CN110300465A - 用于将电能转换成热量的装置和具有该装置的电加热装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于将电能转换成热量的装置，其具有电绝缘材料制的第一扁平绕组架，在所述第一扁平绕组架上卷绕有第一电加热元件，其中所述如此卷绕的第一扁平绕组架如此收纳在壳体中，使得确保存在所述第一电加热元与所述壳体的电绝缘，其中，所述用于将电能转换成热量的装置至少还具有电绝缘材料制的第二扁平绕组架，在所述第二扁平绕组架上卷绕有第二电加热元件，所述第二电加热元件与所述第一电加热元件电流分离，所述第二电加热元件如此收纳在所述壳体中，使得确保存在所有电加热元件与所述壳体的电绝缘。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将电能转换成热量的装置。一方面，这种装置与电加热器相结合使用或用作电加热装置，以提供用于特定目的的热量，尤其是用于加热的热量。另一方面，这种装置用在应尽可能快地导出大量产生的电能的应用中并且在该应用情况下用作负载电阻器或负载电阻器的部件。
技术作用原理在两种情况下是相同的：电流被引导通过电加热元件，通常是电阻线或加热导体并产生热量，然后该热量分别如此尽可能有效地被导出到待加热物体或环境中。
背景技术
这种装置的典型结构例如从DE20311068U1已知。该结构大致由电绝缘材料制的扁平绕组架组成，电阻线卷绕到该扁平绕组架上。如此卷绕的绕组架如此收纳在壳体中，使得确保存在电阻线与壳体的电绝缘。这可以例如通过至少一个另外的绝缘材料层来实现。
对应于这种结构原理的用于将电能转换成热量的已知装置的主要缺点是，这些装置大致按照操作模式进行了优化。对于这些装置在加热装置中的使用，这意味着使用这些装置不能实现或不能有效地实现多个加热档位。对于用作负载电阻器来说结果是，必须批量生产并库存大量不同的型号系列，这些型号系列分别设计用于特定区域中的功率消耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将电能转换成热量的装置，该装置可更加灵活地使用，从而一方面，该装置即使在具有不同的加热档位的情况下也可以用作电加热装置并且尤其是用作用于加热管的电加热装置，另一方面，该装置可以用作用于待导出的不同能量的负载电阻器。
该目的是通过一种用于将电能转换成热量的装置以及一种用于加热管的电加热装置来实现的。
用于将电能转换成热量的装置包括电绝缘材料制的第一扁平绕组架，在所述第一扁平绕组架上卷绕有第一电加热元件，通常是电阻线或加热导体。
在这里，在本公开的意义上，一物体在以下情况时是扁平的：其形成扁平侧部的两个最大表面彼此相对，并且这些表面中的一个表面的所有点位于距这些表面中的另一个表面大致相同距离处。
如此卷绕的第一扁平绕组架如此收纳在壳体中，使得确保存在电加热元件与壳体的电绝缘。这可以例如通过形成叠层来实现，该叠层在扁平绕组架的两个扁平侧部上具有至少各一个另外的绝缘材料板，该绝缘材料板至少覆盖扁平绕组架的卷绕区域并且优选地侧向突出，使得实现扁平绕组架的垂直于扁平绕组架的扁平侧部伸展的纵向侧部与壳体的绝缘。
对于本发明来说重要的是，用于将电能转换成热量的装置至少还具有电绝缘材料制的第二扁平绕组架，在该第二扁平绕组架件上卷绕有第二电加热元件，该第二电加热元件如此收纳在壳体中，使得确保所有电加热元件与壳体的绝缘，并且只要这些电加热元件不是相互并联或串联连接，就存在彼此电绝缘。
该第二电加热元件和可选存在的另外的电加热元件则可以通过在各个加热元件，尤其是第一和第二电加热元件之间切换电流，和/或通过将电流并联或串联引导通过多个电加热元件，尤其是第一和第二电加热元件来改变加热功率或能量导出。
应该注意，使用的术语“第一”和“第二”是可变的。也就是说，它们可以归于给定的用于将电能转换成热量的装置的任何电加热元件和/或任何扁平绕组架并且不暗示预定的排列，从而例如不排除在第一扁平绕组架和第二扁平绕组架之间布置至少一个另外的自由绕组架。
尤其地，当第一和第二电加热元件设计用于以不同电压操作时，也就是说，例如一个电加热元件设计用于以车辆的车载电压操作，而另一个电加热元件设计用于以电网电压操作时，认为有利的是，用于将第一电加热元件与第二电加热元件电流分离的电绝缘具有比电加热元件与壳体的电绝缘更高的击穿强度。这样，可以以合理的成本满足对这种不同电网的彼此电绝缘的特别高的要求。优选地，尤其是应在第一和第二电加热元件之间实现数千伏的击穿强度。
在这里特别优选的是，卷绕的第一扁平绕组架和卷绕的第二扁平绕组架是叠层的组成部分。在该构造的一个改进方案中提出的是，在用于将两个彼此相邻的卷绕的扁平绕组架彼此之间绝缘，也就是说尤其是用于实现和确保电流分离的叠层中存在非导电材料制、例如云母制的至少一个绝缘材料板和/或至少一个绝缘材料无纺布或绝缘材料薄膜，例如聚酰亚胺薄膜或Nomex薄膜，它们布置在相应的电加热元件之间，卷绕的扁平绕组架卷绕有这些电加热元件。在这里，绝缘材料板、绝缘材料无纺布织物和/或绝缘材料薄膜织物的使用，以及尤其是这些部件的叠层的使用，是一种用于绝缘或实现电流分离的可靠的、限定的而且还是在制造技术上简单的解决方案。
