DE1276245B - Elektrischer Heizkoerper, insbesondere fuer Wasch-, Geschirrspuel- und Buegelmaschinen - Google Patents

Description

• Elektrischer Heizkörper, insbesondere für Wasch-, Geschirrspül- und Bügelmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Heizkörper, bestehend aus einem elektrischen Widerstand, dessen Widerstandsgröße beim Ansteigen der Temperatur über einen Arbeitspunkt ebenfalls ansteigt, Mit solchen Heizkörpern mit positiver Widerstandscharakteristik werden unter anderem flüssige oder feste Stoffe, wie Wasser, Salzsolen, Bügelplatten u. dgl. auf eine jeweils vorgegebene, bestimmte Temperatur erwärmt. Dabei kann es vorkommen, daß die die Abschaltung der Heizkörper bewirkenden Steuer-und Regelvorrichtungen nicht ordnungsgemäß arbeiten, so daß die Heizkörper überhitzt werden.
• Wassererhitzer, Wasch- und Geschirrspülmaschinen besitzen daher einen sogenannten Trockengehschutz, der in Abhängigkeit vom jeweils im Gerät vorhandenen Wasserstand die Stromzufuhr zu den elektrischen Heizkörpern unterbindet, sobald ein bestimmter Mindest-Wasserstand unterschritten wird. Ein solcher Trockengehschutz kann jedoch auch ausfallen, so daß die Gefahr eines Durchbrennens der Heizkörper besteht, Bei anderen bekannten Geräten, z. B. Bügeleisen und Bügelmaschinen wird mittels eines temperaturabhängigen Schalters die Stromzufuhr zum Heizkörper dann unterbrochen, wenn eine vorgegebene Temperaturschwelle überschritten wird. Derartige Schalter erhöhen nicht nur den technischen Aufwand, sie können auch ausfallen, so daß die vorgenannten Schäden auftreten.
• Auch ist ein Trockengehschutz für die elektrische Heizwicklung eines Wassererhitzungsgerätes bekannt, bei dem die Widerstandsgröße des Heizwiderstandes mit zunehmender Temperatur linear ansteigt. In Reihe mit der Heizwicklung ist ein elektromagnetisch arbeitendes Relais geschaltet, dessen unter Federzug stehender Kontakt den Heizstrom bei unter einem Grenzwert absinkenden Stromfluß unterbricht, Bei diesen vorgenannten Heizwiderständen erhöht sich der elektrische Widerstand in einem verhältnismäßig großen Temperaturintervall, so daß eine bei einer bestimmten Temperatur vorzunehmende Abschaltung des Gerätes vom Netz nicht mit der erforderlichen Sicherheit möglich ist.
• Ferner sind elektrische Widerstandskörper, sogenannte Kaltleiter, mit positiver Widerstandscharakteristik bekannt, bei denen in einem engen Temperaturintervall der elektrische Widerstand sprunghaft und um mehrere Größenordnungen ansteigt. Solche elektrische Widerstände mit Sprungeharakteristik bestehen aus einer gesinterten Pulvermasse, z, B. aus Bariumtitanat mit geringen Beimischungen von Antimon und/oder Wolfram. Hierbei ist der spezifische Widerstand abhängig von der Art und Menge der zugesetzten Stoffe, Derartige elektrische Widerstände mit Sprungcharakteristik werden in mannigfachen Ausführungen als Meß-, Steuer- und Regelvorrichtungen in elektrischen Stromkreisen eingebaut. So ist es z. B. bekannt, einen solchen elektrischen Widerstand zur Stromstabilisierung zu verwenden. Der im Leitungsweg eines Verbrauchers angeordnete elektrische Widerstand mit Sprungcharakteristik erhöht durch seine Erwärmung bei einer auftretenden Überspannung seinen Widerstand, so daß dadurch der Verbraucher vor einer Überlastung gesichert ist.
• Gemäß der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe soll eine Überhitzung des Heizwiderstandes bzw. des zu erwärmenden Mediums unter Fortfall von mechanisch oder elektromagnetisch arbeitenden Vorrichtungen vermieden werden. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der elektrische Heizkörper ein Kaltleiter mit Sprungcharakteristik ist, der beim Überschreiten seiner Betriebstemperatur seine Stromaufnahme durch Erhöhung des Widerstandes um mehrere Größenordnungen praktisch unterbricht.
