DE1615494A1 - Durch elektrische Widerstandsheizung erwaermbarer Heizbelag - Google Patents
Durch elektrische Widerstandsheizung erwaermbarer HeizbelagInfo
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Description
- Durch elektrische Widerstandsheizung erwärmbarer Heizbelag Die Erfindung betrifft-. einen durch-elektrische Widerstandseizung erwarmbaren Heizbelag zur Beheizung von Flächen, insbesondere Wänden und Bödeng beispielsweise-Fußböden, Straßen, Brücken, Lande- und Startbahnen von Flughäfen und dergleichen, wobei eine begrenzt leitfähige Wi.derstandsschicht beidseitig durch-eine elektrische Iaölationsschicht abgedeckt ist.
- Es ist bereits ein Heizkissen bekannt, das aus mehreren einzelnen-Heizelementen zusammengesetzt ist, wobei die einzelnen Heizelemente teilweise hintereinander und gruppenweise parallel geschaltet sind. Dabei bestehen-die einzelnen Heizelemente aus einer Kohlenstoff enthaltenden Wi derstandsschicht, die von einer Isolationsschicht allseitig umgeben ist. Der Kohlenstoff der-Widerstandsschichtist-in letzterer nicht gleichmäßig verteilt, vielmehr ist die Kohlenstoff-.konzentration an beiden-Enden des Reize-lementes-größer als -in der-Mitte des Heizelementes, um auf diese Weise den.Übergan.gswiderstand von den Stromzuführungen zur Widerstandsschichtlauf Eih erträgliches Maß herabsetze n zu können. Dennoch ist bei d,erartig#n-Anordnungen die Einführung des elektrischen Stromes durch die Stromzuführungen in die Widerstandas.chicht wegen-des hohen Übergangewiderstandes problematisch,-weil, örtliche ÜberhitzÜngen auftreten können" die zu .. Glimmerscheinungen und demzufolge schließli-ch zur Zerst-örung des" Heizelementes führen können. Auch der vorgenannte'Versuch, die leitfähig4eit der Widerstandeschicht im B-ereiali#-d,er.Stromzuführ-ungen durch erhöhten Kohlenstoffgehalt zu verbessern, kann nicht zu befriedigenden Ergebnissen,führen, weil-.man damit gleichzeitig eine schlechtere Haftung der Stromzuführungen in der Widerstandeschicht in Kauf nehmen muß, insbesondere deswegen, weil der erhöhte Kohlenstoffgehalt zu einer Versprödung des Materials führt. Außerdem bedarf es besonderer V orkehrungen, an der eigentlichen WiderstandeBehicht noch zusätzlich für die Stromzuführungen Massen mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt anzubringen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Heizelemente ist insbesondere darin zu sehen, daß sie aus mehreren Einzelplatten bestehen, wodurch sich eine ungleichmäßige Erwärmung der Fläche ergibt und die kontinuier-,liehe Herstellung langer Bahnen, beispielsweise für erwärmbare Fußbodenbelägel unmöglich wird. Die Leistungsaufnahme solcher Beläge-wird zum Beispiel so eingestellt" daß man aus ,der Widerstand,sachicht Löcher ausstanzt, bis der gewünschte Widerstandewert eingestellt ist. Damit wird aber auch die gleichmäßige Wärmeentwicklung auf der Oberfläche der erwärmbaren Schicht gestört, weil sich je nach Lage der Löcher Felder unterschiedlicher Temperaturen ausbilden können. Diese so hergestellten Beläge sind auf eine Maximalleistung eingestellt. Wünscht man jedoch eine geringere Leistung, müssen zusätzlich Regler vorgesehen werden, die die Bedienung des Heizkissens bzw. des Heizbelages sehr komplizieren. Weiterhin ist bei diesen Heizelementen kein-Schutzleiter vorgesehen, wodurch die Sicherheit der Handhabung sehr eingeschränkt ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizbelag der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dem die vorerwähnten Nachteile nicht anh aften, der vielmehr so ausgebildet ißt, daß er in beliebig_großen Bahnen herstellbar ist, und bei gleichmäßig auf der Heizbelagoberfläche verteilter Wärmeabstrahlung in weiten Bereichen zu regeln ist. Das wird erfindungegemäß dadurch erreicht, daß die leitfähige Widerstandsschicht von mehreren in einer gemeinsamen Ebene liegenden und parallel'zueinander verlaufenden elektrischen Leitern durchzogen ist. Auf diese Weise gelangt'man zu einem Reiz-belag der eingangs erwähnten Gattung, der in langen ,Bahnen herzustelleü und auf beliebige Länge abzuschneiden isto mithin ohne weiteren in Art eines Teppiche zu verlegen ir,t.-Ein,.wei,terer.iVortell besteht darin, daß seine Leistungsaufu.ahme.,-.-»itilin auch--seine--Urmeabetrahlung pro Plächeneinheit unabhängig von der Länge is-t.