当用于将电能转换成热量的装置受到机械负载，如在特殊情况下当用于将电能转换成热量的装置成形例如弯曲时发生的机械负载时，利用绝缘材料无纺布织物和/或绝缘材料薄膜织物至少也是尤其非常有利的。在这里，撕裂或破坏绝缘材料板会导致局部降低击穿强度。绝缘材料无纺布和/或绝缘材料薄膜可以有效地防止这种情况。
根据本发明的一个优选改进方案，第一电加热元件和第二电加热元件例如以不同绕距不同地卷绕，使得在相同长度的绕组架上布置有不同长度的电加热元件和/或第一电加热元件和第二电加热元件具有不同的物理特性。这些物理特性尤其是在于：在相同材料的电阻线的情况下的不同横截面和/或电加热元件尤其是电阻线的不同材料。这样，可以根据由相应的卷绕有电加热元件的绕组架表示的加热电路或负载导出电路中的哪一个被操作来实现加热功率或负载导出的实质变化。
在此方面已证明有利的是，通过使用以绝缘材料板、尤其是云母板和/或绝缘材料无纺布织物和/或绝缘材料薄膜织物、例如聚酰亚胺薄膜织物或Nomex薄膜织物形式的多个绝缘装置，在两个彼此待绝缘的、彼此相邻的卷绕的扁平绕组架之间实现彼此相邻的绕组架的电绝缘。当发生机械应力时，所需的耐压强度的这种多件式实施的实施方案也尤其显示出其优点，因为多个绝缘材料板中的裂纹形成在这种条件下通常出现在各自不同的位置。结果，通过多件式叠层实施绝缘在最大程度上避免了连续的裂纹形成，如单个的、然后相应较厚的绝缘材料板的基本上自然可能的且实际上容易想到的应用中会出现的裂纹形成。
特别有利的是，第一电加热元件和第二电加热元件各自设置有单独的连接端子。这使用于将电能转换成热量的装置可以操作的操作模式的数量最大化。
对于许多应用有利的是，第一电加热元件的两个连接端子和/或第二电加热元件的两个连接端子各自位于第一和/或第二扁平绕组架的同一端部处。
在实现卷绕在扁平绕组架上的电加热元件时存在的一种可能性在于，电加热元件的连接端子中的至少一个从绕组末尾所在的扁平绕组架的端部被引回到绕组开头所在的扁平绕组架的端部，紧靠绕组。这优选地通过返回导体实现，该返回导体由冲压的、水切割的或激光切割的金属板完成，该金属板尤其可以优选地由钢、不锈钢、铝或铜组成。
在这里，已证明有利的是，电加热元件的连接端子中的至少两个从绕组末尾所在的扁平绕组架的端部被引回到绕组开头所在的扁平绕组架的端部，紧靠绕组，其中，紧靠绕组的引回在相邻的电加热元件中紧靠绕组的不同侧上延伸。
在实现卷绕在扁平绕组架上的电加热元件时存在的另一种可能性在于，电加热元件中的至少一个通过以下方式从绕组末尾所在的第一扁平绕组架的端部被引回到绕组开头所在的扁平绕组架的端部，即，电加热元件在相反的绕组方向上卷绕在另外的扁平绕组架上，其中，卷绕在第一扁平绕组架上的电加热元件的绕组与卷绕在另外的扁平绕组架上的电加热元件的绕组电绝缘。这种电绝缘也可以通过在两个扁平绕组架之间具有至少一个另外的绝缘材料板来实现，该另外的绝缘材料板至少覆盖扁平绕组架的卷绕区域并且必要时可选地侧向突出，从而实现扁平绕组架的垂直于扁平绕组架的扁平侧部伸展的纵向侧部与壳体的绝缘。
在该变型例的一个改进方案中，第一扁平绕组架和/或另外的扁平绕组架在端面在背离电加热元件的连接端子的端面具有结构部，电加热元件在其从第一扁平绕组架到第二扁平绕组架的伸展中经过所述结构部或通过所述结构部被引导。这简化了电加热元件在相应的绕组架上的布置并且改善了该布置的稳定性。
优选地，扁平绕组架中的至少一个由一叠层的绝缘材料板形成。这样，可以增加可容纳在该绕组架上的加热元件的长度。然而此外，这种布置还允许将彼此电流分离的电加热元件布置成“夹层式”，也就是说，卷绕有电加热元件的另一绕组架位于属于多件式扁平绕组架的两个绝缘材料板之间。
在本发明的一个特别优选的改进方案中，这种布置如此实施，使得具有较小加热功率的电加热元件和/或设置用于以较小操作电压操作的电加热元件比具有较大加热功率的电加热元件和/或设置用于以较大操作电压操作的电加热元件布置成更向外，也就是说更远离待加热主体。用于将电能转换成热量的装置的整体布置分别优选地被压缩或被按压。这可以优选地导致部件在壳体内部中的无间隙布置，其中尤其是电加热元件也被压入到绝缘材料板和/或绕组架中，这进一步改善了其绝缘。
在这里，特别优选的是，连接端子的区域中的压缩和/或按压进行得不太强烈，当壳体在连接端子的区域中具有较大横截面时，这尤其优选地实现，从而壳体从外部观察具有台阶。
根据本发明的用于加热主体尤其是管的电加热装置，其特征在于，所述用于加热主体的电加热装置具有根据权利要求中任一项所述的用于将电能转换成热量的装置。在这里，特别优选的是，用于将电能转换成热量的装置如此成形，使得用于将电能转换成热量的装置的壳体的一部段贴合在主体的外轮廓上。这种电加热装置可以尤其有利地用于吸收式制冷柜的操作，如用于迷你酒吧(Minibar)或在旅行房车中使用的吸收式制冷柜，因为可以借助这种装置在非常紧凑的布置中实现多种不同的操作模式。
在这种用于加热主体的电加热装置的一个优选改进方案中，用于将电能转换成热量的装置成形为U形，其中，U的弓部呈半圆形适配于管的外轮廓，并且U的腿部垂直于主体尤其是管的中间平面远离主体的中间平面延伸，主体尤其是管的中间轴线位于该中间平面中。这样，当将电加热装置如此设计，使得U的腿部也被加热时，不仅可以改善电加热装置在主体尤其是管上的配合，而且还可以在保持简单拆卸可能性的同时，优化所取得的加热效果。
