RADL, Mathias (Zaunäckerweg 2, Oderberg, 83374, DE)
SCHWAIGER, Andreas (Redl 3, Kirchanschöring, 83417, DE)
MAYER, Gebhard (Breslauer Ring 24a, Traunstein, 83278, DE)
RADL, Mathias (Zaunäckerweg 2, Oderberg, 83374, DE)
SCHWAIGER, Andreas (Redl 3, Kirchanschöring, 83417, DE)
| PATENTANSPRÜCHE Verfahren zum Herstellen einer Heizwendel (1 ) mit zwei Heizwendelschenkeln (2, 4), die über eine Leitungsbrücke (6) elektrisch miteinander verbunden sind, mit den Schritten: - Definieren zumindest eines die Leitungsbrücke (6) bildenden Wendelganges (8) der Heizwendel (1 ), - Positionieren des Wendelganges (8) an einem Keilelement (20), - abschnittsweisen Einführen von zwei Biegeelementen (22, 24) seitlich des Wendelgangs (8) in die Heizwendel (1 ), - Verfahren zumindest einen der Biegeelemente (22, 24) bis der Wendelgang (8) zumindest abschnittsweise verformt ist, und - Entnahme der Heizwendel (1 ) von dem Keilelement (20). Verfahren nach einem der Anspruch 1 , wobei die Heizwendel (1 ) zum Positionieren an dem Keilelement (20) mit ihren elektrischen Kontakten (10, 12) in Aufnahmeelementen (16, 18) einer Aufnahmeeinrichtung eingespannt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Heizwendel (1 ) vor der Positionierung auf dem Keilelement (20) elastisch gedehnt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei zum Verformen zumindest einer der Biegeelemente (22, 24) quer zur Längsachse der Heizwendel (1 ) verschenkt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizwendel (1 ) nach dem Einführen der Biegeelemente (22, 24) aus den Aufnahmeelementen (16, 18) befreit wird. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die verformte Heizwendel (1 ) durch eine Schiebebewegung von dem Keilelement (20) entfernt wird. 7. Heizwendel (1 ), insbesondere für einen elektrischen Durchlauferhitzer in Blankdrahttechnik, mit zwei Heizwendeschenkeln (2, 4), die über eine Leitungsbrücke (6) elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsbrücke (6) ein zumindest abschnittsweise verformter Wendelgang (8) ist. 8. Vorrichtung (14) zur Herstellung einer Heizwendel (1 ) mit zwei Heizwendelschenkeln (2, 4), die über eine integrale Leitungsbrücke (6) miteinander verbunden sind, mit einer Aufnahmeeinrichtung (16, 18) zur Aufnahme und Positionierung der Heizwendel (1 ), einem Keilelement (20) zur Ablage der Heizwendel (1 ) im Bereich zumindest eines die Leitungsbrücke (6) bildenden zu verformenden Wendelgangs (8) und mit zwei Biegeelementen (22, 24) zum zumindest abschnittsweisen Verformen des Wendelganges (8). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Aufnahmeeinrichtung zwei Aufnahmeelemente (16, 18) aufweist, die relativ zueinander verfahrbar sind. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Biegeelemente (22, 24) relativ zueinander verschenkbar sind. 1 1 Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Biegelemente (22, 24) keilförmige Vorsprünge (46, 48) haben, um die sie relativ zueinander verschwenkbar sind. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei ein Auswurfelement (26) zum Abstreifen der Heizwendel (1 ) von dem Keilelement (20) vorgesehen ist, das eine Ausnehmung (60) zur Führung auf dem Keilelement (20) aufweist und zu diesem relativ verfahrbar ist. |
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Heizwendel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , bei der zwei Heizwendelschenkel über eine Leitungsbrücke elektrisch miteinander verbunden sind, eine Heizwendel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7, wobei die Heizwendel zwei über eine Leitungsbrücke miteinander verbundende Heizwendelschenkel hat, sowie eine Vorrichtung zum Verformen einer Heizwendel nach einem derartigen Verfahren.
