DE2231854A1 - Elektrisches heizelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Heizelement, insbesondere in Platten- oder Bogenform, welches in erster Linie zur Raumheizung gedacht ist und das getrennte und im wesentlichen parallel zueinander angeordnete elektrische Leiter umfaßt, zwischen denen ein elektrisches Widerstandsmaterial angeordnet ist.

Die bekanntesten Heizfolien oder Heizplatten werden als dünne flexible Bögen von beträchtlicher Breite, verglichen mit ihrer Dicke, hergestellt, und sie dienen beispielsweise dazu, innere Gebäudeflächen zu bedecken, um Strahlungswärme auf diesen Oberflächen zu erzeugen. Die bekannten Heizelemente dieser Art sind wie ein elektrisches Heizkissen konstruiert, d. h. ein Widerstandsdraht erstreckt sich labyrinthartig über die gesamte Fläche des Bogens. Es ist deshalb weder möglich, eine bestimmte Gestalt auf einen Bogen durch Zurechtschneiden des Bogens zu übertragen noch kann man den Bogen an

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einer bestimmten Stelle beschneiden oder ein Ende oder einen Seitenstreifen abschneiden.

Ein Bogen, der nach der eben erwähnten ersten Ausgestaltungsform hergestellt ist, sieht einen Körper aus einem bogenförmigen Material vor, der dünn ist und eine flexible Platte aus einem homogenen Material darstellt, beispielsweise einem synthetischen Gummi, der so zubereitet ist, daß er zu einem gewissen Grad elektrisch leitet, wogegen an gegenüberliegenden Seitenrändern des Bogens sich zwei Kupferstreifen erstrecken, so daß der Strom zwischen den Streifen das Material überqueren kann. Es ist dadurch möglich, ein Stück des Bogens abzuschneiden, ohne daß man die Wärmekapazität des restlichen Bogens ändert. Es ist aber weder möglich, einen Seitenstreifen des Bogens abzuschneiden noch kann man einen Ausschnitt an einer Seite in den Bogen schneiden, was bei vielen Montierungen notwendig wäre. In einem solchen Fall würde nämlich der eine Kupferstreifen durchgeschnitten, so daß das gesamte Bogenteil auf der einen Seite des Ausschnitts unwirksam wäre, falls die Kupferstreifen nur von einer Seite mit Strom versorgt werden würden. Um eine bestimmte Oberfläche mit diesen Heizfolien zu bedecken, ist es deshalb normalerweise notwendig, entweder verschiedene Standardgrößen zu verwenden oder unbedeckte Flächen oder sich überlappende Bögen oder Folien in Kauf zu nehmen.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Heizplatte oder eine Heizfolie zu schaffen, die in jeder gewünschten Weise zugeschnitten werden kann, ohne daß sich ihre Wärmekapazität pro Quadratzentimeter auf irgendeinem Teil derselben wesentlich verändert.

Erfindungsgemäß wird das bei einem Heizelement der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Leiter von platten- oder folienförmigen Elektroden gebildet werden, die in der Ebene der Platte oder der Folie liegen, wogegen das Widerstandsmaterial, das ebenfalls in Platten- oder Folienform vorliegt, zwischen den Elektroden in Oberflächenberührung damit angeordnet ist.

Der Stromweg von irgendeinem Punkt auf einer der Leiterschichten zum gegenüberliegenden Punkt auf der anderen Leiterschicht durch die Widerstandsschicht hindurch ist dabei sehr kurz, beispielsweise nur einige Millimeter, aber es ist in der Tat möglich, Widerstandsmaterialien zu verwenden, die unter diesen Bedingungen verwendet eine merkliche Wärme erzeugen, wenn sie einer Standardspannung von beispielsweise 220 V ausgesetzt werden.

Es ist zu erkennen, daß durch diese Ausgestaltung der Bogen in jeder kontinuierlichen Länge hergestellt werden kann, auf jede gewünschte Länge zugeschnitten werden kann, und daß die einzelnen Bogenteile zu"jeder gewünschten Form geschnitten und sogar mit Löchern und Ausschnitten versehen werden kön-

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nen, ohne daß die Wärmekapazität pro Flächeneinheit des restlichen Bogens sich verändert, wenn nur die Elektroden noch
ganze Platten oder Bogenstücke sind.