附图说明
以下参照示出实施例的附图详细说明本发明。在附图中：
图1示出了用于将电转换成热量的第一装置的局部开放分解图；
图2示出了组成图1的装置的部件；
图3a以斜俯视图示出了用于卷绕的绕组架的结构变型例；
图3b以仰视图示出了图3a的结构变型例的上部绕组架；
图4a示出了从第一视角观察的用于将电能转换成热量的第二装置的局部开放图；
图4b示出了从第二视角观察的图4a的用于将电能转换成热量的装置；
图4c示出了用于将电能转换成热量的装置的横截面图；
图4d示出了图4a的细节放大图；
图4e示出了图4b的第一细节放大图；
图4f示出了图4b的第二细节放大图；
图4g示出了图4c的细节放大图；
图4h示出了图4a的用于将电能转换成热量的装置的叠层布置的分解图；
图4j示出了用于应用在根据图4a的用于将电能转换成热量的装置中的预构造的卷绕的绕组架；
图5a示出了用于应用在用于将电能转换成热量的装置中的叠层布置的另一变型例；
图5b示出了用于应用在根据图5a的变型例中的预构造的卷绕的绕组架；
图6a示出了用于加热管的电加热装置的第一实施例的横截面示意图；
图6b示出了用于加热管的电加热装置的第二实施例的横截面示意图；
图7示出了用于应用在用于将电能转换成热量的装置中的叠层布置的又一变型例；
图8a示出了用于应用在用于将电能转换成热量的装置中的叠层布置的又一另外的变型例；
图8b示出了图8a的叠层布置的部分开放图。
具体实施方式
在这里，为了清楚起见，并非在所有附图中示出所有附图标记。除非另有说明，否则相同实施例的相同构件在所有附图中具有相同的附图标记。
图1和图2示出了用于将电能转换成热量的装置100的第一实施例。装置100具有壳体190，在壳体190的内部嵌入有两个各自卷绕有呈加热导体形式的电加热元件140、150的绕组架110、130。在这里，在图1中以分解方式示出了装置100，使得在垂直方向上各个部件之间的距离被放大显示，以允许详细图示部件。
根据尤其是在材料选择和横截面方面如何设计电加热元件140、150以及尤其是在匝数和匝距方面如何卷绕绕组架110、130，可以因此非常简单地提供具有不同加热功率的加热电路，这些加热电路根据控制允许不同操作档位，或者也可以提供用于与不同电压源，例如一方面是车辆的车载网络并且另一方面是正常固定式交流电压网络一起应用的加热电路。
虽然原则上也能够应用矩形或条形绕组架110、130，但这些绕组架在所示实施例中各自在两个端部区域111、112或131、132中具有凸起部111a、111b、112a、112b、131a、131b、132a、132b，这些凸起部使绕组架110、130局部变宽，其中，在本实施例中，通过凸起部111a、112a、131a、132a在一个方向上的变宽显示为大于通过凸起部111b、112b、131b、132b在另一个方向上的变宽。
所有凸起部111a、111b、112a、112b、131a、131b、132a、132b用于确保相应的绕组架110、130所卷绕的电加热元件140、150与壳体190间隔开。
凸起部111a、112a、131a、132a还具有的功能是，通过以下方式实现用于将电能转换成热量的装置100的同一侧上的作为加热线实施的电加热元件140、150的两端部的电连接，即，从绕组的与连接侧相对的端部，如在实施例中所示，经过设置在绕组架110、130上的接触点113、133建立与连接线141、151的接触，该连接线141、151平行于绕组方向并且通过凸起部111a、112a、131a、132a与绕组间隔开地被引回到连接侧。
然而替代于此，电加热元件140、150的一端部部段也可以平行于绕组方向并且通过凸起部111a、112a、131a、132a与绕组间隔开地被引回到连接侧，并且在那里建立与连接线的连接。
电加热元件140、150的另一端部经过设置在绕组架110、130的连接侧端部上的接触点114、134与另外的连接线142、152电连接。在这里，在接触点114、134处的电连接可以不仅在该实施例中实现，而且完全通常地尤其是通过焊接、铆接、压接或钎焊来实现。
在这里，卷绕的绕组架110、130并排布置在用于将电能转换成热量的装置100中并且是叠层的一部分，此外，该叠层还包含电绝缘的绝缘材料板120、121、122，但这些绝缘材料板应优选地具有尽可能良好的热传导。例如，绝缘材料板120、121、122可以由云母组成。
通过绝缘材料板120使电加热元件140、150彼此电绝缘并因此确保尤其是在绕组架的区域中在电加热元件140、150之间的电流分离，而通过绝缘材料板121或122确保电加热元件140或150与壳体190的电绝缘。然而原则上，单个或全部绝缘材料板120、121、122也可以通过嵌入到电绝缘的但导热的粉末或颗粒例如氧化镁中而彼此之间绝缘且与壳体190绝缘。整体布置在两种情况下分别优选地相互按压。这可以优选地产生无间隙布置，其中尤其是电加热元件也被压入到绝缘材料板和/或绕组架中。
