DE2104677A1 - Electric heater - Google Patents
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Description
Elektrische Heizeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizeinrichtung, mit einer Heizplatte, auf der ein linienförmig verlegter Heizleiter aufgebracht ist.Electric heater The invention relates to an electric heater Heating device, with a heating plate on which a linearly laid heating conductor is upset.
Bei einer bekannten, als Kochplatte ausgebildeten Heizeinrichtung dieser Art ist der Heizleiter in Isoliermasse eingebettet. Zur Erzielung eines guten Wärmeüberganges vom Heizleiter auf die Heizplatte ist die Oberfläche der Seite der Heizplatte, auf die der Heizleiter aufgebracht ist, durch Wärmeleitrippen vergrößert, die in die 1 soli ermasse zwischen den Heizleitern ragen. Eine derartige Heizeinrichtung ist aufwendig herzustellen und weist eine nachteilig große Wärmekapazität auf.In a known heating device designed as a hotplate In this way, the heating conductor is embedded in an insulating compound. To achieve a good Heat transfer from the heating conductor to the heating plate is the surface of the side of the Heating plate, on which the heating conductor is attached, enlarged by heat conducting ribs, which protrude into the 1 solid measure between the heating conductors. Such a heater is expensive to manufacture and has a disadvantageously large heat capacity.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung zu schaffen, die sich bei einfacher Herstellung durch einen guten Wärmeübergang vom Heizleiter auf die Heizplatte auszeichnet.The invention is based on the object of a heating device create, which are easy to manufacture due to a good heat transfer from Distinguishes the heating conductor on the heating plate.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer elektrischen Heizeinrichtung mit linienförmig verlegten Heizleiter dadurch gelöst, daß der Heizleiter in eine seiner Linienführung folgenden Graphitmasse eingebettet ist. Die Graphitmasse ist ein vorzüglicher Wärmeleiter, so daß die Wärmekapazität der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung sehr gering ist. Die Herstellung der Heizeinrichtung ist besonders einfach. Die Graphitmasse und der Heizleiter stellen einen Verbundheizkörper dard im allgemeinen weisen die für den Heizleiter verwendeten Widerstands drähte einen positiven Temperaturkoeffizienten auf, der das thermische Regelverhalten der Heizeinrichtung ungünstig beeinflussen kann. Durch die Verwendung des Verbundheizkörpers sind Möglichkeiten gegeben, den Temperaturwiderstandskoef£i dienten zumindest in einem bestimmten Temperaturbereich zu neutralisieren, indem der positive TeInperaturwiderstandskoeffizient des Widerstandsdrahtes durch den negativen Temperaturwiderstandskoeffizienten der Graphitmasse ausgeglichen wird Der ohmsche Widerstand des Verbundheizkörpers ist durch die Leitfähigkeit des Heizleiters bestimmt. Diese beträgt im Regelfalle 1,0-0,8 Siemens; die Leitfähigkeit von Graphit liegt dagegen bei 0,3.10-2 bis 0,25.10 Siemens, so daß hinsichtlich der Leitfähigkeit des Verbundheizkörpers der Heizleiter dominant ist.According to the invention, this object is achieved in an electrical heating device solved with linearly laid heating conductor in that the heating conductor in a its lines following graphite mass is embedded. The graphite mass is an excellent heat conductor, so that the heat capacity of the heating device according to the invention is very low. The production of the heating device is particularly simple. the Graphite mass and the heating conductor make a composite radiator dard in general the resistance wires used for the heating conductor have a positive temperature coefficient on, which adversely affect the thermal control behavior of the heating device can. By using the composite radiator there are possibilities that Temperature resistance coefficients served at least in a certain temperature range to neutralize by the positive temperature resistance coefficient of the Resistance wire offset by the negative temperature resistance coefficient of the graphite mass The ohmic resistance of the composite heater is determined by the conductivity of the Heat conductor determined. As a rule, this is 1.0-0.8 Siemens; the conductivity of graphite, on the other hand, is 0.3.10-2 to 0.25.10 Siemens, so that with regard to the conductivity of the composite radiator of the heating conductor is dominant.
Zur Befestigung der Graphitmasse mit dem Heizleiter an der Heizplatte sind mehrere Möglichkeiten gegeben.For fastening the graphite mass with the heating conductor to the heating plate there are several possibilities.
Zunächst besteht die Möglichkeit, die Graphitmasse mit dem Heizleiter durch eine Gegenplatte an der Heizplatte anzudrücken, wobei die Gegenplatte und die Heizplatte vorzugsweise an ihren Rändern miteinander verbunden sind.First there is the possibility of using the graphite mass with the heating conductor to be pressed by a counter plate on the heating plate, the counter plate and the heating plate are preferably connected to one another at their edges.