- Zu einer im wesentlicheftnur einseitigen AbstraU-I-u#g der in der Widers.tandsechicht in- Wärme umgesetzten elektrischen-Leistung, also zu möglichst.geringen Verluäten..b,zw. zu einem recht hohen IVirkungE!,gra-d. gelangt. man dann, wenn der Heizbelag auf eine W4rmedämtschicht aufgebracht iate Die Sicherheit der HandhabÜng-des neuen Heizbelages wirddadurch,-sehr erhöht.-Nenn in die Isolationäschicht entwederein Schutzleiter einge,bettet-od#er an die-Widers-tandeschicht eine Schutzspannung angelegt ist.-Dadurch lassen sich elektrische Unfälle völlig beseitigeng Insbesondere kann weder eine gefährliche Sährittspannung noch eine ebenso gefährliche Berührungespannung-auftriten. .it'elterhin sieht die Erfindung vor, daß#die elektrischen Leiter innerhalb der Widerstandesch-icht-voneinander-isoliert und außerhalb derlWiderstandsschicht zu einem Schaltergeführt sind, der die zwischen den elektrischen-Leite,rn liegenden Widerstandsteilschichtön-'bel,iebig zu schalten- erlaubt, 'beispielsweise in Reihen-, rar.allel-, oder Miedhächaltungen. Dadurch.i daß die elektrischen Leiter innerhalb der Widerätand:a-. schicht voneinander isoliert sind, wird-die-Widerstandsschieht in gleichgroße Wid4rotan.dateilee.hichten-bzwo in gleichgröße im wesentlichen Ohmleche-Wide r st-'de-- an . auf-, geteilt. Wegen der weiterhin vorgesehenen Möglichkeit. die elektrischenleiter außerhalb der Widerstandsschicht zu einem Schalter zu führen, der eine - beliebig e-- Schaltung in' R'e -. ihen-9 Parallel-.. - oder- Mischschaltun- e ,g rlaubt , -iit- eine * Einstiellung dergufgenommenen mithin ue e nä '-ä'o strahlten Wärme lei7stun,g a abie leistung, stufenweise In-w-eiten-Grenzen möglich. Ein-zusätzlicher Regler außerhalb des H4ie'b6!ag'es-'eütfällt-a,lso-vollkommen. Nach einem weiteren Merkmai der Erfindung sind mehrere leiterdurchzogene Widerstandeschichten vorgesehen, die durch Isolierschichten voneinander getrennt plan aufeinanderliegen, Die verschiedenen Widerstandeschichten sind dabei so ausgelegt, daß sie unterschiedliche Leistung aufnehmen, wodurch bei kleinerer Einzelleietung der einzelnen Widerstandeschichten eine größere Gesaintleistung und eine noch bessere Regelbarkeit des Heizbelages zu erzielen sind.
- Vorteilhafterweise kann der Heizbelag auch so ausgebildet sein, daß als Widerstandeschicht ein mit einer Widerstandsmasse bestrichen-es textiles Gewebe vorgesehen ist, das mit dünnen gruppenweise mit Abstand voneinander mit dem Gewebe verwebten oder vernähten Metalldrähten vers-ehen ist. Auf diese-Weise gelangt man zu einem sehr dünnen und äußert flexiblen Heizbelag, der einfach und wirtschaftlich herzustellen ist.