图3a和3b以两个不同立体图示出了用于卷绕的绕组架510的结构变型例，该结构变型例可以在所有实施例中用于替代其中所示的绕组架。绕组架510构造成多件式并且尤其包括上部绝缘材料板590和下部绝缘材料板591。可选地，还可以在上部绝缘材料板590和下部绝缘材料板591之间布置另外的绝缘材料板。也就是说，绕组架510实施为多个绝缘材料板590、591的叠层。
电加热元件540在该结构中围绕该绝缘材料板的叠层，在所示实施例中也就是说围绕上部绝缘材料板590和下部绝缘材料板591卷绕在如此形成的多件式绕组架510上并且经过接触点514、515与连接线541、542连接。
绕组架510的多件式特性尤其具有两个效果：
一方面，由此实现的是，如在图3b中特别良好可理解地所示，电加热元件540的端部部段543在上部绝缘材料板590和下部绝缘材料板之间电绝缘地被引回。
另一方面，可以通过绕组架510的多件式叠层状结构增加卷绕在该绕组架510上的电加热元件540的长度，这可以是提供期望的加热功率的重要自由度。
图4a至图4h和4j示出了用于将电能转换成热量的装置200的第二实施例。装置200具有壳体290，在壳体290的内部嵌入有四个各自卷绕有以加热导体的形式的电加热元件240a、240b、250a、250b的绕组架210a、210b、230a、230b。在这里，一方面电加热元件240a和240b以及另一方面电加热元件250a和250b串联连接，从而也产生两个加热电路。
如作为图4e和图4f所示的以相同比例尺放大的截面放大图中特别清楚所示，电加热元件240a和240b与电加热元件250a和250b相比较不仅在其横截面方面实施不同，而且在绕组图案尤其是匝数和匝距方面实施不同，从而存在具有不同加热功率的两个加热电路，这些加热电路根据控制允许不同操作档位，或者也用于与不同电压源例如一方面车辆的车载网络以及另一方面正常固定式交流电压网络一起使用。
虽然原则上也能够应用矩形或条形绕组架210a、210b、230a、230b，但这些绕组架在所示实施例中各自具有凸起部211a、211b、212a、212b、231a、231b、232a、232b，这些凸起部使绕组架210a、210b、230a、230b局部变宽，其中，在本实施例中，变宽显示为对称。由此，尤其确保了绕组架210a、210b、230a、230b的卷绕区域与壳体290间隔开。
提供用于将电能转换成热量的装置200的同一侧上的电加热元件240a、240b或250a、250b的两端部的电连接的可能性在此通过其成对布置实现，其中分别将电加热元件240a和240b或250a和250b串联连接。这可以特别简单地通过这样来实现，即，简单地对两个绕组使用相同的电加热元件或相同的加热线，如在图4h和图4j中可以特别清楚看到的那样。
因此，特别有利的是，在与连接端子相对的端面处设置凸起部214a、214b、234a、234b，然后通过这些凸起部可以引导电加热元件的连接部段240c或250c，这在图4g所示的截面放大图中可以特别清楚看出。
然后，分别通过设置在绕组架210a、210b、230a、230b上的接触点213a、213b、233a、233b进行电加热元件240a、240b、250a、250b的接触，通过接触点213a、213b、233a、233b建立与连接线241a、241b、251a、251b的接触。
如在图4h和在图4d中所示的截面放大图中可以特别清楚看出，卷绕的绕组架210a、210b、230a、230b叠加地布置在用于将电能转换成热量的装置200中并且是叠层的一部分，此外，该叠层还包含电绝缘的绝缘材料板221、222、223、224、225，这些绝缘材料板应优选地具有尽可能良好的热传导。例如，绝缘材料板221、222、223、224、225可以由云母组成。
通过绝缘材料板222和224分别将属于加热电路的电加热元件240a、240b或250a、250b如此彼此电绝缘，使得避免各个绕组之间的短路。绝缘材料板223针对彼此相邻布置的、但属于不同加热电路的电加热元件240b和250a执行功能，而通过绝缘材料板221或225确保电加热元件240a或250b与壳体290电绝缘。然而原则上，单个或全部绝缘材料板221、222、223、224、225也可以通过将电加热元件240a、240b、250a、250b嵌入到电绝缘的但导热的粉末或颗粒例如氧化镁中而彼此之间绝缘且与壳体190绝缘。整体布置在两种情况下分别优选地相互按压。这可以优选地产生无间隙布置，其中尤其是电加热元件也被压入到绝缘材料板和/或绕组架中。
当然，继承这种结构原理的叠层结构也可以具有更多的加热电路。
图5a和图5b示出了可以用于根据本发明的装置的卷绕的绕组架的布置的又一另外的变型例。
这里也存在四个各自卷绕有以加热导体的形式的电加热元件340a、340b、350a、350b的绕组架310a、310b、330a、330b，一方面电加热元件340a和340b以及另一方面电加热元件350a和350b串联连接，从而也产生两个加热电路，但是该两个加热电路在该变型例中不是叠加布置，而是并排布置。
在该示例中，使用大致矩形或条形的绕组架310a、310b、330a、330b；在侧向方向上的电绝缘通过梁形绝缘材料条380进行。
