DE19823505A1 - Device for heating media - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Medien, insbesondere von Flüssigkeiten.The present invention relates to a device for heating media, especially of liquids.
Bei herkömmlichen Vorrichtungen zur Erwärmung von Medien, z. B. bei Warm wasserboilern erfolgt die Erwärmung des Mediums in einem Behälter dadurch, daß Heizelemente in den Behälter, z. B. in Form von Heizstäben, eingebracht werden. Dabei müssen die Ein- und Austrittsstellen der Heizelemente abgedichtet werden, um ein Entweichen des Mediums zu verhindern. Dies bringt einen erhöh ten Konstruktionsaufwand mit sich. Zudem steht das Heizelement bei herkömm lichen Vorrichtungen unmittelbar mit dem zu erwärmenden Medium in Kontakt. Bei einer Beschädigung des Heizelementes kann es somit bei einigen Medien wie z. B. Wasser zusätzlich zu einem Sicherheitsrisiko kommen.In conventional devices for heating media, e.g. B. in warm water boilers, the medium is heated in a container by that heating elements in the container, e.g. B. introduced in the form of heating rods become. The entry and exit points of the heating elements must be sealed to prevent the medium from escaping. This brings an increase construction effort. In addition, the heating element is at conven union devices directly in contact with the medium to be heated. If the heating element is damaged, some media such as e.g. B. water come in addition to a security risk.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Medien schnell und zuverlässig erwärmt werden können und bei der keine Pro bleme bezüglich der Dichtigkeit des Behälters und einer Einwirkung des Medi ums auf das Heizelement bestehen.The object of the present invention is to provide a device with which Media can be heated quickly and reliably and with no Pro blemishes regarding the tightness of the container and the influence of the media insist on the heating element.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgabe durch eine Vor richtung gelöst werden kann, bei der ein geeignetes Heizelement zum Erwärmen des Mediums außerhalb des Behälters angeordnet ist und ein gezieltes Eindringen der erzeugten Wärme in den Behälter erlaubt.The invention is based on the knowledge that this task by a front direction can be solved in which a suitable heating element for heating of the medium is arranged outside the container and targeted penetration the heat generated allowed in the container.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Erwärmen von Medien gelöst, die mindestens einen Behälter zur Aufnahme des Mediums, und mindestens ein flächiges Widerstandsheizelement umfaßt, wobei das Wider standsheizelement an zumindest einem Teil der Außenseite des Behälters ange ordnet ist und dessen Widerstandsmasse ein elektrisch leitendes Polymer umfaßt.The object is achieved by a device for heating Media solved, the at least one container for holding the medium, and comprises at least one flat resistance heating element, the counter parking heater on at least part of the outside of the container is arranged and the resistance mass comprises an electrically conductive polymer.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung befindet sich das Heizelement außerhalb des Behälters, wodurch der Behälter neben einer Öffnung zum Befüllen und Entleeren keine weiteren Öffnungen aufzuweisen braucht und die Dichtigkeit des Behälters somit ohne konstruktiven Aufwand gewährleistet werden kann. Wei terhin bestehen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Sicherheitsrisiken. Das elektrische Widerstandsheizelement tritt mit dem zu erwärmenden Medium nicht in Kontakt. Ein Eindringen des Mediums in das Heizelement und dadurch verursachte Kurzschlüsse oder Beschädigungen des Widerstandsheizelementes können somit vermieden werden.In the arrangement according to the invention, the heating element is outside of the container, whereby the container next to an opening for filling and Empty no further openings need and the tightness of the Container can thus be guaranteed without any design effort. Wei Furthermore, there are no safety risks in the device according to the invention. The electrical resistance heating element occurs with the medium to be heated not in contact. Penetration of the medium into the heating element and thereby caused short circuits or damage to the resistance heating element can thus be avoided.
Zudem dient bei Verwendung eines elektrisch leitenden Polymers das Wider standsheizelement als schwarzer Körper, der Strahlungen aller Wellenlängen ab geben kann. Mit abnehmender Temperatur verschiebt sich die Wellenlänge der abgestrahlten Strahlung immer mehr zum Infrarot. Diese Infrarot-Strahlung kann somit in den Behälter eindringen und das darin befindliche Medium erwärmen. Durch die Tiefenwirkung sind in dem Heizelement selber keine besonders hohen Temperaturen erforderlich. Insbesondere bei der Erwärmung von z. B. Wasser wird das Ausfallen von Kalk und anderen Mineralsalzen dadurch vermieden.In addition, the contradiction is used when using an electrically conductive polymer auxiliary heating element as a black body, which emits radiation of all wavelengths can give. As the temperature decreases, the wavelength of the radiated radiation more and more to infrared. This infrared radiation can thus penetrate the container and heat the medium inside. Due to the depth effect, the heating element itself is not particularly high Temperatures required. Especially when heating z. B. water this prevents lime and other mineral salts from precipitating.
Durch die Wahl einer Widerstandsmasse, die ein elektrisch leitendes Polymer umfaßt, kann das Widerstandsheizelement auch mechanischen Belastungen standhalten. Die Polymere weisen eine solche Flexibilität auf, daß sie auch unter Belastung nicht zu Abrissen in der Widerstandsmasse neigen, wodurch eine loka le Überhitzung auftreten würde.By choosing a resistance mass that is an electrically conductive polymer includes, the resistance heating element can also mechanical loads withstand. The polymers have such flexibility that they can also be used Stress does not tend to tear off in the resistance mass, which creates a loka le overheating would occur.
Mit dieser Widerstandsmasse kann somit ein flächiges Widerstandsheizelement realisiert werden, das über große Bereiche der Fläche zuverlässig Wärme abge ben kann. Diese gleichmäßige Wärmeabgabe über eine große Fläche ist insbe sondere bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Vorteil, da das Medium im Behälter gleichmäßig erwärmt wird.A flat resistance heating element can thus be used with this resistance mass be realized that reliably dissipates heat over large areas of the area can. This uniform heat emission over a large area is particularly important particularly advantageous in the device according to the invention, since the medium in Container is heated evenly.
Die Verwendung eines Widerstandsheizelementes, dessen Widerstandsmasse ein elektrisch leitendes Polymer umfaßt, hat weiterhin den Vorteil, daß dieses auch bei niedrigen Spannungen ausreichend Wärme erzeugt. Mit dem erfindungsge mäß verwendeten Widerstandsheizelement können bei geringen Spannungen Leistungen bis zu 30 kW/m2 auch im Langzeitbetrieb erzielt werden.The use of a resistance heating element, the resistance of which comprises an electrically conductive polymer, has the further advantage that it generates sufficient heat even at low voltages. With the resistance heating element used according to the invention, outputs of up to 30 kW / m 2 can also be achieved in long-term operation at low voltages.
