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Elektrisches Heizelement und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizelementes mit einem vorzugsweise plattenförmigen Träger aus einer elektrisch isolierenden und wärmeleitenden Masse, sowie einem vorzugsweise bandförmigen Widerstand, wobei man den Widerstand vollständig aus Metall nach einem drucktechnischen Verfahren auf einen ersten Teilträger bringt und hierauf den gedruckten
Widerstand mit einem zweiten Teilträger ganz oder teilweise bedeckt.
Die nach einem solchen Verfahren hergestellten elektrischen Heizelemente, welche eine flache oder irgend eine andere geeignete Form aufweisen können, sind für zahlreiche Haushaltartikel, industrielle Apparate, Infrarotheizkörper mit grosser Wellenlänge, Abstrahlwiderstände, Messvorrichtungen od. dgl., kurz für jede Vorrichtung geeignet, welche bei genügend tiefer Temperatur arbeitet, damit der gedruckte Widerstand Wärme abstrahlt ohne selbst zu leuchten.
Ziel der Erfindung ist nun die Herstellung eines elektrischen Heizelementes, welches bei einer Temperatur arbeiten kann, bei der er leuchtet, z. B. bei beginnendem Rotlicht, oberhalb von etwa 540 C, und welches dann besonders vorteilhaft in Brot-, Fleisch- und Geflügelröstereien, Backöfen usw. verwendet werden kann.
Erreicht wird ein solches Heizelement bei dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch, dass man einen Teil des ersten und/oder zweiten Teilträgers wieder entfernt.
Nach weiteren Merkmalen des erfindungsgemässen Verfahrens kann als Teilträger eine unter der Einwirkung von Wärme ganz oder teilweise sich zersetzende Hilfsfolie verwendet werden, deren Entfernung sodann durch eine Wärmebehandlung erfolgt. Erfindungsgemäss empfiehlt es sich, eine aus einem an sich bekannten Siliconelastomere bestehende Hilfsfolie zu verwenden.
Gemäss weiteren Merkmalen der Erfindung kann das nach dem neuen Verfahren hergestellte Heizelement dadurch gekennzeichnet sein, dass der fertige Träger als Rahmen ausgebildet ist, wobei ein Teil des Widerstandes in gegenüberliegendeRahmenteile eingebettet ist und der restliche Teil des Widerstandes vollständig frei liegt. Gemäss einer besonderen Ausführungsform kann der Träger im wesentlichen eine zylindrische Form besitzen und einTeil des Widerstandes nach aussen frei liegen. Der zylindrisch geformte Träger kann auch einen Längsschlitz aufweisen.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Heizelemente sind an Hand von einigen Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 bzw. Fig. 2 je eine Ausführungsform in perspektivischer Darstellung und Fig. 3 sowie Fig. 4 einen Schnitt durch je eine variierte Form.
Die in Fig. l dargestellte erste Ausführungsform weist eine rechteckige elektrisch isolierende wärmeleitende Platte 1 auf. In diese Platte ist ein gedruckter Heizwiderstand 2 eingebettet, der ausschliesslich aus einem Metall besteht und in den Anschlüssen 3 und 4 endigt. Die Platte 1 weist eine Ausnehmung 5 auf, die so ausgebildet ist, dass der Widerstand 2 auf dem grössten Teil seiner Länge offen liegt und nur kleine Abschnitte auf zwei einander gegenüberliegenden Rändern in die Platte l eingebettet sind.Der grössteTeil des Widerstandes 2 ist somit auf einer Seite der Platte 1 sichtbar.
Wenn man die eingebetteten Abschnitte des Widerstandes 2 breiter als die frei liegenden Strecken ausbildet, so kann man in diesen Abschnitten die Stromdichte derart herabsetzen, dass die frei liegenden Teile des Widerstandes rotglühend werden, während die eingebetteten Abschnitte nursoweit erwärmt werden,
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als es mit dem Material der Platte 1 verträglich ist.
Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform weist eine elektrisch isolierende Platte 6 auf, welche Wärme übertragen kann. Diese Platte 6 ist auf einemrohrförmigen Halter 7 aus Metall oder einem isolierenden
Material aufgewickelt. Ein vollständig metallischer gedruckter Widerstand 8 mit zweiAnsèhlüssen 9 und 10 ist in diePlattesseingebettet. DieAussenfläche der Platte 6 besitzt zwei Ausnehmungen 11 und 12, welche den Widerstand auf einem grossen Teil seiner Länge freigeben, während die ausserhalb der Ausnehmungen
11 und 12 liegenden Abschnitte in die Platte 6 eingebettet sind. Das durch die isolierende Platte 6 gebildete
Rohr weist einen Längsschlitz 13 auf, um der Wärmeausdehnung der Platte 6 und des Trägers 7 Rechnung zu tragen.
Der Träger 7 dient auch als Reflektor, um die durch den Widerstand erzeugte Wärme nach aussen zu reflektieren.
Man sieht, dass der Längsschlitz 13 deshalb möglich ist, weil man an Stelle eines üblichen aus einem
Draht bestehenden Widerstandes einen gedruckten Widerstand verwendet. Dieser Schlitz hat ferner den
Vorteil, dass das Entformen oder das Zurückziehen der Matrizenteile bei der Herstellung des Elementes erleichtert wird und dass bei der Herstellung des Elementes keine hohe Genauigkeit nötig ist.
Das Heizelement ist von einem Rohr 14 umgeben, welches aus einem Material besteht, das besser wärmeleitend als der Widerstand ist und ein höheres Wärmeabstrahlvermögen besitzt, beispielsweise aus
Aluminiumoxyd oder Quarz.
Anstatt die strahlende Aussenfläche des Heizelementes mit einem Rohr 14 zu umgeben, könnte man die strahlende Fläche direkt mit einem solchen Material von hohem Wärmeabstrahlvermögen zudecken.
Fig. 3 zeigt eine Variante der in Fig. l dargestellten Ausführungsform. Hier weist die Platte leine
Ausnehmung 5 auf beiden Seiten auf, so dass der Widerstand 2 auf beiden Seiten offen liegt. Bei der in
Fig. 4 dargestellten Variante liegen die beiden Ausnehmungen 5 übereinander, so dass in der Platte 1 eine Öffnung gebildet wird. Der Widerstand 2 wird in diesem Fall nur durch die Ränder der Platte 1 wie in einem Rahmen gehalten.
Der gedruckte Widerstand kann z. B. aus Nickel oder einer Nickellegierung oder in gewissen Fällen aus einem Edelmetall bestehen. Die isolierende Platte besteht vorzugsweise aus einem anorganischen Material, z. B. auf der Basis von synthetischem Glimmer, Siliciumverbindungen, Keramik, Asbest, Schiefer od. dgl..
Der gedruckte Widerstand kann ausserhalb der isolierenden Platte hergestellt werden, indem man ihn direkt auf eine Folie druckt oder auf eine solche überträgt. Zu diesem Zweck kann man vorteilhaft als Träger Siliconelastomere oder organometallische Verbindungen gebrauchen, welche sowohl ein richtiges Drucken des Widerstandes wie auch das Verbinden des gedruckten Widerstandes mit der isolierenden Platte, insbesondere mit Glimmerpapier, erlauben. Man kann auch eine Verstärkung aus Glasfasergewebe anwenden, welches später nach dem Entfernen des Siliconelastomeren als Skelett übrig bleibt, wobei man das Siliconelastomere durch eine thermische Behandlung mittels separatoder durch den gedruckten Widerstand selbst erzeugter Wärme entfernt.
Siliconelastomere hinterlassen nach einer solchen Behandlung nur Siliciumdioxydrückstände, welche man leicht entfernen kann oder welche keine Störungen verursachen, wenn man sie im Heizelement belässt.
Das Heizelement kann einen längs des Widerstandes verschiebbaren Stromabnehmer aufweisen, beispielsweise einen Schieber oder eine Bürste. In diesem Fall kann man das Heizelement mit veränderlicher Abstrahlung oder als Rheostat verwenden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Heizelementes mit einem vorzugsweise plattenförmigen Träger aus einer elektrisch isolierenden und wärmeleitenden Masse, sowie einem vorzugsweise bandförmigen Widerstand, wobei man den Widerstand vollständig aus Metall nach einem drucktechnischen Verfahren auf einen ersten Teilträger bringt und hierauf den gedruckten Widerstand mit einem zweiten Teilträger ganz oder teilweise bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Teil des ersten und/oder zweiten Teilträgers wieder entfernt.