Die Erfindung wird nun ausführlicher in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die
Ausführungsbeispiele zeigt, näher erläutert.

In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teiles
einer Heizplatte oder Heizfolie nach einer
Ausgestaltungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht
einer Ecke derselben,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer anderen
Ausgestaltungsform der Heizplatte und

Fig. 4 eine weitere abgewandelte Ausgestaltungsform.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Stück einer Heizfolie dargestellt, die aus zwei äußeren Schichten 2 aus einem elektrischen Isolatormaterial folienförmiger Art und aus einer mittleren Schicht 4 aus einem elektrischen Widerstandsmaterial
hergestellt ist, wobei die mittlere Schicht auf beiden Seiten mit einer Schicht 6 aus einem Material guter elektrischer
Leitfähigkeit, beispielsweise Kupfer, überzogen ist. An einer oder mehreren Stellen sind die elektrischen Leiterschichten 6

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mit elektrischen Anschlußdrähten 8 verbunden, über die die Stromzuführung zum Element erfolgt. Da im allgemeinen keine sehr hohe Temperatur des folienförmigen Elements verlangt wird, können die elektrischen Anschlußdrähte sogar durch einfaches Löten befestigt sein, jedoch kann auch irgendeine andere geeignete Befestigungsart verwandt werden. Es ist beispielsweise möglich, das Widerstandsmaterial an der Anschlußstelle zu entfernen und es durch eine harte Isolatorplatte zu ersetzen, auf der die draht- oder plattenförmigen Anschlußleitungen befestigt sind und das dann mit den Elektrodenschichten durch Anspannen verbunden wird. Die Elektrodenschichten können sogar mit Teilen versehen sein, die eine größere Dicke haben und die zur Aufnahme der Anschlußdrähte besonders geeignet sind.

Abgesehen von dem Spannungsabfall in den Elektroden selbst in Richtung von den Anschlußstellen weg wird den gegenüberliegenden Schichten der Widerstandsschicht auf ihrer gesamten Fläche die gleiche Spannung zugeführt, selbst dann, wenn das Element mit Ausschnitten 10 oder·Löchern 12 versehen ist, und indem der Strom senkrecht zur Ebene durch die Widerstandsschicht hindurchgeht, wird pro Flächeneinheit an allen Teilen des Elements dieselbe Wärme erzeugt. Diese Folie kann als einfache Schichtfolie hergestellt werden, und die einzelnen Teile können von einer fortlaufenden Folienbahn in jeder gewünschten Gestalt abgeschnitten werden.

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Die Folie kann auch kurzschlußsicher hergestellt werden, d. h. vermittels Leiterschichten von so kleiner Dicke oder so niedrigem Schmelzpunkt, daß das Material schmilzt oder verdampft unmittelbar nach einem Kurzschluß, beispielsweise an der Stelle, an der ein Nagel durch die Folie geschlagen wird, wodurch der Kurzschluß aufgehoben wird.

Bei einer dünnen Folie ist der Stromweg durch das Widerstandsmaterial ziemlich kurz, beispielsweise 1 bis 5 mm. Für eine wohldefinierte und gleichmäßige Wärmeerzeugung auf der gesamten Folie sollte die Widerstandsschicht mit großer Genauigkeit hinsichtlich der Planparallelität ihrer gegenüberliegenden Oberflächen hergestellt werden. Das Material selbst sollte für diesen Zweck besonders geeignet sein, zumal bei dem üblichen Widerstandsmaterial ein viel größerer Stromweg verwandt wird. Es ist möglich, bereits vorhandene Materialien zu verwenden, beispielsweise Bariumtitanat oder eine Verbindung, die dieses oder ein ähnliches Material enthält. Es ist bereits ein spezielles Wärmekabel vorgeschlagen worden, welches aus zwei langgestreckten Drähten besteht, die im Abstand zueinander angeordnet sind und zwischen denen ein Widerstandsmaterial liegt, so daß auch in diesem Falle die Verwendung eines Widerstandsmaterials mit einem kurzen Stromweg erfolgt.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein plattenförmiges Heizelement gemäß der Erfindung. Dieses Element besteht aus

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zwei Leiterplatte^ 14, die auf ihren äußeren Flächen elektrisch isoliert sind und zwischen denen getrennt Blöcke aus einem Widerstandsmaterial angeordnet sind, so daß sich innerhalb des Elements ein Netzwerk von Luftkanälen ergibt, die an den Rändern des Elements geschlossen oder offen sind. Auf diese Weise ist das Element sehr leicht durch Schneiden entlang dieser Luftkanäle zu trennen. Diese Ausgestaltung kann selbst bei dünnen Folien verwandt werden. Ein Element dieser Art kann auch zur Erwärmung von Luft benutzt werden, die durch diese Kanäle strömt.