Das Widerstandsheizelement kann eine Form aufweisen, in der es mindestens zwei Elektroden umfaßt, die sich in Längsrichtung durch die Fläche der Wider standsmasse erstrecken, wobei der an den Elektroden angelegte Strom die Wi derstandsmasse senkrecht zu der Dicke der Widerstandsmasse durchfließt. Als Elektroden werden im Folgenden die Teile des Widerstandsheizelementes be zeichnet, die der Stromzu- oder -abführung zu bzw. von der Widerstandsmasse dienen. Die Elektroden können sich auch in Breitenrichtung durch die Fläche der Widerstandsmasse erstrecken. Die Verwendung eines solchen Widerstandsheize lementes bringt den Vorteil mit sich, daß die Widerstandsmasse, die zwischen den Elektroden liegt und sich beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden erwärmt, unmittelbar mit der Außenfläche des Behälters in Kontakt steht. Wär meverluste können so minimiert werden.The resistance heating element can have a shape in which it is at least comprises two electrodes which extend longitudinally through the surface of the counter stand mass, the current applied to the electrodes the Wi the mass flows perpendicular to the thickness of the resistance mass. As In the following, electrodes will be the parts of the resistance heating element records the current supply or discharge to or from the resistance mass to serve. The electrodes can also extend in the width direction through the surface of the Extend resistance mass. The use of such resistance heating lementes has the advantage that the resistance mass between the electrodes and when a voltage is applied to the electrodes heated, is in direct contact with the outer surface of the container. Would Measurement losses can be minimized in this way.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Widerstandsmasse ein Gitter umfassen, wobei die Fäden des Gitters aus einem Kunststoff aus dem elektrisch leitenden Polymer gebildet sind oder die Fäden des Gitters aus einem anderen Material besteht und mit diesem Kunststoff beschichtet sind. Dieses Gitter läßt sich aufgrund seiner Flexibilität leicht an der Außenwand des Behälters anord nen. Hierdurch kann ein guter Kontakt zwischen dem Behälter und dem Wider standsheizelement hergestellt und der Wärmeübergang zwischen Behälter und Widerstandsheizelement noch verbessert werden. Zudem weist das Gitter eine gewisse Flexibilität auf. Baucht sich der Behälter aufgrund der Befüllung mit dem Medium oder aufgrund der Erwärmung des Mediums aus, so kann das Gitter diese mechanische Belastung aufnehmen, ohne daß es zu einer ungleichmäßigen Wärmeabgabe über die Fläche kommen würde. Zum einen lassen die in einem Gitter definierten Kreuzungspunkte keine Relativänderung im Abstand zwischen den einzelnen Fäden des Gitters zu und zum anderen besteht durch das gewählte Material, das ein elektrisch leitendes Polymer umfaßt, nicht die Gefahr des Abris ses der Fäden und damit der elektrischen Leitung. Auch bei mechanischer Bela stung kann also eine lokale Temperaturerhöhung nicht auftreten und es erfolgt weiterhin eine gleichmäßige Wärmeabgabe über die Fläche des Gitters.In the device according to the invention, the resistance mass can be a grid comprise, wherein the threads of the grid made of a plastic from the electrical conductive polymer are formed or the threads of the lattice from another Material exists and are coated with this plastic. This grid leaves can easily be arranged on the outer wall of the container due to its flexibility nen. This allows good contact between the container and the counter parking heater and the heat transfer between the container and Resistance heating element can still be improved. The grid also has one certain flexibility. The container bulges due to the filling the medium or due to the heating of the medium, so the grid absorb this mechanical load without causing an uneven Heat would come across the surface. For one thing, they let you in one Grid defined intersection points no relative change in the distance between to the individual threads of the grid and on the other hand consists of the chosen one Material comprising an electrically conductive polymer does not pose the risk of being torn off ses the threads and thus the electrical line. Even with mechanical bela So a local temperature increase cannot occur and it takes place an even heat emission over the surface of the grid.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Widerstandsheizelement zwei flächige Elektroden umfassen, zwischen denen die Widerstandsmasse in Form einer Schicht angeordnet ist, wobei die Elektroden diese zumindest teilweise be decken und zumindest eine der Elektroden der Außenwand des Behälters zuge wandt ist. Bei dieser Ausführungsform durchfließt der Strom, der an die Elektro den angelegt wird, den Schichtwiderstand im wesentlichen in der Dicke. Die Elektroden bestehen vorzugsweise aus einem gut leitenden Material. Örtliche Überhitzungen können durch die gute Wärmeleitfähigkeit der Elektroden abgelei tet werden. Überhitzungen können somit nur in Richtung der Schichtdicke auftre ten und wirken sich aber aufgrund der geringen Schichtdicke bei dem flächigen Widerstandsheizelement nicht negativ aus. Ein weiterer Vorteil eines solchen Aufbaus des Widerstandsheizelementes in der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß dadurch auch eine von außen, z. B. vom Behälter hervorgerufene lokale Temperaturerhöhung durch das Widerstandsheizelement ideal ausgegli chen werden kann. According to a further embodiment, the resistance heating element can have two Include flat electrodes, between which the resistance mass in shape a layer is arranged, the electrodes being at least partially cover and at least one of the electrodes of the outer wall of the container turns. In this embodiment, the current that flows to the electrical flows which is applied, the sheet resistance essentially in the thickness. The Electrodes are preferably made of a highly conductive material. Local Overheating can dissipate due to the good thermal conductivity of the electrodes be tested. Overheating can therefore only occur in the direction of the layer thickness However, due to the thin layer thickness, they have an effect on the flat surface Resistance heating element not negative. Another advantage of such Construction of the resistance heating element in the device according to the invention lies in the fact that this also means an outside, e.g. B. caused by the container local temperature increase ideally balanced by the resistance heating element can be.
Gemäß einer Ausführungsform umfaßt der Schichtwiderstand eine Kunststoff- Matrix aus dem elektrisch leitenden Polymer mit einem positiven Temperatur koeffizienten des elektrischen Widerstandes und ein in der Matrix fein verteiltes, thermisch und elektrisch isolierendes Füllmaterial. Durch diesen Aufbau fungiert der Schichtwiderstand zugleich als Abstandhalter zwischen den Elektroden. Das Füllmaterial bewirkt weiterhin, daß der Stromfluß nicht den kürzesten Weg zwi schen den Elektroden nehmen kann, sondern an dem Füllmaterial abgelenkt oder aufgespalten wird. Dadurch wird eine optimale Ausnutzung der zugeführten Energie erzielt.According to one embodiment, the sheet resistor comprises a plastic Matrix made of the electrically conductive polymer with a positive temperature coefficients of electrical resistance and a finely distributed in the matrix, thermally and electrically insulating filling material. Works through this structure the sheet resistance also acts as a spacer between the electrodes. The Filling material also causes the current flow not the shortest path between can take the electrodes, but distracted at the filling material or is split up. This ensures optimal use of the feed Energy achieved.
