Heizungsanordnung

Abstract

 Die Erfindung betrifft Heizungsanordnung mit einer in eine Wärmeübertragungseinrichtung in einem Behälter einsetzbaren Heizeinrichtung, welche unter Freilassung eines Spalts in ein Hüllrohr einsetzbar ist, welches einen Teil der Wärmeübertragungseinrichtung bildet, wobei der Spalt mit einem gut wärmeleitenden Medium luftdicht und druckdicht formschlüssig ausgefüllt ist und eine Zentriereinrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Heizeinrichtung ohne Beeinträchtigung der Wärmeübertragungseinrichtung beschädigungsfrei aus dem Hüllrohr entfernbar und durch eine neue Heizeinrichtung ersetzbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung befasst sich mit einer Heizungsanordnung und insbesondere einer zur elektrischen Beheizung verwendeten elektrischen Widerstandsheizung.

[0002] Bei derartigen Heizungsanordnungen, die vorzugsweise mit Heizpatronen ausgebildet sind, kann das zu beheizende Medium flüssig, wie beispielsweise Wasser oder Öl, gasförmig, wie beispielsweise Druckluft, oder auch fest, wie beispielsweise ein Metallspritzkopf, sein. In jedem Fall ist es wichtig, die erzeugte Wärme auch an das aufzuheizende Medium abzugeben, da sonst eine Überhitzung und damit ein Zerstörung der Heizungsanordnung die Folge wäre.

[0003] Es sind Heizungsanordnungen bekannt, bei welchen eine Spiel- oder Schrumpfpassung mit einem Wärmeübertragungssystem fest verbunden ist und die Wärme somit gut abführt.

[0004] Dieses Wärmeübertragungssystem kann aus einem Stern aus Aluminium bestehen, da Aluminium ein guter Wärmeleiter ist. Dabei ist es wichtig, dass zwischen der Heizungseinrichtung und dem Aluminiumstern kein die Wärme nicht leitender Spalt, mit beispielsweise Luft, vorhanden ist. Diese Systeme sind jedoch starr und bei einem Ausfall der Heizungsanordnung ist das gesamte System auszutauschen, was sehr teuer und aufwändig sein kann.

[0005] DE 103 57 337 A1 zeigt eine Gasaufbereitungsanlage mit einem Behälter, einer Heizeinrichtung und einem Katalysator. Die Heizeinrichtung hat einen Wärmeverteiler, in dem ein Sackloch angeordnet ist. In dieses Sackloch ist eine Heizeinrichtung einsteckbar, die vorzugsweise druckdicht im Behälterdeckel fixiert ist. Zwischen dem Sackloch und der Heizeinrichtung kann ein mit einem Wärmeleitmittel gefüllter Spalt vorgesehen sein. Das Wärmeleitmittel kann eine Paste oder ein Wärmeträgeröl sein.

[0006] Die Erfindung zielt darauf ab, eine Heizungsanordnung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei welcher eine Heizeinrichtung auf einfache, schnelle und präzise Weise austauschbar ist.

[0007] Nach der Erfindung wird hierzu eine Heizungsanordnung mit einer in eine Wärmeübertragungseinrichtung in einem Behälter einsetzbaren Heizeinrichtung bereitgestellt, wobei die Heizeinrichtung unter Freilassung eines Spalts in ein Hüllrohr einsetzbar ist, wobei der Spalt mit einem gut wärmeleitenden Medium luftdicht und druckdicht formschlüssig ausgefüllt ist und die Heizeinrichtung mithilfe einer Zentriereinrichtung ohne Beeinträchtigung der Wärmeübertragungseinrichtung beschädigungsfrei aus dem Hüllrohr entfernbar und durch eine neue Heizeinrichtung ersetzbar ist.

[0008] Durch Vorsehen einer Zentriereinrichtung erfolgt insbesondere ein Auswechseln einer Heizeinrichtung und insbesondere ein Einsetzen einer neuen Heizeinrichtung in das Hüllrohr einfacher, schneller und präziser als bei bekannten Heizungsanordnungen, ohne die Wärmeübertragungseigenschaften der Heizungsanordnung zu mindern. Weiterhin lassen sich durch die luftdichte und druckdichte formschlüssige Ausfüllung des Spalts mit gut wärmeleitendem Medium gute Wärmeübertragungseigenschaften erhalten.

[0009] Die Heizeinrichtung ist bevorzugt im unteren Teil am Hüllrohr leicht lösbar fixiert und im oberen Teil verschiebbar gelagert. Die Fixierung am Hüllrohr erfolgt bevorzugt durch eine Raste ähnlich einem Bajonettverschluss oder einem Gewinde.

[0010] Das gut wärmeleitende Medium ist vorzugsweise pulverförmig oder pastös oder flüssig. Besonders bevorzugt ist das gut wärmeleitende Medium Graphitpulver; durch welches erreicht wird, dass ein Wärmeübergang fast nicht behindert wird und ein Herausziehen einer Heizeinrichtung ohne großen Aufwand erfolgen kann.