Derartige Heizwendeln werden zum Beispiel bei Durchlauferhitzern in Blankdrahttechnik verwendet. Die Heizwendeln werden in Heizkanälen positioniert und unmittelbar von dem zu erwärmenden Wasser umströmt. Die Heizkanäle sind wie in dem deutschen Patent der Anmelderin DE 196 51 087 C2 gezeigt parallel zueinander angeordnet und jeweils endseitig über einen Umlenkbereich miteinander verbunden, so dass sich eine mäanderartige Orientierung der Heizkanäle ergibt. Bei hinreichend großen Durchlauferhitzern werden die Heizwendeln mit ihrer gesamten Wicklung um die Umlenkbereiche gelegt. Bei kompakten Durchlauferhitzern ist dieses jedoch nicht möglich. Die Heizwendeln werden daher vorzugsweise in ihrer Mitte in zwei Heizwendeschenkel geteilt, die dann durch eine Leitungsbrücke wieder elektrisch miteinander verbunden werden. Die Leitungsbrücke ist meist ein gebogener Draht, der endseitig mit den Heizwendelschenkeln verschweißt oder verlötet wird. Die Teilung der Heizwendel in zwei Heizwendelschenkel und deren anschließende Verbindung über die Leitungsbrücke ist jedoch fertigungstechnisch verhältnismäßig aufwendig. Ferner stellen die Anbindungspunkte der Leitungsbrücke potentielle Schwachstellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, das die vorgenannten Nachteile beseitigt und bei einem reduzierten Fertigungsaufwand die Herstellung einer Heizwendel mit zwei Heizwendelschenkeln ermöglicht, eine robuste Heizwendel, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zu schaffen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1 , durch eine Heizwendel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Heizwendel mit zwei Heizwendelschenkeln, die über eine Leitungsbrücke elektrisch miteinander verbunden sind, wird zuerst zumindest ein die Leitungsbrücke bildender Wendelgang der Heizwendel definiert. Anschließend wird die Heizwendel über den Wendelgang an einem Keilelement positioniert. Dann tauchen seitlich des Wendelgangs abschnittsweise zwei Biegeelemente in die Heizwendel ein. Nun wird zumindest einer der Biegeelemente verfahren, bis der Wendelgang zumindest abschnittsweise verformt wird. Abschließend wird die Heizwendel von dem Keilelement entnommen. An dem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, dass die Leitungsbrücke integral mit den Heizwendelschenkeln ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Fertigungsaufwand der Heizwendel erheblich reduzieren, da sowohl ein Trennschritt zum körperlichen Trennen der Heizwendelschenkel als auch ein anschließender Verbindungsschritt zum elektrischen Verbinden der Heizwendelschenkel über eine separate Leitungsbrücke entfallen.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird die Heizwendel automatisiert an dem Keilelement positioniert. Hierzu wird sie in einer Aufnahmeeinrichtung eingespannt, wobei der Einspannprozess besonders einfach ist, wenn die Heizwendel über ihre endseitigen elektrischen Kontakte in entsprechenden Aufnahmeelementen der Aufnahmeeinrichtung eingespannt wird.
