DE1515080A1 - Elektrisches Heizelement fuer Flaechenbeheizung von Heiz- und Kochgeraeten od.dgl. und elektrisch leitendem Email zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

• Elektrisches Heizelement für Flächenbe-; heizung von Heiz- und Kochgeräten od.dgl.` und elektrisehaleitendes Email zur Herstellung desselben Die: Erfindung betrifft elektrische Heizelemente für die Flächenbeheizung von Heiz- und Kochgeräten, Heizplatten, Wandheizungen usw. sowie elektrisch leitende Emails zur Herstellung solcher Heizelemente.
• Es ist bereits bekannt, Glas- bzw. Emailmassen oder keramische Massen durch. Zusatz von Metallteilchen elektrisch leitend zu machen und als elektrische Widerstands- und Heizelemente zu verwenden. Bei Flächenbeheizungen wird die Emailschicht an zwei-Enden mit den Stromzuleitungen verbunden und der Länge nach vom Heizstrom durchflossen. Diese Ausbildung hat u. a. den Nachteil, daß beim Auftreten von Rissen in der Emailschicht eine Stromunterbrechung erfolgt. Infolgedessen sind der elektrischen Beanspruchung und damit der Heizleistung dieser Helzelemente Grenzen gesetzt, die eine Heiztemperatur über etwa 120° C im allgemeinen nicht zulassen. Auch bereitet llie Isolierung dieser bekannten Heizelemente gegenüber einem Metallträ_@r wie z.B.
• einem Topfboden od. dgl . erhef:,-iche Schwierigkeiten. Durch die Erfindung wird bezweckt, ein elektrisches Heizelement unter Verwendung eines elektrisch leitenden Emails zu schaffen, welches den Anforderungen der Praxis hinsichtlich Dauerbeanspruchung, Heizleistung und Betriebssicherheit besser als die bekannten Einrichtungen entspricht. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß eine Heizemailschicht aus einem durch Zusatz von Metallteilchen czbr/und Metalloxyden oder sonstigen Metallverbindungen elektrisch leitfähigen Email mit einem spezifischen Wirkwiderstand von W02 bis 79i07 Ohm.em zwischen zwei sich im wesentlichen gleichmäßig über die Oberflächen der Emailschicht erstreckenden Elektrodenschiehten aus, elektrisch gut leitendem Material angeordnet ist

  Vorzugsweise wird als Heiz:cnail Ein Email. ver-

  wendet, welches einen solcheh# Gehalt an TitanLiioi:yd

  und Zink in fein verteilter Form, vorzugsweise in Form

  von Zinkoxyd, Zinksulfid oder sonstigen 73inkver,bindttngen,

  gegebenenfalls auch Zinkpulver oder Zinklegierungs-

  pulver aufweist, da13 es einen spezifischen Wrki-rider-

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  schicht"wie Einbrennsilber bestehen. Die Isolierung eines solchen Heizelementes bereitet keine Schwierigkeiten, sie kann z.B. durch beiderseits aufgebrachte Schichten aus Glas, Email oder Kunststoff erzielt werden. Die Herstellung von Heizelementen gemäß der Erfindung ist verhältnismäßig einfach und billig. Die Anbringung der Kontakte für die Stromzuführung kann leicht z.B. durch Anlöten an den Plächenelektrpden.erfolgen. Das Heizelement kann sehr dünn ausgeführt werden, wobei die Gesamtstärke des Elementes vor allem von der Stärke des Trägerbleches abhängt. Das Trägerblech kann. sowohl einseitig als auch doppelseitig mit einer Heiz-' emailschicht versehen werden. Die Flächenausdehnung der Heizelemente kann beliebig groß gewählt werden, z.B. von der Größenordnung eines Topf- oder Pfannenbodens oder einer Wärmeplatte (Rechaud)@bis zu Wand-, Decken-oder Bodenplatten von mehreren Quadratmetern. In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil eines Heizelementes mit ein- seitiger Heizemailschicht,

  F'ge 2 zeigt, ein gezelement gemä0 der Er"

  findühg: Vön oben gesehen;. und:

  fig-e _32# zeigt- einen vergrößerten Schnitt durt-h

  einen: hell eines Hezelernentea mit

  däppelSeitig.er Hezemailsjhicht.

