AT413622B - HEATING ELEMENT FOR ELECTRIC HEATING PLATES AND METHOD FOR PRODUCING A HEATING ELEMENT - Google Patents
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- AT413622B AT413622B AT0170903A AT17092003A AT413622B AT 413622 B AT413622 B AT 413622B AT 0170903 A AT0170903 A AT 0170903A AT 17092003 A AT17092003 A AT 17092003A AT 413622 B AT413622 B AT 413622B
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Description
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AT 413 622 BAT 413 622 B
Die Erfindung betrifft ein Heizelement für elektrische Heizplatten, insbesondere für Glaskeramikplatten, welches als bandförmiger länglicher Streifen mit einer Länge LR, einer Höhe hR und einer Dicke sR aus elektrisch leitfähigem Material mit einem spezifischen Widerstand pR ausgebildet und in der Gebrauchslage hochkant stehend auf einer thermisch isolierenden Unterlage 5 angebracht ist, wobei der Streifen an der der Unterlage zugewandten Seite Laschen mit einer Höhe hs und einer Breite bs aufweist, welche sich über eine Eingriffstiefe e von einem Anteil der Höhe hs in die Unterlage verzahnen, zwischen welchen Laschen Lücken mit einer Höhe hs und einer Breite bF gebildet sind, welche über den Abstand Höhe hs minus Eingriffstiefe e Durchlüftungslücken bilden. 10The invention relates to a heating element for electric heating plates, in particular for glass ceramic plates, which is formed as a band-shaped elongated strip having a length LR, a height hR and a thickness sR of electrically conductive material having a resistivity pR and standing upright in the position of use on a thermally insulating Pad 5 is mounted, wherein the strip on the pad side facing tabs having a height hs and a width bs, which interlock via an engagement depth e of a portion of the height hs in the pad, between which tabs gaps with a height hs and a width bF are formed, which form over the distance height hs minus engagement depth e ventilation gaps. 10
Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung eines Heizelements für elektrische Heizplatten, insbesondere Glaskeramikplatten, wobei aus einem bandförmigen elektrisch leitfähigen Material mit einem spezifischen Widerstand pR und einer Dicke sR ein Streifen mit einer Länge LR und einer Höhe hR ausgeschnitten wird, welcher auf einer Seite Laschen mit einer 15 Höhe hs und einer Breite bs und dazwischen Lücken mit einer Höhe hs und einer Breite bF aufweist.The invention further relates to a method for producing a heating element for electric heating plates, in particular glass ceramic plates, wherein a strip with a length LR and a height hR is cut out of a band-shaped electrically conductive material having a resistivity pR and a thickness sR, which on one side Lugs having a height hs and a width bs and therebetween gaps having a height hs and a width bF.
Die angegebenen Heizelemente werden insbesondere für Küchengeräte verwendet, wobei der bandförmige längliche Streifen spiral- oder mäanderförmig hochkant auf einer Unterlage ange-20 ordnet ist, wobei zusätzlich zur spiralförmigen bzw. mäanderförmigen Anordnung eine Wellung des Streifens üblich ist, um die entsprechende Länge des Streifens auf einer möglichst kleinen Fläche unterzubringen, um die Wärme über die Heizfläche optimal zu verteilen. Durch Anschluss des Heizelements an die Versorgungsspannung wird ein Stromfluss durch den Streifen erzwungen, wodurch dieser unter Abstrahlung von Wärme zum Glühen beginnt. Oberhalb des 25 Heizelements ist vorzugsweise eine durchsichtige Abschirmung, beispielsweise eine Glaskeramikplatte, angeordnet, auf die das jeweilige Kochgefäß gestellt werden kann.The specified heating elements are used in particular for kitchen appliances, wherein the band-shaped elongated strip is arranged spirally or meandering edgewise on a support, wherein in addition to the spiral or meandering arrangement, a corrugation of the strip is common to the corresponding length of the strip To accommodate as small a surface as possible in order to optimally distribute the heat over the heating surface. By connecting the heating element to the supply voltage, a current flow is forced through the strip, whereby it begins to glow with the emission of heat. Above the heating element is preferably a transparent shield, such as a glass ceramic plate, arranged on which the respective cooking vessel can be placed.
