Cm2 und mehr das Absprengen des Kesselsteines
in allen Fällen zu erwarten. Während man somit bisher die Auffassung vertrat, daß
die Oberflächenbelastung um so niedriger gewählt werden muß, je mehr kesselsteinbildende
Substanzen in der zu erhitzenden Flüssigkeit gelöst sind, geht die Erfindung von
der Erkenntnis aus, daß durch eine Erhöhung der Oberflächenbelastung gegenüber den
gebräuchlichen Werten ein Schutz vor zu starkem Kesselsteinbesatz erzielt werden
kann. Beim Erfindungsgegenstand ist auch die bisher unbedingt notwendige Reinigung
der Heizkörper überflüssig. Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes bestehen
darin, daß zufolge der höheren Oberflächenbelastung eine bessere Materialausnutzung
des Heizkörpers erzielt wird und der Heizkörper gegenüber einem Heizkörper der üblichen
Bauart kleinere Abmessungen aufweist. Weiterhin wird es möglich, Rohrheizkörper
mit aus Kupfer, vernickeltem Kupfer od. dgl. hergestellten Mantelrohren für Waschmaschinen
zu verwenden. Bisher wurden Heizkörper mit derartigen Mantelrohren von den in Waschlauge
gelösten Schnellwaschmitteln angegriffen und bald zerstört. Die Tatsache, daß erfindungsgemäße
Rohrheizkörper in Waschmaschinen verwendet werden können, ohne daß es zu einer Korrosion
der aus Kupfer od. dgl. hergestellten Mantelrohre kommt, läßt sich dadurch erklären,
daß sich die Mantelrohre zufolge der hohen Oberflächenbelastung schon in kürzester
Zeit nach dem erstmaligen Einschalten mit einer dünnen, filmartigen Kesselsteinschicht
überziehen, die sie vor Korrosionseinwirkungen schützt. Wenn die Kesselsteinschicht
dicker wird und zur Absprengung gelangt, bildet sich praktisch sofort wieder ein
neuer Schutzfilm.The invention consists essentially in that the specific surface load
des an evenly high compression of the insulating compound over its entire length
having tubular heater is chosen so high, d. H. is at least 12 W / cm2,
that about laying, thicker layers of scale through the thereby entering
strong evaporation in the scale can be blown off automatically. After the previous one
The opinion of the expert would be when using a radiator according to the invention
for the specified purpose in the shortest possible time the deposition of such a strong one
A layer of scale on the radiator can be expected to burn through the radiator
would come. In contrast, the fact that the invention surprisingly shows
Radiators even after a long period of operation and when they are used for heating
of extremely hard or polluted water, the radiator is not worth mentioning
show dangerous scale deposits. As mentioned, this effect is on
the blasting off of the scale due to the strong evaporation of what it has absorbed
Attributed to water. With a low surface load occurs according to
the heat-insulating effect of the scale also increases the jacket temperature
of the radiator and thus an evaporation of the water contained in the scale
on, but this evaporation goes on so slowly that the resulting vapor
can escape through the pores of the scale. In an inventive one
In contrast, if tubular heating elements have a high surface load, evaporation occurs
of the water contained in the scale pores so quickly that the steam
can no longer escape through the pores to the extent that new vapor is formed
and the resulting steam pressure will eventually break off the scale. In the
Practice shows that a tubular heater according to the invention in continuous operation also
the continuously forming scale breaks off in the form of small platelets or flakes.