  Das Heizelement besteht aus einer Blechplatte 1,

  auf die eine Heizemailschicht 2 aufgetragen ist. Die

  Emailmasse dieser Heizemailschicht enthält Titan-

  dioxyd und Zinkoxyd bzw. eine Verbindung: dieser beiden

  Stoffe in einer solchen Dosierung, daß sieh ein spezi-

  fischer Wirkwiderstand der Emailmasse von 2#102 bis

  7'10-7--Ohm#em einstellt. .

  Zur Herstellung einer solchen Heizemalmasse .

  kann z.B., von einer üblichen Titanemailfritte auge-

  gangen werden, welche einen Gehalt x an Titandioxyd

  von etwa 10 - 20% haben kann. Der Titanemailfritte

  fügt man z.B. 2 - 1o% Zinkpulver oder 7 - 25 % Zink-

  sulfid oder 7 - 25% Zinkoxyd oder 2 - 25% sonstiger

  Zinkverbindungen'oder eine Mischung dieser zinkhaltigen

  Stoffe zu. Ferner werden zur Herstellung: des Emäilscnlik-

  kers die üblichen Zusätze an Ton, Stehsalz und Wasser

  gewählt. Ein Beispiel für einen solchen EmaiISchlicker

  hat folgende Zusammensetzung

  100 GeWichtsteiletriem@alfritt 17 Gewichtsteile Zinkoxyd 7 Gewichtsteile Tön, 0,.2 Gewichtstelle Stallsalz 50 Gewichtsteile Wasser.. Man kann aber auch von einer üblichen Transparent- oder Grundemallfritte ausgehen, die im wesentlichen Quarzmehl; Boral_, Pottasche, Flußspat od.dgl. enthält. Dieser Fritte fügt man z..B. 2 - 30% Titandioxyd und 2 - 25% eines zinkhaltigen Stoffes wie vorzugsweise Zinkoxyd zu. Um den gewünschten Emailschlicker zu erhalten, werden ferner Ton, Stallsalz und Wasser k zugesetzt. Ein Beispiel für einen solchen Emailschlicker hat folgende Zusammensetzung: 'I00 Gewichtsteile Transparent- oder Grundfritte 20 Gewichtsteile Titandioxyd 't5 Gewichtsteile Zinkoxyd 7 Gewichtsteile Ton -0,2 Gewichtsteile Stallsalz 50 Gewichtsteile Wasser. Schließlich kann man auch von einem üblichen Schmelzversatz ausgehen, der im wesentlichen aus W Quarzmehl, Borax, Pottasche, Flußspat od.dgl. besteht. Diesem Schmelzversatz werden 2 - 30% .Tätandioxyd und 2 - 25;$ Zinköxyr3 -oder einer-sonstigen Zinkverbindung zugefügt: Der dadurch hergestellten Emailfritte werden wiederum zwecks Bildung des Emailachlickers Ton, Stellsalz und Wasser zugesetzt. Ein Schmelzversatz dieser Art hat beispielsweise folgende Zusammensetzung:

  40 Gewichtsteile X Quarzmehl

  25 Gewichtsteile Borax (entwässert)

  5 Gewichtsteile Pottasche

  i-8 Gewichtsteile Titandicxyd

  ;2 Gewichtatele Zinkoxyd

  Aus diesem Schmelzversatz wird die Emailfritte erschmolzen, die dann mit den üblichen Zusätzen an Ton, gtellsalzen und Wasser zu dem Emallschlicker verarbeitet wird.

  Auf die Blechplatte 1 wird ein Bmailschlicker

  der vorstehend erläuterten Zusammensetzung aufgetragen,

  getrocknet und in üblicher Weise eingebrannt, um die

  fieizemails;hächt 2 zu erhalten.

