DE1077344B

DE1077344B - Biegsamer drahtartiger isolierter elektrischer Heizkoerper

Info

Publication number: DE1077344B
Application number: DEG24660A
Authority: DE
Inventors: Joseph Rosenberg
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1957-05-31
Filing date: 1958-05-31
Publication date: 1960-03-10
Also published as: FR1209167A; CA583040A; US2846559A; JPS357635B1; GB841604A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen biegsamen drahtartigen isolierten elektrischen Heizkörper, der in elektrischen Heizvorrichtungen, wie z. B. elektrischen Heizdecken u. ä., verwendet wird, wobei der Heizkörper rwei oder mehrere Leiter enthält, von denen ein Leiter als Teil eines Heizkreises verwendet wird und der andere Leiter eine Regelfunktion zur Verhinderung von Überhitzungen ausübt und die beiden Leiter durch eine Masse getrennt sind, die mit der Steigerung der Temperatur eine zunehmende Leitfähigkeit besitzt und den Temperaturfühler einer Temperaturüberwachungseinrichtung bildet.

Eine Anzahl von normalerweise isolierend wirkenden organischen Stoffen sind bekannt, die einen negativen Temperaturkoeffizienten des Scheinwiderstandes oder auch nur des Widerstandes besitzen, bei denen die elektrische Leitfähigkeit des Stoffes um einige Größenordnungen steigt, wenn die Temperatur innerhalb eines verhältnismäßig kleinen Bereiches sich erhöht, z. B. um 50° C. Diese bekannte Eigenschaft wurde bei bekannten, ähnlichen elektrischen Heizkörpern dazu benutzt, einen Wärmeregelkreis in einer selbsttätig temperaturgeregelten elektrischen Heizdecke zu steuern. Bei einer derartigen bekannten Einrichtung wird diese Regelfunktion durch die Verwendung von Superpolyamid (Nylon) als Isolier- und Temperaturfühlmasse ausgeübt, obwohl andere organische Stoffe, insbesondere Celluloseester und Vinylhalogenidharze, als ausreichende, aber weniger erwünschte Ersatzstoffe für Superpolyamid hingestellt wurden. Die elektrischen Eigenschaften von Superpolyamid haben sich zwar in selbsttätigen elektrischen Heizdecken als geeignet erwiesen, einen Schutz gegen Überhitzung zu bewirken, die in der vorliegenden Erfindung angewandte Masse bewies jedoch überlegene Hitzealterungseigenschaften und war gegenüber Feuchtigkeit in ihren elektrischen Eigenschaften weniger empfindlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Heizkörper herzustellen, der mit einem Stoff isoliert ist, der in höherem Maß befriedigende Temperaturregelfunktionen erlaubt und gegenüber der Hitzealterung und in ihrer Empfindlichkeit gegen Feuchtigkeit widerstandsfähig ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für diesen Stoff ein Mischpolymer des Acrylnitril verwendet ist, der einen Acrylsäureester enthält, in den bis zu 5 Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Stoffes eingearbeitet sind. Die Erfindung erstreckt sich auf die angegebene und nachstehend im einzelnen dargestellte Kombination der an sich bekannten Stoffe in ihrer Anwendung als Temperaturfühler bei elektrischen drahtartigen isolierten Heizkörpern.

Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung Biegsamer drahtartiger isolierter
elektrischer Heizkörper

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Mai 1957

Joseph Rosenberg, Erie, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

werden aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen ersichtlich, in der die Fig. 1 in einer vergrößerten Ansicht, teilweise im Querschnitt, eine Form des temperaturempfindlichen, die Erfindung darstellenden Heizkörpers zeigt. Die der Fig. 1 ähnliche Fig. 2 zeigt einen zweiten Heizkörper; die Fig. 3 stellt ein logarithmisches Schaubild dar, in dem die Impedanz in logarithmischem Maßstab gegen die Temperatur in gewöhnlichem Maßstab einer derartigen Masse, 55 Gewichtsprozent Acrylsäure-2-äthylhexylester und 45 Gewichtsprozent Acrylnitril, der man 1 Gewichtsprozent eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes zugegeben hatte, im Vergleich mit der Impedanz des Nylons aufgetragen ist. Die Fig. 4 zeigt in einem halblogarithmischen Schaubild die spezifische Impedanz im logarithmischen Maßstab, aufgetragen gegen die Temperatur, einer derartigen Masse von 60 Gewichtsprozent Acrylsäurebutylester und 40 Gewichtsprozent Acrylnitril mit verschiedenen Arten von oberflächenaktiven Zusätzen. Die Fig. 5 ist ein der Fig. 4 ähnliches halblogarithmisches Schaubild; die Masse enthält ungefähr 45% Acrylnitril und 55% Acrylsäure-

