DD248016A1

DD248016A1 - ELECTRIC RESISTANCE HEATING ELEMENT

Info

Publication number: DD248016A1
Application number: DD28895086A
Authority: DD
Inventors: Bernd Koegel; Guenther Becker; Gerhard Schwarze; Juergen Laemmel; Steffen Ostmann; Werner Barthel
Original assignee: Elektrogeraete Ingbuero Veb
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1987-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft elektrische Heizelemente, deren Heizwiderstand aus PTC-Material besteht. Es wird das Ziel verfolgt, die Waermeableitung von den PTC-Elementen an die Oberflaeche zu verbessern sowie den Herstellungsaufwand durch Verringerung des Bauteileaufwandes zu vereinfachen. Die Aufgabe besteht darin, separate Befestigungsmittel zur Halterung der PTC-Elemente und der Kontaktierungselemente zu vermeiden. Die Loesung erfolgt dadurch, dass die Kontaktbleche zur Halterung der PTC-Elemente, elektrischen Kontaktierung, Waermespeicherung und -abgabe spangenfoermig ausgefuehrt und federnd ineinander gefuegt sind. Die Erfindung kommt in Heizgeraeten fuer Haushalt und Gewerbe zum Einsatz. Fig. 1The invention relates to electrical heating elements whose heating resistor consists of PTC material. It is the goal to improve the heat dissipation of the PTC elements to the surface and to simplify the manufacturing effort by reducing the component cost. The object is to avoid separate fastening means for holding the PTC elements and the contacting elements. The solution is achieved by the fact that the contact plates for holding the PTC elements, electrical contacting, heat storage and delivery executed spangenfoermig and resiliently gefüegt each other. The invention is used in heating appliances for household and commercial use. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft elektrische Heizelemente, deren Heizwiderstand aus Material mit positiver Temperaturcharakteristik (PTC-Material) besteht.The invention relates to electrical heating elements whose heating resistor consists of material with a positive temperature characteristic (PTC material).

Solche Heizelemente kommen in Heizgeräten zur Anwendung, die vorrangig im Bereich von Haushalt und Gewerbe eingesetzt werden.Such heating elements are used in heaters, which are used primarily in the household and commercial sectors.

Characteristic of the known technical solutions

Heizelemente der genannten Art sind bekannt.Heating elements of the type mentioned are known.

Die eingesetzten PTC-Elemente haben üblicherweise tabletten- oder prismenförmige Gestalt mit zwei gegenüberliegenden planparallelen Flächen, die in geeigneter Weise durch aufgebrachte Metallisierung kontaktiert und durch Anschlußelemente an eine Stromzuführung angeschlossen sind.The inserted PTC elements usually have a tablet or prismatic shape with two opposite plane-parallel surfaces, which are suitably contacted by applied metallization and connected by connecting elements to a power supply.

Die Leistungsaufnahme und damit die erreichbare Wärmeabgabe hängt bei PTC-Elementen wesentlich von der Wärmeabfuhr nach außen ab.The power consumption and thus the achievable heat output in PTC elements depends essentially on the heat dissipation to the outside.

Ein hoher Wärmewiderstand bewirkt beim PTC-Element eine geringere Leistungsaufnahme, da der elektrische Widerstand mit zunehmenderTemperatur zunimmt.A high thermal resistance causes a lower power consumption in the PTC element, since the electrical resistance increases with increasing temperature.

Es werden dadurch zwar Überhitzungen vermieden, aber die Wärmeleistung bleibt unbefriedigend.Although it overheats are avoided, but the heat output remains unsatisfactory.

Zielstellung bei einem Heizelement mit PTC-Heizwiderstand ist also eine gute Wärmeübertragung von PTC-Element über die Kontaktflächen und durch die technisch bedingte Isolation nach außen. Es ist bekannt, PTC-Elemente in rohrförmige Hülsen einzusetzen, wobei die Kontaktierung und die Wärmeabgabe durch federnde Schienen erfolgt (DE-OS 2614433).The objective with a heating element with PTC heating resistor is therefore a good heat transfer from PTC element via the contact surfaces and by the technically related isolation to the outside. It is known to use PTC elements in tubular sleeves, wherein the contacting and heat dissipation by resilient rails takes place (DE-OS 2614433).

