DE99641C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

, Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung, bei welcher derWiderst'andsdraht entweder nackt oder mit einem dünnen, die Wärme gut leitenden Ueberzug versehen ist, so dafs er seine Wärme leicht an die Luft, das Wasser oder das sonstige den Draht umgebende Mittel abgiebt, welches in Bewegung gehalten wird, um durch seine Circulation die Wärme leichter vom Draht abzunehmen. Die Neuerung besteht im wesentlichen in der Vorrichtung zum Unterstützen oder Tragen des Widerstandsdrahtes, welcher zweckmäfsig schraubenförmig gewunden ist.

\ Auf den beiliegenden Zeichnungen ist in Fig. ι eine derartige Heizvorrichtung für einen Eisenbahnwagen dargestellt. Fig. 2 zeigt den Wagensitz nebst der Heizvorrichtung in Seitenansicht. Fig. 3 zeigt in gröfserem Mafsstabe die in Fig. 1 dargestellte Heizvorrichtung in Ansicht, theilweise im Schnitt. Fig. 4" ist ein Querschnitt von Fig. 3. Fig. 5 und 6 entsprechen den Fig. 3 und 4 und zeigen eine andere Ausführungsform der Heizvorrichtung, Fig. 7 und 8 stellen in gleicher Weise weitere Ausführungsformen dar, ebenso die Fig. 9 und 10 bezw. 11 und 12. In Fig. 13 und 14 ist eine Einrichtung mit mehreren in einander liegenden Widerstandsspulen dargestellt. Fig. 15 ist eine Seitenansicht derselben. Fig. 16 zeigt eine in einem Rohr angeordnete Erhitzungsspule. Fig. 17 und 18 zeigen weitere Abänderungen der Einrichtung.

Der Widerstandsdraht A hat die Form einer Schraubenfeder, welche in der üblichen Weise durch Aufwickeln des Drahtes auf einen Kern hergestellt ist und von einem Tragdraht B gehalten wird. Dieselbe wird zweckmä'fsigerweise wieder in Schraubenwindungen angeordnet. Bisher war eine derartige Anordnung in der Weise getroffen, dafs die Widerstandsspirale um einen Cylinder aus isolirendem Material gewickelt wurde, wodurch jedoch jede Circulation von Luft im Innern der Anordnung verhindert wurde. Nach der vorliegenden Erfindung wird dagegen die Schraubenfeder von Tragdrähten gehalten, welche derart angeordnet sind, dafs die Luft oder das sonstige umgebende Mittel frei durch die Windungen hindurchtreten kann, so dafs diese ihre Wärme frei abgeben können. Diese Tragvorrichtung kann entweder aus einem durchlöcherten Rohr bestehen, in welchem die in Schraubenwindungen gelegte Schraubenfeder angeordnet ist, oder es kann auch ein geeigneter, zu der Achse der Erhitzungsspirale paralleler Draht B zum Tragen derselben angewendet werden, welcher entweder innerhalb der Spule liegt, wie in Fig. 3, 4, 7 und 8 dargestellt, oder aufserhalb derselben, wie Fig. 5, 6, 9, 10, 11 und 12 zeigen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht, auf eine derartige Anordnung, sondern besteht im Allgemeinen in der Verbindung der Schraubenfeder mit einem Tragdraht, welcher innerhalb oder aufserhalb derselben angeordnet ist, wobei es gleichgültig ist, ob die Schraubenfeder in Schraubenlinien oder in flachen Spirallinien, Zickzacklinien oder dergleichen gelegt ist.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Heizvorrichtung ist mit zwei Endscheiben C C¹ versehen, zwischen welchen ein durchbrochener Behälter D angeordnet ist zur Aufnahme des