提供同一侧上的电加热元件340a、340b或350a、350b的两端部的电连接的可能性也在此通过其成对布置实现，其中分别将电加热元件340a和340b或350a和350b串联连接。这也可以在此通过在与连接端子相对的端面上设置凸起部314a、314b、334a、334b来进行，然后通过这些凸起部引导电加热元件的连接部段340c或350c。
然后，电加热元件340a、340b、350a、350b的接触再次通过设置在绕组架310a、310b、330a、330b上的接触点313a、313b、333a、333b进行，在这些接触点处分别建立与连接线341a、341b、351a、351b的接触。
如在图5a中可以特别清楚看出，卷绕的绕组架310a、310b、330a、330b成对地叠加布置在用于将电能转换成热量的装置300中并因此是叠层的一部分，此外，该叠层还包含电绝缘的绝缘材料板321、322、323，这些绝缘材料板应优选地具有尽可能良好的热传导。例如，绝缘材料板321、322、323可以由云母组成。
通过绝缘材料板322将分别属于加热电路的电加热元件340a、340b和350a、350b如此彼此电绝缘，使得避免各个绕组之间的短路。通过绝缘材料板321或323确保电加热元件340a和350b或340b和350b与未示出的壳体电绝缘。
图6a示出了用于加热具有外半径R的管1001的电加热装置1000的横截面示意图，其中，横截面垂直于管1001的延伸方向，也就是说垂直于液体流经管1001的方向。在这里，用于将电能转换成热量的装置1100用于加热，这是鉴于在图1和图2所示的实施例中卷绕的绕组架1110、1130以及其在壳体1190中的布置，不过其中，为清楚起见，未示出卷绕在绕组架1110、1130上的电加热元件。在这里，与图1和图2的实施例不同的是，绕组架1110、1130或布置在上的未示出的电加热元件的绕组的彼此之间以及与壳体1190的绝缘不是通过使用绝缘材料板来确保，而是通过使用绝缘材料粉末1120尤其是氧化镁来确保。
根据尤其是在材料选择和横截面方面如何设计未示出的电加热元件以及尤其是在匝数和匝距方面如何卷绕绕组架1110、1130，可以因此非常简单地提供具有不同加热功率的加热电路，这些加热电路根据控制允许不同操作档位，或者也可以提供用于与不同电压源，例如一方面是车辆的车载网络并且另一方面是正常固定式交流电压网络一起应用的加热电路。
为此，用于将电能转换成热量的装置1100如此成形，使得该装置1100呈现U形，其中将U的腿部1102、1103连接的U的弓部1101遵循半圆形轮廓，该半圆形轮廓适配于管1001的外半径R。
同时可以看出，在该实施例中，卷绕的绕组架1110、1130的部段1110a、1110b、1130a、1130b还分别在由U的腿部1102、1103形成的区域中延伸，该区域越过管1001的横截面的中间延伸。因此，通过U的腿部1102、1103不仅改善了用于将电能转换成热量的装置1100在待加热管1001上的机械配合，而且还确保了使其周围的可以导入热量经过的部分扩大化或最大化。
用于加热具有外半径R的管2001的电加热装置2000的在图6b中以与图6a的立体图相同的立体图示出的实施例还具有用于将电能转换成热量的装置2100，该装置具有壳体2190和两个卷绕的绕组架2110、2130，其绕组为了清楚起见未示出，并且这些绕组架通过绝缘材料粉末2120尤其是氧化镁与壳体2190电绝缘并且彼此之间绝缘。
为此，用于将电能转换成热量的装置2100如此成形，使得该装置2100呈现U形，其中将U的腿部2102、2103连接的U的弓部2101遵循半圆形轮廓，该半圆形轮廓适配于管2001的外半径R，其中，卷绕的绕组架2110、2130的部段2110a、2130a还分别在由U的腿部2102、2103形成的区域中延伸，该区域越过管2001的横截面的中间延伸，这带来与电加热装置2000相同的效果。
但是，电加热装置2000与电加热装置1000的不同之处在于卷绕的绕组架2110、2130的布置，这里，这些绕组架未叠层，而是分别并排布置在U的一半中。这带来电加热装置2000，其仅带来在使用其加热的区域中管的横截面的少量增大并因此恰好良好地适合于以该尺寸少量可供使用的结构空间中的应用。
图7所示的叠层布置的变型例大致从卷绕的绕组架的另一种布置产生，这些绕组架非常类似于图2所示的绕组架，即叠加布置而不是并排布置。
在图7中可以看出两个各自卷绕有以加热导体的形式的电加热元件640、650的绕组架610、630，这些绕组架通过绝缘材料板620彼此电流分离。在这里，电加热元件640、650的不同之处尤其是在于其横截面。
而且在该示例中，实现了绕组架610、630的同一侧上的实施为加热线的电加热元件640、650的两端部的电连接，其中，然而这里，通过引回板614、634进行引回，这些引回板在电加热元件640、650的不同侧上伸展。
在图8a和图8b所示的实施例中，实现了电加热元件740、750的“夹层式”布置。为此，设计用于以较高功率操作的内部电加热元件740卷绕在绕组架710上，该绕组架710在两个绝缘材料板790、791之间，这些绝缘材料板790、791分别比卷绕的绕组架710宽并且一方面共同地形成用于电加热元件750的绕组架。