Beispielsweise beschreibt die US 3 991 298 A ein Heizelement, welches aus einem gewebeartigen Heizelement besteht. 30 Üblicherweise weist der Streifen an der der Unterlage zugewandten Seite Laschen und zwischen den Laschen Durchlüftungslücken auf. Durch diese Belüftung wird eine Minimierung des Wärmeentzuges durch die Abstützung des Streifens auf der Unterlage erzielt. Beispielsweise beschreibt die US 5 477 031 A ein derartiges Heizelement mit einer Mehrzahl voneinander 35 beabstandeten Montagelaschen.For example, US 3 991 298 A describes a heating element which consists of a fabric-like heating element. Usually, the strip on the pad side facing tabs and between the tabs on ventilation gaps. Through this ventilation, a minimization of the heat extraction is achieved by the support of the strip on the substrate. For example, US 5,477,031 A describes such a heating element with a plurality of mutually spaced mounting brackets 35.
Entsprechend der gewünschten Nennleistung des Heizelements muss der Streifen einen entsprechenden Widerstand aufweisen. Dieser Widerstand hängt vom spezifischen Widerstand des verwendeten elektrisch leitfähigen Materials der Länge ab, welche meist durch die Größe 40 der Herdstelle vorgegeben ist, sowie vom Querschnitt des Streifens. Somit kann bei festgelegter Länge des Streifens sowie bei dem durch das Material des Streifens festgelegten spezifischen Widerstand pR der für eine bestimmte Nennleistung erforderliche Querschnitt des Streifens und somit bei vorgegebener Dicke des Streifens die Höhe desselben ermittelt werden und ein solcher Streifen entsprechend hergestellt werden. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Tole-45 ranzen der Dicke des Streifens stimmt der resultierende elektrische Widerstand nicht unbedingt mit dem gewünschten elektrischen Widerstand überein, wodurch Abweichungen von der gewünschten Heizleistung auftreten.According to the desired rated power of the heating element, the strip must have a corresponding resistance. This resistance depends on the specific resistance of the electrically conductive material used of the length, which is usually determined by the size 40 of the hearth, as well as the cross section of the strip. Thus, with a fixed length of the strip and the resistivity pR determined by the material of the strip, the cross section of the strip required for a given nominal power, and thus for a given thickness of the strip, can be ascertained the height thereof and such a strip produced accordingly. Due to manufacturing tolerances and tolerances of the thickness of the strip, the resulting electrical resistance does not necessarily coincide with the desired electrical resistance, whereby deviations from the desired heating power occur.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Heizelement der oben angegebenen Art zu schaffen, so welches auch bei den in der Realität auftretenden Toleranzen des Materials, aus dem der Streifen hergestellt wird, einen möglichst genauen Nennwiderstand resultierend in einer gewünschten Nennleistung aufweist. Das Heizelement soll möglichst einfach und kostengünstig herstellbar sein. 55 Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines oben erwähn- 3The aim of the present invention is to provide a heating element of the above-mentioned type, which also has the most accurate tolerances of the material from which the strip is produced in the actual tolerances resulting in a desired rated power. The heating element should be as simple and inexpensive to produce. Another object of the present invention is to provide an above-mentioned 3
AT 413 622 B ten Verfahrens zur Herstellung eines Heizelements, mit dem ein möglichst genauer Nennwiderstand des Heizelements und somit eine möglichst genaue Nennleistung erzielt werden kann. Das Verfahren soll möglichst einfach und kostengünstig durchführbar sein. 5 Die erste erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Höhe hR des Streifens gemäß dem Zusammenhang hR = pR -—entsprechend dem auf eine definierte Messlänge \SmKT ) l_m bezogenen Widerstand RT und/oder entsprechend der mittleren Dicke sm des Streifens zur io Erzielung eines vorgegebenen Widerstands RN entsprechend einer gewünschten Nennleistung PN des Heizelements