DE2647056B2 - Biegsame, elektrische Heizleitung zur Bildung von Heizelementen, insbesondere Heizmatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine biegsame, elektrische Heizleitung zur Bildung von Heizelementen, insbesondere Heizmatten, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Heizleitungen sind aus der einschlägigen Fachliteratur, wie Werbeschriften der Herstellerfirmen, bekannt, und haben sich für zahlreiche, z.T. sehr unterschiedliche Anwendungsarten und -zwecke sehr gut bewährt. So ist u.a. aus AT-PS 3 00 143 und in ähnlicher Weise auch aus DE-AS 20 32 235 etwa für die Verwendung in Lockenwicklererhitzungsanordnungen, Abtauanordnungen elektrischer Kühlschränke und dgl., aber auch für Raumheizungszwecke ein elektrisches Widerstandserhitzungskabel bekannt, welches in der Längsrichtung in wenigstens zwei Sektoren unterteilt ist, die beim Gebrauch des Kabels voneinander verschiedene Temperaturen annehmen. Dieses Kabel besteht aus einem flexiblen Kern aus elektrischem Isoliermaterial, einem über die Gesamtlänge des Kabels schraubenlinienförmig gewickelten Erhitzungsdraht und einem Mantel aus elektrischem Isoliermaterial, wobei der Erhitzungsdraht aus sich abwechselnden Teilen mit relativ niedrigem Widerstand pro Längeneinheit besteht. Dies wird dadurch erzielt, daß der an sich relativ hohen Widerstand aufweisende Heizdraht des Kabels in regelmäßigen Abständen mit Umhüllungen relativ niedrigen Widerstandes versehen ist.

Unabhängig vom unterschiedlichen Erhitzungsgrad einzelner Längenabschnitte der Heizleitung, der nur für ganz bestimmte Anwendungszwecke erwünscht ist, erfordert jedoch die Muffung des Endes des stromzu- bzw. -abführenden Kaltleiters an das betreffende Ende der Heizleitung besondere Sorgfalt, insbesondere zur Erzielung einer dauerhaften, unter allen auftretenden Betriebsbedingungen feuchtigkeitsdichten und betriebssicheren Anschlußverbindung.

Trotz der hierfür aufgewendeten Sorgfalt treten jedoch an diesen Verbindungsstellen häufig Fehler auf, die, sei es durch Bruch der Leiterverbindung oder auch durch Isolationsfehler infolge von Feuchtigkeit, den Betrieb einer mit den bekannten Heizleitungen ausgestatteten Anlage empfindlich stören können. Die Gründe hierfür liegen einerseits in dem unterschiedlichen Biegeverhalten des flexiblen Kaltleiters gegenüber dem meist steiferen Heizleiter bzw. dem deren Verbindung herstellenden Element, wodurch als Folge der üblichen rauhen Handhabung, etwa der mit diesen Heizleitungen ausgestatteten Heizmatten vor und

während des Einbaues derselben an den Verbindungsstellen hohe mechanische Beanspruchungen auftreten, die häufig zu einer teilweisen Unterbrechung des Stromflusses im Bereich der Verbindungsstelle durch den Bruch einzelner Drähte führen. Die dadurch bedingte erhöhte Strombelastung beim Betrieb der Matte bewirkt wegen der teilweise beschädigten Leiter, aber auch zufolge der dort üblicherweise vorgesehenen stärkeren Isolierung eine zusätzliche Erwärmung an dieser Stellt, und schließlich wird durch die Dauerzyklen die Leiterunterbrechung herbeigeführt. Um dies zu vermeiden, werden zur Verringerung der mechanischen Beanspruchung der Leiterenden die Muffen vielfach besonders schwer ausgeführt, was jedoch zu einer weiteren Erhöhung des Wärmestaues führt.