Weiterhin ist bekannt, daß die Kontaktierung und Wärmeableitung vom PTC-Element durch Kontaktbleche, die durch Federelemente angedrückt werden, erfolgt (DE-OS 2948593), bzw. daß die Kontaktbleche durch U-förmige Profile aus weichelastischem Material zusammengehalten werden (DE-PS 2845965). Nachteilig an den bekannten Varianten sind der relativ große Herstellungsaufwand und die unbefriedigende Wärmeleistung aufgrund eines zu großen Wärmewiderstandes zwischen PTC-Element und Oberfläche des Heizelementes.Furthermore, it is known that the contacting and heat dissipation from the PTC element by contact plates which are pressed by spring elements, takes place (DE-OS 2948593), or that the contact plates are held together by U-shaped profiles of soft elastic material (DE-PS 2845965 ). A disadvantage of the known variants, the relatively large production cost and the unsatisfactory heat output due to a large thermal resistance between the PTC element and the surface of the heating element.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösungen besteht darin, daß jeweils eine zu große Anzahl von Einzelteilen erforderlich ist, das wiederum den Herstellungsaufwand vergrößert.Another disadvantage of the known solutions is that each too large number of items is required, which in turn increases the production cost.

Object of the invention

Die Erfindung bezweckt die Verbesserung der Wärmeableitung vonPTC-Elementen an die Oberfläche sowie die Vereinfachung - des Herstellungsprozesses durch Verringerung des Bauelementeaufwandes von Widerstandsheizelementen mit PTC-Heizwiderständen.The invention aims to improve the heat dissipation of PTC elements to the surface as well as to simplify the manufacturing process by reducing the component cost of resistance heating elements with PTC heating resistors.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei elektrischen Widerstandsheizelementen mit PTC-Heizwiderständen separateThe invention is based on the object parate at electrical resistance heating with PTC Heizwiderstän the task

Befestigungsmittel zur Halterung von PfC-Elementen und Konxaktierungseiementen zu vermeiden. BEFE stigun to avoid gsmitte l to H aging of PFC elements and Konxaktierungseiementen.

Die Aufgabe wird durch die im Erfindungsanspruch aufgeführten Merkmale gelöst.The object is achieved by the features listed in the invention claim.

Charakterisiert wird die Erfindung dadurch, daß die Kontaktbleche vorteilhaft als formengleiche Teile gleichzeitig als Wärmeleit- und Wärmespeicherkörper dienen und in ihrer Form so gestaltet sind, daß sich mindestens jeweils zwei selbst unter Federwirkung zusammenhalten und die PTC-Elemente federnd kontaktieren.The invention is characterized in that the contact plates advantageously serve as the same shape parts simultaneously as Wärmeleit- and heat storage body and are designed in shape so that at least two each hold together even under spring action and contact the PTC elements resiliently.

Von Vorteil ist die durch die Form der Wärmespeicherkörper entstehende große Oberfläche für eine gute Wärmeabgabe nach außen sowie die Anordnung mehrerer PTC-Elemente in axialer Richtung des Heizelementes. Die Wärmespeicherkörper werden durch die Isolationsschichten, die die Wärmespeicherkörper stirnseitig überragen, elektrisch voneinander isoliert. Vorteilhaft ist eine Weiterführung der Isoiationsschichten nach außen, so daß sie das Heizelement als Basis- und Zusatzisolation umschließen.The advantage of the shape of the heat storage body resulting large surface area for good heat dissipation to the outside and the arrangement of multiple PTC elements in the axial direction of the heating element. The heat storage body are electrically insulated from each other by the insulating layers, which protrude beyond the heat storage body frontally. Advantageously, a continuation of Isoiationsschichten outwards, so that they enclose the heating element as a base and additional insulation.