bemessen ist, wobei ε der die Laschen berücksichtigende Widerstands-abminderungsfaktor ist. Bei der Vorgabe entsprechend enger Breitentoleranzen des Bandmaterials, aus welchem die Streifen hergestellt werden, besteht auch die Möglichkeit, die Materialstärke über die Widerstandsmessung rückzurechnen. Damit kann auf eine Materialstärkenmes-15 sung verzichtet werden, ohne vorgegebene Fehlergrenzen zu überschreiten. Das erfindungsgemäße Heizelement zeichnet sich somit durch eine Höhe des Streifens aus, der in Abhängigkeit von den tatsächlichen Verhältnissen des Materials, aus den der Streifen hergestellt wird, das ist der tatsächliche Widerstand, gemessen über eine definierte Messlänge sowie die gemessene mittlere Dicke des Streifens abhängig gestaltet wird. Eine Feineinstellung des ge-20 wünschten Widerstands des Streifens über Änderung der Gesamtlänge des Streifens wird dadurch nicht notwendig. Dies würde einen hohen zusätzlichen Fertigungsaufwand bedingen. Beim erfindungsgemäßen Heizelement werden die für den Gesamtwiderstand relevanten Parameter an die realen Bedingungen angepasst, wodurch Fertigungstoleranzen keinen Einfluss auf den Gesamtwiderstand und somit die gewünschte Nennleistung des Heizelements mehr 25 haben.AT 413 622 B method for producing a heating element, with the highest possible nominal resistance of the heating element and thus the highest possible nominal power can be achieved. The method should be as simple and inexpensive to carry out. The first object according to the invention is achieved in that the height hR of the strip is determined in accordance with the relationship hR = pR in accordance with the resistance RT related to a defined measuring length \ SmKT l_m and / or according to the average thickness sm of the strip to achieve a predetermined resistance RN is dimensioned according to a desired rated power PN of the heating element, where ε is the consideration of the tabs resistance reduction factor. When specifying according to narrow width tolerances of the strip material from which the strips are produced, it is also possible to calculate back the material thickness on the resistance measurement. This makes it possible to dispense with a material thickness measurement without exceeding predetermined error limits. The heating element according to the invention is thus characterized by a height of the strip, which is dependent on the actual conditions of the material from which the strip is made, which is the actual resistance, measured over a defined measuring length and the measured average thickness of the strip dependent becomes. A fine adjustment of the desired resistance of the strip via changing the total length of the strip is thereby not necessary. This would require a high additional manufacturing costs. In the case of the heating element according to the invention, the parameters relevant to the total resistance are adapted to the real conditions, as a result of which manufacturing tolerances have no influence on the total resistance and thus the desired rated power of the heating element more.
Dabei kann die Anpassung der Höhe hR des Streifens dadurch erfolgen, dass die Höhe hR’ des Streifens oberhalb einzelner oder in Gruppen angeordneter Lücken zwischen den Laschen kleiner als die Höhe hR des übrigen Streifens ist. Dadurch wird der resultierende Widerstand 30 des Streifens verändert. Beispielsweise kann jede zweite Lasche mit einer entsprechend kleineren Höhe hR’ ausgeführt sein.In this case, the adjustment of the height hR of the strip can take place in that the height hR 'of the strip above individual or in groups arranged gaps between the tabs is smaller than the height hR of the remaining strip. This changes the resulting resistance 30 of the strip. For example, every second tab can be designed with a correspondingly smaller height hR '.
Eine Veränderung der Höhe des Streifens kann auch dadurch erzielt werden, dass der Streifen an der gegenüberliegenden Seite der Laschen Einschnitte mit veränderter Höhe als die übrige 35 Höhe hR des Streifens aufweist.A change in the height of the strip can also be achieved by having the strip on the opposite side of the tabs with incisions of a different height than the remaining height hR of the strip.
