DE102004020163A1

DE102004020163A1 - Glasrohrheizeinrichtung

Info

Publication number: DE102004020163A1
Application number: DE200410020163
Authority: DE
Inventors: Patrik Schober; Stefan Hubert; Christian Henn
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-04-24
Filing date: 2004-04-24
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2024-04-25
Also published as: DE102004020163B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Glasrohrheizeinrichtung mit einem an der Außenseite mit einer Zinnoxid-Beschichtung (10) versehenen Glasrohr (12), welches mit zumindest einem elektrisch leitfähigen, das Glasrohr (12) umgreifenden Kontaktelement (14.1; 14.2) verbunden ist. Das Kontaktelement (14.1; 14.2) ist als ein fester Formkörper ausgebildet und ist am Außenumfang des beschichteten Glasrohres (10, 12) aufgebracht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Glasrohrheizeinrichtung mit einem an der Außenseite mit einer Zinnoxid-Beschichtung versehenen Glasrohr, welches mit zumindest einem elektrisch leitfähigen, das Glasrohr umgreifenden Kontaktelement verbunden ist.

Derartige Glasrohrheizeinrichtungen können beispielsweise bei Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen oder Kaffeemaschinen zum Einsatz kommen.

Aus der DE 198 21 580 A1 ist ein Durchlauferhitzer bekannt, welcher ein am Außenumfang mit undotiertem Zinnoxid beschichtetes Glasrohr zur Wärmeerzeugung in einem durchströmenden Fluid aufweist. In die Außenfläche des Glasrohrs sind mindesten zwei Kontaktstreifen aus Silber eingebracht. Mit einer derartigen Anordnung ist ein Betrieb bei Temperaturen bis zu 400°C möglich.

Die Kontaktstreifen werden beim Herstellungsprozess in einem produktionstechnisch aufwendigen Fertigungsschritt bei 400–600°C in den zinnoxidbeschichteten Glaskörper eingebrannt.

Für die Versorgung mit Gleich-, Wechsel- oder Drehstrom ist vorgesehen, an die Kontaktstreifen Kontaktstecker oder Kabelzuführungen anzulöten. Durch die beim Löten auftretenden lokalen Erhitzungen entstehen Spannungen im Glas, wodurch die mechanische Festigkeit des Glaskörpers herabgesetzt werden kann. Somit ist insbesondere die Verwendung von z.B. DURAN^® von SCHOTT bzw. Borosilikatglas aufgrund der zu erwartenden Spannungen kritisch. Bei Verwendung einer Silberleitpaste kann diese durch das Löten ebenfalls negativ beeinflusst werden. Höherwertige Gläser (z.B. Quarzglas) sind einsetzbar, aber aus Kostengründen nicht sinnvoll.

Die Verbindung zwischen den Kontaktstreifen aus Silber und dem Glaskörper einerseits und die Verbindung der Kontaktstreifen mit der Stromzuführung andererseits ist generell mechanisch nicht sehr stabil.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Glasrohrheizeinrichtung anzugeben, welche eine verbesserte Kontaktierung des beschichteten Glasrohres bietet. Zusätzlich soll die Kontaktierung einfach herzustellen sein und eine zuverlässige Funktionsweise der Heizeinrichtung gewährleisten.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.

Demgemäss ist das Kontaktelement als ein fester Formkörper ausgebildet, welcher am Außenumfang des beschichteten Glasrohres aufgebracht ist. Mit dieser Maßnahme wird ein aufwendiges und insbesondere die Festigkeit des Glaskörpers gefährdendes Einbrennen bei hohen Temperaturen vermieden. Das Kontaktelement liegt vielmehr in wesentlichen bündig am beschichteten Glaskörper an. Diese Art der Anbringung ist leicht zu bewerkstelligen und bietet dennoch einen funktionssicheren Betrieb.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktelement als Metallring ausgebildet ist, welcher auf das beschichtete Glasrohr thermisch aufgeschrumpft ist. Der Metallring kann bei der Herstellung leicht aufgebracht und bei relativ geringen Temperaturen aufgeschrumpft werden. Spannungen im Glas werden dadurch vermieden und ein sicherer Halt des Metallringes sichergestellt.

Um den elektrischen Kontakt zwischen dem beschichteten Glasrohr und dem Metallring weiter zu verbessern, kann zwischen der Oberfläche des beschichteten Glasrohrs und dem Metallring ein leitfähiger Kleber, eine elektrisch leitfähige Paste oder dergleichen leitfähige Suspension eingebracht sein.