Andererseits wird auch die Isolierung der Verbindungsstelle vor und während des Einbaues eines solchen Heizelementes, beispielsweise einer Heizmatte, besonders stark beansprucht, insbesondere die Bindung zwischen Leiter- und Muffenisolierung, in welchem Bereich dadurch Schaden am Isolierstoff in Form feiner Haarrisse entstehen können, die sich bei der unvermeidlichen Wärmewechselbeanspruchung sowie der Anwesenheit von Feuchtigkeit, z. B. Kondenz- oder Schneewasser, stetig vergrößern und nach einiger Zeit, die einige Wochen, aber auch bis zu mehreren Monaten dauern kann, zu elektrischen Durchschlägen führen. Daher wird zur Vermeidung von Feuchtigkeitsdurchschlägen die Muffe vielfach zusätzlich mit einem Kabelwachs oder ähnlichem Feuchtigkeitsschutz versehen, was einen zusätzlichen Arbeitsaufwand erfordert ohne die gewünschte hohe Durchschlagsfestigkeit im Dauerbetrieb mit Sicherheit zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Autgabe zugrunde, die Heizleitung so auszubilden, daß Leiterbrüche und Isolationsschäden sowie Durchschläge im Verbindungsbereich zwischen dem stromzuführenden Kaltleiter und der eigentlichen Heizleitung mit Sicherheit vermieden sind, so daß der dauerhafte und ungestörte Betrieb eines damit bestückten Heizelementes, wie Heizmatte oder sonstiger Heizeinrichtung, mit großer Sicherheit gewährleistet ist. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet, von welchen der Anspruch 2 die kontinuierliche Gleichheit von Form jnd Querschnittsabmessungen der Leitungsseele sowie die Einstückigkeit der Isolierung betrifft, die Ansprüche 3 bis 5 verschiedene Arten der Anordnung und Ausführung des Heizleiters, und die Ansprüche 6 und 7 Abschirmung und Mantel der Heizleitung bzw. deren zweckdienliche Anordnung als Heizmatte angeben.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Heizleitung als einschließlich der stromzuführenden Kaltleitungen vorgefertigte, einstückige Einheit vermeidet nicht allein die vorausgehend geschilderten Schwierigkeiten, sondern bringt darüber hinaus den Vorteil einer wesentlich vereinfachten Montage, da sich hierbei die bisher erforderliche sorgfältige Durchführung der Muffung erübrigt, und sie gewährleistet darüber hinaus langzeitig den sicheren Betrieb der daraus gebildeten Heizeinrichtung. Die unterschiedlichen Teile des Kernes sind mittels wenigstens einer Quetschhülse oder dergleichen verbunden, deren maximale Querschnittsabmessung im zusammengedrückten Zustaüd etwa gleich jenen des uneedrückten Kernes ist. wobei sich der Heizleiter und die Isolierung über die ganze Länge der Heizleitung einschließlich des oder jedes Kaltleiterabschnittes erstrecken, mit dem Vorteil daß die feuchtigkeitsdichte Isolierung über die kritische Verbindungsstelle hinweg durchgehend homogen und einheitlich ist, so daß elektrische Durchschläge so gut wie ausgeschlossen sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 teils in Ansicht und teilweise geschnitten, eine Ausführungsform der Heizleitung im Bereich der Verbindungsstelle zwischen deren Heizleiter- und Kaltleiterabschnitten;

Fig.2 einen Querschnitt durch die Heizleitung gemäß F ig. 1;

F i g. 3 in Ansicht eine andere Ausführungsform der Heizleitung nach der Erfindung und die

F i g. 4 bzw. 5 je einen Querschnitt durch den Heizleiter- bzw. Kaltleiterabschnitt der Heizleitung gemäß F 1 g. 3.

Die in der Zeichnung gezeigte elektrische Heizleitung

1 weist einen relativ langen Heizieiterabschnitt 2 und wenigstens einen mit diesem an jedem Ende desselben dauerhaft fest verbundene Kaltleiterabschnitte 3 auf. wobei die Heizleitung 1 derart mit vorgegebener Gesamtlänge und entsprechender Länge der einzelnen Abschnitte 2 bzw. 3 vorgefertigt ist, daß sich jedwede Muffung an dem aus einer solchen Heizleitung gebildeten Heizelement, beispielsweise einer Heizmatte, Dachrinnen-, Fußboden-, Garageneinfahrt-, Brükken- oder sonstigen Heizeinrichtung, erübrigt. In jedem Falle braucht nur jeweils das äußerste Ende des oder jedes Kaltleiterabschnities 3 in der üblichen, problemlosen Weise an die Stromquelle angeschlossen zu werden.