Diese Einschnitte können beispielsweise wellenförmige Gestalt aufweisen. Abgesehen von der genauen Einstellung des Widerstands des Streifens durch diese Einschnitte wird auch ein verändertes Glühverhalten durch unterschiedliche Stromdichten an der Oberkante des Streifens 40 erreicht.These incisions may, for example, have a wavy shape. Apart from the precise adjustment of the resistance of the strip by these cuts, a changed annealing behavior is achieved by different current densities at the upper edge of the strip 40.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laschen und Lücken abgerundete Ecken aufweisen. Der Rundungsradius wiederum hat Einfluss auf den Gesamtwiderstand und kann daher auch zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen verändert werden. 45According to a further feature of the invention it is provided that the tabs and gaps have rounded corners. The radius of curvature in turn has an influence on the total resistance and can therefore also be changed to compensate for manufacturing tolerances. 45
Vorzugsweise ist der Streifen aus einer Metalllegierung gebildet.Preferably, the strip is formed of a metal alloy.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass während des Ausschneideprozesses des Streifens der auf eine Messlänge Lm bezogene Widerstand RT so und/oder die mittlere Dicke sm des Streifens gemessen wird und in Abhängigkeit davon die Höhe hR des Streifens gemäß dem Zusammenhang hR = pR ε zur Erzielung eines (SmRT ) gewünschten Widerstands Rn entsprechend einer gewünschten Nennleistung PN des Heizele-55 ments verändert wird, wobei ε der die Laschen berücksichtigende Widerstandsabminderungs- 4In terms of the method, the object of the invention is achieved by measuring the resistance RT relative to a measuring length Lm during the cutting process of the strip and / or the average thickness sm of the strip and, depending on this, the height hR of the strip according to the relationship hR = pR ε is changed to obtain a (SmRT) desired resistance Rn corresponding to a desired rated power PN of the heating element 55, where ε is the resistance reduction reduction 4 taking into account the tabs
AT 413 622 B faktor ist. Somit wird während der Herstellung des Heizelements also sozusagen „in-line“ mit dem Ausschneiden Rücksicht auf die realen Verhältnisse und auf die Fertigungstoleranzen genommen und eine entsprechende Anpassung der Höhe des Streifens vorgenommen. 5 Dabei kann die Feintrimmung des Heizelements an die gewünschte Nennleistung durch Veränderung der Höhe hR’ des Streifens im Bereich der Laschen erzielt werden, wodurch die effektive Höhe des Widerstands des Streifens verändert wird.AT 413 622 B factor. Thus, during the production of the heating element, so to speak, "in-line" with the cutting takes into account the real conditions and the manufacturing tolerances and makes a corresponding adjustment of the height of the strip. In this case, the fine trimming of the heating element to the desired nominal power can be achieved by changing the height hR 'of the strip in the region of the tabs, whereby the effective height of the resistance of the strip is changed.
Eine Änderung des resultierenden Widerstands des Streifens kann auch durch Veränderung io des Widerstandabminderungsfaktor ε durch Veränderung der Breite bF der Lücken in Abhängigkeit des auf eine Messlänge Lm bezogenen Widerstands und der mittleren Dicke sm des Streifens erreicht werden.A change in the resulting resistance of the strip can also be achieved by changing the resistance reduction factor ε by changing the width bF of the gaps as a function of the resistance related to a measuring length Lm and the average thickness sm of the strip.
Weiters kann auch während des Ausschneidprozesses des Streifens die Höhe hR’ des Streifens 15 im Bereich einzelner Lücken geringer als die Höhe hR des übrigen Streifens ausgeführt werden.Furthermore, even during the cutting process of the strip, the height hR 'of the strip 15 in the region of individual gaps can be made smaller than the height hR of the remaining strip.
