PL186436B1

PL186436B1 - Blok grzejny

Info

Publication number: PL186436B1
Application number: PL97323584A
Authority: PL
Inventors: Markus Helminger
Original assignee: Bsh Bosch Siemens Hausgeraete; Bsh Bosch Und Siemens Hausgeraete Gmbh
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 2004-01-30
Also published as: DE19651087A1; PL323584A1; DE19651087C2

Abstract

1. Blok grzejny do elektrycznego grzej- nika przeplywowego z obudowa, w której skretki grzejne umieszczone sa w meandrowym kanale przeplywowym wody, w którym woda jest zawracana w przyblizeniu o 180° wokól kazdego wolnego zakonczenia mostka i oddzielona tym mostkiem przeplywa obok siebie w przeciwnych kierunkach, znamienny tym, ze obudowa utworzona jest z dwóch seg- mentów (3, 5), które sa polaczone ze soba, ze szczelnym przyleganiem do siebie powierzch- niami przylgowymi (7, 8) z utworzeniem ka- nalu przeplywowego wody (11), przy czym sze- rokosc kanalu przeplywowego (11) zmniejsza sie w strefie zakonczen (51) mostka (27). F I G 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest blok grzejny do elektrycznego grzejnika przepływowego z obudową, w której skrętki grzejne umieszczone są w meandrowym kanale przepływowym wody, w którym woda zawracana jest w przybliżeniu o około 180° każdorazowo wokół wolnego zakończenia mostka i oddzielona przez ten mostek przepływa obok siebie w przeciwnych kierunkach.

Znany jest tego rodzaju blok grzejny z niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 39 03 692 A1, przy czym blok ten z przebiegającym meandrowo kanałem przepływowym wody zawiera blok kanałowy z rurkowymi, równoległymi do siebie otworami kanałowymi oraz pokrywę i dno. W pokrywie i dnie uformowane są kolanka kanałowe, które odwracają każdorazowo o 180° kierunek przepływu wody wypływającej z otworu kanałowego na powierzchni czołowej bloku kanałowego i kierują ją do odpowiedniego sąsiedniego otworu tego bloku. Żeby uzyskać wodoszczelny blok grzejny wytrzymały nawet na ciśnienie 30 bar, założono odpowiednie uszczelki miedzy blok kanałowy i pokrywę albo dno oraz skręcono śrubami ten blok z pokrywą i dnem.

Celem wynalazku jest zaproponowanie bloku grzejnego, który charakteryzując się dostateczną stabilnością, i zwartością konstrukcji może być korzystniej produkowany i montowany.

W bloku grzejnym według wynalazku, obudowa utworzona jest z dwóch segmentów, które są połączone ze sobą, ze szczelnym przyleganiem do siebie powierzchniami przylgowymi z utworzeniem kanału przepływowego wody, przy czym szerokość kanału przepływowego wody jest mniejsza w strefie zakończeń mostka.

Korzystnie, kanał przepływowy wody ma ogrzewany odcinek, który na całej długości ma w przybliżeniu stałą powierzchnie przekroju, przy czym zwłaszcza zakończenie mostka dołączone do węższego, prętowego odcinka mostka ma kształt główkowy.

186 436

Korzystnie, oba segmenty obudowy są połączone ze sobą za pomocą połączenia zgrzewanego.

Korzystnie, kanał przepływowy wody przynajmniej odcinkowo jest ukształtowany w przekroju owalnie ze zmniejszeniem jego szerokości, przy czym zwłaszcza w kanale przepływowym wody umieszczone są żebra wspornikowe, tworzące w przekroju w przybliżeniu kołową strefę mieszczącą wkładane skrętki grzejne.