Die Positionierung des die Leitungsbrücke bildenden Wendelgangs an dem Keilelement lässt sich vereinfachen, wenn die Heizwendel vor der Positionierung in Längsrichtung elastisch gedehnt wird, so dass ihre Wicklungen geöffnet bzw. die einzelnen Wendelgänge voneinander beabstandet werden. Die Verformung des Wendelgangs lässt sich vereinfachen, wenn zumindest einer der Biegeelemente eine Schwenkbewegung quer zur Längsachse der Heizwendel ausführt. Die Biegeelemente tauchen über eine translatorische Bewegung in die Heizwendel ein und zumindest einer wird dann in eine rotatorische Bewegung überführt, wodurch gezielt und stufenlos eine Verformung des Wendelgangs erfolgt.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Biegeelemente derart seitlich des ausgewählten Wendelgangs positioniert, dass diese die Heizwendel an dem Keilelement sichern. Der Wendelgang wird bei diese Variante quasi zwischen den Biegeelementen an dem Keilelement eingeklemmt und die Heizwendel ist über die Biegeelemente lagesichert. Um eine Beschädigung der Heizwendel beim Verformen aufgrund einer Überstimmung von Lagepunkten zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn die Heizwendel nach dem Einführen der Biegeelemente aus der Aufnahmeeinrichtung befreit wird, so dass die Heizwendeln beim Verformen frei mitgeführt werden. Um eine Beschädigung des verformten Wendelgangs beim Auswerfen der Heizwendel von dem Keilelement zu verhindern, sieht ein Ausführungsbeispiel vor, die Heizwendel über ein Schiebeelement von dem Keilelement abzuschieben bzw. abzustreifen, das an den Heizwendelschenkeln angreift. Eine erfindungsgemäße Heizwendel, insbesondere für einen elektrischen Durchlauferhitzer in Blankdrahttechnik, hat zwei Heizwendeschenkel, die über eine Leitungsbrücke elektrisch miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist die Leitungsbrücke zumindest ein verformter Wendelgang. Diese Heizwendel zeichnet sich durch eine hohe Robustheit aus, da die Leitungsbrücke einstückig mit den Heizwendelschenkeln ausgebildet ist, so dass keine als potentielle Schwachstellen geltenden Schweiß-. Löt-, Klebe- oder sonstige Anbindungspunkte zwischen der Leitungsbrücke und den Heizwendelschenkeln notwendig sind.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bzw. zur Herstellung einer derartigen Heizwendel hat eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme und Positionierung der Heizwendel, ein Keilelement zur Ablage der Heizwendel über zumindest einen die Leitungsbrücke bildenden Wendelgang und zwei Biegeelementen zum zumindest abschnittsweisen Verformen des Wendelgangs. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Aufnahmeeinrichtung zum elastischen Dehnen der Heizwendel in Längsrichtung zwei Aufnahmeelemente auf, die relativ zueinander verfahrbar sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Biegeelemente relativ zueinander verschwenkbar. Dabei ist es zur Vermeidung einer Beschädigung des zu verformenden Wendelganges vorteilhaft, wenn die Biegeelemente jeweils einen keilartigen Vorsprung aufweisen, mit dem sie in Anlage an den Wendelgang bringbar und um den sie verschwenkbar sind.
Zum Auswerfen der verformten Heizwendel von dem Keilelement hat ein Ausführungsbeispiel ein Auswurfelement, das eine Ausnehmung zur Aufnahme des Keilelementes aufweist und zu diesem relativ verfahrbar ist. Hierdurch wird zwischen der Heizwendel und dem Auswurfelement eine großflächige Anlagefläche geschaffen, so dass eine Beschädigung der Heizwendel, insbesondere des verformten Wendelgangs beim Abstreifen bzw. Abschieben der Heizwendel von dem Keilelement verhindert wird.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Heizwendeln mit einer integralen Leitungsbrücke zwischen zwei Heizwendelschenkeln zur Verwendung in kleinen Durchlauferhitzern in Blankdrahttechnik. Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Heizwendel,
Fig. 2 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung der Heizwendel aus Figur 1 , und