The nature of the scale depends on the substances dissolved in the water
and therefore very different. Depending on the nature of the scale
is also the surface load on the tubular heater that causes it to explode
of the scale comes. In many cases the scale was blasted off
already observed at a surface load of 9 W / cm2, but is only at one
Surface load of at least 12 W / Cm2 and more, the blasting off of the scale
to be expected in all cases. While one has thus far taken the view that
the lower the surface load, the more scale-forming
Substances are dissolved in the liquid to be heated, the invention proceeds from
the knowledge that by increasing the surface load compared to the
protection against excessive scale build-up can be achieved with the usual values
can. The subject of the invention also includes the cleaning that has hitherto been absolutely necessary
the radiator is superfluous. There are further advantages of the subject matter of the invention
in that, due to the higher surface load, better material utilization
of the radiator is achieved and the radiator compared to a radiator of the usual
Has construction smaller dimensions. It is also possible to use tubular heating elements
with or from copper, nickel-plated copper. The like. Manufactured casing pipes for washing machines
to use. So far, radiators with jacket pipes of this type have been used in washing liquor
dissolved high-speed detergents attacked and soon destroyed. The fact that according to the invention
Tubular heating elements can be used in washing machines without causing corrosion
the casing pipes made of copper or the like can be explained by
that the casing pipes are due to the high surface load in the shortest possible time
Time after switching on for the first time with a thin, film-like layer of scale
coating that protects them from the effects of corrosion. When the scale layer
becomes thicker and comes off, forms again almost immediately
new protective film.
Die Einhaltung einer gleichmäßig hohen Verdichtung der Isoliermasse
ist bei erfindungsgemäßen Rohrheizkörpern notwendig, um eine gleichmäßige Wärmeableitung
zu gewährleisten und an jeder Stelle des Heizkörpers die erforderliche hohe Oberflächenbelastung
einhalten zu können. An sich sind Rohrheizkörper mit gleichmäßig verdichteter Isoliermasse
bekannt. Es ist auch bekannt, die Heizkörper nach dem Füllen der Mantelrohre durch
Stauchen, Pressen, Rundhämmern usw. zu bearbeiten, um so eine Querschnittsverringerung
und damit eine Verdichtung der Isoliermasse zu erzielen. Es ist auch bereits bekannt,
die Heizkörper zunächst zu biegen und dann in ihrer Gesamtheit durch Pressen in
die endgültige Form zu bringen. Während nun aber die Erzielung einer vollkommen
gleichmäßigen Verdichtung bei geraden Rohrheizkörpern keine besonderen Schwierigkeiten
bereitet, läßt sich diese gleichmäßige Verdichtung bisher bei gebogenen und insbesondere
unregelmäßig gebogenen Rohrheizkörpern kaum erreichen. Das ist darauf zurückzuführen,
daß bei den Rohrheizkörpern zufolge der Füllung der Mantelrohre mit einer stark
verdichteten Isoliermasse die neutrale Biegefaser nicht in der Mitte des Heizkörperquerschnittes
liegt, sondern gegen den Mittelpunkt der Biegung hin verschoben ist. Diese Verschiebung
wird um so stärker, je kleiner die Wandstärke und damit die Widerstandsfähigkeit
des Mantelrohres im Verhältnis zum Heizkörperdurchmesser ist. Beim Biegen wird zufolge
dieses Effektes der außenliegende Teil des Rohres stärker gedehnt, als der innenliegende
Teil gestaucht wird. Die Folge davon ist, daß das Isolationsmaterial im Bereich
der Biegestellen und insbesondere stärkerer Biegestellen weniger stark als im übrigen,
geradlinigen
oder schwach gekrümmten Heizkörperbereich verdichtet
ist. Auch durch das nachträgliche Pressen des Heizkörpers in seiner Gesamtheit wird
dieser Dichteunterschied nicht restlos beseitigt. Da nun aber bei erfindungsgemäßen
Rohrheizkörpern unbedingt eine gleichmäßige Verdichtung angestrebt werden muß, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Rohrheizkörper während des oder nach dem Biegen
in die gewünschte Form im Bereich der Biegestellen durch Hämmern, Pressen od. dgl.
zusätzlich zu stauchen und damit sein Isoliermaterial in diesem Bereich nachzuverdichten.