Rozdzielenie obudowy na dwa segmenty znacznie upraszcza montaż w bloku grzejnym wykorzystywanych w grzejnikach przepływowych z gołym drutem skrętek grzejnych lub też innych elementów funkcjonalnych, jak na przykład dysza Venturiego albo puszka przeponowa do różnicowego czujnika ciśnieniowego grzejnika przepływowego. Elementy te można włożyć albo zamontować w odpowiednie, łatwo dostępne gniazda segmentu obudowy, po czym łączy się ze sobą szczelnie oba segmenty obudowy. Technika segmentów stwarza też nowe możliwości geometrycznego kształtowania kanału przepływowego wody, jak na przykład bardzo łagodne przejścia między strefami kanału o różnych wielkościach przekroju. Żeby ograniczyć rozmiar poprzeczny bloku grzejnego, należy ograniczyć szerokość mostków między sąsiednimi odcinkami kanału przepływowego wody. Aby wyeliminować przy tym niebezpieczeństwo rozerwania obudowy zwłaszcza w strefie wolnych zakończeń mostków, zmniejszono szerokość kanału przepływowego wody w strefie zakończenia mostka, a więc i powierzchnię czynną oddziaływania występującego w bloku grzejnym ciśnienia wody na połączeniu obu segmentów obudowy w strefie wolnych zakończeń mostka. Dzięki temu odpowiednio zmniejszone są działające w tej strefie siły, które rozpierają połączone ze sobą szczelnie zakończenia mostków obu segmentów obudowy.

Jeżeli kanał przepływowy wody ma ogrzewany odcinek, który na swojej długości ma w zasadzie stałą powierzchnię przekroju to dzięki stałej wielkości przekroju zmniejszeniu ulegają występujące w bloku grzejnym straty przepływowe i związany z tym spadek ciśnienia lub też towarzyszący przepływowi szum. W związku z utrzymaniem stałego przekroju i jednoczesnym zmniejszeniem szerokości kanału przepływowego wody, w strefie zakończeń mostków wynika potrzeba pogłębienia tego kanału w tej strefie. Można to łatwo uzyskać dzięki zastosowaniu techniki otwartych segmentów obudowy.

Zakończenie mostka w postaci główki łączy się z pozostałą, węższą częścią mostka w postaci pręta. Taki sposób zmniejszenia szerokości kanału przepływowego wody umożliwia powiększenie przylg obu segmentów obudowy w tej krytycznej strefie. Jest to szczególnie korzystne dla zwiększenia stabilności obudowy bloku grzejnego w strefie zakończeń mostków, gdy oba segmenty obudowy są połączone ze sobą poprzez zgrzewanie. Na wolnym zakończeniu spoina zgrzewana może być wtedy szersza niż w pozostałej części mostka, przy czym nie zwiększa się całkowita geometria bloku grzejnego.

Z punktu widzenia techniki wytwarzania i montażu szczególnie korzystnie jest, gdy oba segmenty obudowy są połączone ze sobą za pomocą zgrzewania. Nie są wtedy potrzebne uszczelki i łączniki między częściami obudowy, a jednocześnie blok grzejny ma dostateczną wytrzymałość nawet przy ciśnieniu wody do 30 bar. Ze względu na wielkość bloku grzejnego lub też segmentów obudowy przydatne jest tu w szczególności zgrzewanie tarciowe.

Aby zminimalizować rozmiar poprzeczny bloku grzejnego i mechaniczne obciążenie zgrzewów pod ciśnieniem wody zwłaszcza na mostkach, kanał przepływowy wody przynajmniej odcinkowo jest ukształtowany w przekroju w zasadzie owalnie celem zmniejszenia jego szerokości. Minimalna szerokość wynika przy tym z szerokości lub też średnicy skrętek grzejnych włożonych w kanał przepływowy wody.

Aby uzyskać określone położenie skrętek grzejnych w kanale przepływowym wody i uniknąć jego przegrzania wskutek przylegania na dużej powierzchni do ścianki wewnętrznej tego kanału, umieszczone są w tym kanale żebra wspornikowe, które tworzą w zasadzie kołową w przekroju strefę mieszczącą wkładane skrętki grzejne.

Niżej opisano przykład realizacji bloku grzejnego według wynalazku na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dwa segmenty obudowy bloku grzejnego, pokazane w widoku perspektywicznym, fig. 2 - widziany z góry dolny segment obudowy i z włożonymi skrętkami grzejnymi, fig. 3 - fragment górnego segmentu obudowy według fig. 1, pokazany

186 436 w powiększeniu; fig. 4 - przekrój bloku grzejnego ze zgrzanymi ze sobą segmentami obudowy, pokazany w powiększeniu i znacznym uproszczeniu i fig. 5 - fragmenty obu segmentów obudowy według fig. 4 przed ich zgrzewaniem, pokazane w powiększeniu.