Weiters kann auch während des Ausschneidprozesses des Streifens der Widerstandsabminde-rungsfaktor ε durch Veränderung der Breite bs der Laschen verändert werden. 20 Schließlich kann eine Trimmung des resultierenden Widerstands auch dadurch erfolgen, dass während des Ausschneidprozesses des Streifens die Höhe gegenüber der übrigen Höhe hR des Streifens dadurch verändert werden, dass der Streifen an der gegenüberliegenden Seite der Laschen eingeschnitten wird. Durch diese Einschnitte wird die effektive Höhe des resultierenden Widerstands des Streifens verändert. 25Furthermore, even during the cutting process of the strip, the resistance reduction factor ε can be changed by changing the width bs of the tabs. Finally, trimming of the resulting resistor may also be accomplished by varying the height from the remaining height h R of the strip during the strip cutting process by cutting the strip on the opposite side of the tabs. These cuts alter the effective height of the resulting resistance of the strip. 25
Dabei kann der Streifen während des Ausschneidprozesses wellenförmig eingeschnitten werden.In this case, the strip can be cut in a wavy manner during the cutting process.
Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zwei oder mehrere identische Streifen 30 gleichzeitig aus einem bandförmigen Material ausgeschnitten werden, wobei die Laschen eines Streifens komplementär zu den Laschen des anderen Streifens gestaltet sind, können zwei oder mehrere Heizelemente ohne wesentlichen Materialverschnitt aus einem bandförmigen Material rasch und kostengünstig hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil der Mehrfachnutzung eines bandförmigen Materials ist eine Eliminierung der Bandführungstoleranzen und Bandbrei-35 tentoleranzen beim Schneidvorgang, die dadurch erreicht werden kann, dass an den Außenkanten des Bandes ein schmaler Abfallstreifen abgetrennt wird. Die Justage der Schneideposition ergibt somit die gesamte Toleranzbreite für den Streifen. Damit kann eine sehr enge Breitentoleranz erreicht werden, wodurch wiederum auf eine vorangehende Materialstärkenmessung zur Erzielung eines bestimmten Widerstands RN verzichtet werden kann. 40If according to a further feature of the invention, two or more identical strips 30 are simultaneously cut out of a band-shaped material, with the tabs of one strip being complementary to the tabs of the other strip, two or more heating elements can be rapidly and without substantial material blending from a band-shaped material be produced inexpensively. Another advantage of multiple use of a strip material is the elimination of strip guide tolerances and strip width tolerances in the cutting process, which can be achieved by severing a narrow strip of waste at the outer edges of the strip. The adjustment of the cutting position thus gives the entire tolerance width for the strip. Thus, a very narrow width tolerance can be achieved, which in turn can be dispensed with a previous material thickness measurement to achieve a certain resistance RN. 40
Geeignete Methoden zur Herstellung sind die Anwendung eines Plasmastrahls, Wasserstrahls, Laserstrahls oder eines Elektroerosionsverfahrens.Suitable methods for the production are the application of a plasma jet, water jet, laser beam or an electro-erosion process.
Natürlich sind Kombinationen der oben genannten Möglichkeiten der Veränderungen der Strei-45 fenparameter in Abhängigkeit des auf eine Messlänge Lm bezogenen Widerstands RT und der mittleren Dicke sm des Streifens möglich.Of course, combinations of the above-mentioned possibilities of changing the scattering parameters depending on the resistance RT related to a measuring length Lm and the average thickness sm of the strip are possible.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. so Darin zeigen: Fig. 1 einen Teilabschnitt eines bandförmigen länglichen Streifens zur Bildung eines Heizelements für elektrische Heizplatten; Fig. 2 einen Ausschnitt eines Streifens gemäß einer weiteren Ausführungsform; Fig. 3 ein Ausschnitt eines Streifens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens, bei dem zwei identische Streifen aus einem bandförmigen Material ausgeschnitten wer-55 den; Fig. 5a die relative Querschnittsänderung in Abhängigkeit der fertigungsbedingten Materi- 5The present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. 