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2-äthylhexylester. Das Schaubild Fig. 6 mit halb- Beispiel 1

logarithmischem Maßstab vergleicht die Impedanz-

änderung, auf einem logarithmischen Maßstab, mit Emulsionspolymerisation in einem geschlossenen Gefäß

der Temperaturänderung einer Anzahl verschiedener τ-., jcux j · · λ ι π ι

_r , * ..„ ^öj, ,j . TT-t.1-1 l· olgende Substanzen werden m eine 1-1-Flasche

erfindungsgemaß verwendeter Massen im Hinblick 5 _σ ,

auf Nylon. Die Fig. 7 illustriert den Einfluß der t>^eö^eDen·.

Feuchtigkeit auf diese Massen im Vergleich zu dem Acrylsäure-2-äthylhexylester (frei von In-

EinfhiB der Feuchtigkeit auf Nylon. hibitoren) 35,0 g

In an sich bekannter Weise ist in ein derartiges Acrylnitril (frei von Inhibitoren) 60,0 g

Mischpolymer von Acrylnitril, das einen Acrylsäure- χ₀ Stearyl-dimethyl-benzyl-ammoniumchlorid 5,0 g

ester enthält, ein oberflächenaktives Mittel, und zwar Kaliumpersulfat 0,1 g

bis zu 5%, eingearbeitet. Solche Massen besitzen Laurylmercaptan 0,1g

einen hohen negativen Temperaturkoeffizienten des Destilliertes Wasser 400 ml

Widerstandes bzw. Scheinwiderstandes. Sie haben die

Fähigkeit, ihre Eigenschaften über einen langen Zeit- ₁₅ Der Kaliumpersulfat-Katalysator wird als letztes raum und in Gegenwart von Feuchtigkeit zu behalten, zugegeben. Die Flasche wird kurz geschüttelt, dann wodurch sie zu Isolationszwecken und zur Tempe- in ein rotierendes Gestell eingeklemmt und 15 Stunden raturregelung in selbsttätigen elektrischen Heizdecken lang in einem Wasserbad von 80° C belassen. Die Re- und anderen Arten von elektrischen Widerstandsheiz- aktionsmischung wird danach dampf destilliert und mit geräten verwendet werden können. Durch Verwen- ₂o 2 1 5%iger Natriumchloridlösung versetzt, wobei ein dung dieser Substanzen kann man auch eine Tempe- Niederschlag ausfällt. Die Fällung wird frei von raumüberwachung der Drahtwicklungen bei Elektro- Chloridionen gewaschen und anschließend getrocknet, motoren, der Leitungen in Kabeln u. dgl. erhalten.

Wenn auch bei der vorliegenden Erfindung im wei- Beispiel 2

teren Sinne Mischpolymerisate des Acrylnitrils und _{25 Emulsionspolymerisation in einem offenen Ge}fäß
der Acrylsäureester verwendet werden, in die bis zu ^r

5% eines oberflächenaktiven Mittels eingearbeitet Ein 12-1-Kolben wird auf ein Dampfbad gestellt

sind, so bevorzugt man doch ein Mischpolymerisat, und folgende Substanzen eingefüllt:
das zwischen 30 und 85 «/0 Acrylnitril enthält. Sehr _Acryi_säure._n._butyiester (frei von Inhibigute Ergebnisse werden innerhalb des Bereiches von ₃₀ . · , C05 „