Jak widać na fig. 1, blok grzejny 1 ma płaski dolny segment obudowy 3 i odpowiednio ukształtowany górny segment obudowy 5. Oba segmenty 3, 5 wykonane są z tworzywa sztucznego PPE z dodatkiem włókna szklanego i mają odpowiadające sobie powierzchnie przylgowe 7, 8 na zwróconych ku sobie stronach czołowych, między którymi przepływa woda przez blok grzejny 1. Każda z tych przylg rozpościera się obwodowo w zasadzie na skraju segmentu i stąd od dwóch naprzeciwległych stron, wchodząc w siebie grzebieniowo, rozciąga się na powierzchni obu segmentów 3, 5. W każdej z powierzchni przylgowych 7, 8 rozpościerają się węższe powierzchnie łączące 9, na których dolny segment 3 i górny segment.5 zgrzewane są ze sobą. Powierzchnie 9 zaznaczono na fig. 1 i 3 tylko fragmentarycznie przerywanymi liniami, żeby uprościć rysunek. Otaczają one celem uszczelnienia kanał przepływowy wody 11 ukształtowany między dwoma segmentami 3, 5 i przebiegający meandrowo w bloku grzejnym. 1.

Kanał 11 jest zrealizowany przez przebiegające meandrowo na stronie czołowej dolnego segmentu 3 dolne korytko 13 i ukształtowane odpowiednio na stronie czołowej górnego segmentu 5 górne korytko 15 (fig. 4). Na początkowym, w kierunku przepływu, odcinku kanału 11 utworzony jest w dolnym segmencie 3 otwór stanowiący dopływ wody 17 do bloku grzejnego 1 (fig. 2). Dopływ ten można podłączyć do odpowiednich, nie pokazanych na rysunku przewodów wodnych grzejnika przepływowego. Od dopływu 17 rozciąga się pierwszy elektrycznie izolowany kanał 18 ukształtowany stosownie do przepisów bezpieczeństwa pracy (fig. 1, 4). Dochodząca tu woda zimna płynie po pierwszym zwrocie o 180° przez umocowaną między dwoma segmentami 3, 5 dyszę Venturiego (nie pokazana na rysunku). W dyszy tej następuje w znany sposób uchwycenie różnicy ciśnień, która odpowiada prędkości przepływu wody przez blok grzejny 1. Celem uchwycenia tej różnicy ciśnień górna obudowa 5 ma otwór 19, który poprzez pierwszy kanał łączący 21 scalony z górnym segmentem 5 łączy się z ukształtowaną również wraz z segmentem 5 częścią górną 23 puszki przeponowej różnicowego łącznika ciśnieniowego grzejnika przepływowego (nie pokazany na rysunku). Odpowiednio pobiera się drugie ciśnienie do dyszy i przekazuje się przez odpowiedni drugi kanał łączący 22 na część dolną puszki 24. Część górną 23 wraz z ukształtowaną odpowiednio na dolnym segmencie 3 częścią dolną puszki 24 i włożoną między te części przeponą oddzielającą stanowią puszkę przeponową różnicowego łącznika ciśnieniowego (nie pokazany na rysunku), który umożliwia sterowanie włączaniem mocy celem ogrzewania wody w bloku grzejnym 1.

W dalszym przebiegu kanału przepływowego wody 11 z pierwszym kanałem izolowanym 18 łączy się ogrzewana skrętkami 41, 43, 45 strefa kanału 11, której powierzchnia przekroju dla przepływającej wody jest w zasadzie jednakowa wzdłuż całego odcinka. Powierzchnia przekroju strefy ogrzewanej jest przy tym większa niż w strefie pierwszego kanału izolowanego 18. Przejście między różnymi przekrojami można łatwo ukształtować bezstopniowo, a więc szczególnie korzystnie dla przepływu, dzięki zastosowaniu techniki otwartych segmentów obudowy. Dwa sąsiednie, przebiegające równolegle do siebie i prostoliniowo odcinki ogrzewanej strefy kanału 11 są każdorazowo oddzielone od siebie wodoszczelnie mostkiem 27. Mostek 27 jest utworzony w przybliżeniu w połowie przez dolny i górny segment obudowy 3, 5 (fig. 4). Na połączeniu ze strefą ogrzewaną skrętkami 41, 43, 45 przekrój kanału 11 znów zmniejsza się odpowiednio do jego ukształtowania w strefie dopływu wody 17. Ta strefa kanału 11 służy jako drugi elektrycznie izolowany kanał 29 ukształtowany stosownie do obowiązujących przepisów; Na zakończeniu kanału 29 ukształtowany jest odpływ wody 31, który zrealizowany jest poprzez odpowiedni otwór dolnego segmentu 3 (fig. 2).

