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Die
vorliegende Neuerung betrifft einen Warmwasserbereiter mit einem
Speicherbehälter, der
durch einen Flansch verschlossen ist, wobei in dem Flansch mindestens
ein elektrischer Heizkörper vorgesehen
ist, der in einem Schutzrohr angeordnet ist, das in das Innere des
Speicherbehälters
zum Beheizen hinein ragt.
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Bei
derartigen Warmwasserbereitern ist die Verwendung von elektrischen
Heizelementen bekannt, die als rohrförmige Widerstandsheizkörper ausgebildet
sind. Derartige Widerstandsheizkörper weisen
nach Art einer Haarnadel zwei eng aneinanderliegende, im wesentlichen
gleich lange Schenkel auf und werden dementsprechend auch als Haarnadel-Heizkörper bezeichnet.
Ein solcher Heizkörper wird
wie ein zusammengedrücktes
U in ein Schutzrohr bzw. Tauchrohr eingeführt, das beispielsweise an
einem Flansch des Warmwasserspeichers abdichtend befestigt ist.
In einer Einbaulage des Flansches, der als Verschluss des Speicherbehälters dient,
ragen die Schutzrohre in den Behälter
hinein. So liegen die beiden freien Enden des U-förmigen Heizkörpers mit
den daran angeordneten elektrischen Anschlüssen an einer Außenseite
des Flansches und damit dauerhaft sicher außerhalb eines Bereiches mit
Wasserkontakt.
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Da
das Heizrohr an seinem Ende im Warmwasserspeicher abdichtend verschlossen
ist, kommt auch der Heizkörper
in dem Schutzrohr selber nicht mit dem Wasser in Kontakt. Die Wärme des
Heizkörpers
wird vielmehr über
das Schutzrohr an das Wasser übertragen.
Damit müssen
die elektrischen Haarnadel-Rohrheizkörper selber nicht gegen Wasser
abgedichtet werden.
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Die
Schutzrohre haben eine runde, und die Haarnadel-Rohrheizkörper vorzugsweise im Bereich ihres
freien Endes eine ovale Querschnittsform. Nach dem Stand der Technik
werden die Haarnadel-Heizkörper
durch diese Unterschiede in den Querschnittsformen nach der Montage
in den Schutzrohren nur durch Flächenpressung
in ihrer Lage gehalten. Die Flächenpressung
und Klemmkraft wird weiterhin durch eine kurze Schraube erreicht,
die gegen den Rohrheizkörper
drückt.
Ein die Heizrohre tragender Flansch ist in einer Einbaulage eines
Warmwasserbereiters regelmäßig in einem
unteren Bereich des Warmwasserspeicherbehälters angeordnet. Bei der vorstehend
beschriebenen bekannten Montage- und
Befestigungsmaßnahme
sowie senkrechter Flanscheinbaulage kommt es durch Temperaturwechsel über die
Lebensdauer der Haarnadel-Heizkörper
betrachtet zu einer Abnahme der Schraubenpressung. Nach anfänglicher
Fixierung durch Klemmung der Haarnadel-Rohrheizkörper in den entsprechenden
Heizrohren derartig aufgebauter Warmwasserbereiter könnte wenigstens
ein Haarnadel-Rohrheizkörper
damit während
eines Betriebs in unkontrollierter Weise aus den Heizrohren herausrutschen.
Dabei kann es dann zu einem elektrischen Kurzschluss, oder sogar
zu einem Brand kommen.
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Es
besteht nun die Aufgabe, eine verbesserte Sicherung von Haarnadel-Rohrheizkörpern gegen ein
Herausrutschen aus den Heizrohren unter Senkung der Störanfälligkeit
des Warmwasserbereiters zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass der Haarnadel-Rohrheizkörper formschlüssig mit
dem Flansch des Speicherbehälters
verbunden ist. In der vorgeschlagenen Neuerung wird also insbesondere ohne
die bisherige Nutzung einer Flächenpressung zwischen
den Haarnadel-Rohrheizkörpern
und einer jeweiligen Innenwandung eines Schutzrohrs mit zusätzlicher
kraft- oder reibschlüssiger
Sicherung mindestens eine formschlüssige Fixierung im Bereich des
Flansches vorgesehen. Bevorzugt werden zwei Fixierungen vorgesehen,
die sich gegenüberliegend angeordnet
sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
liegt die formschlüssige
Fixierung am Flansch außerhalb des
Speicherbehälters,
wodurch sie zur Kontrolle, aber auch zum Austauschen eines defekten
Haarnadel-Rohrheizkörpers
von außen
ohne Öffnen
des Speicherbehälters
selber zugänglich
ist.