Heizwiderstandes A, der von dem schraubenförmigen Tragdraht B gehalten wird. Die beiden Schraubenfedern A B werden zweckmäfsig in der Weise hergestellt, dafs der Widerstandsdraht A, wie üblich, auf einen Kern .gewickelt wird, während der Tragdraht B auf einen dickeren Kern gewickelt wird, und dafs dann die Schraube B in die Widerstandsspule A hineingeschraubt wird, worauf eine jede an den Endscheiben C C¹ befestigt wird, indem sie durch Löcher derselben hindurchgesteckt werden. Bevor diese Befestigung erfolgt, wird das Gehäuse D über die Widerstandsspule gezogen. Dieses Gehäuse besteht in der dargestellten Anordnung aus einer Schraube von einem, zwei oder mehreren Drähten, welche so gewunden sind, dafs zwischen den einzelnen Windungen genügend Zwischenraum für die Circulation der Luft gelassen ist. Bei der dargestellten Anordnung besteht das Gehäuse D aus zwei schraubenförmigen Drähten, die an den Enden dadurch an den Endscheiben befestigt sind, dafs sie um die Peripherie derselben herumgelegt sind oder in entsprechende Löcher der Endscheiben eingreifen. Um das Gehäuse zu versteifen und die Endscheiben fest mit einander zu verbinden, werden drei oder mehr Längsstäbe E vorgesehen, die durch Schrauben oder auf andere Weise mit den Endscheiben verbunden werden.

Entweder die Widerstandsspule A oder der Tragdraht B mufs isolirt sein, um einen Kurzschlufs zwischen den einzelnen Windungen zu verhindern. Zweckmäfsigerweise wird der Tragdraht B mit einem isolirenden Ueberzug a versehen, der am besten aus Emaille besteht. Der Tragdraht B wird in der Regel steif genug sein, um ein Durchbiegen der Widerstandsschraubenfeder zu verhindern und zu verhüten, dafs diese mit dem Gehäuse D in Berührung kommt, welches durch die Verbindungsstangen E in concentrischer Lage erhalten wird. Wenn jedoch die Heizvorrichtung sehr lang ist oder der Draht nicht die genügende Steifigkeit besitzt, hat die Erhitzungsspule die Neigung, sich durchzubiegen und mit dem Gehäuse in Berührung zu kommen. Um dies zu verhindern, werden die Verbindungsstangen E zweckmäfsigerweise innerhalb des Gehäuses D angeordnet, wie in Fig. 4 mit punktirten Linien bei b angedeutet, so dafs sie eine Berührung der Widerstandsdrähte mit dem Gehäuse verhindern. Die Verbindungsstangen müssen natürlich in diesem Falle mit einem isolirenden Ueberzug von Emaille oder dergleichen versehen sein.

Bei der in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform der Heizvorrichtung ist das Gehäuse E fortgelassen und die Verbindungsstangen E kommen in directe Berührung mit der Spule A.

Bei der in Fig. 3, 4, 7 und 8 gezeichneten Anordnung hat die Widerstandsschraubenfeder A das Bestreben sich zusammenzuziehen, so dafs sie sich mit ihrem äufseren Theile gegen den Tragdraht B legt. Dieses Resultat wird dadurch erzielt, dafs man den Widerstandsdraht dicht auf den Kern wickelt und die Windungen desselben aus einander zieht, nachdem die Schraubenfeder auf den Draht B geschoben ist. Die entgegengesetzte Wirkung wird bei der in Fig. 16 dargestellten Anordnung erzielt, indem man die Spule A mehr offen wickelt und sie auf dem Tragdraht zusammenprefst, so dafs sie nach aufsen zu federt und sich infolge dessen mit ihrem inneren Theil gegen den Tragdraht legt.