Przekrój kanału przepływowego wody 11 na całej jego długości jest w zasadzie owalny (fig. 4). Dotyczy to zarówno obu kanałów izolowanych 18, 29, nie ogrzewanej strefy kanału 11, jak też ogrzewanej strefy kanału 11. Przy tym dolne i górne korytko 13, 15 obu segmentów 3, 5 mają w strefie dennej, patrząc w przekroju półkolisty fragment 35 i łączący się z nim fragment prostokątny 37. Poprzez takie ukształtowanie zredukowano szerokość kanału 11 przy zadanym przekroju, a więc i szerokość bloku grzejnego 1.

186 436

Ponadto w kanale przepływowym wody 11 w dolnym i górnym segmencie 3, 5 w strefie fragmentów półkolistych 35 dolnego i górnego korytka 13, 15 umieszczone są każdorazowo dwie pary naprzeciwległych żeber wspornikowych 39, które stanowią w zasadzie kołową w przekroju strefę ustalenia 40 (zaznaczoną przerywaną linią na fig. 4) dla montowanych w bloku 1 skrętek grzejnych 41, 43, 45. Przy tym żebra 39 rozciągają się w zasadzie na całej długości ogrzewanej strefy kanału 11.

Pierwszą, drugą i trzecią skrętkę grzejną 41, 43, 45 z drutu gołego zaprojektowano każdorazowo na tę samą moc grzejną i dlatego mają one ujednoliconą średnicę i ujednoliconą długość drutu (przedstawiono to schematycznie na fig. 2). Skrętki grzejne 41, 43, 45 są ułożone w zasadzie tuż po sobie w postaci litery U, opasując odpowiedni mostek 27, i za pomocą wygiętych pod kątem prostym kołków przyłączowych 47 mogą być ustalone w odpowiednich otworach przyłączowych 48 dolnego segmentu.3, tak że wystają one z bloku 1 celem wykonania połączenia elektrycznego. W tym celu skrętki 41, 43, 45 wkłada się w dolne korytko 13 dolnego segmentu 3 na żebra wspornikowe 39 i wtyka się kołki przyłączowe 47 w otwory 48. Ze względu na rozmieszczenie otworów przyłączowych (fig. 1, 2) w dolnym segmencie 3 skrętki 41, 43, 45 rozciągają się na większej długości w kierunku przepływu od jednej skrętki grzejnej do następnej i mają dlatego większy skok. Powoduje to zmniejszenie skłonności do zwapniania kanału 11 w strefie gorącej wody. Jednocześnie blok grzejny 1 ma nadal zwartą budowę ze względu na mniejsze wydłużenie skrętek 43, 45 w strefie zimniejszej wody.