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Vorzugsweise
ist eine Ausnehmung an einem nach außen ragenden freien Ende des
Schutzrohres vorgesehen, die zur Aufnahme eines sichernden Elements
ausgebildet ist. Das Element sichert den Heizkörper in seiner Einbauposition
und ist dazu als Splint, Stift, Draht oder Schraube ausgebildet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform
der Neuerung weist die Ausnehmung ein Innengewinde auf, wobei die
Ausnehmung alternativ mit einer selbstfurchenden bzw. gewindeschneidenden
Schraube bestückt wird.
Dabei ist das sichernde Element, bzw. eine Schraube in jeder erfindungsgemäßen Ausführungsform
selber durch Reibschluss in der Ausnehmung gesichert. Eine Verformung
des Rohrheizkörpers,
die zu einer Unterschreitung von Mindest-Isolationsstrecken führen könnte, ist
damit vermieden.
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Der
Heizkörper
weist in einer wesentlichen Weiterbildung eine Vertiefung oder eine
zwischen den eng aneinanderliegenden Schenkeln des Heizkörpers vorgesehene
durchgehende Ausnehmung auf, in die oder durch die hindurch ein
sicherndes Element in einer Einbausituation formschlüssig eingreift.
Es werden also gemäß dieser
Ausführungsform
der Neuerung weder eine Vertiefung, noch eine durchgehende Ausnehmung
an dem Rohrheizkörper durch
die Sicherungsschraube oder ein sonstiges Sicherungselement im Zuge
eines Einbaus bewirkt. Beide Arten eines Gegenstücks für eine formschlüssige Verbindung
werden bereits im Zuge der Herstellung eines Haarnadel-Rohrheizkörper verwirklicht. Damit
ist nun auch ausgeschlossen, dass ein Haarnadel-Rohrheizkörper außerhalb seines Fertigungsprozesses
beim Einbau oder im eingebauten Zustand gequetscht wird. Durch Quetschen
mit einem sichernden Element wird innerhalb des Haarnadel-Rohrheizkörpers ein
Isolationsabstand zwischen Außenrohr
und Widerstandsdraht in nicht klar definierbarer Weise verändert. Das
kann zu einem Kurzschluss in dem Haarnadel-Rohrheizkörper führen. Diese
Gefahr für
eine Fehlfunktion ist nach vorliegender Lösung ausgeschlossen.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu einem Einsatz eines sichernden Elements wird in einer weiteren Ausführungsform
eine im wesentlichen L- oder Y-förmige
Haltevorrichtung vorgesehen, die in einer Einbauposition mit einem
Arm zwischen die Schenkelenden (10) bzw. freien Enden des
Heizkörpers ein-
oder hindurchgreifend ausgebildet ist. Die Haltevorrichtung ist
selber durch ein sicherndes Element an einem freien Ende des Schutzrohres
fixiert. Dabei kann dasselbe sichernde Element, oder ein zweites an
dem selben Schutzrohr in einer zweiten Ausnehmung eingesetzt werden.
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In
einer Ausführungsform
weist die Haltevorrichtung eine Positionierungshilfe auf. Diese
Positionierungshilfe ist insbesondere in Form eines Anschlages zum
automatischen Einstellen einer optimalen Lage in oder an dem Schutzrohr
relativ zu der Ausnehmung an einem freien Ende des Schutzrohres
ausgebildet.
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Nachfolgend
wird die Neuerung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der
Abbildung der Zeichnung mit Darstellung weiterer Merkmale und Vorteile
näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen in jeweils skizzierter Darstellung:
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1:
eine Draufsicht auf einen achs-symmetrischen Flansch zum Verschließen eines
nicht weiter dargestellten Speicherbehälters eines Warmwasserbereiters;
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2:
eine Seitenansicht von 1;
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3a bis 3c:
eine Draufsicht von zwei Seitenansichten eines Rohrheizkörpers einer
erweiterten Bauform;
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4:
eine vergrößerte Einzelheit
von 3a;
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5:
eine Draufsicht auf einen fertig bestückten Flansch analog der Darstellung
von 1 mit einer ersten Ausführungsform von sichernden Elementen;
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6:
eine Seitenansicht des fertig zusammengebauten und mit Rohrheizkörpern bestückten und
gesicherten Flansches analog der Darstellung von 2 in
einer Schnittdarstellung;
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7:
eine Vergrößerung einer
Einzelheit von 6;
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8:
eine Darstellung weiterer Ausführungsformen
von sichernden Elementen an einem fertig mit Heizkörpern bestückten Flansch
analog der Darstellungen der 1 und 5;
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9:
eine Seitendarstellung von 8 in einer
Schnittdarstellung analog der Darstellung von 6;
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10:
eine Darstellung einer Einzelheit aus den 8 und 9 in
drei Ansichten;
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11:
eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform von sichernden Elementen
an einem fertig mit Heizkörpern
bestückten
Flansch analog der Darstellung von 1;
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12:
eine Seitendarstellung von 11 analog
der Darstellung von 2 und
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13:
eine weitere Seitenansicht der Ausführungsform gemäß 11.