Die äußeren Bereiche der Wärmespeicherkörper sind ihrer Form nach beliebig gestaltbar, so daß Heizelemente mit rundem, quadratischem, ovalem oder prismenförmigem Querschnitt entstehen, wobei eine Anzahl der im Querschnitt angeordneten PTC-Elemente von eins, vier oder größer als vier und gerade möglich ist.The outer regions of the heat storage body are arbitrarily shaped in shape, so that heating elements with a round, square, oval or prismatic cross-section arise, with a number of cross-sectional PTC elements of one, four or greater than four and just possible.

Die Federwirkung der Wärmespeicherkörper sichert einwandfreies und festes Aufeinandersitzen der äußeren sich umfassenden Konturen sowie die Kontaktierung der PTC-Elemente.The spring action of the heat storage body ensures perfect and firm Aufeinanderitzen the outer comprehensive contours and the contacting of the PTC elements.

Zur Verbesserung der Kontaktierung zwischen PTC-Elementen und Wärmespeicherkörpern und zu deren Schutz vor Oxydation ist deren Oberfläche veredelbar.To improve the contact between PTC elements and heat storage bodies and their protection against oxidation whose surface is finished.

Zur Verbesserung der Federwirkung der Auflagefächen der Wärmespeicherkörper auf die PTC-Elemente gegenüber der Federwirkung der äußeren Bereiche bei gleicher Materialstärke sind Querschnittsschwächungen im Bereich der Biegekante in Form von Schlitzen, Löchern, Kerben o.a. vorgesehen. Dadurch ist die Federwirkung auf die PTC-Elemente und somit deren einwandfreie Halterung auch bei toleranzbedingten unterschiedlichen Höhen der PTC-Elemente gewährleistet.To improve the spring action of the bearing surfaces of the heat storage body on the PTC elements against the spring action of the outer regions with the same material thickness are cross-sectional weakenings in the region of the bending edge in the form of slots, holes, notches o.a. intended. As a result, the spring action on the PTC elements and thus their proper support is guaranteed even with tolerance-related different heights of the PTC elements.

Der elektrische Anschluß des Heizelementes erfolgt über Lot-, Schweiß-, Niet-, Schraub-, Klebe-, Wickel- oder Steckverbindungen an den Wärmespeicherkörpern.The electrical connection of the heating element via solder, welding, riveting, screw, adhesive, winding or plug connections to the heat storage bodies.

Steckverbindungen werden realisiert, indem Zungen oder Stecker an den Wärmespeicheröfen angeformt sind, oder, indem separate Zungen- oder Steckerglieder in die Hohlräume der Wärmespeicherkörper zwischen Anlagefläche und äußerem Bereich unter Federwirkung eingepaßt sind. Durch beidseitige Anordnung der Verbindungseinrichtungen an jedem Wärmespeicherkörper ist die Kaskadierung von Widerstandsheizelementen möglich.Connections are realized by tongues or plugs are formed on the heat storage ovens, or by separate tongue or plug members are fitted in the cavities of the heat storage body between the contact surface and outer region under spring action. By two-sided arrangement of the connecting means on each heat storage body, the cascading of resistance heating is possible.

embodiments

Die Erfindung wird nachfolgend anhand charakteristischer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dazu sind in der Zeichnung dargestellt:The invention will be explained in more detail below with reference to characteristic embodiments. For this purpose are shown in the drawing:

Fig. 1: Querschnitt durch ein äußerlich rundes Widerstandsheizelement1: cross section through an externally round resistance heating element

Fig.2: Explosivdarstellung von Wärmespeicherkörpern mit separatem Steckverbinder; Fig.3: schematischer Querschnitt durch ein äußerlich quadratisches Widerstandsheizelement; Fig.4: schematischer Querschnitt durch ein äußerlich runden Widerstandsheizelement mit rechtwinklig zueinanderFig.2: Explosive representation of heat storage bodies with separate connector; 3 shows a schematic cross section through an externally square resistance heating element; 4 shows a schematic cross section through an externally round resistance heating element with a right angle to each other

angeordneten PTC-Elementen; Fig.5: schematischer Querschnitt durch ein äußerlich quadratisches Widerstandsheizelement mit rechtwinklig zueinander angeordneten PTC-Elementen.arranged PTC elements; 5 shows a schematic cross section through an externally square resistance heating element with PTC elements arranged at right angles to one another.