- Zur Verringerung des. Übergangswiderstandesvon den elektrisehen Leitern zur Widerstandsschicht können die elektrischen Leiter aus perforierter Metallfolie, Metallgewebe, Metallblech o der dergleichen bestehen. - Weiterhin sieht, die Erfi ndung vor, daß die Widerd-,tandeschicht aus einem-elektriech nichtleitenden Bindemittel, einem elektrischloitenden.Zusatzstoff und gegebenenfalls- elektrisch niehtleitenden Füllstoff besteht, Somit lassen sich durch beliebige und-verschiedene Mischungen des-Bindemittele, des Zusatzstoffes und des Füllstoffee entsprechende, auch beliebig wählbare Widerstandswerte der Widerstanässchicht herstellen. Als Bindemittel kommen insbesondere Polymere, Nischpolymere, Polykohdensations.produktee Asphalte#I--Bitumen oder mit Wasser abbindbare Massen infrage. Fürflexible.Beläge eignen sich insbesondere Weich-PVC, Kautschukmischungen, Polyuretan oder heiß und kalt vernetzbarer Silikonkautschuk während als Eindemi,t.te-i- für nichtflexible Beläge, insbesondere Polyeeter, Epoxydharz, Asphalte, Biiumen, Beton oder Gips dient. Als elektrisch leitfähige- Zus atzstoffe dienen vor'allen Dingen Kohlenstoff, insbesondere Ruß, Graphitpuder und Kbks,- Eisen-Pulver und körnige Eisenverbindungen,-beispielsweise Ferro-Ailizium, Eia.enoxyde, Ferrophosphor oder Gemische aus#Kohlen--stoff und Eisenverbindungen. Als Fülletoffe eignen sich vor allen Dingen Siliziumox-yd-, letzteres enthaltend:e Massen, Aluminiumoxyd, letzteres enthalt.ende Massen, Titanoxyd oder Kalziumaarborlat.-In der Zeichnung-..gind mehrere--Ausführungsbeispliele-der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 ein#erstös Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß beschaffenen Hleizbelages, Pig. 2 ein weiteres Beispiel, Pig. 3 ein drittes Beispielg Fig. 4 Schaltungsmöglichkeiten des Helzbelages nach den Figuren.1 und 2 und Fig. 5 Sohaltungsmöglichkeiten des Heizbelages nach Fig. 3. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. l#Ist die begrenzt leitfähige-Widerstandaschicht 1 beidseitig durch die elektrisehe Isolationsschicht 2 abgädeckt. Die leitfähige Widerstandsschicht 1 ist dabei Von mehreren in einer gemeinsamen Ebene liegenden und parallel zueinander verlaufenden elektrisahen Leite2n3 durchzogen.- Zur Vermeidung von.-elektrischen Unfällen ist dabei die Isc)lationsschicht.2-mit dem Schutzleiter-4 versehen. Zur Erhöhung der Wärmeabstrahlung nach oben hin ist.der Heizb-elag-auf eine"Wärmedämmachicht 5#auf-, gesetzt,- Die elektrischen Leiter 3 sind innerhalbder Widerstandsschicht-1 voneinander igoliert-und außerhalbder Widerstandeschicht 1 züi einem nicht#-dargestellten Schaltern geführt) der die zwis-chen d,en-elektrischen Leitern liegenden 'Widerätandsteilochieht.,en beliebig zu gehalten e:rlaubt beiepielsweise in ReihJ-, Parallel-, oder Mischschaltungene' Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß als Widerstandsschicht ein mit einer Widerstandsmaese 1 bestrichenes textiles Gewebe 6 vorgesehen ist, aas mit dünnen, gruppenweise mit Abstand voneinander mit dem Gewebe 6 verwebten oder vernähten Metalldrähten 3 versehen ist. Das so hergestellte textile Gewebe kann. ebenfalls mit, der Isolationsschicht 2, die auch den Schutzleiter 4 enthalten kann, umgeben sein. Hierbei bestehen die gleichen Schaltmöglichkeiten wie bei der AÜaführungsform nach Fig.#l.