In Fig. 5 und 6 ist der Tragdraht B nicht durch die Widerstandsschraubenfeder A hindurchgeschraubt, sondern seine Windungen liegen aufserhalb der Spule A, welche so gewickelt ist, dafs sie das Bestreben hat, nach aufsen zu federn und sich gegen die Windungen des Tragdrahtes zu legen. Die umgekehrte Anordnung ist in Fig. 9 und 10 dargestellt, wo der Tragdraht B um einen dünneren Kern gewickelt ist und die Widerstandsschraubenfeder auf der Aufsenseite des Tragdrahtes liegt, so dafs sie sich mit ihren Windungen gegen die Windungen des Tragdrahtes legt. Eine weitere Abänderung dieser Construction ist in Fig. 11 und 12 dargestellt, wo der Tragdraht B zu einer Schraube gewunden ist, deren äufserer Durchmesser gleich dem inneren Durchmesser der Schraubenwindung des Widerstandsdrahtes ist und die eine entgegengesetzte Richtung hat wie letztere, indem die eine rechts, die andere dagegen links gewickelt ist, so dafs die äufsere Widerstandsschraubenfeder sich nicht zwischen die Windungen der inneren Tragdrahtschraube hineinlegen kann. Bei der praktischen Ausführung mufs die innere Tragdrahtschraube bedeutend enger gewickelt sein, als sie auf der Zeichnung dargestellt ist.

Um die beschriebenen Heizvorrichtungen in Thätigkeit zu setzen, ist es nur nothwendig, die Enden des Heizwiderstandes an eine elektrische Stromquelle anzuschliefsen. Zu diesem Zweck werden die durch die Endscheiben C hindurchgeführten Enden des Widerstandsdrahtes mit je einer Klemmschraube versehen. Diese Klemmschrauben können an den beiden Enden der Heizvorrichtung angeordnet sein. Oft ist es jedoch zweckmäfsig, beide Klemmschrauben an demselben Ende der Heizvorrichtung anzubringen, und zu diesem Zwecke wird vorzugsweise der Tragdraht B als Rückleitung benutzt, wie in Fig. 3 dargestellt. Der elektrische Strom tritt hier in die Klemmschraube c ein, welche an dem einen Ende der Widerstandsspule A angebracht ist, deren anderes Ende bei d durch die Endscheibe C¹

hindufchtritt und durch eine Metallschiene e mit dem Ende/ des Tragdrahtes B verbunden ist. Der Strom fliefst daher durch diesen Tragdraht zurück bis zu seinem anderen, an die Klemmschraube c^l angeschlossenen Ende, wo der Strom austritt.

Wenn der Tragdraht keine grofse Steifigkeit zu haben braucht, da er selbst an genügend vielen Stellen unterstützt wird, kann er genügend dünn gemacht werden, um ebenfalls als Widerstandsdraht zu dienen, so dafs er Wärme abgiebt und die Wirkung der Widerstandsspule A entsprechend vergröfsert wird. Diese Anordnung ist in Fig. 11 dargestellt, wo der Tragdraht B genügend oft unterstützt wird, z. B. mittelst innen liegender Lä'ngsstä'be g, von denen in Fig. 12 drei mit punktirten Linien dargestellt sind.

In Fig. 13, 14 und 15 ist eine Ausführungsform der Heizvorrichtung dargestellt, bei welcher mehrere Widerstandsschraubenfedern in einer solchen Weise um einander angeordnet sind, dafs genügend Zwischenräume für die Circulation der Luft vorhanden sind, während alle Spulen aufser Berührung mit anderen Tragkörpern sind. Um die innere, mit 10 bezeichnete Tragdrahtspule B ist eine mit 11 bezeichnete Widerstandsschraubenfeder A gewunden, welche eine innere Tragdrahtspule 12 besitzt, und um diese ist eine mit einem isolirenden Emailleüberzug versehene Widerstandsspule 13 gewickelt, welche wiederum von der Widerstandsspule 14 umfafst wird. Auf der Aufsenseite ist dann das Gehäuse D angebracht, welches aus einer mit einem isolirenden Emailleüberzug versehenen Widerstandsspule 1 5 besteht, die durch die Verbindungssfangen E in centraler Lage erhalten wird. Die dargestellte Einrichtung ist mit sechs Klemmschrauben versehen, wodurch folgende Schaltungen ermöglicht werden:

1. Ein in die Klemmschraube 16 eintretender Strom fliefst durch die innere Spule 10 zu dem anderen Ende der Heizvorrichtung, dann durch das Verbindungsstück 17 und kehrt durch die Spule 13 zur Klemmschraube 18 zurück.