Zur Verbindung der Graphitmasse mit einer Heizplatte aus anorganischem Isolierwerkstoff, wie z.B. Glas, Glaskeramik, Quarzgut oder dergleichen, ist es zweckmäßig, der Graphitmasse phosphorige Bestandteile, æ e z.3. Phosphorsäure, Nonoaluminiumphosphat oder Nagnesiumdihydrogenphosphat beizufügen. Die phosphorigen Bestandteile gehen mit dem anorganischen Werkstoff der Heizplatte eine durch die Acidität der phosporigen Brstandteile bedingte chemische Bindung ein.For connecting the graphite mass with an inorganic heating plate It is an insulating material such as glass, glass ceramic, fused quartz or the like expedient, the graphite mass phosphorous constituents, æ e z.3. Phosphoric acid, nonoaluminum phosphate or to add magnesium dihydrogen phosphate. The phosphorous ingredients go with the inorganic material of the heating plate one by the acidity of the phosphoric Chemical bonding caused by debris.
Auf diese Weise wird die den Heizleiter umgebende Graphitmasse mit der Heizplatte nach entsprechender Aushärtung innige und unlösbar verbunden.In this way, the graphite mass surrounding the heating conductor is also included the heating plate intimately and inextricably connected after appropriate curing.
Der in die Graphitmasse eingebettete Heizleiter kann grundsätzlich auch auf eine aus Stahlblech oder dergleichen gefertigte metallische Heizplatte aufgebracht werden. In diesem Fall ist es erforderlich, den Heizleiter gegenüber der Graphitmasse oder die Graphitmasse gegenüber der heizplatte elektrisch zuisolieren. Die Isolation ist so zu bemessen, daß den Erfordernissen der Spannungsfestigkeit Rechnung getragen und gleichzeitig der Wärmeübergang vom Heizleiter auf die Heizplatte ausreichend ist. Zur Herstellung der Isolation hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Heizleiter zu verglimmern oder mit einem ueberzug aus Magnesiumoxyd, Korund oder dergleichen zu versehen, dem glasbildende Binder, z.B. auf Phosphat-, Borat-oder Kieselsäure-Basis zugesetzt sind. Die Isolierung kann auch aus Glas oder Glaskeramik gebildet sein.The heating conductor embedded in the graphite mass can in principle also on a metallic heating plate made of sheet steel or the like be applied. In this case it is necessary to face the heating conductor to electrically isolate the graphite compound or the graphite compound from the heating plate. The insulation is to be dimensioned in such a way that the requirements of the dielectric strength This is taken into account and at the same time the heat transfer from the heating conductor to the heating plate is sufficient. To produce the insulation, it has proven to be advantageous to glimmer the heat conductor or with a coating of magnesium oxide, To provide corundum or the like, the glass-forming binder, e.g. on phosphate, Borate or silica based are added. The insulation can also be made of glass or Be formed glass ceramic.
Vorteilhaft ist es, wenn die Graphitmasse sogenannten Plockengraphit enthält. Diese Graphitart weist bezogen auf ihre Schichtebene einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Besonders bei Verwendung der Graphitmasse auf einer aus anorganischem Werkstoff gefertigten Heizplatte, die ebenfalls einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, sind dadurch auch bei großen Temperaturunterschieden zwischen der Heizplatte und der Graphitmasse keine nennenswerten Wärmespannungen zu erwarten. Es ist ferner vorteilhaft, den Heizleiter zur Aufnahme von Wärmedehnungsunterschieden gegenüber der Heizplatte durch geeignete Formgebung, wie z.B. Wendelung oder Wellung, anzupassen. In dieser Hinsicht ist auch die Ausbildung des Heizleiters als dwnne Schicht vorteilhaft.It is advantageous if the graphite mass is called flake graphite contains. This type of graphite shows a very low level of graphite in relation to its layer level thermal expansion coefficient. Especially when using the graphite compound on a heating plate made of inorganic material, which also has a has very low thermal expansion coefficients, are also at large temperature differences between the heating plate and the graphite mass significant thermal stresses to be expected. It is also advantageous to use the heating conductor to absorb differences in thermal expansion compared to the heating plate by means of suitable Adapt shape, e.g. helix or corrugation. In this regard it is the formation of the heating conductor as a thin layer is also advantageous.