An dem Metallring lässt sich auf einfache Weise zumindest ein Kontakt- oder Anschlussteil zum elektrischen Anschließen eines Anschlusskabels anbringen. Dies kann beispielsweise durch eine Lötverbindung bereits vor dem Aufschrumpfen des Metallringes geschehen. Alternativ kann jedoch das Kontakt- oder Anschlussteil auch am aufgeschrumpften Metallring angebracht werden, beispielsweise durch eine Klemm- oder Schraubverbindung. Dabei können bereits am noch nicht aufgeschrumpften Metallring entsprechende Verankerungsmöglichkeiten vorgesehen sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Kontaktelement als Klebeband aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet sein, welches auf das beschichtete Glasrohr aufgeklebt ist. Durch den am Klebeband unterseitig angebrachten temperaturbeständigen und vorzugsweise auch elektrisch leitenden Kleber ist ein sicherer Halt des Kontaktelements am beschichteten Gaskörper und ein guter und gleichmäßiger elektrischer Kontakt zur elektrisch leitenden Heizschicht gewährleistet. Das Klebeband lässt sich leicht auf das beschichtete Glasrohr aufkleben.

Ein besonders guter elektrischer Kontakt bei guter Temperaturstabilität wird dadurch erreicht, dass das Klebeband ein elektrisch leitfähiges Metall aufweist. Dies kann beispielsweise Kupfer, aber auch Aluminium, Gold oder dergleichen Metall sein.

Zum elektrischen Anschließen eines Anschlusskabels kann an dem Klebeband zumindest ein Kontakt- oder Anschlussteil insbesondere mittels einer Crimp-Verbindung angebracht werden. Eine derartige Crimp-Verbindung ist leicht herzustellen und belastet den Glaskörper nicht. Dabei wird dennoch ein sicherer Kontakt realisiert.

Schließlich kann das Kontaktelement mittels einer mechanischen Verbindung in besonders einfach zu handhabender Weise am Außenumfang des beschichteten Glasrohres angebracht werden.

Dazu kann das Kontaktelement als eine Art Schlauchklemme oder Schelle ausgebildet sein. Auch mittels eines angedrückten Federkontakts oder einer das beschichtete Glasrohr umschließenden Litze aus leitfähigem Draht kann ein Kontaktelement am beschichteten Glasrohr angebracht werden.

Um den elektrischen Kontakt zwischen dem beschichteten Glasrohr und dem Metallring weiter zu verbessern, kann zwischen der Oberfläche des beschichteten Glasrohrs und dem mechanischen Verbindungselement ein leitfähiger Kleber, eine elektrisch leitfähige Paste oder dergleichen leitfähige Suspension eingebracht sein.

Für eine ausreichend hohe Leistungsdichte, um beispielsweise bei der Verwendung in Haushaltsgeräten eine ausreichend hohe Aufheizrate des durchströmenden Fluids, insbesondere Wasser, zu bewirken kann die Zinnoxidbeschichtung derart dotiert sein, dass eine Leistungsdichte von 15–25 W/cm2, vorzugsweise 18–22 W/cm2 erreicht wird.

Als Dotierung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise Fluor oder Antimon