Das in Fig. 1 dargestellte Heizelement besteht aus zwei formgleichen Kontaktblechen 1 und 2 aus federndem Metall, zwischen denen das PTC-Element 3 federnd kontaktiert ist.The heating element shown in Fig. 1 consists of two identical contact plates 1 and 2 made of resilient metal, between which the PTC element 3 is resiliently contacted.

Zwischen den Kontaktblechen 1 und 2 befinden sich die Isolierschichten 4 und 5, die die symmetrisch zusammengesteckten Kontaktbleche 1 und 2, die unterschiedlich polarisiert sind, voneinander elektrisch isolieren.Between the contact plates 1 and 2 are the insulating layers 4 and 5, which electrically isolate the symmetrically mated contact plates 1 and 2, which are differently polarized.

Die Isolierschichten 4 und 5 sind in die Kontaktbleche 1 und 2 soweit eingeführt, daß ein seitlicher Kontakt zum PTC-Element vermieden wird.The insulating layers 4 and 5 are inserted into the contact sheets 1 and 2 so far that a lateral contact with the PTC element is avoided.

Die Isolierschichten 4 und 5 überragen die Kontaktbleche 1 und 2 an den Stirnseiten und am Umfang, wo sie als Basis- und Zusatzisolierung unmittelbar weitergeführt sind.The insulating layers 4 and 5 project beyond the contact plates 1 and 2 at the end faces and at the periphery, where they are continued immediately as basic and additional insulation.

Kennzeichnend für die geometrische Form der formgleichen federnden Wärmespeicherkörper 1 und 2 ist ein gegenseitiges symmetrisches Übergreifen, wodurch beim Zusammenstecken ein federnder Sitz durch ein spangenartiges Zusammenschnappen entsteht. Für die Auflageflächen des PTC-Elementes 3 sind in die planparallelen Auflagefächen 8 der Wärmespeicherkörper 1 und 2 Vertiefungen zur zusätzlichen Arretierung eingebracht.Characteristic of the geometric shape of the same shape resilient heat storage body 1 and 2 is a mutual symmetrical overlap, whereby upon mating a resilient seat created by a clasp-like snapping together. For the bearing surfaces of the PTC element 3 1 and 2 recesses for additional locking are introduced into the plane-parallel Auflagefächen 8 of the heat storage body.

In Fig. 2 sind die formgleichen Wärmespeicherkörper 1 und 2 und ein in die Wärmespeicherkörper 1 und 2 passender Steckverbinder? als Explosivdarstellung abgebildet.In Fig. 2 are the same shape heat storage body 1 and 2 and in the heat storage body 1 and 2 matching connector? shown as an exploded view.

Zur Gewährleistung einer guten Federwirkung der planparallelen Auflagefläche 8 für PTC-Elemente (nicht dargestellt) sind entlang der Biegekante Querschnittsschwächungen 6 in Form von Löchern eingebracht. Das Zusammenfügen der beiden Wärmespeicherkörper 1 und 2 kann mit eingelegten PTC-Elementen (nicht dargestellt) erfolgen oder diese werden nach dem Zusammenfügen axial eingeschoben. Der Steckverbinder 7 dient der elektrischen Kontaktierung und ist wahlweise ein- oder wechselseitig in das Widerstandsheizelement einsteckbar. Dem gleichen Zweck dient ein am Wärmespeicherkörper 1 angeformtes Flachsteckmesser 9.To ensure good spring action of the plane-parallel bearing surface 8 for PTC elements (not shown), cross-sectional weakenings 6 are introduced along the bending edge in the form of holes. The joining of the two heat storage bodies 1 and 2 can be done with inserted PTC elements (not shown) or these are inserted axially after assembly. The connector 7 is used for electrical contacting and is optionally one or mutually inserted into the resistance heating. The same purpose serves a formed on the heat storage body 1 flat blade 9th