1 shows a partial section of a band-shaped elongated strip for forming a heating element for electric heating plates; FIG. 2 shows a detail of a strip according to a further embodiment; FIG. 3 shows a section of a strip according to a further embodiment of the invention; Fig. 4 is a schematic representation of a manufacturing process in which two identical strips are cut out of a band-shaped material; Fig. 5a, the relative cross-sectional change in dependence of the production-related material. 5
AT 413 622 B aldickenabweichung des Streifens; Fig. 5b die relative Widerstandsänderung in Abhängigkeit der Materialstärkenabweichung des Streifens; und Fig. 5c die relative Heizleistungsänderung in Abhängigkeit der Materialstärkenabweichung eines Streifens. 5 Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines bandförmigen länglichen Streifens 1, wie er mit einer gewissen Länge LR für die Herstellung eines Heizelements mit einer vorgegebenen Nennleistung PN verwendet wird. Der längliche Streifen besteht aus einem Bereich 2 mit einer Höhe hR und daran angeordneten Laschen 3 mit einer Höhe hs und einer Breite bs, zwischen welchen Laschen 3 Lücken 4 mit einer Höhe hs und einer Breite bF gebildet sind, wobei die Eingriffstiefe e io den Anteil der Höhe hs darstellt, mit der die Laschen in einer thermisch isolierenden Unterlage verzahnen können (nicht dargestellt). Abhängig von der Dicke des Streifens 1 und dem verwendeten Material und somit dem jeweiligen spezifischen Widerstand pR kann für eine gewünschte Nennleistung PN bei vorgegebener Nennspannung UN der gewünschte Nennwiderstand Rn berechnet werden. Beispielsweise beträgt der Nennwiderstand Rn bei einer ge-15 wünschten Nennleistung von 1200 W und einer Nennspannung von 230 V gemäß der Formel RN =^- = = 44,083/2. 'n 20 Die Querschnittsfläche und Länge des Heizleiters werden entsprechend der festgelegten Windungsform des Streifens 1 und dem vorgegebenen elektrischen Widerstand Rn ausgelegt. Nachdem der Widerstand RN durch den Zusammenhang gekennzeichnet ist, wobei pR der spezifische Widerstand, LR die Länge des Streifens 1 und AR der Querschnitt des Streifens 1 ist, und AR=hR.sR, wobei hR die Höhe des Streifens und sR die Dicke des Streifens 1 angibt. Bei einer festgelegten Länge LR=4,7 m und einer Dicke sR von 30 0,038 mm ergibt sich gemäß dem vorliegenden Beispiel eine Querschnittsfläche AR=0,133 mm2 bzw. eine Höhe hR des Streifens 1 von 3,507 mm. 35AT 413 622 B thickness deviation of the strip; Fig. 5b shows the relative change in resistance as a function of the material thickness deviation of the strip; and FIG. 5c shows the relative heating power change as a function of the material thickness deviation of a strip. Fig. 1 shows a section of a band-shaped elongate strip 1 used with a certain length LR for the production of a heating element with a given rated power PN. The elongated strip consists of a region 2 with a height hR and tabs 3 arranged thereon with a height hs and a width bs, between which tabs 3 gaps 4 with a height hs and a width bF are formed, wherein the engagement depth e io the proportion represents the height hs with which the tabs can interlock in a thermally insulating pad (not shown). Depending on the thickness of the strip 1 and the material used and thus the respective resistivity pR, the desired nominal resistance Rn can be calculated for a desired rated power PN at a given nominal voltage UN. For example, the rated resistance Rn at a desired rated power of 1200 W and a rated voltage of 230 V according to the formula RN = ^ - = = 44.083 / 2. The cross-sectional area and length of the heating conductor are designed according to the predetermined winding shape of the strip 1 and the predetermined electrical resistance Rn. After the resistor RN is characterized by the relationship where pR is the resistivity, LR is the length of the strip 1 and AR is the cross section of the strip 1, and AR = hR.sR, where hR is the height of the strip and sR is the thickness of the strip 1 indicates. With a fixed length LR = 4.7 m and a thickness sR of 30 0.038 mm, according to the present example, a cross-sectional area AR = 0.133 mm 2 and a height h R of the strip 1 of 3.057 mm respectively. 35