35 bis 550/0 Acrylnitril erzielt. Während Acrylsäure- Acrylnitril'(frei von "inhibitoren)' Υ.'.'.'.'.'.'. 900 g
ester ganz allgemein hinreichend sind, so erhalt man Methyldodecylbenzyltrimethyl-ammoniumdoch sehr gute Ergebnisse mit den Alkylestern, die chlorid 15 ^σ

eine Kettenlänge von etwa 4 bis 12 Kohlenstoffatomen Laurylmercaptan 15°·

besitzen. Bevorzugte Ester innerhalb dieses Ketten- ₃₅ Kaliumpersulfat 1*5 g

längenbereiches sind die Acrylsäureester des 2-Äthyl- Destilliertes Wasser' YYYYYYYYYYYYYY. 6000 ml
hexyl- und des n-Decylalkohols. Es muß jedoch darauf

hingewiesen werden, daß befriedigende Ergebnisse Der Kolben wird mit einem Thermometer, einem

auch mit anderen Acrylsäureestern, z. B. dem Äthyl-, Rührer und vier 400-ml-Kühlern (davon zwei in Lauryl- und Cetylester, erhalten wurden. ₄₀ einem Schliff) ausgerüstet. Der Inhalt wird dauernd

Die an sich bekannten oberflächenaktiven Mittel, heftig gerührt und die Mischung mit größter Vorsicht die hier zur Steigerung der Änderung des elektrischen bis zum ersten Anzeichen einer heftigen Reaktion er-Scheinwiderstandes mit der Temperatur Verwendung wärmt. Dann wird die Wärmezufuhr gedrosselt, und finden, können kationisch, ungeladen oder anionisch man läßt die Reaktion mit ihrer eigenen Reaktionssein. Eine bevorzugte kationische Verbindung ist das 45 wärme (Polymerisationswärme) ablaufen. Nachdem Stearyl- dimethyl -benzyl - ammoniumchlorid. Andere die anfängliche Reaktion nachgelassen hat, wird nochbefriedigend wirkende oberflächenaktive Stoffe sind mais vorsichtig die Temperatur erhöht und die Reak-Diisobutylphenoxäthoxyäthyldimethylbenzyl - ammo- tion bis zur Vollendung durchgeführt. Die Mischung niumchlorid und Methyldodecylbenzyltrimethyl-ammo- wird darauf dampfdestilliert und durch Eingießen in niumchlorid. Als Beispiel eines zufriedenstellenden 50 201 5%ige Kochsalzlösung ein Niederschlag ausgeanionischen oberflächenaktiven Mittels kann das fällt. Die Fällung wird von Chloridionen freige-Natriumsalz des Alkyl-arylpolyäthersulfates dienen. waschen und anschließend bis zur Gewichtskonstanz Typische nicht geladene Stoffe sind der Alkyl-aryl- getrocknet. Die Ausbeute ist etwa 83% und höher,
polyätheralkohol und das Natriumsalz des Alkyl-aryl-

polyäthersulfonates. Die obenerwähnten oberflächen- 55 Beispiel 3

aktiven Stoffe sind nur typische Beispiele und sollen Suspensionspolymerisation

die Erfindung nicht beschranken. Solche oberflächenaktiven Stoffe sind seit vielen Jahren als Emulgatoren 40 g Acrylsäure-η-decylester, 60 g Acrylnitril, bekannt, aber ihre Verwendung als Zusätze zur Be- 6 Tropfen einer Lösung, die aus dem Natriumsalz wirkung der genannten vergrößerten Veränderung des 60 eines Alkyl-arylpolyäthersulfates besteht, und 400 ml elektrischen Scheinwiderstandes bei Temperaturände- destilliertes Wasser werden in einen 500-ml-Kolben rungen ist bisher noch nicht bekanntgeworden. Das gegeben. Der Kolben wird mit einem Edelstahlproverwendete Mengenverhältnis der oberflächenaktiven pellerrührer, einem Rückflußkühler und Thermometer Stoffe hängt von den gewünschten Eigenschaften des versehen, die Mischung mit Hilfe von Dampf unter Endproduktes ab. Bereits 0,Q4 Gewichtsprozent von 65 dauerndem Rühren erwärmt. Sobald die Mischung am Stearyl-dimethyl-benzyl-ammoniurnchloridhabeneinen Rückfluß zum Sieden kommt (ungefähr 7O⁰C), gibt bemerkbaren Einfluß auf den Temperaturkoeffizienten man Benzoylperoxyd in kleinen Mengen durch die der Impedanz. Im folgenden sollen typische Verfahren öffnung des Kühlers zu, bis die Polymerisation einzur Herstellung der Mischpolymerisate aufgezeigt setzt. Der Beginn der Polymerisation zeigt sich durch werden. 70 eine Temperaturerhöhung der Reaktionsmischung auf