Gemäß einer Ausführungsform weist das elektrisch leitende Polymer der Wider standsmasse des Widerstandsheizelementes einen positiven Temperaturkoeffizi enten des elektrischen Widerstandes auf. Hierdurch wird ein Selbstregeleffekt bezüglich der maximal erreichbaren Temperatur erzielt. Dieser Effekt ist dadurch bedingt, daß aufgrund des positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes der Widerstandsmasse der Stromfluß durch die Widerstandsmasse sich in Abhängigkeit von der Temperatur regelt. Je höher die Temperatur an steigt, um so geringer wird die Stromstärke, bis sie schließlich bei einem be stimmten thermischen Gleichgewicht unmeßbar klein ist. Eine lokale Überhit zung und ein Durchbrennen der Widerstandsmasse kann daher zuverlässig verhin dert werden. Dieser Selbstregeleffekt ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung von großer Bedeutung, da es bei ungenügendem Kontakt eines Teils des Wider standsheizelementes, z. B. durch Ablösen vom Behälter, zu einem schlechten Wärmeübergang auf die Außenseite des Behälters kommen kann. Auch in dem Fall, daß der Behälter nur teilweise mit dem Medium befüllt ist, kann die erzeug te Wärme in den unbefüllten Bereichen schlecht abgeführt werden und es ist da her wichtig, den Selbstregeleffekt der Widerstandsmasse der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausnutzen zu können, um lokale Überhitzungen zu vermeiden. According to one embodiment, the electrically conductive polymer has the counter resistance of the resistance heating element has a positive temperature coefficient electrical resistance. This creates a self-regulating effect achieved with regard to the maximum achievable temperature. This is the effect conditioned that due to the positive temperature coefficient of the electrical Resistance of the resistance mass the current flow through the resistance mass regulates itself depending on the temperature. The higher the temperature rises, the lower the current intensity becomes, until it finally reaches a be agreed thermal equilibrium is immeasurably small. A local hit Tongue and a burning of the resistance mass can therefore reliably prevent be changed. This self-regulating effect is for the device according to the invention of great importance, since there is insufficient contact of a part of the contr parking heater, z. B. by detaching from the container, to a bad one Heat transfer can come to the outside of the container. Also in that If the container is only partially filled with the medium, it can generate te heat is poorly dissipated in the unfilled areas and it is there important, the self-regulating effect of the resistance mass of the invention To be able to use the device to avoid local overheating.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt diese zwei Behälter, zwischen denen ein Widerstandsheizelement so an geordnet ist, daß die eine Oberfläche des Widerstandsheizelementes an der Au ßenseite des einen Behälters und die gegenüberliegende Oberfläche des Wider standsheizelementes an der Außenseite des anderen Behälters angeordnet ist. Vorteil dieser Ausführungsform ist es, daß die Wärmeverluste minimiert werden können. Das Widerstandsheizelement gibt Wärme in alle Richtungen ab. Durch das Anordnen der beiden Behälter an jeweils einer Oberfläche des flächigen Wi derstandsheizelementes wird somit der größte Teil der erzeugten Wärme an die Behälter und damit an das zu erwärmende Medium abgegeben. Die Anordnung des Widerstandsheizelementes zwischen den beiden Behältern hat zusätzlich den Vorteil, daß das Widerstandsheizelement an die Behälter angepresst wird, wenn sich diese durch das Befüllen oder durch die Erwärmung ausdehnen. Ein Ablösen des Widerstandsheizelementes von der Behälteraußenseite wird damit vermieden und der Kontakt zwischen dem Widerstandsheizelement und den Behältern noch verbessert, wodurch auch der Wärmeübergang optimiert wird.According to a preferred embodiment of the device according to the invention comprises these two containers, between which a resistance heating element is attached is ordered that the one surface of the resistance heating element on the Au the outside of one container and the opposite surface of the counter parking heater is arranged on the outside of the other container. The advantage of this embodiment is that the heat losses are minimized can. The resistance heating element emits heat in all directions. By arranging the two containers on one surface of the flat Wi derstandsheizelementes the largest part of the heat generated to the Containers and thus released to the medium to be heated. The order the resistance heating element between the two containers also has the Advantage that the resistance heating element is pressed onto the container when these expand due to filling or warming. A releasing the resistance heating element from the outside of the container is thus avoided and the contact between the resistance heating element and the containers improved, which also optimizes the heat transfer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Vorrich tung mindestens zwei Behälter, die so miteinander verbunden sind, daß das Me dium die Behälter nacheinander durchfließen kann. Bei dieser Ausführungsform kann das Medium in einem ersten Behälter vorgewärmt und in einem zweiten oder weiteren Behälter auf die Solltemperatur aufgeheizt werden.According to a further embodiment, the device according to the invention comprises tion at least two containers that are connected so that the me dium can flow through the containers one after the other. In this embodiment the medium can be preheated in a first container and in a second or other containers are heated to the target temperature.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mindestens zwei Behälter umfas sen, die Einrichtungen aufweisen, die ein separates Befüllen und Entleeren je weils eines Behälters erlauben. Vorteil dieser Ausführungsform ist die rasche Verfügbarkeit der gesamten erwärmten Menge des Mediums.The device according to the invention can also comprise at least two containers sen, which have facilities that each a separate filling and emptying allow because of a container. The advantage of this embodiment is that it is quick Availability of the entire heated amount of the medium.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt ei nen Wassererwärmer dar. Bei dieser Verwendung der Vorrichtung können die Vorteile der Erfindung besonders ausgenutzt werden. So kann das Wasser ohne Risiken besonders rasch erhitzt und ein Verkalken vermieden werden. Zudem erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine flache Bauweise, die sowohl Platzersparnis als auch eine gleichmäßige Erwärmung des Wassers mit sich bringt. Bei einer flachen Ausgestaltung wird vorzugsweise eine der Oberflächen des Behälters vollständig von einem Widerstandsheizelement bedeckt.A preferred embodiment of the device according to the invention provides NEN water heater. When using the device, the Advantages of the invention are particularly exploited. So the water can be without Risks are heated particularly quickly and calcification can be avoided. In addition The device according to the invention also allows a flat design, both Saving space as well as even heating of the water brings. In the case of a flat design, one of the surfaces is preferably of the container completely covered by a resistance heating element.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Figuren, die die Aus führungsformen der Erfindung schematisch darstellen, beschrieben.The invention is described below with reference to the accompanying figures, which show the represent schematically described embodiments of the invention.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1: Perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Behältern und dazwischen angeordnetem Wider standsheizelement; Fig. 1: Perspective view of an embodiment of the device according to the invention with two containers and interposed opposing heating element;
Fig. 2: Perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit git terartigem Widerstandsheizelement; Fig. 2: Perspective view of a device according to the invention with git ter-like resistance heating element;
Fig. 3: Perspektivische Teilschnittansicht einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Vorrichtung mit einem Widerstandsheizelement mit flä chigen Elektroden. Fig. 3: Perspective partial sectional view of an embodiment of the inventive device with a resistance heating element with flat electrodes.
Fig. 4: Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit flächigen Elektroden; Fig. 4: side view of another embodiment of the device according to the invention with flat electrodes;
Fig. 5: Seitenansicht eines erfindungsgemäß verwendeten Widerstandsheize lementes mit zwei Elektroden und mehreren leitenden Schichten. Fig. 5: Side view of a resistance heating element used according to the invention with two electrodes and several conductive layers.
In Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 aus zwei Behältern 21, 22. Zwischen diesen Behältern 21, 22 ist das Widerstandsheizelement 3 angeord net. Die gezeigte Ausführungsform weist eine flache Konstruktion auf, bei der das Widerstandsheizelement 3 an einer flachen Seite der Behälter 21, 22 anliegt und diese weitestgehend bedeckt.In Fig. 1, the device 1 of the invention 22 consists of two containers 21. Between these containers 21 , 22 , the resistance heating element 3 is net angeord. The embodiment shown has a flat construction, in which the resistance heating element 3 rests on a flat side of the containers 21 , 22 and largely covers them.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, bei der die Wider standsmasse 33 des Widerstandsheizelementes 3 einen gitterartigen Aufbau be sitzt. Das Widerstandsheizelement 3 ist an einer Seite des Behälters 2 angeordnet und bedeckt dort die Außenwand weitestgehend. Die Elektroden 31, 32 erstrecken sich in Längsrichtung durch die Widerstandsmasse 33, wodurch der an ihnen angelegte Strom die Widerstandsmasse 33 senkrecht zur Dicke der Widerstands masse 33 durchfließt. Diese Richtung ist in Fig. 2 durch einen Pfeil angedeutet. Der Behälter 2 weist weiterhin eine Befühleinrichtung 23 für das Zuführen des zu erwärmenden Mediums und eine Entleereinrichtung 24 zum Abführen des er wärmten Mediums auf. Wie in Fig. 2 gezeigt erstrecken sich die Elektroden 31, 32 über das Widerstandsheizelement 3 und den Behälter 2 hinaus, wodurch der Anschluß der Elektroden 31, 32 an die Stromversorgungsquelle (nicht dargestellt) ermöglicht wird.In Fig. 2, an apparatus according to the invention is shown, in which the opposing mass 33 of the resistance heating element 3 is a lattice-like structure. The resistance heating element 3 is arranged on one side of the container 2 and covers the outer wall there as far as possible. The electrodes 31, 32 through the resistance mass 33 extend longitudinally through the resistive mass 33, whereby the voltage applied to them perpendicular to the current thickness of the resistance mass 33 flows through. This direction is indicated in Fig. 2 by an arrow. The container 2 also has a filling device 23 for supplying the medium to be heated and an emptying device 24 for discharging the heated medium. As shown in FIG. 2, the electrodes 31 , 32 extend beyond the resistance heating element 3 and the container 2 , thereby enabling the electrodes 31 , 32 to be connected to the power supply source (not shown).
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, bei der ein flächiges Widerstandsheizelement 3 mit flächigen Elektroden 33, 34 verwendet wird. In der gezeigten Ausführungsform liegt die Elektrode 34 an der Außenwand des Behälters 2 an und bedeckt diese Seite des Behälters wei testgehend. Auf der Elektrode 34 ist der Schichtwiderstand 33 angeordnet. Dieser besteht aus einer Kunststoffmatrix 35 aus elektrisch leitendem Polymer und weist fein verteilten, thermisch und elektrisch isolierenden Füllstoff 36 auf. Auf dem Schichtwiderstand 33 ist die zweite Elektrode 33 angeordnet, die diesen bedeckt.In Fig. 3 shows a further embodiment of the device according to the invention is shown in which a planar resistance heating element 3 with flat electrodes 33, 34 is used. In the embodiment shown, the electrode 34 bears against the outer wall of the container 2 and covers this side of the container in a white test. The sheet resistor 33 is arranged on the electrode 34 . This consists of a plastic matrix 35 made of electrically conductive polymer and has finely divided, thermally and electrically insulating filler 36 . The second electrode 33 , which covers it, is arranged on the sheet resistor 33 .
In Fig. 4 ist auf dem Behälter 2 eine elektrisch leitende Schicht 37 angeordnet, die von einem Schichtwiderstand 33 bedeckt ist. Auf diesem Schichtwiderstand 33 sind zwei äußere flächige Elektroden 38, 39 von einander beabstandet ange ordnet. In Fig. 4, an electrically conductive layer 37 is arranged on the container 2 , which is covered by a sheet resistor 33 . On this sheet resistor 33 , two outer flat electrodes 38 , 39 are spaced from each other.
Wird bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform Strom an die Elektroden 31, 32 angelegt, so fließt dieser durch die Widerstandsmasse 33, die elektrisch leiten des Polymer umfaßt, und erwärmt diese. Die so erzeugte Wärme dringt über die Außenwand des Behälters 2 in das Innere ein und erwärmt das darin befindliche Medium. Durch die flächige Ausgestaltung des Widerstandsheizelementes 3 kann die erzeugte Wärme über eine große Fläche an den Behälter und damit das Medi um abgegeben werden.If, in the embodiment shown in FIG. 2, current is applied to the electrodes 31 , 32 , it flows through the resistance mass 33 , which comprises electrically conducting the polymer, and heats it. The heat generated in this way penetrates into the interior via the outer wall of the container 2 and heats the medium located therein. Due to the flat design of the resistance heating element 3 , the heat generated can be emitted over a large area to the container and thus the medium.
Aufgrund der Flexibilität des Widerstandsheizelementes 3, insbesondere bei der Ausführungsform, in der die Widerstandsmasse 33 gitterartig ist, kann sich dieses auch an Oberflächen anlegen, die nicht eben sind. Der Behälter kann somit auch andere Formen als die gezeigte aufweisen.Due to the flexibility of the resistance heating element 3 , in particular in the embodiment in which the resistance mass 33 is lattice-like, it can also contact surfaces that are not flat. The container can thus also have shapes other than that shown.
Besteht die Widerstandsmasse aus einem Gitter, dessen Fäden mit dem elektrisch leitenden Polymer beschichtet sind, so können diese Fäden als Grundmaterial Carbon-, Glas- oder Metallfasern oder Kunststoffasern z. B. aus Polyamid oder Polyester umfassen. Bei der so gebildeten Widerstandsmasse bestehen die Fäden des Gitters aus einer Mehrzahl fadenförmiger Trägermaterialien, z. B. Carbonfa sern und bzw. oder Glas- oder Metallfasern, die in das elektrisch leitende Poly mer eingearbeitet bzw. mit diesem beschichtet sein können. Werden Carbonfa sern verwendet, so ist es möglich, diese sowohl zur Verstärkung als auch zur Stromleitung zu verwenden, während beim Einsatz von Glasfasern gegebenen falls aber auch kombiniert mit den Carbonfasern zu Erzielung einer besseren Leitfähigkeit Metallfasern, beispielsweise aus Kupfer oder ähnlich gut leitendem Material mit eingebettet sein können. Durch eine unterschiedliche Anzahl der in den Gitterfäden angeordneten fadenförmigen Trägermaterialien wird eine unter schiedliche Leitfähigkeit erreicht. Die Elektroden können als Lahnbänder ausge staltet sein. The resistance mass consists of a grid, the threads of which are connected to the electrical conductive polymer are coated, so these threads as the base material Carbon, glass or metal fibers or plastic fibers e.g. B. made of polyamide or Include polyester. The threads exist in the resistance mass thus formed the grid from a plurality of thread-like carrier materials, for. B. Carbonfa sern and / or glass or metal fibers that are in the electrically conductive poly may be incorporated or coated with this. Become a carbonfa sern, it is possible to use them both for amplification and for Use power line while given fiber optics if combined with the carbon fibers to achieve a better one Conductivity Metal fibers, for example made of copper or similarly good conductors Material can be embedded. By a different number of in the lattice threads arranged thread-like carrier materials is a under different conductivity reached. The electrodes can be made as tapes be.
