DE2254453A1

DE2254453A1 - Elektrische heizvorrichtung

Info

Publication number: DE2254453A1
Application number: DE2254453A
Authority: DE
Inventors: Samuel M Elkins
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1972-11-07
Publication date: 1973-05-17
Also published as: US3737621A; JPS4861295A; GB1382356A

Description

Patentanwälte

r Dr. E. Boettner
nipL-Ing. IL-J. Müller Dr. lh. Bere»*

8 München 80
Lmile-GraUn-Str. 38, Tel. 47 51 SB As/K

Samuel M. Elkins, 1870 pacific Avenue, Apartment 305, San Francisco, California 94109 (V.St.A.)

Elektrische Heizvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung zur Verwendung unter !fässer in einem mit Wänden versehenen Gefäß, beispielsweise einem Aquarium o.dgl· Die Vorrichtung besteht aus einer flexiblen Heizeinheit, die sich durch lange nutzbare Lebensdauer unter Wasser ohne Rißbildung oder Abblättern eignet und mit dem unteren Ende einer allgemein starren, hohlen Tragsäule elastisch verbunden ist, durch die mit der Heizeinheit verbundene elektrische Leitungen sowie gegebenenfalls Wasserleitungen oder Luftleitungen hindurchgeführt sind. Wenn sich die -Vorrichtung in dem das Wasser enthaltenden Gefäß (das im folgenden der Einfachheit halber als Aquarium bezeichnet ist) im Gebrauch befindet, liegt das untere Ende der Tragsäule zusammen mit der mit dieser verbundenen Heizeinheit unter dem Wasser, das sich daher mit den beiden Flächen der Heizeinbeit in direkter Berührung befindet. Die innerhalb der Säule getragenen Luft- und Wasserleitungsrohre sind am unteren Ende «ffen und stehen mit dem in dem Aquarium enthaltenen Wasser in der Gegend des Befestigungspunktes der Heizeinheit an der Säule in Verbindung. Dag obere Ende der Säule ragt aus dem Wasser heraus über den oberen Rand

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der Aquariumwand, die die Vorrichtung normalerweise trägt, und dieses obere Säulenende ist mit Einrichtungen zum Befestigen derselben an der tragenden Wand versehen. Die Verbindung der Heizeinheit mit dem unteren Ende der Säule ist mittels eines elastischen Kleb- oder Haftmaterials,beispielsweise Siliconkautschuk o.dgl., hergestellt, so daß die Heizeinheit in bezug auf die Säule ohne Heißen der Haftverbindung in beliebiger Richtung relativbewegt werden kann. Dieses Material wirkt zugleich als Abdichtung des Säulenendes.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das untere Ende der Tragsäule unter einem Winkel von ca. 90 umgebogen und gestattet die Anordnung der daran befestigten Heizeinheit in ebener Lage auf dem Boden des Aquariums oder auf dem darauf liegenden Sand- oder sonstigen Material. In ähnlicher Weise gestattet eine derart abgewinkelte Befestigungsanordnung, wenn erwünscht, das Amlegen der Heizeinheit an die hintere Wand des Aquariums. In letzterem Fall liegt die Ebene der Heizeinheit parallel zu der des vertikalen Teiles der Säule, während in der Bodenlage die Ebene der Heizeinheit zu der dieses Säulenabschnittes quergerichtet liegt.

Das obere Ende der Tragsäule ist vorzugsweise von umgekehrt U-förmlger Ausbildung für die Aufnahme des oberen Randes der tragenden Aquariumwand innerhalb der TT Form. Ferner kann dieser U-förmige Teil aus in einstellbarer Weise miteinander verbundenen Schenkelsegment«η gebildet sein, die im Verein eine Klammer bilden, die zum Festlegen der Vorrichtung ' innerhalb des Aquariums an der Aquariumwand angeklemmt bzw. zum Abnehmen gelost werden kann. Ferner kann der mittlere,

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normalerweise aufrechte Abschnitt der Tragsäule*aus teleskopartig ineinanderschiebbaren Abschnitten gebildet sein, so daß das untere Ende der Säule, und mit diesem die daran befestigte Heizeinheit, zur Anpassung der Vorrichtung für den Gebrauch in Aquarien unterschiedlicher Tiefe und Größe sowie zum Anbringen der Heizeinheit in beliebiger Tiefe in einem gegebenen Wasserinhalt gehoben bzw· gesenkt werden kann. '