Fig. 4 zeigt ein plattenförmiges Heizelement, das als Radiator oder Konvektor verwandt werden kann. Das Widerstandsmaterial, welches hier benutzt wird, ist in Stäbe 18 unterteilt, zwischen denen vertikale Luftkanäle 20 liegen, wenn das Element vertikal angeordnet wird, so daß die Zimmerluft durch natürliche Konvektion durch diese Kanäle hindurchströmt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, denn es ist möglich, sie in mehrschichtiger Weise herzustellen, d. h. abwechselnd mit Leiterund Widerstandsmaterialschichten, so daß es möglich ist, die Wärmeerzeugung durch Zuführung von Strom zu Leitern verschiedenen gegenseitigen Abstandes zu graduieren oder das Element mit einem Dreiphasenstrom zu versorgen. Wie bereits erwähnt, kann die Widerstandsschicht unterbrochen sein, und "auch die Leiterschichten können teilweise unterbrochen oder

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perforiert sein, d. h. teilweise aus einem nichtleitenden Material bestehen. Die Leiterschichten brauchen nicht vorgefertigte Folien oder Platten zu sein, denn sie können auch auf das Widerstandsmaterial durch Sprühen oder Tauchen aufgebracht werden. Die Leiterschichten können sehr dünn sein und mit einem Muster versehen werden, das aus dickeren Rippen besteht, so daß der Spannungsabfall in der Leiterschicht an von den Anschlußpunkten abgelegenen Stellen verringert ist. Vorzugsweise besteht das Widerstandsmaterial aus einem Stoff, der einen positiven Temperaturkoeffizienten für seinen spezifischen Widerstand besitzt, wodurch die Wärmeerzeugung in einem bestimmten Gebiet des Elements verringert wird, falls aus irgendeinem Grund die Wärme an dieser Stelle nicht abgeführt wird. Man erhält auf diese Weise eine automatische Wärmesteuerung. Derartiges Widerstandsmaterial ist bekannt, beispielsweise besteht es aus Kohlenstoffpulver, das in ein Trägermaterial aus einem in der Wärme expandierenden Kunststoff eingebettet ist.

Claims (7)

— O _ Ansprüche ( ι. te]

1. !Elektrisches Heizelement, insbesondere in Platten- oder Folienform zur Raumheizung, bestehend aus elektrischen Leitern, die getrennt und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und einem dazwischenliegenden elektrischen Widerstandsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter platten- oder-folienförmige Elektroden (2) sind, die in der Ebene einer Platte oder eines folienförmigen Elements liegen, während das Widerstandsmaterial ebenfalls in Platten- oder Folienform zwischen den Elektrodenoberflächen angeordnet ist und mit diesen in Berührung steht.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschichten (2) und auch die Widerstandsmaterialschicht (4) und mögliche weitere Schichten aus Trag- oder Schutzmaterial aus einem leicht schneidbaren Material bestehen.

3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial in diskontxnuierlicher Weise in getrennten Bereichen zwischen den Elektroden (2, 14) angeordnet ist.

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4. Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element mit durchgehenden Luftkanälen (20) versehen ist, die sich zwischen den Elektroden befinden.

5. Heizelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Luftkanäle (20) parallel zueinander erstrecken, wobei das Element als steife Plattenkonstruktion ausgebildet ist und in einer vertikalen Ebene angeordnet ist, derart, daß die Luftkanäle vertikal verlaufen.

6. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement aus alternierenden Schichten von Elektrodenmaterial und Widerstandsmaterial aufgebaut ist.

7. Heizelement nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial ein Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten für seinen spezifischen Widerstand ist.

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