Fig. 3 zeigt den quadratischen Querschnitt durch ein Widerstandsheizelement mit den formgieichen Wärmespeicherkörpern und 2, die sich gegenseitig federnd halten, und dem dazwischen federnd kontaktierten PTC-Element 3.Fig. 3 shows the square cross section through a resistance heating element with the formgieichen heat storage bodies and 2, which hold each other resilient, and the spring-contacted therebetween PTC element. 3

In Fig.4istein Widerstandsheizelement mit rundem Querschnitt mit vier PTC-Elementen 3 und vier formgleichen federnden Kontaktblechen 1.1,1.2,2.1 und 2.2 dargestellt.4 shows a resistance heating element with a round cross-section with four PTC elements 3 and four identical resilient contact plates 1.1, 1.2, 1.2 and 2.2.

Äquivalent zu Fig. 4 stellt Fig. 5 ein Widerstandsheizelement mit quadratischem Querschnitt dar, das vier PTC-Elemente 3 enthält, die von vier formgleichen federnden Kontaktblechen 1.1,1.2, 2.1,2.2 federnd gehalten werden.Equivalent to Fig. 4, Fig. 5 shows a resistance heating element with square cross-section, which contains four PTC elements 3, which are resiliently supported by four identical resilient contact plates 1.1,1.2, 2.1,2.2.

Die elektrische Isolation erfolgt bei den Lösungsvarianten, wie sie in Fig.3, Fig.4 und Fig.5 dargestellt sind, analog zu dem Heizelement nach Fig. 1 durch zwischengelegte Isolationsschichten, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht abgebildet werden.The electrical insulation is carried out in the solution variants, as shown in Figure 3, Figure 4 and Figure 5, analogous to the heating element of FIG. 1 by interposed insulating layers, which are not shown for clarity sake.

Die jeweils vier PTC-Elemente 3 nach Fig.4 und Fig. 5 sind elektrisch parallel geschaltet durch das gleiche angelegte Potential an den Kontaktblechen 1.1 und 1.2 und das jeweils entgegengesetzte Potential an den Kontaktblechen 2.1 und 2.2.The four PTC elements 3 according to FIG. 4 and FIG. 5 are electrically connected in parallel by the same applied potential at the contact sheets 1.1 and 1.2 and the respective opposite potential at the contact sheets 2.1 and 2.2.

Claims

-1- Z4ÖUIÖ

Invention claim:

1 .. Electrical resistance heating element with at least one existing of PTC material heating resistor, which is arranged between the heat storage body formed contact plates under elastic cohesion, characterized in that the heat storage body (1, 2) have an even number, the PTC elements (3) between each opposite bearing surfaces (8) of the heat storage body (1, 2) are arranged, the heat storage body (1, 2) are clasp-shaped and mutually comprise, outside the region of the support surfaces (8), the inner sides of the heat storage body (1, 2) with each an electrically insulating layer (4, 5) are provided and the heat storage body (1, 2) means (7,9) for connecting the supply voltage.

2. Electrical resistance heating element according to item 1, characterized in that at least the Auflagefiächen (8) of the heat storage body (1,2) are formed flat.

3. Electrical resistance heating element according to the points 1 and 2, characterized in that the bending edges of the bearing surfaces (8) of the heat storage body (1,2) have cross-sectional weakenings (6).

4. Electrical resistance heating element according to item 1,2 or 3, characterized in that the insulating layers (4,5) to the inner sides of the heat storage body (1,2) placed and held by the mutual enclosure of the heat storage body (1,2).

5. Electrical resistance heating element according to one of the items 1 to 4, characterized in that, based on the cross-sectional plane of the heating element, each PTC element (3) is contacted by separate bearing surfaces (8).