Die genannte Heizeinheit ist vom ebenen, flexiblen Typ mit einem halbleitenden Heizelement, das eine Innen- oder Kernschicht bildet, die zusammen mit ihren Stromführungselementen innerhalb elektrisch isolierender Deckplatten eingeschlossen ist, die entlang des Randes der Kernschicht dichtend miteinander und mit der von ihnen bedeckten Schicht verbunden sind. Die genannten Stromführungselemente, die beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder einem sonstigen leitfähigen Material hergestellt sind, sind an der Kernschicht in Abständen voneinander und zueinander parallel befestigt, und sind mit elektrischen Stromzuleitungen für die Zufuhr des für die Sirzeugung der gewünschten Wärme zwischen den ,Stromführungselementen durch die Kernschicht hindurchzuschickenden Stromes verbunden. Typische Kernmaterialien dieses halbleitenden Typs sind aus Glasfaserstoff hergestellt, der mit einem kohlenstoffbeladenen Polyamid oder einem sonstigen Harz getränkt ist, das in seiner Lage in dem getränkten Stoff ausgehärtet oder ausvulkanisiert ist. Materialien dieses Typs sind in der US-PS 3 359 525 (Hubbuch) beschrieben, obwohl in der Technik auch andere nützliche halbleitfähige, und dennoch flexible Materialien bekannt sind. Als elektrisch isolierfähige Deckplatten für die Heizeinheit können Materialien

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wie beispielsweise Nylon (Polyamid), Polyester, Nomex, Teflon (Polytetrafluoräthylen) oder Siliconkautschuk verwendet werden. Außerdem können, wenn erwünscht, mehrere solche Materialien übereinanderliegend verwendet werden. Beispielsweise kann eine Polyesterplatte an einem Teil ihrer Oberfläche oder an ihrer ganzen Oberfläche mit einem Überzug aus Siliconkautschuk versehen sein. An der Einheit sind nach Bedarf isolierte elektrische Anschlüsse derart angeordnet, daü sie mit den Stromführungeleisten einen guten Kontakt haben und daß sie in dem die Kernschicht bildenden Körper zur Erzielung einer guten Festigkeit fest verankert sind.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung soll die Heizeinheit mit ihrem einen Ende am unteren Ende des als Tragsäule verwendeten hohlen Gliedes befestigt sein. Bei der Verwirklichung dieser Anbringung kann die Heizeinheit in ebener Lage belassen werden und mit dem Säulenende mittels eines flexiblen und elastischen Materials, beispielsweise mittels Siliconkautschuke oder anderer Materialien, beispielsweise mittels synthetischen oder natürlichen Kautschuke oder Kautschuklatex verbunden sein, die dann an Ort und Stelle ausgehärtet bzw. vulkanisiert werden. Anstatt dessen kann die Heizeinheit teilweise oder vollständig eingerollt bzw· zusammengerollt sein und dann an der Säule in dieser Form befestigt werden, indem das eine Ende der Rolle mittels des elastischen Haftmaterials angeklebt wird. Es ist zweckmäßig, das untere Ende der Säule gegen Wassereintritt in diesem Arbeitsgang abzudichten, obwohl natürlich auch bereite vorher abgedichtete Säulen verwendet werden können, die dann in der gewünschten Weise an der Heizeinheit befestigt werden.

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Über der Heizeinheit bzw* um diese herum können, wenn erwünscht mannigfaltige Schutz- oder Zierhüllen aus Kunststoff oder Metall angebracht werden» Solche Hüllen können entweder bleibend angebracht sein (indem das eine Ende der Hülle in das zum Verkleben der Heizeinheit mit der Säule verwendete Klebmittel oder Haftmittel mit eingeklebt wird) oder sie können lösbar angebracht sein, beispielsweise über die Heizeinheit überziehbar bzw. auf diese aufsteckbar sein. Jede solche verwendete Hülle sollte jedoch mit Durchbrechungen versehen oder in anderer Weise derart ausgebildet sein, daß sie die direkte Berührung der Oberfläche der Heizeinheit mit dem Wasser des Aquariums nicht behindert, damit im Einschaltzustand des Heizkörpers eine wirksame Bespülung der Heizflächen mit dem Wasser bzw. eine wirksame Wasserumwälzung an den Heizflächen gewährleistet ist.