Aufgrund der Fertigungstoleranzen der Höhe hR und der Toleranzen der Dicke sR des Streifens 1 im Anlieferzustand variiert somit die Querschnittsfläche AR des Streifens 1. Entsprechend dieser Querschnittsabweichungen ändert sich der elektrische Widerstand RN des Streifens und somit die unter der Annahme konstanter Versorgungsspannung UN erzielte Heizleistung. Beispiele für die relative Querschnittsänderung, die relative Widerstandsänderung und die relative Heizleistungsänderung in Abhängigkeit der Materialstärkenabweichung AsR sind in den Abbildungen Fig. 5a-5c dargestellt. 40 45Due to the manufacturing tolerances of the height hR and the tolerances of the thickness sR of the strip 1 in the delivery state thus varies the cross-sectional area AR of the strip 1. According to these cross-sectional deviations, the electrical resistance RN of the strip and thus changes the assumption of constant supply voltage UN heating power. Examples of the relative change in cross section, the relative change in resistance and the relative change in heating power as a function of the material thickness deviation AsR are shown in the Figures 5a-5c. 40 45
Somit kommt es aufgrund der Querschnittsabweichungen AAR zu Abweichungen der Nennleistung AP(AsR,AhR) _UZN_ (Ρν+ΔΡ(Δ5*,Δ/ir)) -Pn-Thus, due to the cross-sectional deviations AAR, deviations of the nominal power AP (AsR, AhR) _UZN_ (Ρν + ΔΡ (Δ5 *, Δ / ir)) -Pn-
Zur Beibehaltung der geforderten Heizleistung PN trotz der material- und fertigungsbedingten Abweichungen der Querschnittsfläche ΔΑΚ muss der Streifen 1 entsprechend nachgetrimmt werden. Dies könnte durch Änderung der Gesamtlänge LR des Streifens 1 durchgeführt werden, so was jedoch einen hohen zusätzlichen Fertigungsaufwand bedingt. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt diese Nachtrimmung durch Änderung der Höhe hR des Streifens 1. Durch eine derartige Veränderung der Höhe hR des Streifens 1 können sowohl die Breitentoleranz als auch die Materialstärkentoleranz des Streifens 1 ausgeglichen werden. Dazu wird über eine definierte Messlänge Lm der Widerstand RT sowie die mittlere Materialstärke sm über die Messlänge Lm 55 des Streifens 1 ermittelt und daraus die tatsächliche Querschnittsfläche AT bzw. die effektive 6In order to maintain the required heating power PN despite the material and production-related deviations of the cross-sectional area ΔΑΚ the strip 1 must be trimmed accordingly. This could be done by changing the overall length LR of the strip 1, but this requires a high additional manufacturing cost. According to the present invention, this Nachtrimmung done by changing the height hR of the strip 1. By such a change in the height hR of the strip 1, both the width tolerance and the material thickness tolerance of the strip 1 can be compensated. For this purpose, the resistance RT and the average material thickness sm over the measuring length Lm 55 of the strip 1 are determined over a defined measuring length Lm and from this the actual cross-sectional area AT or the effective 6
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Formabweichung bzw. die effektive Höhe hT des Streifens 1 entsprechend den folgenden Formeln rückgerechnet:Form deviation or the effective height hT of the strip 1 is recalculated according to the following formulas:
wobei At der tatsächliche Querschnitt des Streifens 1, Lm die definierte Messlänge, Rj der io gemessene Widerstand über die Messlänge und sm die gemessene mittlere Dicke des Streifens 1 darstellen. Die Trimmung auf den Sollquerschnitt AR des Streifens erfolgt durch Änderung der Höhe hR des Streifens 1. Die entsprechende Höhe hRS errechnet sich aus dem Querschnitt AR und der Materialstärke sm gemäßwhere At represents the actual cross-section of the strip 1, Lm the defined measuring length, Rj the measured resistance over the measuring length and sm the measured average thickness of the strip 1. The trimming to the nominal cross section AR of the strip is effected by changing the height hR of the strip 1. The corresponding height hRS is calculated from the cross section AR and the material thickness sm according to