Bei der Ausführungsform, bei der die Widerstandsmasse gitterartig aufgebaut ist und die Fäden des Gitters aus dem elektrisch leitenden Polymer gebildet sind, kann der Durchmesser der Fäden des Gitters, die parallel zu den Elektroden ver laufen, kleiner als der Durchmesser der Fäden, die senkrecht zu diesen verlaufen sein. Durch diese Querschnittsverteilung kann ein gleichmäßiger Stromdurch gang über die gesamte Fläche der Widerstandsmasse erzielt werden. Dieser gleichmäßige Stromdurchgang kann auch durch geeignete Wahl des Materials der Fäden erzielt werden. Hierbei wird das Material für die Fäden, die senkrecht zu den Elektroden verlaufen, so gewählt, daß dieses einen höheren Leitwert auf weist, als das der parallel zu diesen verlaufenden Fäden. Der Stromfluß durch die Fäden oder deren Beschichtung wird somit geregelt und verteilt sich ideal über die gesamte Fläche. Als Widerstandsmasse kann auch ein Stützgewebe, z. B. aus Kunststoff, das mit dem elektrisch leitenden Polymer auf beiden Seiten bestri chen wurde und so durchgehende Schichten auf dem Stützgewebe erhalten wur den, dienen.In the embodiment in which the resistance mass is constructed like a lattice and the threads of the grid are formed from the electrically conductive polymer, can the diameter of the threads of the grid, which ver parallel to the electrodes run, smaller than the diameter of the threads that are perpendicular to these be. This cross-sectional distribution enables a uniform current to flow through can be achieved over the entire area of the resistance mass. This uniform current passage can also be achieved by suitable choice of material Threads can be achieved. This is the material for the threads that are perpendicular to the electrodes run so chosen that this has a higher conductivity points than that of the threads running parallel to these. The flow of electricity through the Threads or their coating is thus regulated and ideally distributed over the entire area. A support fabric, e.g. B. from Plastic coated with the electrically conductive polymer on both sides Chen and so continuous layers were obtained on the support fabric to serve.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie diese schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, durchfließt der Strom die Widerstandsmasse in Dickenrich tung des Widerstandsheizelementes, wenn die Elektroden an eine Stromquelle (nicht gezeigt) angeschlossen werden. Die erzeugte Wärme wird an den Behälter und damit das Medium abgegeben. Die verwendeten Füllstoffe können Glas, Steinwollfasern, Keramiken oder Kunststoff sein. Es liegt auch im Sinne der Er findung, die Widerstandsschicht des Heizelements durch mit elektrisch leitendem Polymer versehenen Glasfasern zu bilden. So kann die Widerstandsschicht bei spielsweise eine Glasfasermatte umfassen, die mit elektrisch leitendem Polymer durch Eintauchen getränkt wurde. Weiterhin können Widerstandschichten ver wendet werden, die Keramikpartikel wie z. B. Barium-Titanat umfassen. Trotz dieser Keramik kann der Temperaturkoeffizient der erfindungsgemäß verwende ten Widerstandsmasse des elektrischen Widerstandes negativ sein. In the embodiment of the present invention, as shown schematically in FIG. 3, the current flows through the resistance mass in the thickness direction of the resistance heating element when the electrodes are connected to a current source (not shown). The heat generated is released to the container and thus the medium. The fillers used can be glass, rock wool fibers, ceramics or plastic. It is also within the meaning of the invention to form the resistance layer of the heating element by glass fibers provided with an electrically conductive polymer. For example, the resistance layer can comprise a glass fiber mat that has been soaked with electrically conductive polymer by immersion. Furthermore, resistance layers can be used ver, the ceramic particles such. B. include barium titanate. Despite this ceramic, the temperature coefficient of the resistance mass of the electrical resistance used according to the invention can be negative.
Bei einem negativen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes wird ein sehr geringer Einschaltstrom benötigt. Zudem regelt sich die erfindungs gemäß verwendete Widerstandsmasse bei einer Temperatur von etwa 80°C zu rück, so daß ab dieser Temperatur der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes positiv wird.With a negative temperature coefficient of electrical resistance a very low inrush current is required. In addition, the invention regulates itself according to the resistance mass used at a temperature of about 80 ° C back, so that from this temperature the temperature coefficient of the electrical Resistance becomes positive.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind auf der dem Behälter abge wandten Seite zwei flächige Elektroden angeordnet und durch eine Isolation voneinander getrennt. Diese Isolation kann durch Vorsehen eines Isolationsstückes aus Isoliermaterial oder durch Luft erfolgen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Widerstandsmasse, die dem Behälter zugewandt ist, wird eine Schicht aus elektrisch leitendem Material z. B. in Form einer Metallfolie oder Metallblech aufgebracht. Diese elektrisch leitende Schicht wird nicht an die Stromquelle an geschlossen. Werden bei dieser Ausführungsform die beiden flächigen Elektro den an eine Stromquelle angeschlossen, so fließt der Strom von der einen kon taktierten Elektrode durch die Dicke der Widerstandsmasse zu der elektrisch lei tenden Schicht, wird in dieser weitergeleitet und fließt durch die Widerstands masse zurück zu der zweiten kontaktierten Elektrode. Ein solcher Aufbau des Widerstandsheizelementes bringt den Vorteil, daß dieses durch eine sehr geringe Spannung betrieben werden kann. Die Spannung kann bis zu der Hälfte der Spannung, die beim Aufbau mit zwei flächigen Elektroden, die die Widerstands masse zwischen sich einschließen, benötigt wird, reduziert werden. Die Verringe rung der Versorgungsspannung ist unter anderem auf den durch die Isolierung zwischen den benachbarten Elektroden gebildeten Widerstand zurückzuführen. Wird als Isolierung Luft gewählt, so wird der Widerstand durch den Abstand der Elektroden zueinander und damit durch den Oberflächenwiderstand bestimmt. Insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Hei zen von Medien als Warmwasserboiler ist ein Betreiben mit sehr geringer Span nung von besonderem Vorteil, da hierdurch das Sicherheitsrisiko minimiert wer den kann. Die Anordnung der beiden mit der Stromquelle kontaktierten Elektro den auf einer Seite des Schichtwiderstandes hat weiterhin zum Vorteil, daß der Kontakt zwischen dem Behälter und der elektrisch leitenden Folie oder Blech nicht durch Einrichtungen zur Stromversorgung gestört wird.In the embodiment shown in FIG. 4, two flat electrodes are arranged on the side facing away from the container and are separated from one another by insulation. This insulation can be done by providing an insulating piece made of insulating material or by air. On the opposite side of the resistance mass, which faces the container, a layer of electrically conductive material z. B. applied in the form of a metal foil or sheet metal. This electrically conductive layer is not connected to the power source. If in this embodiment the two flat electrodes are connected to a current source, the current flows from one contact electrode through the thickness of the resistance mass to the electrically conductive layer, is passed on in this and flows through the resistance mass back to the second contacted electrode. Such a construction of the resistance heating element has the advantage that it can be operated by a very low voltage. The voltage can be reduced by up to half the voltage that is required when building with two flat electrodes that enclose the resistance mass between them. The reduction in the supply voltage is due, among other things, to the resistance formed by the insulation between the adjacent electrodes. If air is selected as insulation, the resistance is determined by the distance between the electrodes and thus by the surface resistance. In particular when using the device according to the invention for heating media as a hot water boiler, operating with a very low voltage is of particular advantage, since this minimizes the safety risk. The arrangement of the two electrical contacts with the power source on one side of the sheet resistor has the further advantage that the contact between the container and the electrically conductive film or sheet is not disturbed by devices for power supply.