Dadurch wird erreicht, daß auch gebogene Heizkörper im Bereich der gesamten beheizten
Länge eine gleichmäßig hohe Verdichtung aufweisen, so daß auch die Wärmeleitfähigkeit
des Isoliermaterials bzw. der Isolierung über die gesamte Heizkörperlänge gleichbleibt
und die Gefahr einer stellenweisen Überbelastung ausgeschaltet wird.Compliance with a uniformly high level of compression of the insulating compound
is necessary in the case of tubular heaters according to the invention in order to ensure uniform heat dissipation
to ensure and at every point of the radiator the required high surface load
to be able to adhere to. As such, tubular heating elements are made with an evenly compressed insulating material
known. It is also known to run the radiator through after filling the jacket pipes
To process upsetting, pressing, circular hammering, etc. in order to reduce the cross-section
and thus to achieve a compression of the insulating compound. It is also already known
to bend the radiator first and then in its entirety by pressing in
to bring the final shape. While now, however, the achievement of a perfect
uniform compression with straight tubular heating elements no particular difficulties
prepares, this uniform compression can be so far with curved and in particular
barely reach irregularly curved tubular heating elements. This is due to
that in the case of tubular heaters, the filling of the jacket pipes with a strong
If the insulating compound is compressed, the neutral flexible fiber is not in the middle of the radiator cross-section
but is shifted towards the center of the bend. This shift
becomes stronger, the smaller the wall thickness and thus the resistance
of the jacket pipe in relation to the radiator diameter. When bending, it becomes apparent
Due to this effect, the outer part of the pipe is stretched more than the inner part
Part is compressed. The consequence of this is that the insulation material is in the area
the bending points and especially stronger bending points less severe than the rest,
rectilinear
or slightly curved radiator area compacted
is. Also by the subsequent pressing of the radiator in its entirety
this difference in density is not completely eliminated. But since now with the invention
It is essential to strive for a uniform compression of tubular heating elements
proposed according to the invention, the tubular heater during or after the bending
into the desired shape in the area of the bending points by hammering, pressing or the like.
in addition to compressing and thus re-compacting its insulating material in this area.
This ensures that even curved radiators are heated in the entire area
Length have a uniformly high compression, so that the thermal conductivity
the insulation material or the insulation remains the same over the entire length of the radiator
and the risk of local overload is eliminated.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ein Tauchsieder schematisch in Ansicht dargestellt.In the drawing is an exemplary embodiment of the subject matter of the invention
an immersion heater shown schematically in view.
Der Tauchsieder besteht aus einem gewendelten Rohrheizkörper 1, dessen
gerade, nicht beheizte Enden 2, 3 (in denen die Zuleitungen verlegt sind) an einem
gemeinsamen, als Handgriff ausgebildeten Isolierstück 4 befestigt sind. Der Tauchsieder
ist für eine Erhitzung von Wasser bis zum Siedepunkt bestimmt. Der oder die Heizleiter
des Rohrheizkörpers sind so ausgelegt, daß die Oberflächenbelastung des Heizkörpers
mindestens 12 W/cm2 beträgt. Der gebogene Teil des Rohrheizkörpers wird bei oder
nach dem Biegen im Bereich der Biegestellen durch Stauchen, Hämmern, Pressen od.
dgl. des Mantelrohres zusätzlich gestaucht, so daß die erforderliche gleichmäßig
hohe Verdichtung der Isoliermasse im Bereich der gesamten Heizkörperlänge gewährleistet
ist. Im Bereich der am höchsten liegenden noch beheizten Stelle des Rohrheizkörpers
1 ist in bekannter Weise mit Hilfe einer Schelle 5 der Temperaturfühler 6 einer
nicht dargestellten und beispielsweise im Isolierstück 4 untergebrachten Übertemperatursicherung
für den Heizkörper am Mantelrohr anliegend befestigt.The immersion heater consists of a coiled tubular heater 1, whose
straight, unheated ends 2, 3 (in which the supply lines are laid) on one
common, designed as a handle insulating piece 4 are attached. The immersion heater
is intended for heating water up to the boiling point. The heating conductor or conductors
of the tubular heater are designed so that the surface load of the heater
is at least 12 W / cm2. The bent part of the tubular heater is at or
after bending in the area of the bending points by upsetting, hammering, pressing or.
Like. The jacket pipe is also compressed, so that the required evenly
ensures high compression of the insulating material in the area of the entire length of the radiator
is. In the area of the highest point of the tubular heater that is still heated
1 is in a known manner with the help of a clamp 5 of the temperature sensor 6 a
Overtemperature protection, not shown and, for example, housed in the insulating piece 4
for the radiator attached to the casing pipe.