- In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zwei leiterdurchzogene.Widerstandsschichten 1 vorgesehen sind, die durch die>Isolierschicht 7,voneinander getrennt plan aufeinanderliegen. Die Isolierschichten 2 besitzen eben-
falls einen Schutzleiter 4,2während die Widerstandsschichten 1 mit elektrischen,Leitern 3 durciizo.ge3%i" wobei die obere- - Beispiel 3 In einer Form von 28 am Breite, 38 cm Länge und 4 mm Höhe wird eine Platte aus einem Gemisch von 30 % Polyester, 0,3 Härter, 18 % Kokssitaub einer Korngröße von 09#l bis 0,2 mm und 51,7 % Quarzeand einer:Korngröße von 0,1 mm-hergestellt. Während der Herstellung werden drei elektrische.Leiter aus 10 mm breitem Siebdrahtgewebe so eingearbeitet, daß die beiden äuße-ren Leiter 5 mm vom Rand der Platte entfernt-sind und die Platte in Längsrichtung durchziehen, Zwischen den beiden Leitern wirdnoch ein weiterer Leiter in der Mitte angeordnet.. Eine zweite Platte gleicher Abmessungen'wird.aus einem Gemisch ,hergestellt, das aus,' 30 % Poly-ester, 093 % Härter, 19.-5 % Koksstaub-Und 50,2 % Quarzsand besteht. In diese-Platte werden zwei elektrische Leiter an den äußeren Rändern wie oben beschrieben eingearbeitet..Beide Plattenwerden unter Verwendung von Glasfasergewebe als e.lektrische-Isplätionsschicht und'PDlyester-Härtergemiseh als Haftvermittler miteinander verbunden. Nun werden die Stromanschlüsse ang-elötet.
- Das gegeneinander isolierta Heizelement wird mit-Glasfasergewebe umhüllt und mit 2.olyester -getränkt. Danach wird die Platte mit Aluminiumfolie als Schutzleiter umhüllt. Der Schutzleiteranschluß erfolgt durch Aufschrauben in die,miteingegossene Gewindemuffe.
- Die Leistungsaufnahme der oberen Platte betrug beim Hintereinanderechalten 15 Watt, die der 'unteren Platte 30 Watt-Diese.Platte eignet sich zum Beispiel, auf ein Holz- oder-Kunstatoffgestell mit wärmedämmender Unterlage aufgebracht, als beheizbäres Fußbänkchen.
- Die hier angeführte Kombination mit zwei elektrisch erwärmbaren Schichten ist auch auf die anderen Beläge anwendbar. Es ergab sich eine Temperaturabhängigkeit des Widerstandies, der mit steigender Temperatur ansteigt, mithin sich eine geringere LeiBtungsaufnahme bei zu geringer Wärmeabgabe #ergibt. Beispiel 4 In eine Baumwollgewebebahn von 40 cm Breite sind an den Seiten zwei elektrische Leiter so eingewebt, daß sich ein Abstand von 20 mm vom Rand der Bahn ergibt.
- Die einzelnen Leiter bestehen aus je 5 Litzenbündeln zu 10 Kupferdrähten von 0,05 mm Durchmesser, die im Abstand' von,2 mm nebeneinander in die-Stoffbahn eingewebt sind. Die Stoffbahn wird nun einseitig auf einer Breite von 37 cm auf einer Streichmaschine mit einer Paste, bestehend aus 42,1 % Desmophen PH, 2995 % Dentodur N, 2191 % Äthylglykolacetat und 7,3 % Ri#ß,-so eingestrichen, daß auf beiden Seiten ein unbeschichteter Rand von 1,5 cm verbleibt. Die Stärke der aufgestrichenen Schicht betrug ca. 75 /u .-Aus der Bahn wurde eine Länge von 1,5 m herausge8chnitten und je eine isolierte Litze an.die elektrischen Leit-er zur Stromzuführung angelötet: -.-,:-Die - weiter-e Verarbeitung erfolgte wie - im Beispiel 1 ,Eeächr*iebe-n'.-#D-e-r----,fe--:ü---tige Bilag wurde noch zusätzlich mit einem geriarbten Kunstleder abgedeckt und auf e'in mit Wärmedämmung versehenes Holzgeeltell-aufgebracht. Diese AugführungsTorm-könnte zum Beispiel als erwärmbarer Läufer in Terkaufsräumen -(zum Bei-apiel Fleischere:kn) Anwendung finder..