15 20 25 wobei hRS die Sollhöhe des Streifens 1, AR der Sollquerschnitt des Streifens 1 und sm die gemessene Dicke des Streifens 1 ist. Die Laschen 3 und dazwischen angeordneten Lücken 4 beeinflussen den Gesamtwiderstand des Streifens 1, was durch einen Abminderungsfaktor des Gesamtwiderstands, der experimentell bzw. rechnerisch ermittelt werden kann, berücksichtigt wird. Der Querschnitt des Streifens unter Berücksichtigung der Laschen 3 rechnet sich entsprechendWhere hRS is the desired height of the strip 1, AR is the nominal cross section of the strip 1 and sm is the measured thickness of the strip 1. The tabs 3 and intervening gaps 4 affect the total resistance of the strip 1, which is taken into account by a reduction factor of the total resistance, which can be determined experimentally or computationally. The cross section of the strip taking into account the tabs 3 pays off accordingly
Arf = Lr -]£- und hRF = tnN x Sr wobei Arf der Sollquerschnitt des Streifens 1, hRF die Sollhöhe des Streifens 1 und ε der Wider-standsabminderungsfaktor aufgrund der Laschen 3 ist. 30Arf = Lr -] £ - and hRF = tnN x Sr where Arf is the target cross section of the strip 1, hRF is the target height of the strip 1 and ε is the resistance reduction factor due to the tabs 3. 30
Fig. 2 zeigt eine Variante gegenüber dem Streifen 1 gemäß Fig. 1, wobei manche Lücken mit einer höheren Höhe hs’ als die Höhe hs der übrigen Lücken 4 ausgebildet ist, wodurch der effektive Widerstand des Streifens 1 beeinflusst werden kann. Zudem bieten die entsprechend höheren Lücken 5 eine bessere Durchlüftung des Heizelements, da mehr Luft durchströmen 35 kann.Fig. 2 shows a variant opposite to the strip 1 according to Fig. 1, wherein some gaps with a higher height hs' than the height hs of the remaining gaps 4 is formed, whereby the effective resistance of the strip 1 can be influenced. In addition, the correspondingly higher gaps 5 provide better ventilation of the heating element, since more air can flow through.
Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 sind an der den Laschen 3 gegenüberliegenden Seiten des Streifens 1 Einschnitte 6 in Wellenform angeordnet, wodurch die Höhe hR des biegsamen Bereichs 2 des Streifens 1 beeinflusst werden kann. Zudem werden durch die wellen-40 förmigen Einschnitte 6 Veränderungen in der Stromdichte bewirkt, welche zu einer Änderung des Glühverhaltens und somit des Leuchtverhaltens des Bandes führen.In the embodiment according to FIG. 3, incisions 6 are arranged on the lugs 3 opposite sides of the strip 1 in waveform, whereby the height hR of the flexible region 2 of the strip 1 can be influenced. In addition, changes in the current density caused by the wave-40-shaped cuts 6, which lead to a change in the annealing behavior and thus the luminous behavior of the band.
Fig. 4 zeigt schematisch die Herstellung zweier Streifen 1,1’ aus einem einzigen Band 7, wobei die Laschen 3 und die Lücken 4 der Bänder 1, T entsprechend komplementär gestaltet sind. 45 Die Breite bei des Bandes 7 entspricht der zweifachen Höhe hR der Streifen 1, T sowie der Höhe hs der Laschen 3. Die Querschnittsfläche des Bandes 7 beträgt Aß - faß · Sr, so wobei bB die Breite des Bandes 7 und sR die Dicke des Bandmaterials sind. Der Widerstand des Bandes 7 bezogen auf die gewünschte Länge LR der Streifen 1,1’ beträgt ^br = Pr λ >Fig. 4 shows schematically the production of two strips 1,1 'from a single band 7, wherein the tabs 3 and the gaps 4 of the bands 1, T are designed correspondingly complementary. The width of the strip 7 is twice the height hR of the strips 1, T and the height hs of the flaps 3. The cross - sectional area of the strip 7 is Aß - barrel · Sr, where bB is the width of the strip 7 and sR is the thickness of the strip Band material are. The resistance of the belt 7 relative to the desired length LR of the strips 1,1 'is ^ br = Pr λ >
nB 55No. 55
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