Grundsätzlich besteht bei allen AusführungslOrmeri dieser Heizleitung der den Heizleiter 10 tragende Kern 4 derselben im Bereich des langen Heizleiterabschnittes

2 aus einem flexiblen Kunststoffstrang 4a, der an jedem Ende über eine Quetschhülse U oder dergleichen mit einer Litze Ab aus elektrisch gut leitenden, flexiblen Drähten, beispielsweise dünnen K.upferdrähten, dauerhaft fest verbunden ist. Hierbei erstrecken sich der auf den Kern 4 aufgebrachte Heizleiter 10 sowie die diesen samt dem Kern 4 umfassende elektrische Isolierung 9 über die ganze Länge des Kernes 4 einschließlich seiner Litzenabschnitte und somit kontinuierlich über die gesamte Länge der Heizleitung 1. Dies kann in der hier nicht gezeigten einfachsten Ausführungsform mit einem einzigen Widerstandsheizleiter ausgeführt sein, der wendelförmig auf den Kern ausgebracht und von einer über die ganze Länge der Leitung kontinuierlichen Isolierung aus thermoplastischem oder im Endzustand gummielastischen Isolierstoff umgeben ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Heizleiter 10 als auf den Kern 4 aufgebrachtes bzw. über dem einlaufenden Kern 4 aus leitenden Widerstandsheizleiter- und aus nichtleitenden oder schlecht leitenden Flechtelementen 5 bzw. 6 zusammengesetztes Rundgeflecht 15 ausgebildet, wie dies aus den F i g. 1 und 2 zu erkennen ist. Bei dieser Ausführungsform der Heizleitung 1, bei der der Heizleiterabschnitt 2 mit allen seinen Elementen kontinuierlich in den bzw. die an seinen Enden fest angeschlossenen Kaltleiterabschnitte

3 übergeht, unterscheidet sich der Heizleiterabschniti 2 von dem letzteren im Querschnitt allein dadurch, daß der Kern 4 im Bereich des Kaltleiterabschnittes 3 nicht aus Kunststoff, sondern aus gut leitender Kupferlitze

gleichen Querschnittes besteht. Deshalb ist der in F i g. 2 veranschaulichte Querschnitt durch die Heizleitung dieser Ausführungsform, abgesehen vom Werkstoff des Kerns 4, an jeder beliebigen Stelle dieser Leitung gleich.

Gemäß einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizleitung besteht der Heizleiter 10 aus wenigstens zwei an der Kernoberfläche in gleichmäßiger Verteilung angeordneten, auf den Kern 4 aufgeseilten Widerstandsheizleitern 5, wobei der Raum zwischen diesen im Heizleiterabschnitt 2 mit nicht- oder schlecht leitendem Material bzw. aus solchem geformten Flechtelementen 6 und im Kaltleiterabschnitt 3 mit solchen Elementen 7 aus leitfähigem Material gefüllt ist, und die Isolierung 9 als biegsame, wärmebeständige Hülle aus einem widerstandsfähigen Kunststoff-, Gummi- oder dergleichen Compound gebildet ist. Diese in Fig.3 gezeigte Ausführungsform der Heizleitung 1 ist mit einfacheren Mitteln und daher wirtschaftlicher zu erstellen als die in F i g. 1 gezeigte Heizleitung, weist jedoch bei ansonsten völlig gleichen Eigenschaften eine geringere Gleichmäßigkeit der Oberfläche ihrer Isolierung 9 auf. Wie ein Vergleich der F i g. 4 una 5 zeigt, unterscheidet sich der Querschnitt dieser Leitung 1 im Heizleiterabschnitl 2 bzw. im Kaltleiterabschnitt 3 dadurch, daß zwar die Widerstandsheizleiter 5 kontinuierlich durchgehend aufgeseilt und somit an allen Stellen der Leitung in gleicher Weise vorhanden und daher im Querschnitt zu erkennen sind, wobei jedoch der Raum zwischen den Widerstandsheizleitern 5 im Bereich des Heizleiterabschnittes 2 mit den drahtförmigen nichtleitenden oder schlecht leitenden Elementen 6, hingegen im Bereich des Kaltleiterabschnittes 3 mit den nichtleitenden Elementen 6 im Querschnitt entsprechenden, leitenden Elementen 7, beispielsweise Kupferdrähte, gefüllt ist. Hier ist im Übergangsbereich zwischen jedem nichtleitenden Element 6, beispielsweise aus Kunststoff, und dem entsprechenden leitenden Element 7 des Kaltleiterabschnittes 3 ein Luftspalt 8 frei belassen.