附图标记说明：
100，200，1100，2100 装置
110，130，210a，210b，230a，230b
310a，310b，330a，330b，510，610，
630，710，1110，1130，2110，2130 绕组架
111，112，131，132 端部区域
111a，111b，112a，112b，131a，131b，
132a，132b，211a，211b，212a，212b，
214a，214b，231a，231b，232a，232b，
234a，234b，314a，314b，334a，334b 凸起部
113，133，213a，213b，233a，233b，
514，515 接触点
120，121，122，221，222，223，224，
225，321，322，323，590，591，620，
790，791 绝缘材料板
141，142，151，152，241a，241b，
251a，251b，341a，341b，351a，351b，
541，542 连接线
140，150，240a，240b，250a，250b，
340a，340b，350a，350b，540，640，
650，740，750 电加热元件
190，290，1190，2190 壳体
380 绝缘材料条
543 端部部段
1000，2000 电加热装置
1001，2001 管
1101，2102 U的弓部
1102，1103，2102，2103 U的腿部
1110a，1110b，1130a，1130b，2110a，
2130a 部段
1120，2120 绝缘材料粉末
R 外半径
Claims (17)
1.一种用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其具有电绝缘材料制的第一扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)，在所述第一扁平绕组架上卷绕有第一电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)，其中所述如此卷绕的第一扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)如此收纳在壳体(190，290，1190，2190)中，使得确保存在所述第一电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)与所述壳体(190，290，1190，2190)的电绝缘，其特征在于，所述用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)至少还具有电绝缘材料制的第二扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)，在所述第二扁平绕组架上卷绕有第二电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)，所述第二电加热元件与所述第一电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)电流分离，所述第二电加热元件如此收纳在所述壳体(190，290，1190，2190)中，使得确保存在所有电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)与所述壳体的电绝缘。
2.根据权利要求1所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，用于将所述第一电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)与所述第二电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)电流分离的电绝缘具有比所述电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)与所述壳体(190，290，1190，2190)的电绝缘更高的击穿强度。
3.根据权利要求1或2所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，所述卷绕的第一扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，640，710，1110，1130，2110，2130)和所述卷绕的第二扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，640，710，1110，1130，2110，2130)是叠层的组成部分。