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Über die
verschiedenen Abbildungen von Ausführungsbeispielen hinweg werden
für gleiche Elemente
stets die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt
einen kreisscheibenförmigen Flansch 1,
wie er in bekannter weise zum Verschließen eines nicht weiter Dargestellten
Speicherbehälters
eines Warmwasserbereiters verwendet wird. Der Flansch 1 wird über einer Öffnung mit
nicht weiter dargestellten Dichtungsmitteln über Befesti gungslöcher 2 mit
Schraubbolzen abdichtend fixiert. In der Darstellung von 1 ist
von der zu einer Mittelachse spiegelsymmetrischen Anordnung des
Flansches 1 nur eine Hälfte
dargestellt. In dieser Hälfte
des Flansches 1 ist eine Ausnehmung 3 mit darin
abdichtend eingesetztem Schutzrohr 4 angeordnet. Die Draufsicht
von 1 zeigt eine nach der Verschraubung mit dem Speicherbehälter des
Warmwasserbereiters nach außen
weisende Oberfläche
des Flansches 1. Das Schutzrohr 4 ragt an einem
freien Ende 5 mit einem Abstand D über diese äußere Oberfläche des Flansches 1 hinaus,
wie in der Seitenansicht gemäß 2 zu
erkennen ist. Ferner ist in der Seitenansicht von 2 zu
erkennen, dass das Schutzrohr 4 an seinem diesen freien
Enden 5 gegenüberliegenden
Ende 6 abdichtend verschlossen ist, so dass nach dem Zusammenbau
des Warmwasserbereiters aus dem Inneren des nun geschlossenen Speicherbehälters durch
das Schutzrohr 4 kein Wasser nach außen gelangen kann. Von dem äußeren freien
Ende des Schutzrohrs 4 ist in einem Abstand d entfernt eine
Ausnehmung 7 vorgesehen. Diese Ausnehmung 7 läuft senkrecht
zu der Schnittachse von 2 senkrecht zu einer Längsachse
des Schutzrohrs 4 durch beide Rohrwandungen hindurch, wie auch
in 1 angedeutet ist. Es sind also an einem Schutzrohr 4 vorzugsweise
jeweils zwei Ausnehmungen 7 vorgesehen, die nachfolgend
wahlweise auch beide zur Sicherung eines Rohrheizkörpers durch Maßnahmen
verwendet werden können,
die nachfolgend unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 näher beschrieben
werden.
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3a bis 3c zeigen
einen Rohrheizkörper 8,
der nach Art einer Haarnadel gebogen ist, so dass beide elektrischen
Kontakte bzw. Anschlüsse 9 an
den leicht auseinandergespreizten Schenkelenden 10 aus
dem freien Ende 5 eines jeweiligen Schutzrohrs 4 herausragen.
Anhand der Draufsicht auf das Heizkörperelement 8 von
seinen elektrischen Anschlüssen 9 her
wird durch 3b deutlich, dass der Haarnadel-Rohrheizkörper 8 eine
von einem runden Querschnitt leicht zum ovalen hin abweichende Querschnittsfläche aufweist.
Hierdurch wird im Regelfall beim Einstecken des Haarnadel-Rohrheizkörpers 8 in
ein zugehöriges
Schutzrohr 4 gemäß 1 und 2 bereits
eine Klemmung und damit Lagefixierung erreicht.
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Da
sich diese bekannte Art einer Lagefixierung in nicht weiter vorhersehbarer
Art und Weise über
die Lebensdauer eines Rohrheizkörpers 8 hinweg
jedoch abbauen kann, sind zusätzliche
Sicherungsmaßnahmen
zum Sicherstellen der Lage des Rohrheizkörpers 8 in dem Schutzrohr 4 zu
ergreifen, die nun im Detail beschrieben werden.