2. Ein in die Klemmschraube 18 eintretender Strom fliefst durch den Tragdraht 12 zu dem anderen Ende der Heizvorrichtung, durch das Verbindungsstück 19 zu der Widerstandsspule 11 und durch diese zurück zur Klemmschraube 20.

3. Ein in die Klemmschraube 21 eintretender Strom fliefst durch die Widerstandsspule 14 zum anderen Ende der Heizvorrichtung, durch die Verbindungsschiene 22 zu der Spule 15 des äufseren Gehäuses D und durch dieses zur Klemmschraube. 23 zurück. Mittelst einer geeigneten Schaltvorrichtung kann man den Strom durch eine, zwei oder drei Spulen hindurchschicken, um mehr oder weniger Wärme zu erzeugen. Alle Spulen 10 bis 15 können aus Widerstandsdraht hergestellt sein, wobei die Spulen abwechselnd mit einem isolirenden Emailleüberzug versehen sind, um einen Kurzschlufs zwischen den Spulen zu verhindern.

Wenn nur zwei Abstufungen von Wärme erforderlich sind, wird die Heizvorrichtung mit zwei Widerstandsspulen A versehen, welche entweder auf einander gewickelt sind, wie bei 13 und 14 in Fig. 13, oder neben einander zu einer doppelten Spirale gewunden sind, in welchem Fall der Tragdraht G die doppelte Steigung haben mufs, als wie in Fig. 7 oder 9 dargestellt. Wenn nur eine mäfsige Wärme gewünscht wird, wird der elektrische Strom nur durch eine der Widerstandsspulen A hindurchgeschickt, während man ihn durch beide Spulen fliefsen läfst, wenn mehr Wärme erzeugt werden soll.

Die vorliegende Heizvorrichtung, welche auf allen Seiten für die Circulation der Luft offen ist, kann an beliebiger Stelle angeordnet werden, z.B. mittelst der in Fig. 1 und 2 dargestellten Hängearme h unter dem Sitz befestigt oder auf eine Seite gestellt werden, zu welchem Zwecke die eine Endscheibe mit Füfsen z, Fig. 13 und 15, versehen wird.

Die Anordnung des Tragdrahtes B innerhalb der Widerstandsspule ist besonders zweckmäfsig, da diese dann in beliebiger Weise gebogen werden kann und deshalb an jede gewünschte Stelle gebracht werden kann. Der Heizwiderstand läfst sich z. B. in einem Schlauch anbringen, durch welchen Wasser hindurchgeleitet wird und welcher nach verschiedenen Richtungen gebogen werden mufs. Ein derartiger Schlauch oder Rohr F ist in Fig. 16 dargestellt. Der Schlauch mufs entweder ganz aus isolirendem Material hergestellt sein, z. B. Gummi, oder mufs wenigstens auf der Innenseite mit einer isolirenden Schicht j. versehen sein. Bei Verwendung eines eisernen Rohres mufs dieses innen mit einem Emailleüberzug versehen sein. Dieser isolirende Üeberzug des Rohres kann auch in Fortfall kommen, wenn der Heizwiderstand A mit einem isolirenden Üeberzug versehen ist.

Hat die Schraubenfeder A, wie in Fig. 16 dargestellt, das Bestreben, auf dem Tragdraht B nach aufsen zu federn, so legt sie sich fest gegen die Innenwandung des Rohres bezw. des Schlauches und erhält sich daher infolge der Elasticität des Drahtes selbst in concentrischer Lage. Bei ■ der Verwendung eines biegsamen Schlauches kann dieser infolge dessen eine kleine Deformation erleiden, wie solche beim Biegen auftritt.