Für alle Ausführungsformen dieser Heizleitung ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn als Widerstandheizleiter 5 Chrom-Nickel-, Konstatan- oder dergleichen Drähte, als nichtleitender Füllstoff oder Flechtelemente Kunststoffdrähte 6 gleichen Querschnittes, beispielsweise aus Polyamid, Polypropylen oder dergleichen, und als leitende.

drahtförmige Elemente 7 im Kaltleiterabschnitt 3 Drähte aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen, vorgesehen sind, wobei sich außer dem kontinuierlich durchverbundenen Kern auch die Widerstandsheizleiter 5 und die Isolierung 9 über die ganze Länge der Leitung erstrecken, jedoch ggf. zwischen den Enden der nichtleitenden und der leitenden Füllelemente 6 bzw. 7, wie in F i g. 3 gezeigt, je ein Luftspalt 8 frei belassen ist. Der vorausgehend beschriebene Aufbau dieser Heizleitung hat sich, insbesondere unter Verwendung der angegebenen Werkstoffe, als besonders widerstandsfähig, dauerhaft und selbst bei schwierigsten Bedingungen äußerst betriebssicher erwiesen.
Ferner ist es ebenfalls bei allen Ausführungsformen dieser Heizleitung in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn die Heizleitung über der Isolierung 9 mit einer kontinuierlichen äußeren Abschirmung 13, beispielsweise einem Schirmgeflecht, ggf. Spargeflecht, aus elektrisch leitenden Drähten sowie mit einem über ihre ganze Länge kontinuierlichen, einstückig extrudierten Mantel 12 versehen ist. Dieser kann aus einem abriebfesten Isolierstoff, beispielsweise Nylon bestehen, und je nach Bedarf unter oder über der Abschirmung 13 angeordnet, und hierbei für spezielle Anwendungen ggf. auch noch mit einer besonders widerstandsfähigen Bewehrung versehen sein.