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Hierzu
wird in Erweiterung eines normalen Haarnadel-Rohrheizkörpers in dem Rohrheizkörper 8 der
Figurenfolge 3a bis 3c mindestens
eine Vertiefung 11 oder sogar durchgehende Ausnehmung 12 vorgesehen,
die in einer Einbausituation im Bereich des freien Endes 5 eines
jeweiligen Schutzrohrs 4 derart zu liegen kommt, dass sie
dort mit einer Ausnehmung 7 im wesentlichen fluchtet. 4 zeigt als
Vergrößerung eines
Ausschnitts von 3a eine mögliche Lage einer Vertiefung 11 oder
durchgehenden Ausnehmung 12 an dem Haarnadel-Rohrheizkörper 8 relativ
zu dem freien Ende 5 des Schutzrohrs 4.
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Eine
Seitenansicht des fertig zusammengebauten und mit Haarnadel-Rohrheizkörpern 8 in
den Schutzrohren 4 bestückten
Flansches 1 zeigt 4 in einer
Draufsicht. Dabei sind in 3 zwei Möglichkeiten
zur Sicherung eines jeweiligen Haarnadel-Rohrheizkörpers 8 in
dem zugehörigem
Schutzrohr 4 dargestellt, die nun zusammen mit einer Sei tenansicht
in Schnittdarstellung gemäß 5 beschrieben
werden:
- • Im
Gegensatz zu bekannten Anordnungen von Haarnadel-Rohrheizkörpern 8 in Schutzrohren 4 weist
hier jedes Schutzrohr 4 in seinem Innendruchmesser eine
leichte Übergangspassung oder
ein Übermaß gegenüber einem
Außendurchmesser
eines Haarnadel-Rohrheizkörpers 8,
oder nur geringen Kontakt mit der Innenwandung des Schutzrohres 4 auf.
Es ergibt sich damit ein Freiraum 15 zwischen den Haarnadel-Rohrheizkörpern 8 in
Schutzrohren 4. Eine in 5 mit M
bezeichnete Lösung
besteht nun darin, dass eine kurze Schraube bzw. Madenschraube 14 durch die
mit einem Innengewinde entsprechend ausgerüstete Ausnehmung 7 hindurch
in die nahe der leicht auseinandergespreizten Schenkelenden 10 des
Haarnadel-Rohrheizkörpers 8 angeordnete Vertiefung 11 oder
durchgehende Ausnehmung 12 formschlüssig eingreift. Damit ist der
Haarnadel-Rohrheizkörper 8 in
Schutzrohren 4 also nicht mehr eingeklemmt, insbesondere
auch nicht im Bereich des freien Endes 5. Der mechanische Stress
bei Ein- und Ausbau eines Haarnadel-Rohrheizkörpers 8 wird somit
deutlich gesenkt, wobei die gezielt gewählte formschlüssige Verbindung
ein Herausrutschen des Haarnadel-Rohrheizkörpers 8 aus dem Schutzrohr 4 unterbindet.
- • In
einer zweiten Ausführungsform,
Lösung
N von 5, wird ergänzend
zu der vorstehend beschriebenen Lösung M eine Haltevorrichtung 16 vorgesehen,
die mit zwei im wesentlichen rechtwinklig zueinander stehenden Armen 17, 18 im wesentlichen
L-förmig
ausgebildet ist. Ein Arm 17 trägt eine Ausnehmung, durch welche
die Haltevorrichtung 16 mit der Schraube 14 an
dem Schutzrohr 4 fixiert wird. Dabei greift der andere Arm 18 zwischen
den leicht auseinandergespreizten Schenkelenden 10 des
Haarnadel-Rohrheizkörpers 8 hindurch
derart ein, dass der Heizkörper 8 nicht
aus dem Schutzrohr 4 herausrutschen kann. Es ist damit – anders
als in 5 dargestellt – nicht erforderlich, dass
die Madenschraube 14 durch die Ausnehmung 7 hindurch
in die Vertiefung 11 formschlüssig eingreift. Bei dieser
Maßnahme
ist es nicht erforderlich, den Rohrheizkörper zu verformen, da der Formschluss
durch den Arm 18 erreicht ist.
