DE1293355B - Elektrische Heizvorrichtung - Google Patents

Elektrische Heizvorrichtung

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Publication number
DE1293355B
DE1293355B DEP28142A DEP0028142A DE1293355B DE 1293355 B DE1293355 B DE 1293355B DE P28142 A DEP28142 A DE P28142A DE P0028142 A DEP0028142 A DE P0028142A DE 1293355 B DE1293355 B DE 1293355B
Authority
DE
Germany
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heating
conductors
screen
resistance wires
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEP28142A
Other languages
English (en)
Inventor
Parker Leslie Kearton
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Applied Biosystems Inc
Original Assignee
Perkin Elmer Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Perkin Elmer Corp filed Critical Perkin Elmer Corp
Publication of DE1293355B publication Critical patent/DE1293355B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/62Heating elements specially adapted for furnaces
    • H05B3/64Heating elements specially adapted for furnaces using ribbon, rod, or wire heater
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit auf einer Heizfläche angeordneten Heizleitern, von denen jeweils zwei dicht benachbart angeordnete gegensinnig von Strom durchflossen werden, so daß kein äußeres Magnetfeld entsteht. Ein Strom in einem elektrischen Leiter erzeugt ein magnetisches Feld. Ein solches magnetisches Feld, welches von der elektrischen Heizung herrührt, kann bei wissenschaftlichen Geräten recht störend sein. Es kann beispielsweise die Auslenkung eines Drehspuleninstrumentes beeinflussen. Besonders störend sind äußere Felder jedoch bei Kemresonanzgeräten,.deren Auflösungsvermögen entscheidend von der Homogenität eines zwischen zwei Polen erzeugten Magnetfeldes abhängt und durch äußere Streufelder entscheidend beeinträchtigt werden kann.
  • Beim An- und Abschalten des Stromes, wie es durch den Temperaturregelvorgang ständig erfolgt, entstehen Änderungen des Magnetflusses, die in elektrischen Spulen Spannungen induzieren. Auch das kann bei wissenschaftlichen Geräten zu einer unerwünschten Beeinträchtigung oder Störung der Funktion des Gerätes führen.
  • Es sind elektrische Heizvorrichtungen für Heizkissen oder ähnliche Zwecke bekannt, bei denen Heizleiter bifilar auf einer Heizfläche angeordnet und paarweise gegensinnig vom Strom durchflossen sind. Bei diesen bekannten Vorrichtungen geht es darum, einmal eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Heizleitung über die gesamte Heizfläche zu erreichen, weshalb der Heizleiter spiralig oder mäanderförmig über die Heizfläche geführt ist, und zum anderen den Leiter dann wieder im wesentlichen zu seinem Ausgangspunkt zurückzuführen, weil die beiden elektrischen Anschlüsse natürlich dicht beieinanderliegen. Aus diesem letzteren Grunde ist bei bekannten Heizvorrichtungen dieser Art eine bifilare Führung des Strompfades vorgesehen worden, wobei aber mit Rücksicht auf die angestrebte gleichmäßige Wärmeverteilung die Anordnung so getroffen ist, daß die hin- und rücklaufenden Strompfade im Abstand voneinander angeordnet sind, und die erzeugte Wärme möglichst gleichmäßig verteilt abgegeben wird. Bei diesen Anordnungen, bei denen die bifilaren Heizleiter im Abstand voneinander angeordnet sind; treten jedoch trotzdem äußere magnetische Felder auf, die natürlich bei einem Heizkissen nicht stören.
  • Es ist auch eine Heizeinrichtung bekannt, bei welcher Heizleiter bifilar so dicht beieinander angeordnet sind, daß praktisch kein äußeres Magnetfeld ent steht. Dabei geht es vor allem darum, die Selbstinduktion der Heizeinrichtung zu vermindern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung mit Temperaturregelung für kochempfindliche wissenschaftliche Geräte zu schaffen.
  • Dabei kommt es im allgemeinen darauf an, daß die Temperatur räumlich sehr gleichmäßig verteilt ist, da Temperaturgradienten zu Störungen führen können. Die Temperaturregelung muß auf einen Temperaturmittelwert ansprechen und diesen konstant halten. Dabei ist weiter von Bedeutung, daß Heizung und Regelung keine störenden Magnetfelder hervorrufen können.
  • Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Heizleiter mäanderförmig auf der einen Seite i eines wärmeleitenden Schirmes über dessen gesamte Fläche hinweg angeordnet sind, und daß bifilar angeordnete Widerstandsdrähte als Fühler eines Temperaturreglers ebenfalls über die gesamte Fläche des Schirmes hinweg auf der anderen Seite desselben in den Zwischenraum zwischen den Heizleitern in einem Bereich mittlerer Erwärmung angeordnet sind.