Wie bereits erwähnt, ist die Heizleitung für den Einsatz unter schwierigen Bedingungen und zur Bildung von Heizelementen ailer Art geeignet, in einer Anwendung ist sie einstückig mit einer Vielzahl im wesentlichen paralleler Teilabschnitte des Heizleiterabschnittes 2 zur Bildung einer Heizmatte entsprechender Länge meanderförmig angeordnet und in dieser Anordnung festgelegt, wobei ein wesentlicher Teilabschnitt des ode:r jedes Kaltleiterabschnittes 3 über den Rand dieses Gebildes vorragt. Weitere Arten der Anwendung dieser Heizleitung sind ferner Dachrinnen- und Fallrohrbeheizung, Frostschutz für Rohrleitungen verschiedener Art, Bandbeheizung unter Bungalow-Fenstern, Abfluß- und Kanalisationsbeheizung und dergleichen mehr, wobei in allen Anwendungsarten und unter schwierigsten Bedingungen der dauerhafte Bestand und der einwandfreie Betrieb der mit dieser Heizung bestückten Heizeinrichtung mit großer Sicherheit gewährleistet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Biegsame elektrische Heizleitung zur Bildung von Heizelementen, insbesondere Heizmatten, mit wenigstens einem auf einem flexiblen Kern angeordneten, blanken Widerstandsheizleiter und einer den Kern samt Heizleiter umfassenden Isolierung, wobei die Heizleitung eine vorbestimmte, nachträglich nicht veränderbare Länge mit einem Heizleiterabschnitt. und wenigstens einem in diesen kontinuierlich übergehenden Kaltleiterabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eier Kern (4) im Bereich des Heizleiterabschnittes (2) als flexibler Kunststoffstrang (4a) und im Bereich jedes der Strom zu- bzw. abführenden Kaltleiterabschnitte (3) als Litze (4b) aus elektrisch gut leitenden Drähten vorgefertigt ist, und daß das oder jedes Ende des Kunststoffstrangteiles (4a) mit dem betreffenden Litzenstrangteil (4b) des Kernes (4) mittels wenigstens einer Quetschhülse (11) oder dergleichen dauerhaft fest verbunden ist, deren maximale Querschnittsabmessung im zusammengedrückten Zustand etwa gleich jener des ungedrückten Kernes (4) ist, wobei sich der Heizleiter und die Isolierung (9) über die ganze Länge der Heizleitung (1) einschließlich des oder jedes Kaltleiterabschnittes (3) erstrekken.

2. Heizleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform und -abmessungen der Seele des Heizleiterabschnittes (2) und der Kaltleiterabschnitte (3) im wesentlichen gleich sind, und die Isolierung (9) als über die ganze Länge der Heizleitung(1) einstückig eximdierte Hülle ausgebildet ist.

3. Heizleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (10) als auf den Kern (4) aufgebrachtes bzw. über dem einlaufenden Kern (4) aus Widerstandsheizleiter- und aus nichtleitenden oder schlecht leitenden Flechtelementen (5 bzw. 6) zusammengesetztes Rundgeflecht (15) ausgebildet ist.

4. Heizleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (10) aus wenigstens zwei an der Kernoberfläche in gleichmäßiger Verteilung angeordneten, auf den Kern (4) aufgeseilten Widerstandsleitern (5) besteht, wobei der Raum zwischen diesen im Heizleiterabschnitt (2) mit nichtleitendem oder schlecht leitendem Material bzw. aus solchem geformten drahtförmigen Elementen (6), und im Kaltleiterabschnitt (3) mit Elementen (7) aus leitfähigem Material gefüllt ist, und die Isolierung (9) als biegsame, wärmebeständige Hülle aus einem widerstandsfähigen Kunststoff-, Gummioder dergleichen Compound gebildet ist.

5. Heizleitung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstandsheizleiter (5) Chrom-Nickel-, Konstatan- oder dergleichen Drähte, als nichtleitender Füllstoff oder Flechtelemente Kunststoffdrähte (6) leitergleichen Querschnittes, beispielsweise aus Polyamid, Polypropylen oder dergleichen, und als leitende Elemente (7) im Kaltleiterabschnitt (3) Drähte aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen vorgesehen sind, wobei sich außer dem kontinuierlich durchverbundenen Kern (4) auch die Widerstandsheizleiter (5) und die isolierung (9) über die ganze Länge der Leitung erstrecken, jedoch ggf. zwischen den Enden der nichtleitenden und der leitenden Fiillelemente (6

bzw. 7) je ein Luftspalt (8) frei belassen ist.

6. Heizleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß >>ie über der isolierung (9) mit einer kontinuierlichen Abschirmung (13) sowie einem über ihre ganze Länge kontinuierlich sowie einstückig extrudierten Mantel (12) versehen ist.

7. Heizleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einstückig, mit einer Vielzahl im wesentlichen paralleler Teilabschnitte des Heizleiterabschnittes (2) zur Bildung einer Heizmatte entsprechender Länge meanderförmig angeordnet und in dieser Anordnung festgelegt ist, wobei ein wesentlicher Teilabschnitt des Kaltleiterabschnittes (3) jedes ihrer Enden über den Rand dieses Gebildes vorragt