4.根据权利要求3所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，在所述用于将卷绕在彼此相邻的卷绕的扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，1110，1130，2110，2130)上的两个电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)彼此之间绝缘的所述叠层中存在非导电材料制的绝缘材料板(120，121，122，221，222，223，224，225，321，322，323，590，591，790，791)和/或由绝缘材料非织造织物或绝缘材料薄膜组成的非导电材料制的至少一个纤维网，所述纤维网布置在所述相应的电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，640，650，740，750)之间，所述卷绕的扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，610，630，710，1110，1130，2110，2130)卷绕有所述相应的电加热元件。
5.根据权利要求4所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，在所述用于将两个彼此相邻的卷绕的扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)彼此之间绝缘的所述叠层中存在绝缘材料板形式的多个绝缘装置(120，121，221，222，223，224，225，321，322，323，590，591)和/或纤维网，所述纤维网由绝缘材料非织造织物或绝缘材料薄膜组成，布置在所述两个待彼此之间绝缘的、彼此相邻的卷绕的扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，所述第一电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)和所述第二电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)卷绕不同和/或具有不同的物理性质，尤其是具有不同的横截面和/或由不同的材料组成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，所述第一电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)和所述第二电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)各自设置有单独的连接端子。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，所述第一电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)的两个连接端子和/或所述第二电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)的两个连接端子各自位于所述第一和/或第二扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)的同一端部处。
9.根据权利要求8所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)的连接端子中的至少一个从绕组末尾所在的所述扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)的端部到绕组开头所在的所述扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)的端部在绕组旁边被引回。
10.根据权利要求9所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)的连接端子中的至少两个从绕组末尾所在的所述扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)的端部被引回到绕组开头所在的所述扁平绕组架(110，130，210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b，510，610，630，710，1110，1130，2110，2130)的端部，紧靠绕组，其中，紧靠绕组的引回在相邻的电加热元件(140，150，240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，540，640，650，740，750)中紧靠绕组的不同侧上延伸。