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 in schematischer Draufsicht und im Schnitt ein zinnoxidbeschichtetes Glasrohr einer Glasrohrheizeinrichtung, welches mit zwei elektrisch leitfähigen, das Glasrohr umgreifenden Klebebändern als Kontaktelemente versehen ist; und
2 in schematischer Teilansicht und im Schnitt ein dotiertes zinnoxidbeschichtetes Glasrohr einer Glasrohrheizeinrichtung, welches mit einem aufgeschrumpften Metallring als Kontaktelement versehen ist.
1 zeigt in schematischer Draufsicht und im Schnitt ein an der Außenseite mit einer dotierten Zinnoxid-Beschichtung 10 versehenes Glasrohr 12 einer Glasrohrheizeinrichtung, welches an gegenüberliegenden Enden mit zwei elektrisch leitfähigen, das Glasrohr 12 umgreifenden Klebebändern 14.1 und 14.2 als Kontaktelemente versehen ist. Die Klebebänder 14.1 und 14.2 sind aus elektrisch leitfähigem Metall, beispielsweise Kupfer ausgebildet und unterseitig mit einem temperaturbeständigen und elektrisch leitenden Kleber beschichtet.
Die Klebebänder 14.1 und 14.2, welche auf das beschichtete Glasrohr 10, 12 aufgeklebt sind und eine stoffschlüssige Verbindung zur dotierten Zinnoxid-Beschichtung 10 schaffen, lassen sich jeweils mit einem (nicht gezeigten) Kontakt- oder Anschlussteil zum elektrischen Anschließen eines Anschlusskabels versehen. Dabei wird beispielsweise eine Crimp-Verbindung verwendet. Diese Crimp-Verbindung kann auch bereits vor dem Aufbringen der Klebebänder 14.1 und 14.2 an diesen angebracht sein.
2 zeigt in schematischer Teilansicht und im Schnitt ein an der Außenseite mit einer dotierten Zinnoxid-Beschichtung 10 versehenes Glasrohr 12 einer Glasrohrheizeinrichtung. An dem in 2 gezeigten Ende ist das beschichtete Glasrohr 10, 12 mit einem elektrisch leitfähigen, umgreifenden Metallring 14 als Kontaktelement versehen. Der Metallring liegt am Außenumfang des beschichteten Glasrohres 10, 12 an und ist durch Temperatureinwirkung aufgeschrumpft. Der aufgeschrumpfte Metallring 14 bildet eine kraftschlüssige Verbindung zum beschichteten Glasrohr 10, 12. Der Metallring 14 besteht aus Messing, alternativ auch aus Kupfer oder einem anderen leitenden Material, das eine angepasste Duktilität aufweist. An dem in 2 nicht gezeigten Ende des Glasrohres 10, 12 ist ebenfalls ein Metallring aufgeschrumpft.
Alternativ kann auf das Gasrohr 12 auch nur ein einziger (nicht gezeigter) Metallring aufgeschrumpft sein, welcher aufgrund seiner Formgebung elektrisch zweigeteilt ausgebildet ist. Somit lieben beide Anschlusselemente auf einer Rohrseite, was produkttechnisch, wirtschaftlich und logistisch von Vorteil sein kann.
Um die Übergangswiderstände möglichst klein zu machen, ist zwischen der Oberfläche des beschichteten Glasrohrs 10, 12 und dem Metallring 14 ist eine elektrisch leitfähige Paste oder dergleichen leitfähige (nicht gezeigte) Suspension eingebracht. An dem Metallring 14 ist ein Anschlussteil 16 zum elektrischen Anschließen eines Anschlusskabels 18 angelötet.
Alternativ kann das Kontaktelement mittels einer mechanischen Verbindung am Außenumfang des beschichteten Glasrohres angebracht sein. Dabei kann das Kontaktelement als Schlauchklemme, Schelle, angedrückter Federkontakt, umschließende Litze aus leitfähigem Draht, beispielsweise aus Kupfer, oder dergleichen mechanisches Verbindungselement ausgebildet sein.

Claims

Glasrohrheizeinrichtung mit einem an der Außenseite mit einer Zinnoxid-Beschichtung (10) versehenen Glasrohr (12), welches mit zumindest einem elektrisch leitfähigen, das Glasrohr (12) umgreifenden Kontaktelement (14.1; 14.2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (14.1; 14.2) als ein fester Formkörper ausgebildet ist, welcher am Außenumfang des beschichteten Glasrohres (10, 12) aufgebracht ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (14.1; 14.2) als Metallring (14) ausgebildet ist, welcher auf das beschichtete Glasrohr (10, 12) aufgeschrumpft ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche des beschichteten Glasrohrs (10, 12) und dem Metallring (14) ein leitfähiger Kleber, eine elektrisch leitfähige Paste oder dergleichen leitfähige Suspension eingebracht ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Metallring (14) zumindest ein Kontakt- oder Anschlussteil (16) zum elektrischen Anschließen eines Anschlusskabels (18) anbringbar ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (14.1; 14.2) als Klebeband aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet ist, welches auf das beschichtete Glasrohr (10; 12) aufgeklebt ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband ein elektrisch leitfähiges Metall aufweist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Klebeband zumindest ein Kontakt- oder Anschlussteil zum elektrischen Anschließen eines Anschlusskabels insbesondere mittels einer Crimp-Verbindung anbringbar ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement mittels einer mechanischen Verbindung am Außenumfang des beschichteten Glasrohres angebracht ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement als Schlauchklemme, Schelle, angedrückter Federkontakt, umschließende Litze aus leitfähigem Draht oder dergleichen me chanisches Verbindungselement ausgebildet ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche des beschichteten Glasrohrs und dem mechanisches Verbindungselement ein leitfähiger Kleber, eine elektrisch leitfähige Paste oder dergleichen leitfähige Suspension eingebracht ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoxidbeschichtung (10) mit einer Dotierung versehen ist.
Glasrohrheizeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung Fluor oder Antimon enthält.