Claims (1)
- Patentansprüche 1. Durch elektrische Widerstandsheizung erwärmbarer Heizbelag zur Beheizung von Flächen, insbesondere Wänden und Böden, beispielsweise Pußb.ddeng Straßen, Brücken, Lande- und Startbahnen von Plughäfen und dergleichen, wobei eine begrenzt leitfähige Widerstandsschicht beidseitig durch eine elektrische Isolationeschicht abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Widerstandaschicht (1) von mehreren in-einer gemeinsamen Ebene liegenden und parallel zueinander verlaufenden elektrischen Leitern (3) durchzogen ist. 2. Heizbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er -auf eine Wärmedämmschicht (5) aufgebracht ist. 3. Heizbelag nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Isolationsschicht (2) ein Schutzleiter (4) 6ingebettet ist. 4. Heizbelag nach den Ansprüchen 1 bis 3" dadurch gekennzeichnet, daß an die Widerstandsschicht (1) eine Schutzspannung anzulegen ist. 5. Heizbelag nach den Ansprüchen 1 bis 4" dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (3) innerhalb der Widerstandsschicht (1) voneinander isoliert und außerhalb der Widerstandsachicht (1) zu einem Schalter geführt sind, der die zwischen den elektrischen Leitern (3) liegenden Widerstandsteilschichten beliebig zu schalten erlaubtp beispielweise-in Reihen-, Parallel-, oder Mischschaltung. 6. Heizbelag nach den Ansprüchen 1 bis 5.dadurch gekennzeichnet, daß mehrere le.iterdurchzogene Widerstandsschichten (1)-vorgesehen.sind, die durch Isolierschichten (2) voneinander getrennt plan aufeinander liegen. 7. Heizbelag nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch 9-ekennzeichnet, daß als Widerstandeschicht (1-) ein mit einer Widerstandsmasse betrichenes textiles, Gewebe (6) vorgd sehen ist, das mit d-Ünneni gruppenweise mit Abstand voneinander mit dem Geviebe verwebten oder vernähten Metalldrähten (3) versehen ist. -8. Heizbelag nach den Ansprüchen,1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die-elektrischen Leiter (3) aus perforierter Metallfolie, Metallgewebe,-Metallblech oder dergleichen bestehen. 9.Illeizbelag nach den-Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschleht (1) aus'einem elektrisch nichtleitenden Bindemittel, einem elektrisch leitenden Zusatzstoff und gegebenenfalls einem elektrisch nicht, -leitenden Pülletoff besteht. 10., Heizbelag nach den Ansprüchen 1 bis 99 dadurch gekennzeich# net,-daß als Bindemittel Polymere, Mischpolymere..Polykondensationsprodukte#, Asphalte" Bitumen oder mit Wasser abbindbare Massen dienen.# 11. Heizbelag na eh-den Ansprüchen 1 bis '10, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel für flexible Beläge Weich-PVC, Kautschukmischungen, heiß und kalt vernetzbarer Silikonkautschuk oder Folyurethan dient.-12. Heizbelagnach den Ansprüchen 1 bis 11.-dadurch-gekennzeichnet.,daß, als Bindemittel-für n ic ht fi e xible B-eläge-Polyester, Epoxydharz, Asphalte, Bitumen, Beton.oder Gips dient, 13, Heizbelag nach-den. Ansprüchen-1 bis 12, dadurch gekennzeiohnetg daß als leitende Zusatzstoffe Kohlenstoff, insbeeonderä Ruß, Graphitpuder und Koks". Eisenpulver und körnige Eisenverbindungen, beispielsweise Ferrosilizium" Eisen6yde, Ferrophosphor oder Gemische aus Kohlenstoff und Eisenverbindungen dienen. .14. Heizbelag nach den Ansprüchen 1 bis 13, dädurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Siliziumoxyd, letzteres enthaltende flassen, Aluminiumoxyd, letzteres enthaltende Massen, Titanoxyd oder Caleiumearbonat dient.
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