[0011] Insbesondere ist die Heizeinrichtung eine elektrische Widerstandseinrichtung. Sie ist bevorzugt als zylindrische Heizpatrone oder Heizstab ausgebildet.

[0012] Das Hüllrohr ist bevorzugt von einem Wärmeübertragungselement, vorzugsweise in Sternform, als weiterer Teil der Wärmeübertragungseinrichtung umgeben. Dieses steht mit dem Behälter in Wirkverbindung. Durch die Ausbildung in Sternform wird eine bessere Wärmeabgabe erzielt.

[0013] Das Wärmeübertragungselement ist bevorzugt aus Aluminium hergestellt. Es ist bevorzugt auch passgenau mit dem Hüllrohr verbunden. Vorzugsweise ist es am Hüllrohr angegossen.

[0014] Das Hüllrohr ist bevorzugt als Stahlrohr ausgelegt.

[0015] Vorzugsweise sind das Hüllrohr und das Wärmeübertragungselement einstückig ausgebildet.

[0016] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

[0017] Die einzige Figur zeigt
eine seitliche Schnittdarstellung einer Heizungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

[0018] Wie es in der Figur zu sehen ist, weist die Heizungsanordnung der vorliegenden Erfindung eine in einem als Druckbehälter ausgebildeter und mit einem Deckel 9 abgedeckter Behälter 1 vorgesehene Wärmeübertragungseinrichtung 2, 3 auf. Ein Teil der Wärmeübertragungseinrichtung ist ein Hüllrohr 2 und ein anderer Teil der Wärmeübertragungseinrichtung ist ein Wärmeübertragungselement 3. Die Wärmeübertragungseinrichtung 2, 3 ist somit aus zwei Teilen aufgebaut, von welchen der eine Teil als Hüllrohr 2 besonders geeignet zum Aufnehmen einer Heizeinrichtung 5 ausgebildet ist und der andere Teil als Wärmeübertragungselement 3 besonders geeignet zur Abgabe von Wärme ausgebildet ist.

[0019] Das Hüllrohr 2 ist bevorzugt als Stahlrohr ausgelegt. Es ist von dem Wärmeübertragungselement 3 umgeben. Das Hüllrohr 2 steht über den Deckel 9 mit dem Behälter 1 in Wirkverbindung. Zum Erzielen einer besseren Wärmeleistung ist das Wärmeübertragungselement 3 vorzugsweise in Sternform ausgebildet.

[0020] Das Wärmeübertragungselement 3 ist bevorzugt aus Aluminium hergestellt. Es ist bevorzugt auch passgenau mit dem Hüllrohr 2 verbunden. Vorzugsweise ist es am Hüllrohr 2 angegossen. Vorzugsweise sind das Hüllrohr 2 und das Wärmeübertragungselement 3 einstückig ausgebildet.

[0021] In der Figur ist zu erkennen, dass in dem Hüllrohr 2 unter Freilassung eines Spalts 4 eine Heizeinrichtung 5 eingesetzt ist. Der Spalt 4 ist mit einem gut wärmeleitenden Medium luftdicht und druckdicht formschlüssig ausgefüllt. Das gut wärmeleitende Medium in dem Spalt 4 ist vorzugsweise pulverförmig oder pastös oder flüssig. Besonders bevorzugt ist das gut wärmeleitende Medium Graphitpulver, durch welches erreicht wird, dass ein Wärmeübergang fast nicht behindert wird und ein Herausziehen der Heizeinrichtung 5 aus dem Hüllrohr 2 ohne großen Aufwand erfolgen kann.

[0022] Insbesondere ist die Heizeinrichtung 5 eine elektrische Widerstandseinrichtung. Sie ist bevorzugt als zylindrische Heizpatrone oder Heizstab ausgebildet.

[0023] Die Heizeinrichtung 5 ist im Hüllrohr unten fixiert.

[0024] Die Heizeinrichtung 5 ist ohne Beeinträchtigung der Wärmeübertragungseinrichtung 2, 3 beschädigungsfrei aus dem Hüllrohr 2 entfernbar und durch eine neue Heizeinrichtung 5 ersetzbar.

[0025] Durch Vorsehen einer Zentriereinrichtung erfolgt insbesondere ein Auswechseln einer Heizeinrichtung 5 und insbesondere ein Einsetzen einer neuen Heizeinrichtung 5 in das Hüllrohr 2 einfacher, schneller und präziser als bei bekannten Heizungsanordnungen, ohne das die Wärmeübertragungseigenschaften der Heizungsanordnung gemindert werden.

[0026] Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Heizeinrichtung 5 von der Wärmeübertragungseinrichtung 2, 3 leicht auswechselbar. Ein Verwenden von Paste oder Flüssigkeit, wie beispielsweise Wärmeträgeröl, als gut wärmeleitendes Medium in dem Spalt 4 erleichtert ein Herausziehen der Heizeinrichtung 5 aus dem Hüllrohr 2. Paste oder Flüssigkeit kann jedoch bei höheren Temperaturen und komplex in Reaktorsysteme integrierte Heizungen zu Problemen führen.