In Fig. 5 ist ein Widerstandsheizelement gezeigt, bei dem eine dünne Wider standsschicht 33 vorliegt. Auf beiden Seiten der Widerstandsschicht 33 sind je weils eine flächige Elektrode 38, 39 und mehrere leitende Schichten 37 angeord net. Die Elektroden 38, 39 sind jeweils am gegenüberliegenden Ende der Wider standsschicht 33 vorgesehen. Die Elektrode 38 und die leitenden Schichten 37 sind voneinander beabstandet und zu der an der gegenüberliegenden Seite der Widerstandsschicht 33 angeordneten Elektrode 39 und den leitenden Schichten 37 versetzt. Der an die Elektroden 38, 39 angelegte Strom durchfließt bei diesem Aufbau die Widerstandsschicht 33 und die leitenden Schichten 37 in der Rich tung, die in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist. Bei diesem Stromfluß dient die Widerstandsschicht 33 als eine Serienschaltung mehrerer elektrischer Widerstände, wodurch eine hohe Leistung erzielt werden kann. Hierbei wird so wohl der Widerstand in der Dicke der Widerstandsschicht 33, als auch der Ober flächenwiderstand in den Abständen zwischen den elektrisch leitenden Schichten 37 bzw. der elektrisch leitenden Schicht 37 und der Elektrode 38 bzw. 39 genutzt.In Fig. 5, a resistance heating element is shown, in which a thin resistance layer 33 is present. On both sides of the resistance layer 33 , a flat electrode 38 , 39 and a plurality of conductive layers 37 are arranged in each case. The electrodes 38 , 39 are each provided at the opposite end of the resistance layer 33 . The electrode 38 and the conductive layers 37 are spaced apart and offset from the electrode 39 and the conductive layers 37 arranged on the opposite side of the resistance layer 33 . The current applied to the electrodes 38 , 39 flows through this structure, the resistance layer 33 and the conductive layers 37 in the direction Rich, which is indicated in the drawing by arrows. With this current flow, the resistance layer 33 serves as a series connection of a plurality of electrical resistors, whereby high performance can be achieved. Here, the resistance in the thickness of the resistance layer 33 as well as the surface resistance in the distances between the electrically conductive layers 37 or the electrically conductive layer 37 and the electrode 38 or 39 are used.
Zudem bietet der große räumliche Abstand zwischen den Elektroden den Vorteil, daß ein unmittelbarer Kontakt zwischen diesen vermieden werden kann. Als Elektroden und elektrisch leitende Schichten können Metallfolien oder -bleche dienen. Insbesondere bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform des Wi derstandsheizelementes kann die Widerstandsschicht sehr dünn sein und eine Dicke von z. B. 1 mm aufweisen. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung das in Fig. 5 gezeigte Widerstandsheizelement so abzuwandeln, daß beide Elektroden auf einer Seite der Widerstandsschicht angeordnet sind. Bei dieser Ausführungs form befinden sich die leitenden Schichten voneinander beabstandet zwischen den an den Enden der Widerstandsschicht angeordneten Elektroden. Auf der ge genüberliegenden Seite der Widerstandsschicht sind die leitenden Schichten dazu versetzt und voneinander beabstandet angeordnet. Auch bei dieser Anordnung sind somit selbst bei geringer Schichtdicke der Widerstandsschicht hohe Leistun gen durch die Nutzung der Widerstandsschicht als Serienschaltung mehrerer Wi derstände und der gleichzeitigen Nutzung des Oberflächenwiderstandes erzielbar.In addition, the large spatial distance between the electrodes offers the advantage that direct contact between them can be avoided. Metal foils or sheets can serve as electrodes and electrically conductive layers. In particular, in the embodiment of Wi derstandsheizelementes shown in Fig. 5, the resistance layer can be very thin and a thickness of z. B. 1 mm. It is also within the scope of the invention to modify the resistance heating element shown in FIG. 5 such that both electrodes are arranged on one side of the resistance layer. In this embodiment, the conductive layers are spaced apart from one another between the electrodes arranged at the ends of the resistance layer. On the opposite side of the resistance layer, the conductive layers are offset and spaced apart. Even with this arrangement, even with a small layer thickness of the resistance layer, high powers can be achieved by using the resistance layer as a series connection of several resistors and simultaneously using the surface resistance.
Auch bei Widerstandsheizelementen, wie in Fig. 3 und 4, dargestellt sind dünne Widerstandsschichten möglich. Diese müssen aber einen hochohmigen elektrischen Widerstand aufweisen.Thin resistance layers are also possible with resistance heating elements, as shown in FIGS. 3 and 4. However, these must have a high-resistance electrical resistance.
Zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes zwischen der Widerstandsmasse und den Elektroden kann die Widerstandsmasse im Bereich der Elektroden mit einer aufgespritzten Schicht aus Metall versehen sein. Bei der Ausführungsform, bei der die Widerstandsmasse in Form einer Schicht vorliegt, wird die Oberfläche der Schicht mit Metall bespritzt und anschließend die flächige Elektrode aufge bracht. Ist die Masse gitterartig aufgebaut, so kann der Bereich des Gitters, durch den sich die Elektroden erstrecken sollen, vor dem Einbringen der Elektroden mit Metall bespritzt werden.To improve the electrical contact between the resistance mass and the electrodes, the resistance mass in the area of the electrodes be sprayed with a layer of metal. In the embodiment, where the resistance mass is in the form of a layer, the surface sprayed the layer with metal and then the flat electrode brings. If the mass is built up like a grid, the area of the grid can pass through which the electrodes should extend with before the electrodes are inserted Metal splashing.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform können sowohl ein flächiges Wi derstandsheizelement, bei dem der Stromfluß über die Fläche der Widerstands masse erfolgt, als auch ein flächiges Widerstandsheizelement, das in der Dicken richtung vom Strom durchflossen wird, eingesetzt werden. Das Widerstandsheiz element ist so zwischen den Behältern angeordnet, daß eine möglichst große Fläche der Außenwände der Behälter von dem Widerstandsheizelement bedeckt wird. Beim Anlegen einer Spannung gibt das Widerstandsheizelement Wärme in alle Richtungen ab und erwärmt somit gleichzeitig das Medium der beiden Behäl ter. Durch diese Anordnung wird die Erwärmung einer großen Menge des Medi ums mit geringem Stromverbrauch gewährleistet.In the embodiment shown in Fig. 1, both a flat Wi derstandsheizelement, in which the current flows over the surface of the resistance mass, and a flat resistance heating element, which is flowed through by the current in the thickness direction, can be used. The resistance heating element is arranged between the containers so that the largest possible area of the outer walls of the container is covered by the resistance heating element. When a voltage is applied, the resistance heating element emits heat in all directions and thus simultaneously heats the medium of the two containers. This arrangement ensures the heating of a large amount of the medium with low power consumption.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mehr als zwei Behälter umfassen, wobei vorzugsweise Widerstandsheizelemente so angeordnet sind, daß diese an zwei Behälter Wärme abgeben können. Der Fluß des zu erwärmenden Mediums kann so geführt werden, daß dieser jeweils nur einen oder mehrere Behälter durchströmt.The device according to the invention can also comprise more than two containers, resistance heating elements are preferably arranged so that these on two containers can give off heat. The flow of the medium to be heated can be done so that this only one or more containers flows through.