  • Durch die Verwendung von Widerstandsdrähten als Wärmefühler kann ein Temperaturmittelwert über die gesamte Fläche der Heizvorrichtung hinweg gemessen werden. Da diese Widerstandsdrähte ebenso wie die Heizleiter bifilar angeordnet sind, erzeugen sie keine Magnetfelder. Der wärmeleitende Schirm sorgt für eine schnelle und gleichmäßige Verteilung der Wärme. Die Widerstandsdrähte sind auf der anderen Seite des wärmeleitenden Schirmes angeordnet als die Heizleiter, so daß sie mit den letzteren nicht unmittelbar in Berührung kommen. Die Widerstandsdrähte sind jedoch nicht längs der Flächen maximaler Erhitzung (d. h. der Flächen, welche den Heizleitern direkt gegenüberliegen) angeordnet, noch längs der Flächen minimaler Erhitzung (d. h. der Flächen, die den Mitten zwischen den Heizleitern direkt gegenüberliegen), sondern längs dazwischenliegender Flächen. Das ist wichtig, da sich die Differenz zwischen den Temperaturen in den Flächen maximaler und minimaler Erhitzung mit der Umgebungstemperatur ändert und mit sinkender Umgebungstemperatur ansteigt. So ändert sich bei einer speziellen Anordnung die Temperatur im wesentlichen sinusförmig über den Schirm quer zum Verlauf der Heizleiter. Die Amplitude dieser Änderungen steigt mit sinkender Umgebungstemperatur. Die Maximaltemperatur bleibt dabei für kleine Anderungen der Umgebungstemperatur relativ konstant, aber die Minimaltemperatur sinkt. Indem man die Widerstandsdrähte längs der Flächen anordnet, welche zwischen denen maximaler und minimaler Wärmeabgabe (und damit Temperatur) liegen, ist es möglich, diese Widerstandsdrähte unabhängig von der Umgebungstemperatur auf eine Temperatur ansprechen zu lassen, welche einen Mittelwert von Maximal- und Minimaltemperatur ist.
  • Eine solche Kompensation der Magnetfelder sowie einen guten und gleichmäßigen Wärmeübergang von den Heizfeldern auf den Schirm erhält man, wenn die Heizleiter von Streifen gebildet werden, die paarweise unter Zwischenlage eines Isolierstreifens flach aufeinander und auf dem Schirm angeordnet sind.
  • Mehrere Schirme dieser Art können zu einem Kasten so zusammengesetzt sein, daß die Heizleiter außen und die Widerstandsdrähte innen liegen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben.
  • F i g.1 ist ein Grundriß eines kastenartigen Gebildes, nachdem dieses geöffnet und flachgelegt worden ist, wobei aber eine Wand weggelassen und zwei andere nur zum Teil dargestellt sind. Das gesamte Gebilde besteht aus sechs gesonderten Vorrichtungen nach der Erfindung; F i g. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II von Fig.1.
  • Das kastenartige Gebilde weist vier Seitenwände auf, von denen drei bei 1 a bis 1 c gezeigt sind, einen Deckel 2 und einen Boden 3. Jedes dieser Teile bildet eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung. Diese Vorrichtungen sind im Grundaufbau einander sehr ähnlich, weshalb nur eine, die Wand 1 a im einzelnen beschrieben werden soll. Diese Wand 1 a weist einen wärmeleitenden Schirm in Gestalt einer rechteckigen Aluminiumplatte 6 von 3 mm Dicke auf. Auf der Außenfläche dieser Platte 6 sind zwei gleich gestaltete Heizelemente in Gestalt dünner Aluminiumstreifen angebracht, von denen der äußere Streifen 7 genau fluchtend auf dem inneren angebracht ist. Die beiden Streifen sind voneinander und von der Platte 2 durch dünne Schichten elektrischen Isoliermaterials, üblicherweise von Manilapapier, isoliert. Dieses Material gestattet den Wärmeübergang von den Streifen zur Platte 6.
  • Jeder Streifen ist hergestellt aus Teilen in Gestalt relativ langer, paralleler Stücke 9 und Teilen in Form von relativ kurzen Querstücken 10, welche die langen Stücke in Reihe miteinander verbinden. Die langen und kurzen Stücke hängen zusammen und sind durch umgeknickte Stücke 11 miteinander verbunden. Man sieht, daß die Stücke paarweise an den äußeren bzw. inneren Streifen vorgesehen sind und die Stücke eines Paares dicht beieinanderliegen (beispielsweise durch einen Spalt von 0,1 mm getrennt sind). Sie können auch Strom in entgegengesetzten Richtungen führen. Zu diesem Zweck sind auf der Platte 6 Klemmen 13 bis 16 vorgesehen. Die Klemmen 13 und 16 sind ständig mit den Enden des äußeren Streifens 7 verbunden, während die Klemmen 14 und 15 ständig mit den Enden des unteren Streifens verbunden sind. Somit gestattet der Stromdurchgang durch die beiden Streifen die Wärmeerzeugung mit vernachlässigbarem Magnetfeld. Diese Wärme tritt durch die Platte 6, welche dazu dient, sie gleichmäßiger zu verteilen.