Die Seitenansicht von 6 veranschaulicht
zusammen mit der in 7 vergrößert dargestellten Einzelheit
die auf Formschluss und eben nicht auf einer Klemmung beruhende
erste Maßnahme
M zur Lagesicherung in einer Schnittdarstellung. Auch die Haltevorrichtung 16 der
Lösung
N ist in 6 in einer Seitenansicht zu
sehen. Aus dieser Darstellung wird nochmals deutlich, dass die Haltevorrichtung 16 außen am Schutzrohr 4 durch
die Schraube 14 fixiert ist. Die Lagesicherung des Haarnadel-Rohrheizkörper 8 in
dem Schutzrohr 4 wird ohne Klemmung durch Formschluss über den
Arm 18 bewirkt.
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In
einer in 8 bis 10 dargestellten Ausführungsform
wird die Haltevorrichtung 16 zu einer im wesentlichen Y-förmigen Haltevorrichtung als Stanz-Biege-Element
aus Metallblech erweitert. Der Arm 17 mit der Ausnehmung
der L-förmigen Haltevorrichtung 16 der 5 und 6 entspricht
hierbei einem vertikalen Steg der Y-förmigen Haltevorrichtung. Ein
Arm der Y-Haltevorrichtung 16 wird gegenüber dem
Steg und dem zweiten Arm um ca. 90° abgewinkelt, während der
zweite Arm durch eine entsprechende, in einer bevorzugten Ausführungsform im
wesentlichen L-förmig gebogene
Form zum fixierenden Eingreifen zwischen die leicht auseinandergespreizten
Schenkelenden 10 des Haarnadel-Rohrheizkörpers 8 ausgebildet
ist. Das ist im Detail in den drei Ansichten der 10 dargestellt.
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Im
Gegensatz zu der unter Bezugnahme auf 5, 6 beschriebenen
L-förmigen
Haltvorrichtung 16 wird in dieser Ausführungsform der Steg nun zwischen
den leicht auseinander gespreizten Schenkelenden 10 des
Rohrheizkörpers 8 mit
in das Schutzrohr 4 so weit eingeführt, bis der abgewinkelte Arm 20 als
Endanschlag am äußeren Rand
des freien Endes 5 des Schutzrohrs 4 anliegt.
Hierdurch wird die Ausnehmung des Stegs der Haltevorrichtung 16 soweit
in Flucht mit der Ausnehmung 7 des Schutzrohrs gebracht,
dass die Haltevorrichtung 16 an dem Schutzrohr 4 durch
eine Verschraubung, einen Splint oder ein ähnliches Sicherungselement
dauerhaft fixiert wird.
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In
der in einer Draufsicht und zwei seitlichen Ansichten in den 11, 12 und 13 dargestellten
Ausführungsform
wird durch Ausnehmungen 7 der entsprechenden Schutzrohre 4 bei
eingebauten Haarnadel-Rohrheizkörpern 8 eine
Lagesicherung durch jeweils einen Splint 19 bewirkt, der
in der dargestellten Ausführungsform
durch eine durchgängige Ausnehmung 14 der
Haarnadel-Rohrheizkörper 8 hindurchgesteckt
wird. In einer nicht weiter dargestellten Ausführungsform werden diese Splinte
in leichter Bogenform zwischen den Y-förmig
gespreizten Schenkeln 10 der Endbereiche des Haarnadel-Rohrheizkörpers 8 durch
die Ausnehmungen 7 hindurchgeführt. Falls erforderlich, so
werden die freien Enden der Splinte 19 umgebogen und/oder
als Sicherung gegen ein Herausfallen auf gespreizt.
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Jede
der vorstehend beispielhaft dargestellten Sicherungsmöglichkeiten
ermöglicht
bei schneller und einfacher Montage und geringem zusätzlichen
Aufwand eine dauerhafte Lagesicherung der Haarnadel-Rohrheizkörper 8 in
den Heizrohren 4. Dabei sind diese Befestigungsmaßnahmen
auch bei befülltem
Warmwasserbereiter so weit zugänglich, dass
ein Flansch 1 in keinem Fall von dem nicht weiter dargestellten
Speicherbehälter
eines jeweiligen Warmwasserbereiters abgenommen werden muss. Die
elektrische Funktion des Warmwasserbereiters, aber auch seine elektrische
Isolierungsklasse werden durch die vorgeschlagenen Maßnahmen
in keiner Weise beeinträchtigt.
Gegenüber
bekannten Maßnahmen
kann eine Erhöhung
der Spannungsfestigkeit insbesondere im Bereich der Haarnadel-Rohrheizkörper 8 erreicht
werden.