Im oberen Teil der Tragsäule können herkömmliche Thermo'stateinheiten im Verein mit Warnlampen oder dgl. montiert sein, und derartige Hilfseinrichtungen erhalten über geeignete Anschlußstücke an den elektrischen Leitungen, die durch die Tragsäule zu der daran befestigten Heizeinrichtung geführt sind, zugleich mit dieser Betriebsstrom, In ähnlicher Weise können ein- Luftrohr sowie Wasserrohr©, die zu einer außenliegenden Filtereinheit geführt sind bzw. von dieser kommen, ebenfalls in den oberen Teil der Säule und in dieser abwärts geführt sein und an einer geeigneten Stelle unterhalb des Wasserspiegels münden. Um den Wassereintritt in die Säule und somit eine Zerstörung jeglicher, die elektrischen Zuleitungen umgebenden Isolierung zu verhindern, sind die

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Luft- und Wasserrohre vorzugsweise mit ihx*en Mündungsenden durch den Siliconkautschuk oder das sonstige Material hindurchgeführt, das zur Herstellung der Klebverbindung zwischen der Säule und der Heizeinheit dient* Auf diese Weise kann kein Wasser entlang der Rohre in die Säule einsickern. In ähnlicher Weise dient das Haft- oder Klebmaterial auch dazu, die elektrischen Leitungen in den von der Säule zu ihren Verbindungspunkten mit den Anschlüssen oder Klemmen der Heizeinheit führenden Abschnitten dichtend einzuschließen.

Die Bezeichnung "Siliconkautschuk" bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung herkömmliche Materialien dieser Gattung, beispielsweise solche, die aus einem Gemisch aus Dimethylsillconpolymer, einem anorganischen Füllstoff und einem Vulkanisiermittel hergestellt sind. Dabei werden übliche Füllstoffe mit Ausnahme von Ruß verwendet, der das Vulkanisieren mit dem allgemein verwendeten Vulkanisiermittel vom Peroxydtyp stört. Die Siliconkautschuke werden auch als Siliconelastomere bezeichnet.

Die Erfindung schafft also eine in Wasser untertauchbare, elektrische Heizvorrichtung zur Verwendung in Wasser enthaltenden Gefäßen, beispielsweise Aquarien, die eine ebene Heizeinheit aufweis t , die mit dem unteren Ende einer hohlen Tragsäule elastisch verbunden ist, die elektrische Zuleitungen zur Heizeinheit und gegebenenfalls Wasser- und/oder Luftleitungsrohre enthält, die in das Wasser münden. Die Heizeinheit, die von flexibler Ausbildung ist, besteht aus einer halbleitenden Kernschicht, die aus einem mit einem leitfähigen Harz getränkten Stoff, wie Gewebe, Gewirk o.dgl.,

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hergestellt 1st und in Abständen voneinander Stromfuhrungselemente trägt* die für den Anschluß an elektrische Zuleitungen geeignet angeordnet sind, und ist zwischen elektrisch nicht leitfähigen Deckplatten eingeklebt oder einvulkanisiert. Die Heizeinheit kann, wenn erwünscht, innerhalb eines durchbrochenen Schutzkäfigs oder einer Schutzhülle eingeschlossen sein. Die Tragsäule ist an einer Wand dea Gefäßes in solcher Weise aufhängbar, daß die mit ihr verbundene Heizeinheit eine unter beliebigem Winkel von der Säule vorspringende Stellung, entweder entlang'des Bodens des Gefäßes oder an anderer geeigneter Stelle bzw. mit anderer geeigneter Ausrichtung, einnehmen kann»

In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein Vertikalechnitt durch eine erste Ausführungsfdrm einer Heizvorrichtung gemäß der Erfindung; die Vorrichtung ist an einer Seitenwand eines Aquariums angeklemmt dargestellt, und die am unteren Ende der Säule getragene Heizeinheit.liegt flach in der Gegend des Bodens des Aquariums;

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 in größerem Haßstab und veranschaulicht die elektrischen Zuleitungen sowie zwei Wasser- oder Luftröhre, die sich innerhalb der Teleskopabschnitte der Säule erstrecken; >.