• Eine Änderung des Widerstandswertes um mehrere Größenordnungen, z. B, von 250 Ohm auf 25 kOhm bedeutet aber praktisch eine Abschaltung des Heizwiderstandes vom Stromleitungsnetz. Wird ein derartiger Heizwiderstand für elektrische Heizgeräte verwendet, so ist kein zusätzliches Relais oder ein sonstiger, z. B. thermostatisch gesteuerter Schutzschalter erforderlich, Insbesondere ermöglicht die erfinderische Ausbildung des Heizwiderstandes einen absolut sicheren Betrieb, z. B. eines Warmwasserspeichers oder eines Durchlauferhitzers. Hier kann durch geeignete Wahl des Kaltleitermaterials der elektrische Widerstand so ausgelegt werden, daß im Bereich seiner Betriebstemperatur die Wassertemperatur bis auf 85 bis 90' C ansteigt, hingegen beim Überschreiten dieser Wassertemperatur die Temperatur des Heizwiderstandes so hoch ansteigt, daß eine weitere Energieaufnahme - welche über die Größe der natürlichen Wärmeverluste des Gerätes liegt - nicht mehr stattfinden kann. Bei Anwendung eines derartigen Heizwiderstandes ist daher, z. B. bei einem Durchlauferhitzer oder einem Warmwasserspeicher, ein Anstieg der Temperatur des zu erwärmenden Wassers bis zur Siedetemperatur ausgeschlossen.
• Der Kaltleiter besteht aus einer gesinterten Metall-Keramik-Masse und - wie bekamt - aus einer ihn umgebenden wärmebeständigen, elektrisch isolierenden Umhüllung. Das Kaltleitermaterial ist im allgemeinen von geringer Festigkeit und empfindlich gegen Schlag' und Stoßbeanspruchungen. Um eine Zerstörung bzw. Beschädigung des Kaltleiters zu verhindern, wird die Kaltleitermasse und auch die sie umgebende Umhüllung vorteilhaft in Stab (r - oder Tafelform gepreßt und ganz oder teilweise in ein Schutzrohr bzw. in einen Schutzrahmen eingesetzt.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt F i g. 1 das Widerstands-Temperatur-Diagramin einer Kaltleitermasse, F i g. 2 eine erste Ausführungsform des neuen Heizkörpers, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie A -A der F i g. 2 in vergrößertem Maßstab und F i g. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des neuen Heizkörpers.
• Soll der neue Heizkörper beispielsweise in eine Waschmaschine eingebaut werden, so ist dabei zu beachten, daß einerseits die Temperatur der in der Maschine befindlichen Waschflotte 95' C nicht überschreiten darf und andererseits die Wänneleistung genügend groß sein muß, um die Waschflotte in einer vorgegebenen Zeit auf die gewünschte Temperatur erwärmen zu können. Mit dieser Forderung ist die Heizleistung für den oder die elektrischen Heizkörper festgelegt. Sollte es nun einmal vorkommen, daß der Heizkörper nicht mit Wasser beaufschlagt wird, so muß vermieden werden, daß der Heizkörper selber Bind durch die auftretende Wärmestrahlung auch das in der Waschtrommel befindliche Waschgut beschädigt wird. Als höchstzulässige Grenze der Erwärmung für den trockenliegenden Heizkörper wurde bei einer Trommelwaschmaschine 355' C als gerade noch erträglich erkannt. Für diesen Fall muß die Kaltleitermasse des Heizkörpers so beschaffen sein, daß sich ihr elektrischer Widerstand noch vor Erreichen der Temperatur von 355' C so stark erhöht, daß dadurch der weitere Stromdurchlaß unterbunden, mithin ein selbsttätiges Abschalten des Heizkörpers herbeigeführt wird. Die diesbezüglichen Verhältnisse sind in F i g. 1 dargestellt. Auf der Abszisse des Diagramms ist die Temperatur T und auf der Ordinate der Widerstand R des Kaltleiters aufgetragen. Wie der mit 1 bezeichnete Kurvenzug T = f (R) zeigt, steigt im Teinperaturintervall von 350 bis 355' C der Widerstand R sprunghaft um mehrere Größenordnungen an, so daß jeder weitere Stromdurchfluß unterbunden wird. Dadurch schaltet sich der elektrische Widerstands-Heizkörper von selbst ab. Im Diagrirnm ist der Kurvenverlauf des Widerstandswertes R der Deutlichkeit halber stark idealisiert wiedergegeben. Für die praktischen Bedürfnisse ist es aber auch nicht notwendig, daß der Widerstandsanstieg so steil verläuft. Wesentlich ist nur, daß der elektrische Widerstand des Heizkörpers oberhalb der zulässigen Betriebstemperatur einen den weiteren Temperaturanstieg verhindernden Wert annimmt.