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über 80⁰C an. Obwohl die Hauptreaktion bereits in bei dem Polymer, das mit einem anionischen oberder ersten halben Stunde nach dem Beginn der Poly- flächenaktiven Mittel versetzt wurde, von etwa 3,1 ■ 10⁹ merisation beendet ist, ist es erwünscht, die Tempe- auf 0,63 · 10⁹ Ohm, d. h. auf ein Fünftel, ab. Diese ratur der Reaktionsmischung für weitere 2 öder Abnahme ist für ein solches Polymer ausreichend, da-3 Stunden zu halten, um eine völlige Reaktion zu er- 5 mit es als Temperaturregler verwendet werden kann, zielen. Nach dieser Zeit wird die Mischung dampf- Im Falle des Polymers mit einem ungeladenen oberdestilliert, filtriert, gewaschen und in einem Vakuum- flächenaktiven Zusatz sinkt die spezifische Impedanz trockenschrank bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. auf ein Zehntel ihres anfänglichen Wertes ab, und im Die Ausbeute beträgt etwa 88%. Falle eines Polymers mit einem kationischen ober-Obwohl sich die oben angeführten Beispiele speziell io flächenaktiven Zusatz ist die Abnahme der spezifischen auf Acrylsäure-2-äthylhexylester, den η-Butyl- und Impedanz noch größer.

n-Decylester beziehen, soll es doch so verstanden sein, Die graphische Darstellung der Fig. 5 ist der der daß diese Beispiele auch die Verwendung anderer Fig. 4 etwas ähnlich, nur bestand das Polymer aus Acrylsäureester, wie z. B. den Äthyl-, n-Hexyl-, Cyclo- einer Mischung von etwa 45 Gewichtsteilen Acrylhexyl-, 2-Äthyl-butyl-, n-Octyl-, Lauryl- und Cetyl- 15 nitril, 55 Gewichtsteilen Acrylsäure-2-äthylhexylester ester, zulassen. und 1 Gewichtsteil eines oberflächenaktiven Mittels In den Polymerisationsverfahren der Beispiele 1 im Falle der zwei Beispiele, die einen derartigen Zubis 3 diente das oberflächenaktive Mittel hauptsächlich satz enthielten. In den Fig. 4 und 5 verursacht die als Emulgator, der während des Verarbeitens elimi- Zugabe eines ungeladenen oberflächenaktiven Mittels niert wurde. Dementsprechend muß während des 20 eine scharfe Abnahme der spezifischen Impedanz bei Misch- und Mahlvorganges des Mischpolymers vor der Steigerung der Temperatur, und im Falle der dem Strangpressen ein oberflächenaktives Mittel zu- Zugabe eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes gegeben werden, wenn man seine Anwesenheit im zeigt die Geschwindigkeit der Abnahme der Impedanz Endprodukt wünscht. Die Vorgänge des Mischens, eine weitere beträchtliche Steigerung.
Mahlens und Strangpressens sind die üblichen. Im 25 Die graphische Darstellung der Fig. 6 vergleicht allgemeinen wurde die günstigste Mahltemperatur in den Scheinwiderstand der Acrylnitril-Mischpolymere einem Bereich von 110 bis 17O⁰C gefunden, und die mit Nylon auf Draht. Der Bereich der Scheinwidergünstigste Strangpreßtemperatur liegt etwa 30 bis stands-Koeffizienten, der sich mit den verschiedenen 40⁰C oberhalb der Mahltemperatur. In der Strang- Mischpolymeren und verschiedenen oberflächenaktiven presse liefert eine Differenz von etwa 20 bis 30⁰C 30 Stoffen erhalten läßt, wird klar offenbart,
zwischen der oberen Pressenkopftemperatur und der Es wurde oben erwähnt, daß einer der Nachteile unteren Trommeltemperatur gute Ergebnisse. von Superpolyamid seine Eigenschaftsänderung in Das Aussehen und die Farbe des stranggepreßten Gegenwart von Feuchtigkeit ist. In der graphischen Drahtes geben gute Hinweise darauf, ob das Material Darstellung der Fig. 7 wird der Einfluß der richtig stranggepreßt worden ist. Ist die Temperatur 35 Feuchtigkeit auf die Impedanz von Acrylnitril-Acrylviel zu niedrig, so besitzt das stranggepreßte Material säureester-Mischpolymeren mit der des Superpolyfaserigen Charakter und kann leicht zerteilt werden. amids verglichen. In allen Fällen wurden die Ver-Eine zu niedrige, aber der richtigen Strangpressen- suche mit Draht durchgeführt, der mit dem Material temperatur näher liegende Temperatur ergibt Schlieren isoliert war; die Kurve für Acrylnitril- Acrylsäureauf der Oberfläche des Harzes. Ist die Temperatur zur 40 ester-Mischpolymere ist eine Zusammenfassung von Erweichung des Materials ungenügend, so ergeben Ergebnissen der Mischpolymere der Fig. 4 und 5 und. sich Klumpen. Eine höhere Temperatur, die der rieh- auch anderer Produkte. Wie man sehen kann, ist die tigen Strangpreßtemperatur recht nahe kommt, ver- Kurve für Superpolyamid ziemlich unregelmäßig, leiht den Polymeren einen hohen Glanz. Bei zu hohen während die Kurve für die Mischpolymere annähernd Temperaturen erscheinen unregelmäßige Fließlinien. 45 linear verläuft. Es ist offensichtlich, daß ein konin der graphischen Darstellung der Fig. 3 sind die stanter Scheinwiderstand unter den Bedingungen Impedanz-Temperatur-Eigenschaften von Draht, der wechselnder Feuchtigkeit und konstanter Temperatur mit Superpolyamid isoliert war, mit dem gleichen sehr wichtig ist zur Ausübung einer Reglerfunktion Draht verglichen, der mit einem Mischpolymer, das bzw. Steuerung, die auf dem Wechsel des Schein-45,4 Gewichtsteile Acrylnitril und 56,6 Gewichtsteile 50 Widerstandes mit der Temperatur beruht und die sehr Acrylsäure-2-äthylhexylester enthielt und dem man verläßlich arbeiten soll.