  Auf die Heizemällscnicht 2 wird sodann eine

  glektrodenschicht-3 aus elektrisch gut leitendem Ma--

  terial auf`eäracht. Die Elekta-adenachicht 3 besteht

  z.B. aus einer eingebrannten oder aufgedampften Metallschickt wie vorzugsweise Silber oder Aluminium.
• Die Stromzuführung an die Elektrodenschicht 3 erfolgt. an der Kontaktstelle 4 und:an die Blechplatte 1 an der Kontaktstelle 5. Die Kontaktstellen 4 und 5 können, *z.B. unmittelbar an ein normales Wechselstromnetz von 220 Volt angeschlossen werden. Die Blektrodenschicht 3 wird von einer Isolierungsschicht 6 aus üblichem Email, Glas, Kunststoff od.dgl. abgedeckt. Ebenso wird auf die Unterseite der Blechplatte .1 eine entsprechende Isolierschicht 7 aufgebracht. Wie Pig. 3 zeigt,' können auch beide Seiten der Blechplatte 1 mit Heizemailschichten 2 und 2t versehen werden. Dann kann eine Seite, d:h. eine Heizemailschicht zugleich als Vorwiderstand benutzt werden,. Die Heizemailschichten 2 bzw. 29 werden außen mit Flächenelektroden 3 bzw. 3t bedeckt, die ihrerseits mit äußeren Isolierschichten 6 bzw. 69 versehen werden. Die Stromzuführung erfolgt in diesem Falle über die Kontakte 4 bzw. 4t an den beiden Flächenelektroden 3 bzw. 3t. Die Schichtstärke der Heizemailschicht richtet sich nach den jeweiligen Bedingungen, z.B. nach der gewünschten Heiztemperatur, der zur Verfügung stehenden Spannung der Stromquelle, z.B. beim üblichen Netzstrom 220 Volt und dem Eigenwiderstand der Heizemailsehicht, der von der Menge und Art der die Leitfähigkeit des Emai15 bewirkenden Zusätze z.B. an Titandioxyd und Zinkoxyd abhängt. Beispielsweise kann bei einer Blechstärke des Trägerbleches 1, Topfbodens od.dgl. von 05 mm eine Heizemailschicht 2 von ca. 0,2 mm gewählt werden. Die Schichtstärke der Flächenelektrode 3 beträgt z.B.
• ca. 0,02' mm; und die Stärke der Isolierschichten 6 bzw. 7 kann ca. 0,3 mm betragen. Es ergibt sich dann eine Gesamtstärke des Heizelementes von nur 9,32 m. Wenn ein solches Heizelement an ein Netz mit 220 Volt Wechsel- oder Gleichspannung angeschlossen wird, kann man Heiztemperaturen bis ca. 700° C erreichen; ohne daß die Lebensdauer und Betriebssicherheit des Heizelementes beeinträchtigt wird. Im übrigen beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern sie uumfaßt alle Varianten, Äquivalente und Anwendungsmöglichkeiten im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens.

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Elektrisches Heizelement für Heiz- und Kochgeräte, Flächenheizungen od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizemailschicht (2.) aus einem durch Zusatz von Metallteilchen oder/und Metalloxyden oder sontigen Metallverbindungen elektrisch leitfähigen Email mit einem spezifischen Wirkwiderstand von 2-102 bis 7#107 Ohm#em zwischen zwei sich im wesentlichen gleichmäßig über die Oberflächen der Emailschicht erstreckenden Elektrodenschichten (a und 3) aus elektrisch gut leitendem Material angeordnet ist.
2. 2. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeimailschicht (2, 21) auf eine Metallplatte (1) aufgebracht und mit einer Metallschicht (3 bzw. 3t) überdeckt ist: 3. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (3 bzw. 3t) aus eingebranntem oder aufgedampftem Metall wie insbesondere Silber oder Aluminium besteht. J @+. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Heizemail-Schicht (2 bzw. 2t) abgewandten Oberflächen d'er Elektrodenschichten (1 und 3 bzw. 3') mit Isolierschichten (7 und 6 bzw. 6t) aus Email, Glas, Kunststoff od.dgl. abgedeckt sind. -5. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (1) auf beiden Seiten mit Heizemailschichten (2 und 2t) versehen ist. Email für Heizelemente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ä=d gekennzeichnet durch einen solchen Gehalt an , Titandioxyd und Zink in fein verteilter Form, vorzugsweise in Form von Zinkoxyd,''Znksulfi.: oder sonstigen Zinkverbindungen, daß es einen spezifischen Wirkwiderstand von 2#1p2 bis 7#1o7 hat: "7. Email nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Emailmasse 2 - 30,% Titandioxyd und 2 - 25% Zink- oder Zinklegi.erungspaulver oder/ und ein oder mehrere Zink- @,verbindunger) wie Zinkoxyd, Zinksulfid od.dgl. enthält.; $. Email nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet,, da13 0% Zink- die :Emailmasse 2 - 30Titandioxy d und 2 oder Zinklegierungspulver enthält. 9. Email nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, das die Emailmase 2 - 30;n Titandioxyd und 7 - 25 einer oder mehrerer Zinkverbindungen wie Zinkoxyd, Zinksulfid od.dgl. enthält. 10. Email nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen Zusatz von EJ9enoxyd in geringer Menge bis höchstens 5p.