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine

Heizvorrichtung ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1,

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jedoch let hier da« elastische Haftmaterial in unterbrochenen Umrissen dargestellt, und die Heizeinheit ist innerhalb ein·« im wesentlichen ebenen, durchbrochenen Schutzkäfige dargestellt) der Schnitt ist entlang der Linie 3-3 in Fig. h geführtj

Fig. k ist ein Schnitt entlang der Linie k-k in Fig. 3 und zeigt außerdem das an Ort und Stelle befindliche elastische Klebmaterial}

Fig. 5 iet ein Ausschnitt einer Draufsicht, gesehen in der

in Fig. 1 durch Pfeile 5-5 gekennzeichneten Blickrichtung, wobei die Elemente nit Ausnahme der Heizeinheit entfernt sind;

Fig. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5 und veranschaulicht die einzelnen Schichten der Heizeinheit in einem im Interesse der Anschaulichkeit hinsichtlich der Dicke Übertriebenen Maßstab;

Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführung*- form der Heizvorrichtung, bei der die Heizeinheit in versetzter Stellung an der Tragsäule befestigt ist;

Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung einer Heizvorrichtung ähnlich jener gemäß Fig. 1, wobei Jedoch die Heizeinheit in einen Schutzkäfig aus Streckmetall oder Metallgitter eingeschoben ist;

Fig. 9 ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführungeform einer Heizvorrichtung, bei der die Heizeinheit eingerollt und in der eingerollten Stellung an der Säule befestigt ist und über die Heizeinheit ein durch-

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■ - 9 brochener Käfig übergeschoben ist; und

Fig. 10 ist ein Schnitt entlang der Linie 10-10 in Fig, 9 zur Veranschaulichung der Haftverbindung zwischen der Heizeinheit und der Säule in der Form eines geformten elastischen Zapfens, über den der Käfig übergeschoben ist·

Fig* 1 und 2 zeigen eine Heizvorrichtung 10, die an einer Seitenwand 11 eines Aquariums 12 angeklemmt ist. Die Vorrichtung 10 hat einen hohlen vertikalen Teil, der aus Teleskopabschnitten 13 und 14 gebildet ist. An dem nach außen abgebogenen unteren Ende dieser Säule ist durch eine elastische Dichtung 15» die den Eintritt von Wasser in die Säule verhindert, eine ebene, flexible Heizeinheit 16 montiert, deren Ebene sich zum Boden des Aquariums parallel erstreckt.

Das obere Ende der Tragsäule 10 hat die Form eines umgekehrten U₁ das aus dem oberen, nach außen abgebogenen Teil des Abschnittes \k im Verein mit dem Abschnitt 18 besteht, deren einander zugewendete Enden mit Gewinden 17 und 19 von entgegengesetzter Gangrichtung versehen und mittels einer Mutter 20 derart verbunden sind, daß die Abschnitte i4'und 18 durch Drehen der Mutter in der einen Richtung (zum Aufschieben der Vorrichtung auf den Rand der Wand 11) auseinanderbewegt und durch Drehen der Mutter in der entgegengesetzten Richtung in die in Fig. 1 gezeigte Stellung gegeneinanderbewegt werden können. Der Teil des Abschnittes 14, der auf dem oberen Rand der Aquariumwand 11 ruht, ist im Interesse der Stabilität mit einer Schulter 21 versehen, während der. Abschnitt 18 einen Ansatz 22 trägt, der an der Außenfläche der Wand 11 angreift, wenn die Vorrichtung mittels

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der Mutter 20 In der gewünschten Lage angeklemmt wird, so daß die Vorrichtung gegen Kippbewegungen an dem oberen Rand der Wand 11 verriegelt wird.

Der Abschnitt 18 hat einen schweren Wandteil 25» der einen Steuerthermostaten 26 und eine Anzeigelampe 27 sowie ein Anschlußstück trägt, durch das dem Thermostaten, der Lampe und den Leitungen 28, die sich zusammen mit den Rohren 29 und JO durch die Säule 10 nach unten erstrecken, Strum zugeführt wird. Die Rohre, die typischerweise Luft und/oder Wasser führen, sind in die Säule durch eine untere Wand 31 des Abschnittes 18 eingeführt. Am Austrittsende sind diese Rohre durch die Dichtung 15 hindurchgeführt und münden in das Wasser, das seinerseits am Eintritt in die Säule gehindert ist.