1 Gewichtsprozent eines kationischen oberflächen- Die Fig. 1 und 2 zeigen typische Ausführungsaktiven Mittels zugesetzt hatte, isoliert war. Aus formen von kombinierten biegsamen Heizkörpern und dieser Darstellung kann man ersehen, daß im Tempe- thermoempfindlichen Elementen, die die vorliegende raturbereich von 50 bis 100° C die Impedanz von 55 Erfindung verkörpern. In der Fig. 1 enthält das Bau-Superpolyamid von etwa 4,2 ■ 10⁶ auf etwa element 10 vorzugsweise einen bandähnlichen blanken 1,4 · 10⁶ Ohm/cm, d. h. auf ein Drittel, abnimmt. Leiter 11, der auf einen biegsamen Strang 12 ge-Die graphische Darstellung der Fig. 4 beschreibt wickelt ist, der aus Glasfasern, gebündelten Celluloseden Einfluß von oberflächenaktiven Mitteln auf die acetatfäden oder einem anderen biegsamen Isolations-Änderung des Scheinwiderstandes mit der Tempe- 60 material besteht. Über dem Leiter befindet sich in ratur. In allen vier Fällen bestand das Mischpolymer innigem Kontakt eine z. B. durch Strangpressen heraus 40 Gewichtsteilen Acrylnitril und 60 Gewichts- gestellte Schicht eines Überzuges 13, eines Mischteilen Acrylsäure-n-butylester; im Falle der drei Bei- polymers des Acrylnitril und eines Esters der Acrylspiele enthielten diese noch 1 Gewichtsteil eines ober- säure der oben beschriebenen Art. Auf den Überzug flächenaktiven Stoffes. Innerhalb des Temperaturbe- 65 13 ist ein blanker Leiter 14 fest aufgewickelt, der reiches von 50 bis 100⁰C nimmt die spezifische ebenfalls vorteilhafterweise in Bandform verwendet Impedanz des Polymers ohne oberflächenaktives Mittel wird. Als eine Alternative kann man den Überzug 13 nicht hinreichend ab, um eine befriedigende Regel- fortlassen und den vorher mit dem Mischpolymer funktion ausüben zu können. Innerhalb des gleichen überzogenen Leiter 14 direkt auf den Leiter 11 aufTemperaturbereiches nimmt die spezifische Impedanz 70 wickeln. Ein wasserundurchlässiger Überzug 15 aus