Fig. 3 bis 10 Verfahrensschritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen Heizwendel mit der Vorrichtung aus Figur 2. Gemäß Fig. 1 hat eine Heizwendel 1 , insbesondere für einen kompakten Durchlauferhitzer in Blankdrahttechnik, zwei Heizwendelschenkel 2, 4, die über eine integrale Leitungsbrücke 6 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Heizwendelschenkel 2, 4 gehen mit einem Endabschnitt in die Leitungsbrücke 6 über und bestehen aus einer Vielzahl von Wendelgängen 8. Die Leitungsbrücke 6 ist von einem verformten Wendelgang bzw. Wendelgangabschnitt 8 gebildet, der nach dem in den Fig. 3 bis 10 gezeigten erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet wird. Zur Stromversorgung der Heizwendel 1 ist an den freien Endabschnitten der Heizwendelschenkel 2, 4, jeweils ein Kontaktbolzen 10, 12 befestigt. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 hat eine erfindungsgemäße Vorrichtung 14 zwei Aufnahmeelemente 16, 18 einer nicht näher gezeigten Aufnahmeeinrichtung, ein Keilelement 20, zwei Biegeelemente 22, 24 einer nicht näher gezeigten Biegeeinrichtung sowie ein Auswurfelement 26 einer nicht näher spezifizierten Auswurfeinrichtung. Die Aufnahmeelemente 16, 18 haben jeweils eine in Fig. 7 gezeigte Aufnahme 28, 30 zur Aufnahme der Kontaktbolzen 10, 12 der Heizwendel 1. Sie sind zumindest in Richtung der Querachse y der Vorrichtung 14 relativ zueinander verfahrbar, so dass die Heizwendel 1 entlang ihrer Längsachse gedehnt und ihre Wicklungen geöffnet werden können. Das Keilelement 20 hat einen rechteckigen Grundkörper 32, an deren einen Schmalseite 34 mittig ein sich in Richtung der Längsachse x der Vorrichtung 14 erstreckender Keil 36 angeordnet ist. Der Keil 36 hat zwei voneinander abgewandte Keilflächen 38, 40, die um einen gleichen Winkel zur Hochachse z der Vorrichtung 14 angestellt sind. Die Biegeelemente 22, 24 haben jeweils einen Grundkörper 42, 44, an dem ein Keilvorsprung 46, 48 ausgeformt ist. Die Keilvorsprünge 46, 48 sind jeweils als eine Verlängerung gegenüberliegender Seitenfläche 50, 52 der Grundkörper 42, 44 ausgebildet und über einen Spalt 54 voneinander beabstandet. Sie haben jeweils eine von dem Spalt 54 abgewandte Schrägfläche 56, 58, die um einen gleichen Winkel zur Hochachse z der Vorrichtung 14 angestellt sind. Das Auswurfelement 26 hat eine der Außenkontur des Keilelements 20 entsprechende Ausnehmung 60 zur Aufnahme des Keilelements 20 und ist verschiebbar in Richtung der Längsachse x der Vorrichtung 14 auf diesem geführt.
Gemäß Fig. 3 wird die Heizwendel 1 mit ihren Kontaktbolzen 10, 12 in die Aufnahmen 28, 30 der Aufnahmeelemente 16, 18 eingespannt und in Längsrichtung über ein Auseinanderfahren der Aufnahmeelemente 16, 18 entlang der Querrachse y der Vorrichtung 14 gedehnt. Die Biegeelemente 22, 24 befinden sich in einer Position oberhalb des Keils 36 des Keilelements 20, wobei ihre Beabstandung voneinander über den Spalt 54 etwa einer Wurzelbreite des Keils 36 im Bereich der Schmalseite 34 entspricht, so dass die Biegeelemente 22, 24 seitlich der Keilflächen 38, 40 positioniert werden können.
Dann werden die Aufnahmeelemente 14, 16 derart verfahren, dass wie in Fig. 4 gezeigt die Heizwendel 1 mit ihrem zu verformenden Wendelgang 8 (vgl. Fig. 5) zwischen dem Keil 36 des Keilelements 20 und den Biegeelementen 22, 24 positioniert ist. Nun werden gemäß Fig. 5 die Aufnahmeelemente 16, 18 soweit entlang der Hochrichtung z der Vorrichtung 14 abgesenkt, bis der Keil 36 in die Heizwendel 1 eintaucht und diese mit einem Abschnitt des Wendelganges 8 auf dem Keil 36 abgelegt ist. Die Aufnahmeelemente 16, 18 werden weiter abgesenkt, bis die Heizwendelschenkel 2, 4 zur Längsachse der Heizwendel 1 leicht angestellt sind.
Dann werden wie in Fig. 6 gezeigt die Biegeelemente 22, 24 in Richtung der Heizwendel 1 verfahren, bis der Keil 36 in den Spalt 54 eintaucht und die Keilvorsprünge 46, 48 seitlich des Wendelgangs 8 in die Heizwendel 1 eintauchen. Die Heizwendel 1 wird jetzt über die Biegeelemente 22, 24 in ihrer Position gehalten, so dass wie in Figur 7 dargestellt zur Vermeidung einer Beschädigung der Heizwendelschenkel 2, 4 bei der Verformung des Wendelgangs 8 die Kontaktbolzen 10, 12 aus den Aufnahmeelementen 16, 18 befreit werden. Nach dem Zurückfahren der Aufnahmeelementen 16, 18 hängen die Heizwendelschenkel 2, 4 spannungsfrei seitlich des Keilelementes 20 herab.