Die Widerstandsmasse wirkt zudem als "schwarzer Strahler". Die Strahlung im Infrarot-Bereich führt bei Behältern, die aus einem Material bestehen, das diese Strahlung transmittiert, z. B. Glas oder Kunststoff, zu einer Erwärmung des Me diums im Inneren des Behälters. Hierbei treten keine hohen Temperaturen an der Kontaktfläche des Widerstandsheizelementes an der Außenwand des Behälters auf. Unerwünschte Zersetzungsprozesse im Medium werden somit vermieden. Die Tiefenwirkung des Widerstandsheizelementes hat zudem den Vorteil, daß das Medium gleichmäßig erwärmt wird.The resistance mass also acts as a "black radiator". The radiation in Infrared range leads to containers that are made of a material that this Radiation transmitted, e.g. As glass or plastic, for heating the Me diums inside the container. No high temperatures occur at the Contact surface of the resistance heating element on the outer wall of the container on. Undesired decomposition processes in the medium are avoided. The depth effect of the resistance heating element also has the advantage that the medium is heated evenly.
Die Einrichtungen zum Befüllen und Entleeren können je nach Bedarf an ver schiedenen Stellen des Behälters angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie so an geordnet sein, daß sie einen größtmöglichen Abstand zu den Anschlüssen der Elektroden aufweisen. Dadurch kann auch bei eventuellen Undichtigkeiten des Einrichtungen ein Kontakt des Mediums mit den Elektroden und daraus resultie rende Nachteile ausgeschlossen werden. Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann zwischen dem Widerstandsheizelement und der Außenwand des Behälters eine elektrisch isolierende Schicht vorgesehen sein. Für diese Schicht wird vorzugs weise Polyester, Polyimid oder Polytetrafluorethylen verwendet. The equipment for filling and emptying can be used as required different locations of the container. Preferably they are on order that they are as far as possible from the connections of the Have electrodes. This means that even if there is a leak Establish contact of the medium with the electrodes and the result disadvantages are excluded. As a further security measure between the resistance heating element and the outer wall of the container electrically insulating layer may be provided. This layer is preferred as polyester, polyimide or polytetrafluoroethylene used.
Bevorzugt hat der Behälter die Form eines Quaders, bei dem die Höhe und Länge des Behälters groß im Verhältnis zu dessen Breite ist. Diese Form des Behälters erlaubt bei einem flächigen Widerstandsheizelement eine große Kontaktfläche mit dem Behälter und ein günstiges Verhältnis zwischen dieser Kontaktfläche und dem Volumen des Behälters. Die Heizfläche ist im Verhältnis zu dem Volu men des zu erwärmenden Mediums groß, wodurch eine schnelle und gleichmäßi ge Erwärmung erfolgen kann. Der Behälter kann aber auch z. B. einen runden Querschnitt aufweisen. Um diesen zylinderförmigen Behälter kann ein weiterer Behälter, der einen ringförmigen Querschnitt hat, angeordnet sein und das Wi derstandsheizelement in einem dadurch gebildeten Spalt zwischen den Behältern vorgesehen sein.The container preferably has the shape of a cuboid, in which the height and length of the container is large in relation to its width. This shape of the container allows a large contact area with a flat resistance heating element with the container and a favorable relationship between this contact area and the volume of the container. The heating surface is in relation to the volume medium of the medium to be heated, which means that it is quick and uniform ge heating can take place. The container can also, for. B. a round Have cross-section. Another can be placed around this cylindrical container Container that has an annular cross section, and the Wi derstandsheizelement in a gap thus formed between the containers be provided.
Es liegt weiterhin im Sinne der Erfindung, daß die Seitenwände des Behälters vollständig mit dem Widerstandsheizelement bedeckt sind. Hierbei wird die Wärme von allen Seiten in den Behälter abgegeben und das Medium schnell auf geheizt.It is also within the spirit of the invention that the side walls of the container are completely covered with the resistance heating element. Here, the Heat is emitted into the container from all sides and the medium quickly opens up heated.
Sind mehrere Behälter vorgesehen, die nacheinander von dem Medium durch flossen werden sollen, so können diese übereinander angeordnet sein, wobei die Einrichtung zum Entleeren des oberen Behälters an dessen Unterseite mit der Einrichtung zum Befüllen eines darunter angeordneten Behälters an dessen Ober seite verbunden ist. Sind die Behälter nebeneinander angeordnet, so kann der Medienfluß über Pumpen, die außerhalb der Behälter angeordnet sein können, bewirkt werden.Several containers are provided, one after the other, through the medium should be flowed, they can be arranged one above the other, the Device for emptying the upper container on its underside with the Device for filling a container located underneath at the top side is connected. If the containers are arranged next to each other, the Media flow via pumps, which can be arranged outside the container, be effected.
Die Behälter können aus Metall, Glas oder Kunststoff bestehen. Bevorzugt wird Polycarbonat verwendet. Durch die geringe Temperatur am Widerstandsheizele ment, die aufgrund der Tiefenwirkung der Widerstandsheizelemente ausreicht um das Medium zu erwärmen, besteht selbst bei der Verwendung von Kunststoffbe hältern keine Gefahr des Aufschmelzens des Behälters. The containers can be made of metal, glass or plastic. Is preferred Polycarbonate used. Due to the low temperature on the resistance heater ment that is sufficient due to the depth effect of the resistance heating elements heating the medium exists even when using plastic be no risk of melting the container.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sehr geringe Gesamtdicken aufweisen. So ist z. B. ein Warmwasserboiler mit einer Dicke von nur 8 cm mit der erfin dungsgemäßen Vorrichtung herstellbar. Diese geringe Dicke erlaubt ein Anbrin gen der Vorrichtung z. B. hinter Verblendungen in Küchen oder Badeausstattung.The device according to the invention can have very small overall thicknesses. So z. B. a hot water boiler with a thickness of only 8 cm with the inventions device according to the invention can be produced. This small thickness allows an attachment conditions of the device z. B. behind panels in kitchens or bathroom equipment.