Polyäthylen kann über dem Leiter 14 angebracht werden, obwohl dies bei den beschriebenen Mischpolymeren nicht mehr nötig ist. Über den Überzug 15 kann man noch eine äußere Isolierschicht 15 α anbringen, die sich aus Polyvinylchlorid oder einem ähnlichen Material mit guter Isolatoreigenschaft, Abriebsfestigkeit usw. zusammensetzt. Wenn der Draht an Stellen benutzt wird, an denen er nicht immer wieder gebogen zu werden braucht, kann ein üblicher Voll-Leiter oder eine leitende Litze verwendet und der Strang 12 weggelassen werden. Andere Heizkörperarten, die sich der hier beschriebenen Mischpolymersysteme wirksam bedienen, können ebenfalls verwendet werden.

In der Fig. 2 besitzt der Heizkörper 10 α blanke Drähte 16 und 17, die den bandähnlichen Leitern 11 und 14 der Fig. 1 entsprechen, die fest und in parallelem Abstand auf einen biegsamen Isolierstrang 18 aufgewickelt sind. Über diesen Drähten liegt, sie fast völlig umhüllend, ein Strang einer Isolierschicht 19, aus einem Acrylnitril-Acrylsäureester-Mischpolymerisat. Die Isolierschicht 19 hält die Drähte 16 und 17 in einem festen Abstand gegeneinander. In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist das aktive thermoempfindliche Material der Schicht 13 durch seine radiale Dicke gekennzeichnet, während in der Fig. 2 das wirksame Widerstandsmaterial eine zwischen den benachbarten Windungen der Drähte 16 und 17 sich erstreckende innere Schicht darstellt. Man überzieht wegen der sicheren Berührung jedes Drahtes mit dem thermoempfindlichen Überzug vorzugsweise das Drahtpaar 16 und 17 mit einer gemeinsamen Schicht des temperaturempfindlichen Materials. Es wird weniger bevorzugt, nur einen Draht mit dem thermoempfindlichen Material zu überziehen und den benachbarten blanken Draht fest dagegenzulegen.

In der Fig. 2 spielt die Wandstärke der Schicht 19 keine entscheidende Rolle, sie schiebt nur eine thermische Isolationsschicht zwischen die äußere Atmosphäre und die innere thermoempfindliche Schicht ein, die sich zwischen den mit Abstand angeordneten Drähten befindet. Es ist sehr wohl einzusehen, daß die Schicht 19 so stark sein kann, daß sie auch als Schutzüberzug für das Gebilde wirkt und man in diesem Fall eine weitere Isolierschicht 20 weglassen kann.

Der wirksame Teil des thermoempfindlichen Materials kann als Temperaturfühler bezeichnet werden. Wie vorher erwähnt, muß das Material der Regelschicht bei einer Temperaturänderung eine beträchtliche und voraussagbare Änderung einer oder mehrerer elektrischen Eigenschaften, die die elektrische Leitfähigkeit der Schicht bestimmen, aufweisen und sie in eine nützliche Regelwirkung übertragen. Diese elektrischen Eigenschaften schließen z. B. eine bedeutende Änderung des Widerstandes für Gleichstrom bzw. des Scheinwiderstandes mit kapazitiver Komponente bei Wechselstrom ein. Derartige Änderungen der Eigenschaften werden im Regelkreis zur Temperatursteuerung benutzt. Die elektrische Änderung sollte scharf innerhalb des Temperaturbereiches erfolgen, in dem das Material wirksam sein soll, und sie soll um Größenordnungen größer sein als die Änderungen, die nur in der Veränderung der atmosphärischen Bedingungen, in der Reinheit der Oberfläche u. dgl. ihre Ursache haben. Die Änderung des Scheinwiderstandes der gesamten Anordnung soll dann das Ansprechen der Regeleinrichtung gewährleisten, wenn nur ein verhältnismäßig kleiner Abschnitt der Anordnung der oberen Ansprechtemperatur ausgesetzt ist. Weiter müssen die Materialien innerhalb des Temperaturbereiches physikalisch stabil genug sein, bei dieser Temperatur keinen Schaden nehmen und bei der Rückkehr auf normale Temperaturen ihre anfänglichen elektrischen Eigenschaften wieder annehmen. Es ist augenscheinlich, daß die Abmessungen der verschiedenen in den Fig. 1 und 2 gezeigten Bestandteile hauptsächlich durch Faktoren bestimmt werden, die bei einem bestimmten Zweck erforderlich sind. In Heizdecken kann der Strang 12