Bei einer metallischen Heizplatte wird vorteilhaft körniger Graphit oder feiner Graphit mit keramischem Material großer Wärmeausdehnung wie Quarzsand oder Magnesia für die Warmeleitmasse verwendet.In the case of a metallic heating plate, granular graphite is advantageous or fine graphite with ceramic material of great thermal expansion such as quartz sand or magnesia is used for the thermal conductivity material.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Brfincung in schematischer Darstellung beschrieben.Based on the drawing, embodiments of the refinement in schematic representation described.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils im Querschnitt einen Ausschnitt einer als elektrische Kochplatte ausgebildeten Heizeinrichtung mit unterschiedlichen Anordnungen von Graphitmasse und Heizleitern, mit einer Heizplatte aus anorganischem Werkstoff.Figures 1 to 3 each show a section in cross section a heating device designed as an electric hotplate with different Arrangements of graphite mass and heating conductors, with a heating plate made of inorganic Material.
Die Fig. 4 zeigt die Draufsicht der Anordnung nach Fig. 3.FIG. 4 shows the top view of the arrangement according to FIG. 3.
Die Figuren 5 bis 8 zeigen jeweils im Querschnitt einen Ausschnitt einer als elektrische lochplatte ausgebildeten Heizeinrichtung mit unterschiedlichen Anordnungen von Graphwtmasse und Heizleitern, mit einer Heizplatte aus Metall.Figures 5 to 8 each show a section in cross section a heating device designed as an electric perforated plate with different Arrangements of graphite mass and heating conductors, with a metal heating plate.
Auf die Heizplatte 1 ist nach Fig. 1 ein streifenförmiger Verbundheizkörper 4 aufgebracht, der aus einer Graphitmasse 3 und einem in die Graphitmasse eingebetteten, gewendelten Heizdraht 2 besteht. Die Heizplatte 1 ist aus anorganischem Werkstoff gefertigt.According to FIG. 1, a strip-shaped composite heating element is attached to the heating plate 1 4 applied, which consists of a graphite mass 3 and an embedded in the graphite mass, coiled heating wire 2 consists. The heating plate 1 is made of an inorganic material manufactured.
Die im Querschnitt dargestellten Windungen des Verbundheizkörpers 4 sind mit einem für die elektrische Isolation der Windungen gegeneinander ausreichenden Abstand angeordnet. Zur Herstellung des Verbundheizkörpers 4 ist vorteilhaft eine Schablone vorzubereiten, die entsprechend der gewünschten Form des Verbundheizkörpers Rillen aufweist. In diese Rillen wird der Heizdraht 2 und die mit phosphorigen Bestandteilen angemachte Graphitmasse 3 eingelegt. Die so gefüllte Schablone wird an die Heizplatte 1 angelegt. Nach einer Vorhärtung wird die Schablone entfernt und die Graphitmasse 3 vollständig ausgehärtet, wobei diese mit der Heizplatte 1 in eine unlösbare und dauerhafte Verbindung tritt.The turns of the composite radiator shown in cross section 4 are with a sufficient for the electrical insulation of the windings against each other Spaced. To produce the composite heater 4 is advantageous Prepare the template according to the desired shape of the composite radiator Has grooves. In these grooves the heating wire 2 and those with phosphorous components applied graphite mass 3 inserted. The template filled in this way is attached to the heating plate 1 created. After pre-hardening, the template is removed and the graphite mass 3 completely cured, this with the heating plate 1 in an undetachable and permanent connection occurs.
Auf analoge Weise werden die Heizeinrichtungen nach den Fig. 2 und 3 hergestellt. Als Heizleiter kann anstelle des gewendelten Heizdrahtes 2 auch ein Wellband 5 (Fig.2) oder ein Flachband 6 (Fig.3) verwendet sein, die ebenfalls in eine Graphitmasse 7 bzw. 8 eingebettet sind. Der Stromfluß geht bei den Aufbauformen nach den Fig.1 und 3 senkrecht durch die Zeichenebene und bei der Aufbauform nach Fig. 2 parallel zur Zeichenebene.In an analogous manner, the heating devices according to FIGS. 2 and 3 manufactured. Instead of the coiled heating wire 2, a heating conductor can also be used Corrugated tape 5 (Fig. 2) or a flat tape 6 (Fig. 3) can be used, which are also shown in a graphite mass 7 and 8 are embedded. The current flow goes with the designs according to FIGS. 1 and 3 vertically through the plane of the drawing and in the design according to Fig. 2 parallel to the plane of the drawing.