Als elektrisch leitendes Polymer können insbesondere solche Polymere verwen det werden, die durch ein Verfahren erhalten werden, bei dem Polymer- Dispersionen, Polymer-Lösungen oder Polymere mit Metall- oder Halbmetall verbindungen oder deren Lösung in einer Menge versetzt werden, so daß auf ein Polymer-Molekül annähernd ein Metall- oder Halbmetallatom kommt. Dieser Mischung wird ein Reduktionsmittel in geringem Überschuß zugegeben oder durch bekannte thermische Zersetzung Metall- oder Halbmetallatome gebildet. Anschließend werden die gebildeten oder noch vorhandenen Ionen ausgewaschen und die Dispersionslösung oder das Granulat kann mit Graphit oder Ruß versetzt werden. Dadurch, daß eingebettete Leiterteilchen, z. B. Graphit, sich nicht berüh ren müssen, wenn ein wie oben beschrieben hergestelltes elektrisch leitendes Polymer verwendet wird, ist ein aus dem elektrisch leitenden Polymer mit Gra phit hergestellter Verbundstoff nicht nur mechanisch widerstandsfähig, sondern es ist auch die Leitfähigkeit unabhängig von einer mechanischen oder thermi schen Beanspruchung. Diese Unabhängigkeit der Leitfähigkeit ist insbesondere bei der vorliegenden Erfindung von besonderer Bedeutung, da sowohl mechani sche als auch thermische Beanspruchungen des Widerstandsheizelementes an der Erwärmungsvorrichtung wie oben beschrieben z. B. durch Ausbauchen der Behäl ter auftreten können.Such polymers can in particular be used as the electrically conductive polymer obtained by a method in which polymer Dispersions, polymer solutions or polymers with metal or semimetal compounds or their solution are added in an amount so that on a Polymer molecule comes close to a metal or semimetal atom. This A small excess or a reducing agent is added to the mixture metal or semimetal atoms formed by known thermal decomposition. The ions that are formed or are still present are then washed out and graphite or carbon black can be added to the dispersion solution or the granules become. The fact that embedded conductor particles, for. B. graphite, do not touch if an electrically conductive Polymer used is one of the electrically conductive polymer with Gra The composite made by phit is not only mechanically resistant, but also it is also the conductivity independent of any mechanical or thermal stress. This independence of conductivity is special of particular importance in the present invention, since both mechani cal as well as thermal stresses of the resistance heating element on the Heater as described above e.g. B. by bulging the container ter can occur.
Die erfindungsgemäß eingesetzten elektrisch leitenden Polymere sind vorzugs weise frei von Ionen. Wie sich gezeigt hat, besitzen Polymere, die Ionen enthal ten, eine nur geringe Alterungsbeständigkeit bei Einwirkung von elektrischen Strömen. Das erfindungsgemäß verwendete elektrisch leitende Polymer hingegen ist auch bei längerer Beaufschlagung mit Strom alterungsbeständig. Als Reduktions mittel für das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung eines erfindungs gemäß eingesetzten elektrisch leitenden Polymers werden solche Reduktionsmit tel verwendet, die entweder keine Ionen bilden, weil sie thermisch bei der Verar beitung zersetzt werden, wie z. B. Hydrazin, oder mit dem Polymer selbst che misch reagieren, wie z. B. Formaldehyd oder solche, deren Überschuß oder Reak tionsprodukte sich leicht auswaschen lassen, wie z. B. Hypophosphite. Als Metall oder Halbmetalle werden vorzugsweise Silber, Arsen, Nickel, Graphit oder Mo lybdän verwendet. Besonders bevorzugt sind solche Metall oder Halbmetallver bindungen, die durch reine thermische Zersetzung das Metall oder Halbmetall ohne störende Reaktionsprodukte bilden. Insbesondere Arsenwasserstoff oder Nickelcarbonyl haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Es können sowohl elektrisch leitende Polymerisate wie Polystyrol, Polyvinylharze, Polyacrylsäure- Derivate und Mischpolymerisate derselben, als auch elektrisch leitende Polyami de und deren Derivate, Polyfluorkohlenwasserstoffe, Epoxyharze und Polyuret hane erzeugt werden.The electrically conductive polymers used according to the invention are preferred wise free of ions. As has been shown, have polymers that contain ions only a low resistance to aging when exposed to electrical Stream. The electrically conductive polymer used according to the invention, however is aging-resistant even when exposed to electricity for a long time. As a reduction agent for the above-described method for producing a fiction according to the electrically conductive polymer used, such reduction mit tel, which either do not form ions because they are thermally processed during processing be decomposed processing such. B. hydrazine, or che with the polymer itself react mixed, e.g. B. formaldehyde or those whose excess or reak tion products can be easily washed out, such as. B. Hypophosphites. As metal or semi-metals are preferably silver, arsenic, nickel, graphite or Mo lybdenum used. Such metal or semimetal compounds are particularly preferred bonds caused by pure thermal decomposition of the metal or semimetal form without disruptive reaction products. In particular arsenic or Nickel carbonyl have proven to be particularly advantageous. It can be both electrically conductive polymers such as polystyrene, polyvinyl resins, polyacrylic acid Derivatives and copolymers of the same, as well as electrically conductive polyamides de and their derivatives, polyfluorocarbons, epoxy resins and polyurethane can be generated.
Die erfindungsgemäß verwendeten elektrisch leitenden Polymere können z. B. hergestellt werden indem das Polymer mit 1-10 Gew.-% (bezogen auf das Poly mer) einer Vormischung, die nach einer der folgenden Rezepturen hergestellt wurde, versetzt wird.The electrically conductive polymers used according to the invention can, for. B. are produced by the polymer with 1-10 wt .-% (based on the poly mer) a premix produced according to one of the following recipes was transferred.
1470 Gew.-Teile Dispersion von Fluorkohlenwasserpolymer (55% Feststoff in Wasser), 1 Gew.-Teil Netzmittel, 28 Gew.-Teile Silberni tratlösung 10%, 6 Gew.-Teile Kreide, 8 Gew.-Teile Ammoniak, 20 Gew.-Teile Ruß, 214 Gew.-Teile Graphit, 11 Gew.-Teile Hydrazinhy drat.1470 parts by weight dispersion of fluorocarbon polymer (55% Solid in water), 1 part by weight of wetting agent, 28 parts by weight of silver tread solution 10%, 6 parts by weight of chalk, 8 parts by weight of ammonia, 20 parts by weight Carbon black, 214 parts by weight of graphite, 11 parts by weight of hydrazinhy third
1380 Gew.-Teile Acrylharzdispersion 60 Gew.-% in Wasser, 1 Gew.- Teil Netzmittel, 32 Gew.-Teile Silbernitratlösung 10%ig, 10 Gew.- Teile Kreide, 12 Gew.-Teile Ammoniak, 6 Gew.-Teile Ruß, 310 Gew.-Teile Graphit, 14 Gew.-Teile Hydrazinhydrat.1380 parts by weight of acrylic resin dispersion 60% by weight in water, 1 part by weight Part of wetting agent, 32 parts by weight of silver nitrate solution 10%, 10 parts by weight Parts of chalk, 12 parts by weight of ammonia, 6 parts by weight of carbon black, 310 parts by weight Graphite, 14 parts by weight of hydrazine hydrate.
2200 Gew.-Teile dest. Wasser, 1000 Gew.-Teile Styrol (monomer), 600 Gew.-Teile Ampholytseife (15%ig), 2 Gew.-Teile Natriumpyro phosphat, 2 Gew.-Teile Kaliumpersulfat, 60 Gew.-Teile Nickelsulfat, 60 Gew.-Teile Natriumhypophospit, 30 Gew.-Teile Adipinsäure, 240 Gew.-Teile Graphit.2200 parts by weight of dist. Water, 1000 parts by weight of styrene (monomer), 600 parts by weight of ampholyte soap (15%), 2 parts by weight of sodium pyro phosphate, 2 parts by weight of potassium persulfate, 60 parts by weight of nickel sulfate, 60 parts by weight of sodium hypophosphite, 30 parts by weight of adipic acid, 240 parts by weight Graphite.
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