ίο einen Durchmesser von 0,05 cm besitzen; der innere Leiter 11 kann 0,020 cm weit und 0,005 cm stark sein und in 14 Windungen auf 1 cm Stranglänge vorliegen. Der äußere Leiter kann 0,038 cm weit und 0,005 cm stark sein und je 1 cm Länge 14 Windungen aufweisen.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Zeichnung können die Drähte 16 und 17 einen Durchmesser von 0,013 cm und der Strang 18 einen Durchmesser von 0,05 cm besitzen. Die Regelschicht 13 in der Fig. 1 kann so dünn sein, daß sie noch mit ihrer Aufgabe als festhaftende, biegsame, normal isolierende Schicht ohne Bruchstellen oder Höhlungen zu vereinbaren ist. In der oben angezeigten typischen Benutzung und bei einer Wechselspannung von etwa 115 Volt und dem beschriebenen verwendeten thermoempfindlichen Isoliermaterial ergibt eine radiale Wandstärke von etwa 0,018 bis 0,028 cm für die thermoempfindliche Isolierung hinreichende elektrische und bauliche Eigenschaften und ein schnelles Ansprechen auf Temperaturänderungen. Der Gesamtdurchmesser der Gebilde der Fig. 1 und 2 kann bei einer fabrikmäßigen Herstellung unterhalb 0,25 cm gehalten werden.

In der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 ist der Widerstand der Regelschicht unter den üblichen Temperaturbedingungen, wie man sie beim Betrieb eines Wärmegerätes, wie z. B. einer Heizdecke, vorfindet, d. h. Temperaturen um 40,5° C, äußerst hoch. Steigert man in einem Teil der thermoempfindlichen Vorrichtung, z. B. einem Teil einer Falte einer Heizdecke, die man z. B. zusammengefaltet am Lichtnetz angeschlossen ließ, die Temperatur auf den Wert der Abschalttemperatur, so bewirkt der Abfall des Widerstandes oder der Impedanz in der Regelschicht auf einer entsprechenden Länge einen Nebenschluß zwisehen den Regelleitern und setzt den Regelvorgang in Funktion. Die Steigerung der Temperatur kann zwar fortschreitend sein, die Strombelastung wird jedoch verringert, ehe die Heizdecke zu schmoren beginnt.

Der Heizkörper nach der Erfindung ist hinsichtlich seiner Temperaturüberwachung unabhängig von der Belastung, und deshalb ist er neben seiner Verwendung in einer Heizdecke im Rahmen der Erfindung auch auf andere Einrichtungen anwendbar, bei denen eine Temperaturkontrolle über eine größere Fläche,

z. B. eine Kohlenhalde oder ein Getreidesilo, gewünscht wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Biegsamer drahtartiger isolierter elektrischer Heizkörper, der auf seine ganze Länge zwei mit Abstand angeordnete metallische Leiter enthält, zwischen denen sich ein Stoff mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Scheinwiderstandes als Temperaturfühler zur Steuerung einer Regeleinrichtung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß für diesen Stoff ein Mischpolymer des Acrylnitril verwendet ist, das einen Acrylsäureester enthält, in den bis zu 5 Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Stoffes eingearbeitet sind.

2. Elektrischer Heizkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Stoffes, bei dem das Mischpolymer einen Acrylnitrilgehalt von etwa 30 bis 85 Gewichtsprozent besitzt.

3. Elektrischer Heizkörper nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Stoffes, bei dem das Mischpolymer einen Acrylnitrilgehalt von etwa 35 bis 55 Gewichtsprozent besitzt.

4. Elektrischer Heizkörper nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines

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Stoffes, bei dem das Mischpolymer 55 Gewichtsprozent Acrylsäure-2-äthylhexylester und 45 Gewichtsprozent Acrylnitril enthält und der oberflächenaktive Stoff Methyldodecylbenzyltrimethylammoniumchlorid ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 958 945;
britische Patentschriften Nr. 748 159, 758 150;
Chemisches Zentralblatt, 1957, Seiten 5127, 9099 und 11603 bis 11604.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ι 909 7597547 3.60