• Die Kaltleitermasse kann auch so zusammengesetzt sein, daß sie in einem anderen Temperaturintervall, beispielsweise um 90' C, ihre Sprungstelle besitzt. Für einen kleinen Tauchsieder kann der Kaltleiter beispielsweise so hergestellt sein, daß die sprunghafte Erhöhung seines elektrischen Widerstandes bei einer Temperatur von wenig über 1000 C auftritt.
• Wie aus den F i g. 2 und 3 hervorgeht, ist die gesinterte, aus einer Metall-Keramik-Masse bestehende Kaltleitermasse 2 in eine wännebeständige Umhüllung, beispielsweise in einen Glas- oder Keramikmantel 3 eingebettet. Sowohl die Kaltleitermasse als auch die sie umgebende Ummantelung sind zu einem U-förmigen Heizstab gepreßt. Die erforderliche Festigkeit erhält der Heizstab durch einen aus zwei Rohrstützen 4 bestehenden Schutzrahmen. Die beiden Rohre 4 werden dabei an ihren einen Enden in einer letztere umgreifenden Anschlußkappe 5 und an ihren anderen Enden mittels der Traverse 6 im gegenseitigen Abstand gehalten.
• In den freien Enden 7 der Heizstab-Schenkel sind in der Kaltleitermasse 2 eingepreßte, mit einem Schraubgewinde 8 versehene Befestigungsöffnungen vorgesehen, in die die zur Halterung der Anschlußfahnen 10 dienenden Schrauben 9 eingeschraubt sind. Ferner ist an der Anschlußkappe 5 noch eine die Heizstabenden umgreifende, elastische Scheibe 11 vorgesehen, die durch ein mittels einer Schraube 13 anzuziehendes Forinstück 12 gegen die Glas- oder Keramik-Unimantelung der Heizstabenden zu pressen ist. Hierdurch wird der Heizstab sicher im Schutzrohrrahmen 4 bzw. in der Anschlußkappe 5 gehalten.
• Wie aus F i g. 4 hervorgeht, kann der Heizkörper auch in Form einer Tafel bzw. Platte ausgebildet sein. Die gesinterte Kaltleitermasse 14 ist auch hier von einer keramischen oder Glasmasse 15 umhüllt. Die Stromanschlußfahnen 16, 17 können mit der Kaltleitertafel durch Lötung verbunden werden. Zu diesem Zweck ist auf dem plattenförmigen Kaltleiter eine dünne Metallschicht aufgedampft. Zur Versteifung des Heizkörpers dienen aus Metall gebildete Schienen oder Rahmen 18, welche ganz oder teilweise die keramische oder Glasmasse umgreifen.
• Es versteht sich, daß der Heizkörper auch eine andere als die in den Zeichnungen wiedergegebene Form besitzen kann, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Auch besteht die Mög- lichkeit, an Stelle des Aufdampfens der zum Auflöten der elektrischen Anschlußfahnen dienenden Metallschicht letztere im Tauchverfahren auf den Kaltleiter aufzubringen.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Elektrischer Heizkörper, bestehend aus einem elektrischen Widerstand, dessen Widerstandsgröße beiin Ansteigen der Temperatur über einen Arbeitspunkt ebenfalls ansteigt, da d u r c h g e - kennzeichnet, daß der elektrische Heizkörper ein Kaltleiter mit Sprungcharakteristik ist, der beim überschreiten seiner Betriebstemperatur seine Stromaufnahme durch Erhöhung des Widerstandes um mehrere Größenordnungen praktisch unterbricht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1783 307; schweizerische Patentschrift Nr. 318 037; USA.-Patentschrift Nr. 2 933 586.