11.根据权利要求9或10所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，所述电加热元件(240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b)中的至少一个通过以下方式从绕组末尾所在的所述第一扁平绕组架(210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b)的端部被引回到绕组开头所在的所述扁平绕组架(210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b)的端部，即，所述电加热元件在相反的绕组方向上卷绕在另外的扁平绕组架(210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b)上，其中，卷绕在所述第一扁平绕组架(210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b)上的所述电加热元件(240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b)的绕组与卷绕在所述另外的扁平绕组架(210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b)上的所述电加热元件(240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b)的绕组电绝缘。
12.根据权利要求11所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，所述第一扁平绕组架(210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b)和/或所述另外的扁平绕组架(210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b)在端面在背离所述电加热元件(240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b)的连接端子的端面具有凸起部(214a，214b，314a，314b)，所述电加热元件(240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b)在其从所述第一扁平绕组架(210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b)到所述第二扁平绕组架(210a，210b，230a，230b，310a，310b，330a，330b)的伸展中经过所述凸起部或通过所述凸起部被引导。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，所述扁平绕组架(510)中的至少一个是多件式，尤其是由一叠层的绝缘材料板(590，591，790，791)形成。
14.根据权利要求13所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，卷绕有电加热元件(740)的另外的绕组架(710)位于属于多件式扁平绕组架的两个绝缘材料板(790，791)之间。
15.根据权利要求6至14中任一项所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其特征在于，具有较小加热功率的电加热元件(240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，640，650，740，750)和/或设置用于以较小操作电压操作的电加热元件(240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，640，650，740，750)比具有较大加热功率的电加热元件(240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，640，650，740，750)和/或设置用于以较大操作电压操作的电加热元件(240a，240b，250a，250b，340a，340b，350a，350b，640，650，740，750)布置成更向外。
16.一种用于加热主体尤其是管(1001，2001)的电加热装置(1000，2000)，其特征在于，所述用于加热主体的电加热装置(1000，2000)具有根据权利要求1至14中任一项所述的用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)，其中，所述用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)如此成形，使得所述用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)的壳体(190，290，1190，2190)的一部段贴合在所述主体(1001，2001)的外轮廓上。
17.根据权利要求11所述的用于加热主体的电加热装置(1000，2000)，其特征在于，所述用于将电能转换成热量的装置(100，200，1100，2100)成形为U形，其中，U的弓部(1101，2101)呈半圆形适配于所述主体(1001，2001)的所述外轮廓，并且U的腿部(1102，1103，2102，2103)垂直于所述主体(1001，2201)的中间平面远离所述主体(1001，2001)的所述中间平面延伸，所述主体(1001，2001)的中间轴线位于所述中间平面中。
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