Anstelle des Heizdrahtes oder -bandes kann auch durch bekannte Verfahren, wie Siebdruck, Spritzen, chemischem oder galvanischem Auftrag, ein stromleitendes Metallband 6 in der Graphitmasse 8 aufgetragen sein. Zur Aufnahme von Wärmedehnungsunterschieden ist es zweckmäßig, das Metallband 6 mäanderförmig zu verlegen. An sich sind durch derartige Herstellungsverfahren nur dünne Metallschichten, die thermisch schwach belastbar sind, auftragbar. Durch das Einbetten des Metallbandes 6 in die Graphitmasse sind jedoch thermische Belastungen, wie sie für Kochplatten, Bügeleisen und dergleichen üblich sind, gut erreichbar.Instead of the heating wire or tape, it is also possible to use known methods such as screen printing, spraying, chemical or galvanic application, a conductive one Metal band 6 be applied in the graphite mass 8. To absorb differences in thermal expansion it is useful to lay the metal strip 6 in a meander shape. In itself are through Such manufacturing processes only thin metal layers that are thermally weak are resilient, applicable. By embedding the metal strip 6 in the graphite mass however, they are thermal loads, such as those for hotplates, irons and the like are common, easily accessible.
Die Figuren 5 bis 8 zeigen als Kochplatte ausgebildete Xeizeinrichtungen mit einer Heizplatte 11 aus Stahlblech. Als Heizleiter ist eine Drahtwendel 12 verwendet. Zur Isolation gegenüber der Graphitmasse 13 ist der Heizleiter mit einem Isolierüberzug 14 versehen (Fig. 5 und 7). Die Graphitmasse kann auch in Form einer die Heizleiter 12 eindeckenden Schicht 15 ausgebildet sein (Fig.6). Bei einem gegenüber der Graphitmasse 13 nicht isolierten Heizleiter 12 ist die Graphitmasse 13 gegenüber der Heizplatte 11 durch eine Isolierschicht 16 getrennt (Fig.7).Figures 5 to 8 show heating devices designed as a hotplate with a heating plate 11 made of sheet steel. A wire coil 12 is used as the heating conductor. To isolate it from the graphite mass 13, the heating conductor is provided with an insulating coating 14 provided (Figs. 5 and 7). The graphite mass can also be in the form of a heating conductor 12 covering layer 15 be formed (Figure 6). With one opposite the graphite mass 13 non-insulated heating conductor 12 is the graphite mass 13 opposite the heating plate 11 separated by an insulating layer 16 (Figure 7).
Vorteilhaft ist es, die isolierte oder nicht isolierte Drahtwendel 12 in der Vorfertigung mit teigiger Graphitmasse auszufüllen: und bis zum Gelzustand zu härten. Dabei kann der Drahtwendel 12 die endgültige Form gegeben werden, in der sie dann auf die Heizplatte 11 aufgebracht wird. Wenn ein elektrischer Nebenschluß zwischen der Drahtwendel 12 und der in ihrem Inneren befindlichen Graphitmasse 13 vermieden sein soll, ist die Drahtwendel 12 vorher auch auf ihrer Innenseite mit der Isolierung 14 zu versehen (Fig.5 und 6).It is advantageous to use the insulated or non-insulated wire helix 12 to be filled in the prefabrication with doughy graphite mass: and until the gel state to harden. The wire coil 12 can be given the final shape in this case which it is then applied to the heating plate 11. When an electrical shunt between the wire helix 12 and the graphite mass 13 located in its interior should be avoided, the wire helix 12 is previously also on its inside the insulation 14 to be provided (Fig. 5 and 6).
Die Herstellung der Isolierung 14 erfolgt beispielsweise durch Verglimmerung mit Silikonbindung, durch Magnesiumoxyd, Korund oder dergleichen, das mit glasbildenden Bindern gebunden ist oder durch Glas, bzw. Glaskeramik. Wenn der Graphitmasse 13 sauere Binder zugesetzt sind, ist die aus Metall gefertigte Heizplatte 11 zweckmäßig gegen den Angriff der saueren Binder durch Vernickelung oder Grundemaillierung zu schützen.The insulation 14 is produced, for example, by mica coating with silicone bond, through magnesium oxide, corundum or the like, that with glass-forming Binder is bound or by glass, or glass ceramic. If the graphite mass 13 acidic binders are added, the heating plate 11 made of metal is useful against the attack of the acidic binder by nickel-plating or basic enamelling protection.
11 Patentansprüche 7 Figuren11 claims 7 figures
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1971
- 1971-02-02 DE DE19712104677 patent/DE2104677B2/en active Granted
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