[0027] Diese Probleme gibt es dann nicht, wenn Graphitpulver als gut wärmeleitendes Medium im Spalt 4 verwendet wird. Der Wärmeübergang wird fast nicht behindert und die Heizeinrichtung 5 kann ohne großen Aufwand aus dem Hüllrohr 2 herausgezogen werden.

[0028] Die Heizeinrichtung 5 ist über eine Verschraubung 8 am Deckel 9 des Behälters 1 luft- und druckdicht im Spalt 4 gehalten. Eine weitere Verschraubung 6 am Deckel 9 des Behälters 1 dient der Fixierung des Hüllrohrs 2 im Behälter 1.

[0029] In der Figur ist zu sehen, dass das Hüllrohr 2, in welches die Heizeinrichtung 5 eingesetzt ist, sich über die Länge des Wärmeübertragungselements 3 in Richtung zum Deckel 9 hinausgehend erstreckt und dass sich die Heizeinrichtung 5 in derselben Richtung noch über die Länge des Hüllrohrs 2 hinausgehend erstreckt. Somit kann auf die Heizeinrichtung 5 auf einfache Weise zugegriffen werden.

[0030] Weiterhin ist in der Figur zu sehen, dass Teile der Zentriereinrichtung 7 am oberen Ende und am unteren Ende des Wärmeübertragungselements 3 und auch am Umfang der Verschraubung 8 am Deckel 9 vorgesehen sind.

[0031] Zusammenfassend ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Heizungsanordnung von innen nach außen folgender: Heizeinrichtung 5, Spalt 4 mit wärmeleitendem Medium, Hüllrohr 2 und Wärmeübertragungselement 3. Das Hüllrohr 2 mit dem Wärmeübertragungselement 3 ist fest mit einem Reaktor, dem Behälter 1, verbunden. Das Wärmeübertragungselement 3 ist entweder über eine Passung mit dem Hüllrohr 2 verbunden oder direkt an das Hüllrohr 2 angegossen. Die Heizeinrichtung 5 wird über eine Verschraubung 8 luft- und druckdicht im Spalt 4 gehalten. Die Befüllung des Spalts 4 mit dem gut wärmeleitenden Medium erfolgt über die obere Zentriereinrichtung 7 für die Heizeinrichtung 5 am Umfang der Verschraubung 8. Das gut wärmeleitende Medium ist vorzugsweise Graphitpulver. Es wird in vorproportionierten Portionen mithilfe eines Trichters in den Spalt 4 geschüttet. Während der Befüllung wird die Heizungsanordnung leicht gerüttelt, um eine gute Verteilung des Graphitpulvers zu gewährleisten. Überschüssige Luft entweicht über die Zentriereinrichtung 7. Die Heizeinrichtung 5 wird über die Verschraubung 6 luftdicht zum Spalt 4 am Hüllrohr 2 fixiert. So ist das Graphitpulver keiner Alterung unterworfen und es behält, da es luftdicht eingeschlossen ist, seine wärmeleitenden und gleitmittelartigen Eigenschaften.

[0032] Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen und gezeigten Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich.

Ansprüche

1. Heizungsanordnung mit einer in eine Wärmeübertragungseinrichtung (2, 3) in einem Behälter (1) einsetzbaren Heizeinrichtung (5), welche unter Freilassung eines Spalts (4) in ein Hüllrohr (2) einsetzbar ist, welches einen Teil der Wärmeübertragungseinrichtung (2,3) bildet, wobei der Spalt (4) mit einem gut wärmeleitenden Medium luftdicht und druckdicht formschlüssig ausgefüllt ist und eine Zentriereinrichtung (7) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Heizeinrichtung (5) ohne Beeinträchtigung der Wärmeübertragungseinrichtung (2, 3) beschädigungsfrei aus dem Hüllrohr (2) entfernbar und durch eine neue Heizeinrichtung (5) ersetzbar ist.

2. Heizungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gut wärmeleitende Medium pulverförmig oder pastös oder flüssig ist.

3. Heizungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gut wärmeleitende Medium Graphitpulver ist.

4. Heizungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (5) eine elektrische Widerstandseinrichtung ist.

5. Heizungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (5) als zylindrische Heizpatrone oder Heizstab ausgebildet ist.

6. Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (5) im unteren Teil des Hüllrohrs (2) fest fixiert und im oberen Teil zum Ausgleich der Wärmedehnung lose verschiebbar fixiert ist.

7. Heizungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (2) von einem Wärmeübertragungselement (3), vorzugsweise in Sternform, als weiterer Teil der Wärmeübertragungseinrichtung (2, 3) umgeben und dieses mit dem Behälter (1) wirkverbunden ist.

8. Heizungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (3) aus Aluminium hergestellt ist.

9. Heizungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (3) passgenau mit dem Hüllrohr (2) verbunden ist.

10. Heizungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (3) am Hüllrohr (2) angegossen ist.

11. Heizungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (2) als Stahlrohr ausgelegt ist.

12. Heizungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (2) und das Wärmeübertragungselement (3) einstückig ausgebildet sind.

Zeichnung