Wenn die in Fig. 16 dargestellte Anordnung zum Erhitzen von Luft dienen soll, kann das

Rohr jp durchlöchert sein, um der Luft die Circulation durch dieses Rohr und die Windungen der Schraubenfeder zu gestatten. Das Rohr entspricht in diesem Falle dem in Fig. 3 dargestellten äufseren Gehäuse D. Wird das Rohr mit inneren schraubenförmigen Vertiefungen oder Vorsprüngen versehen und hat die Widerstandsschraubenfeder das Bestreben, nach aufsen zu federn, so kann der Tragdraht B fortgelassen werden, so dafs die Spule allein von dem äufseren Rohr oder Gehäuse F getragen wird.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Anordnungen, bei welchen die Widerstandsspule A in Schraubenwindungen angeordnet ist, dieselbe kann vielmehr auch in anderer Weise angeordnet werden. Bei flachen, zum 'Kochen bestimmten Heizvorrichtungen kann die Heizspule A, z. B. wie in Fig. 17 dargestellt, in Zickzackwindungen hin und her geführt werden. Nach einer anderen Ausführungsform kann die Schraubenfeder, wie in Fig. 18 dargestellt, in einer Spirallinie angeordnet werden. In beiden Fällen wird der Tragdraht B zweckmäfsigerweise innerhalb der Widerstandsschraube angeordnet. Anstatt einen einzigen Tragdraht B zu benutzen, können auch deren mehrere verwendet werden, z. B. zwei, wie in Fig. 17 dargestellt. Es ist klar, dafs der Tragdraht D aus einem metallischen Draht bestehen mufs, wenn er als Rückleitung oder gar als Widerstandsspule dienen soll. Er braucht jedoch nicht ein Metalldraht zu sein, wenn er lediglich zur Unterstützung dienen soll; in diesem Falle kann vielmehr jedes geeignete Material Verwendung finden.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Elektrische Heizvorrichtung, gekennzeichnet durch einen schraubenförmig gewundenen Widerstandsdraht (A), welcher durch einen isolirten Stützdraht (B) von kleinem Durchmesser gehalten wird., der die Widerstandsspule nur in einzelnen Punkten berührt und das Innere derselben für den Durchtritt von Luft oder Flüssigkeit freiläfst.
2. 2. Heizvorrichtung der zu 1. gekennzeichneten Art, bei welcher der isolirte Stützdraht (B) entweder innerhalb (Fig. 7 oder 18). oder aufserhalb (Fig. 5 oder 9) der elastischen Widerstandsspule liegt, die sich. in einer Richtung gegen den Stützdraht (B) prefst.
3. 3. Heizvorrichtung der zu 1. gekennzeichneten Art, bei welcher der schraubenförmige Widerstandsdraht wieder in Schraubenwindungen gelegt ist und der Stützdraht (B) einen offenen, cylinderförmigen Rahmen bildet, welcher das Innere der Widerstandsspule für die Circulation der Luft freiläfst (Fig. 3 bis 12).
4. 4. Heizvorrichtung der zu 1. gekennzeichneten Art mit einer doppelt schraubenförmigen Widerstandsspule und einem schraubenförmig gewundenen Stützdraht (B), der sich entweder von aufsen gegen die Spule legt (Fig. 5 und 16), so dafs diese nur mit der Innenseite des Stützdrahtes in Berührung kommt, oder von innen (Fig. 3, 7 und 9), so dafs die Spule nur mit der Aufsenseite des Stützdrahtes. in Berührung kommt.
5. 5. Heizvorrichtung der zu 1. gekennzeichneten Art, bei welcher die Doppelspule (A) in einem als Träger dienenden Rohr (F) angeordnet ist, welches aus Isolirmasse besteht oder innen mit derselben überzogen ist.
6. 6. Heizvorrichtung" der zu 1. gekennzeichneten Art, bei welcher die Widerstandsspule (A) und der Stützdraht (B) in flachen Windungen angeordnet sind (Fig. 17 und 18), wobei der dünnere Stützdraht das Innere der Widerstandsspule für den Durchtritt von Luft frei läfs't. .

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.