Fig. 5 und 6 zeigen die Teile, aus denen die Heizeinheit besteht. Die leitfähige Kernschicht 35 ist durch haftfähige, elektrisch nicht leitfähige Schichten 36 und 37 umschlossen. Die Schicht ^wj6 bedeckt die Stromführungselemente 38, die an der Schicht 35 angeklebt sind und parallel zueinander entlang gegenüberliegender Seiten der letzteren Schicht verlaufen. Die Zuleitungen 28 sind an den Anschlüssen oder Klemmen 39 befestigt, die mittels der Verbindungszapfen oder -nieten kO straff in Anlage an den Stromführungselementen J8 gehalten sind. Wie aus den einzelnen Figuren ersichtlich, sind die Klemmen und Zapfen, zusammen mit den benachbarten Abschnitten der Zuleitungen 28, durch das Dichtmaterial 15 oder auf andere Weise einwandfrei isoliert.

Fig. 3 und k zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Heizeinheit mit einem äußeren Schutzglied 50 von ovaler Form versehen ist,

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das durch das Dichtglied 15 in seiner Lage befestigt ist. Die obere Wand 51 des Gliedes 50 ist mit Öffnungen 52 versehen, die eine gute Wasserumwälzung um das Glied 16 ermöglichen, während die Bodenwand 33 undruehbrοchen ist.

Fig. 7 zeigt die Heizeinheit in versetzter oder außermittiger Stellung an der Säule montiert, und diese Anordnung ermöglicht die Anbringung der Säule in der Nähe der hinteren Wand des Aquariums bei Aufhängung der Säule an einer Seitenwand desselben. Diese Darstellung bringt auch zum Ausdruck, daß das zur Bildung der Dichtung 15 verwendete Material (z.B. Siliconkautschuk) über die ganze obere und untere Oberfläche der Heizeinheit gleichmäßig ausgebreitet sein kann.

In Fig. 8 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Heizeinheit 16 mit einem ovalen Schutz 60 aus Streckmetall oder Gittermetall (oder Kunststoff) versehen ist, der nach Bedarf aufschiebbar bzw. entfernbar ist.

Fig. 9 und 10 zeigen eine Ausfuhrungsform der Erfindung, bei der die Heizeinheit 16' mittels einer Dichtung 66 in einer eingerollten Stellung gehalten ist und mittels eines zylindrischen, durchbrochenen Schutzgliedes 65 umschlossen ist, das auf. die Dichtung 66 bis zum Anschlag an einem Schulterteil 67 derselben aufschiebbar ist. Die Dichtung ist hier als solche von geformter Konstruktion dargestellt. > ■

Obwohl die Erfindung oben nur im Zusammenhang mit einigen bevorzugten Ausführungsformen derselben beispielsweise beschrieben ist, erkennt der Fachmann bei Kenntnis der vermittelten Lehre die Möglichkeit mannigfaltiger Abwandlungen und Varianten ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

gebenen Gefäß, das Wasser enthält, gekennzeichnet durch eine ebene Heizeinheit, eine hohle Tragsäule, eine elastische Dichtung, die die Einheit mit dem unteren Ende der Säule verbindet und zum Verschließen dieses Endes der Säule gegen Wassereintritt dient, und durch die Säule und die Dichtung hindurchgeführte elektrische Zuleitungen für den Anschluß der Heizeinheit, welch letztere von flexibler Ausbildung ist und eine halbleitfähige Kernschicht aufweist, die in Abständen voneinander liegende parallele, mit den Zuleitungen verbundene Stromführungseletnente trägt und zwischen elektrisch nicht-leitfähige Deckplatten eingeklebt bzw. einvulkanisiert ist, wobei die Säule an einer Wand des Gefäßes derart anbringbar ist, daß sie abwärts in das Wasser ragt, so daß die Heizeinheit die gewünschte untergetauchte Stellung einnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt der Säule die Form eines umgekehrten U hat, das über den oberen Rand der tragenden Gefäßwand überschiebbar und an dieser Wand starr und tragfähig anklemmbar ist.

'J, Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Säule auswärts, von der tragenden Wand fort, umgebogen ist und die Heizeinheit von diesem * Ende in zum Boden des Gefäßes allgemein paralleler Richtung vorspringt.

k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheit mit einem Schutzkäfig

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versehen ist, der ein freies Zirkulieren des Wassers gegen die Fläche der Heizeinheit gestattet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Dichtung aus Siliconkautschuk hergestellt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die Säule ein oder mehrere Rohre erstrecken, die zum Einführen von Luft und/oder Wasser dienen, durch die elastische Dichtung hindurchgeführt sind und in das Wasser in dem Gefäß münden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Säule eine Thermostateinheit trägt, die zur Steuerung der Temperatur des Wassers in dem Gefäß bzw. zum Aufrechterhalten einer vorherbestimmten Temperatur dieses Wassers dient.

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