Dann werden gemäß Fig. 8 die Biegeelemente 22, 24 um jeweils 90° parallel zur Längsachse x der Vorrichtung 14 und somit quasi quer zur Längsachse der Heizwendel 1 um die Keilvorsprünge 46, 48 auseinander geschwenkt, die sich kopfseitig in Anlage mit dem Wendelgang 8 befinden. Folglich spannen die Biegeelemente 22, 24 mit ihren Seitenflächen 50, 52 einen Winkel α von α = 180° auf, wodurch die Heizwendel 1 im Bereich des Wendelgang 8 um 180° gebogen und somit plastisch verformt bzw. geöffnet wird. Nach dem Biegen des Wendelgangs 8 und somit der Ausbildung der Leitungsbrücke 6 werden die Biegeelemente 22, 24 wie in Fig. 9 gezeigt entlang der Querachse y der Vorrichtung 14 auseinander gefahren und somit der verformte Wendelgang 8, der nun die integrale Leitungsbrücke 6 bildet, freigegeben.
Abschließend erfolgt die Entnahme der Heizwendel 1 von dem Keilelement 20. Dies erfolgt gemäß Fig. 10 dadurch, dass das Auswurfelement 26 entlang der Längsachse x der Vorrichtung 14 in Richtung der Heizwendel 1 verfahren wird und diese durch eine Schiebebewegung von dem Keilelement 20 abstreift.
Es sei erwähnt, dass jede Einrichtung bzw. jedes Element der Vorrichtung 14 relativ verfahrbar zu den anderen Einrichtungen bzw. Elementen ausgebildet sein kann. So ist es beispielsweise auch vorstellbar, den Wendelgang 8 durch eine Hebebewegung der Aufnahmeelemente 14, 16 und durch eine Hebebewegung des Keilelements 20 in Richtung der Hochachse z der Vorrichtung 14 zwischen den Biegeelementen 22, 24 zu positionieren, und nicht durch eine Absenkbewegung der Aufnahmeelemente 14, 16 und durch eine Absenkbewegung der Biegeelemente 22, 24.
Offenbart ist ein Verfahren zum Herstellen einer Heizwendel mit zwei Heizwendelschenkeln, die über eine Leitungsbrücke elektrisch miteinander verbunden sind, wobei zumindest ein die Leitungsbrücke bildender Wendelgang der Heizwendel definiert wird, die Heizwendel über den Wendelgang an einem Keilelement positioniert wird, seitlich des Wendelgangs zwei Biegeelemente in die Heizwendel eintauchen, zumindest einer der Biegeelemente derart verfahren wird, das der Wendelgang zumindest abschnittsweise verformt wird und die Heizwendel von dem Keilelement entnommen wird, eine Heizwendel mit einer integralen Leitungsbrücke und eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Heizwendeln mit einer integralen Leitungsbrücke zwischen zwei Heizwendelschenkeln zur Verwendung in kleinen Durchlauferhitzern in Blankdrahttechnik. Diese Durchlauferhitzer stellen Warmwasser für einen Benutzer in Privathaushalten (in Küchen oder Badezimmern) und/oder in gewerblichen Räumen, wie beispielsweise in Waschräumen, bereit.
Bezugszeichenliste
1 Heizwendel
2 Heizwendelschenkel
4 Heizwendelschenkel
6 Wendelgang
8 Wendelabschnitt
10 Kontaktbolzen
12 Kontaktbolzen
14 Vorrichtung
16 Aufnahmeelement
18 Aufnahmeelement
20 Keilelement
22 Biegeelement
24 Biegeelement
26 Auswurfelement
28 Aufnahme
30 Aufnahme
32 Grundkörper
34 Schmalseite
36 Keil
38 Keilfläche
40 Keilfläche
42 Grundkörper
44 Grundkörper
46 Keilvorsprung
48 Keilvorsprung
50 Seitenfläche
52 Seitenfläche
54 Spalt
56 Schrägfläche
58 Schrägfläche
60 Ausnehmung
X Längsachse Querachse Hochachse Winkel