  • Auf der Innenfläche der Platte 6 ist ein Paar von Widerstandsdrähten 18 angebracht, welche ihren Widerstand bei durch die Heizung bewirkten Temperaturänderungen ändert und die in F i g. 1 durch eine einzige Linie 17 dargestellt sind. Diese zwei Drähte sind parallel zu den Streifen und von der Platte 6 elektrisch isoliert. Diese Drähte 18 bestehen auch aus relativ langen Stücken 19 und relativ kurzen Querstücken 20, welche die langen Stücke in Reihe miteinander verbinden. Man sieht, daß diese Stücke paarweise angeordnet sind, und daß die Stücke eines Paares dicht beieinanderliegen und Strom in entgegengesetzten Richtungen führen können. An der Platte 6 sind Klemmen vorgesehen, welche diese Stromzufuhr gestatten. Im Betrieb sind diese Klemmen mit einer Brückenschaltung verbunden, welche die Stromzufuhr zu den Streifen regelt. Trotz der guten Leitfähigkeit der Platte 6 ist die Temperatur an ihrer Innenfläche nicht in allen Punkten die gleiche und die Drähte 18 sind deshalb so angeordnet, daß sie unabhängig von der Umgebungstemperatur der mittleren Temperatur ausgesetzt sind. Aus diesem Grunde sind diese Drähte 18 nicht längs der Fläche maximaler Erwärmung noch längs der Fläche minimaler Erwärmung, sondern längs einer dazwischenliegenden Fläche angeordnet.
  • Die anderen Wände sind die gleichen wie die Wand 1 a. Die Widerstandsdrähte sind dort in der Abbildung nicht dargestellt.
  • Der Deckel 2 und der Boden 3 sind auch ähnlich wie die Wand 1 a aufgebaut (wenn auch wieder die Widerstandsdrähte weggelassen wurden, die in bezug auf die Heizstreifen wie vorher angeordnet sind), aber sie unterscheiden sich darin, daß jeder mit zwei Paaren von Streifen statt eines Paares versehen ist, und eine zentrale Öffnung vorgesehen ist. Die öffnung 21 im Deckel 2 soll den Zugang zu einem in dem Kasten angeordneten Gerät ermöglichen, während die öffnung 22 im Boden 3 eine Zirkulation der Luft innerhalb des Kastens mittels eines elektrischen Ventilators gestattet.
  • Die dargestellte Anordnung ist geeignet zur Aufnahme des großen Permanentmagneten eines Kernresonanzgerätes und gestattet es, den Magneten auf einer im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur in der Größenordnung von 10 bis 20° C über der Umgebungstemperatur mit einer Genauigkeit innerhalb eines Milligrades zu halten.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Elektrische Heizvorrichtung mit auf einer Heizfläche angeordneten Heizleitern, von denen jeweils zwei direkt benachbart angeordnete gegensinnig von Strom durchflossen werden, so daß kein äußeres Magnetfeld entsteht, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Heizleiter (7) mäanderförmig auf der einen Seite eines wärmeleitenden Schirmes (6) über dessen gesamte Fläche hinweg angeordnet sind, und daß bifilar angeordnete Widerstandsdrähte als Fühler eines Temperaturreglers ebenfalls über die gesamte Fläche des Schirmes (6) hinweg auf der anderen Seite desselben in den Zwischenräumen zwischen den Heizleitern (7) in einem Bereich mittlerer Erwärmung angeordnet sind.
  2. 2. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter (7) von Streifen gebildet werden, die paarweise unter Zwischenlage eines Isolierstreifens flach aufeinander und auf dem Schirm angeordnet sind.
  3. 3. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schirme zu einem Kasten so zusammengesetzt sind, daß die Heizleiter außen und die Widerstandsdrähte innen liegen.
DEP28142A 1960-11-16 1962-11-02 Elektrische Heizvorrichtung Pending DE1293355B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB3937260A GB987865A (en) 1960-11-16 1960-11-16 Improvements relating to electrical heating devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1293355B true DE1293355B (de) 1969-04-24

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ID=10409197

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DEP28142A Pending DE1293355B (de) 1960-11-16 1962-11-02 Elektrische Heizvorrichtung

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CH (1) CH410219A (de)
DE (1) DE1293355B (de)
GB (1) GB987865A (de)
NL (1) NL271411A (de)

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DE102007019891A1 (de) * 2007-04-27 2008-11-06 Conti Temic Microelectronic Gmbh Heizvorrichtung und Verfahren zum Beheizen einer Vorrichtung, insbesondere einer Sitzheizung oder einer Lenkradheizung eines Fahrzeugs

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CH410219A (de) 1966-03-31
GB987865A (en) 1965-03-31
NL271411A (de) 1964-06-27

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