Mostki 27 wychodzą od naprzeciwległych skrajów dolnego i górnego segmentu 3, 5 i wchodząc w siebie grzebieniowe przebiegają wzdłuż prostoliniowego ogrzewanego odcinka kanału 11 do rozszerzonego w postaci główkowego zakończenia 51. w ten sposób ustalony jest w bloku grzejnym 1 meandrowy kanał przepływowy wody 11. Odpowiednio do rozszerzenia mostka 27 na zakończeniu 51 zmniejsza się tam szerokość kanału 11, jak to opisano niżej. Powiększenie powierzchni przylgowej 18, a więc i powierzchni zgrzewania 9, w strefie zakończenia 51 umożliwia mocniejsze połączenie dolnego i górnego segmentu obudowy 3, 5 w tej strefie. Ponadto dzięki zredukowaniu szerokości kanału 11, a więc i jego powierzchni czynnej, zmniejszają się działające w tej strefie siły rozpierające oba segmenty 3, 5 przy danym ciśnieniu wody. Żeby zachować w przybliżeniu stałą powierzchnię przekroju kanału 11 w tej strefie szczególnie krytycznej z punktu widzenia wytrzymałości i szczelności bloku grzejnego 1 oraz przepływu, zwiększono tu odpowiednio głębokość kanału 11 (fig. 3). Przy tym górne korytko 15 i odpowiednio dolne korytko 13 maja nachylenie 53 na ograniczonym odcinku odpowiadającym szerokości zakończenia 51 mostka 27. W strefie tej zmianę szerokości kanału 11 kompensuje się odpowiednią zmianą głębokości. Celem uproszczenia rysunku nie pokazano na fig. 3 skrętek grzejnych. W sąsiedztwie nachylenia 53 górne korytko 15 i odpowiednio dolne korytko 13 mają odcinek łukowy 55 o stałej głębokości. Jest to możliwe, ponieważ w tej strefie kanał 11 ma w przybliżeniu stałą szerokość. Z odcinkiem łukowym 55 łączy się wzniesienie 57, które znów zmniejsza głębokość górnego korytka 15 stosownie do przyrostu szerokości kanału 11 przy przejściu od główkowego zakończenia 51 do węższej części mostka 27. W zasadzie nie zmienia się przy tym powierzchnia przekroju kanału 11. Dzięki technice otwartych segmentów obudowy można łatwo zrealizować technologicznie bezstopniową zmianę szerokości i głębokości kanału 11. Ponieważ szerokość kanału 11 w strefie zakończenia 51 mostka 27 jest mniejsza od średnicy skrętek grzejnych 41, 43, 45, są one rozciągnięte tak, że nie mają żadnych zwojów.

Na fig. 5 przedstawiono w powiększeniu utworzony jednakowo przez dolny i górny segment obudowy 3, 5 mostek 27 przed rozpoczęciem zgrzewania. Przy tym w górnym segmencie 5 na dolnym końcu mostka 27 ukształtowany jest występ piórowy 61 a w dolnym segmencie na górnym końcu mostka 27 ukształtowany jest odpowiedni wpust rowkowy 63. Teowy występ 61 osadzony jest swoją stopką 65 tuż przed rozpoczęciem zgrzewania na stronie górnej cokolika 67 wpustu rowkowego 63 w kształcie litery E. Poprzez tarcie stopki 65 na cokoliku 61 pod ciśnieniem powstaje w tym miejscu, mianowicie na powierzchni połączenia 9, szczelne i stabilne połączenie zgrzewane między dwoma segmentami obudowy 3, 5 (fig. 1, 3, 5). Powstający przy takim zgrzewaniu ścier mieści się w zasadzie w rowkach po obu stronach cokolika 67, nie przenikając do kanału przepływowego wody 11.

186 436

FIG.2

186 436

FIG.1

₁₇

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Blok grzejny do elektrycznego grzejnika przepływowego z obudową, w której skrętki grzejne umieszczone są w meandrowym kanale przepływowym wody, w którym woda jest zawracana w przybliżeniu o 180° wokół każdego wolnego zakończenia mostka i oddzielona tym mostkiem przepływa obok siebie w przeciwnych kierunkach, znamienny tym, że obudowa utworzona jest z dwóch segmentów (3, 5), które są połączone ze sobą, ze szczelnym przyleganiem do siebie powierzchniami przylgowymi (7, 8) z utworzeniem kanału przepływowego wody (11), przy czym szerokość kanału przepływowego (11) zmniejsza się w strefie zakończeń (51) mostka (27).
2. Blok grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał przepływowy wody (11) ma ogrzewany odcinek, który na całej długości ma w przybliżeniu stalą powierzchnię przekroju.
3. Blok grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że zakończenie (51) mostka (27) ma kształt główkowy dołączony do węższego, prętowego odcinka mostka (27).
4. Blok grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że oba segmenty obudowy (3, 5) są połączone ze sobą za pomocą połączenia zgrzewanego.
5. Blok grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał przepływowy wody (11) przynajmniej odcinkowo jest ukształtowany w przekroju owalnie ze zmniejszeniem jego szerokości.
6. Blok grzejny według zastrz. 5, znamienny tym, że w kanale przepływowym wody (11) umieszczone są żebra wspornikowe (39), tworzące, w przekroju w przybliżeniu kołową strefę (40) mieszczącą wkładane skrętki grzejne (41, 43,45).