DE2718822A1

DE2718822A1 - Heizelement

Info

Publication number: DE2718822A1
Application number: DE19772718822
Authority: DE
Inventors: Michael Ing Grad Bergmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1977-04-28
Publication date: 1978-11-02

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizelement aus einem Isolations-
körper, insbesondere aus Keramikmaterial.
Es ist bekannt, beispielsweise bei Lötkolben als Heizelement einen mit einem Hcizdralit bewickelten Isolationskörper zu verwenden. Diese Anordnung ist aber wegen der Drahtwicklung umstündlich herzustellen und bedarf eines größeren mecharischen Aufwandes, da sie nicht ohne Komplizierte Mechanik steckbar ist.
bpr Erfindung lit die Aufgabe zugrunde, ein im Aufbau einfaches und preisgünstiges Heizelement zu erstellen, das stechbar ist und den verschiedensten Anwendungszwecken gerecht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Isolationskörper ganz oder teilweise mit einer wärmebeständigen Widerstandsschicht bedeckt ist, die sich zwischen Anschlußelektroden an den Enden des Isolationskörpers erstreckt.
Weiter vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungentnimmt man der Unteransprüchen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das vorgeschlagene Heizelement auf einfache Weise in beliebiger Größe herstellbar ist, bei bestimmter Elektrodenanordnung zur Halterung einseitig einfach gesteckt werdcn kann und daher zum Beispiel bei Flüssigkeitsheizungen leicht auszuwechseln ist. Bei der Anordnung der Widerstandsschicht auf der Innenseite des hohlen Isolationskörpers ist gleichzeitig eine elektrische Isolation gegen eine Berührung von außen gegeben.
Die Heizleistung kann den jeweiligen Gegebenheiten durch Wahl einer geeigneten Widerstandspaste angepaßt oder bei aufgeteilter Widerstandsschicht auf verschiedene Leistungsstufen umgeschaltet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestel@@ und wird in folgenden naher beschrieben.
In der Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Heizelementes nach der Erfindung dargestellt, bei dem ein vorzugsweise runder Iso-@@@i@nskörper 1, insbesondere aus einem Keramikmaterial, auf @einem Umfeng mit einer wärmebeständigen Widerstandsschicht 2 bedeckt ist, @@@ sich zwischen zwei Anschlußelektroden 3 zur - . @mzuführung an den Lenden des Isolationskörpers 1 erstreckt.
In der Seitenansicht der.Fig. 2 sind auf der Oberfläche des runden Isolationskörpers 1 zwei parallele Widerstandsschichten 4 angeordnet, die in Längsrichtung voneinander getrennt und am linken Ende durch einen Verbindungskontakt 5 elektrisch miteinander verbunden sind. Am rechten Ende des Isolationskörpers 1 weisen die beiden Widerstandsschichten 4 je eine Anschlußelektrode 6 zur Stromzufihrung auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß sie auf einfache Weise mit dem rechten Ende c'es Isolationskör?ers 1 einseitig in eine nicht dargestallte Haltevorrichtung eingesteckt werden kann, die gleichzeitig eine elektrische Verbindung der Anschlußelektroden 6 mit einer nicht dargestellten Spannungaquelle erstellt. Dieses Heizelement kann in seiner Heizleistung durch eine entsprechende Wahl der Widerstndspaste oder durch eine entsprechende Geometrie der Widerstandsschchten 4 variiert werden. Je nach bedarf können auf dcm Isolationskrper 1 auch mehrere Heizstufen angeordnet werden, wobei jede weitere HeizstLfe aus wenigstens einer weiteren Widerstandachicht 4, einem weiteren Verbindungskontakt 5 und einer weiteren Anschlußelektrode 6 besteht. Zum unverwechselbaren Einstecken dieses Heizelements in die Haltevorrichtung kann beispielsweise der Isolationskörper 1 am rechten Ende mit einer Einkerbung 7 versehen sein. Ein derartiges Heizelement ist leicht auszuwechseln und insbesondere bei Flüssigkeitsheizungen mit Vorteil anwendbar.
In der Fig. 3 ist in weiterer Ausgestaltung nach der Erfindung ein Heizelement mit einem hohlen Isolationskörper 8 in der oberen Hälfte als Seitenanicht und in der unteren Hälfte als Querschnitt dargestellt. Bei diesem Heizelement ist der Isolationskörper 8 ganz oder teilweise mit einer äußeren Widerstandsschicht 9 zwischen äußeren Anschlußelektroden 10 und mit einer inneren Widerstandsschicht 11 bedeckt, die sich zwischen inneren Anschlußelektroden 12 erstreckt. Dadurch wird ein Heizelement mit einermdirstufigen Heizung erstellt, wobei die Heizleistung der einzelnen Stufen ebenfalls durch eine entsprechende Wahl der Widerstandspaste, durch eine entsprechende Geometrie der Widerstandsschichten 9, 11 oder durch externe Schaltkombinationen verändert werden kann. Bedarfsweise kann dieses Heizelement auch nur mit einer äußeren Widerstandsschicht 9 und äußeren Anschlußelektroden 10 oder nur mit einer inneren iliderstandsschicht ll-und inneres Anschlußelektroden 12 versehen sein, wobei sich im letzteren Fall der Vorteil ergibt, daß gleichzeitig eine elektrische Isolation gegen eine Berührung von außen gegeben ist.
Ein weiteres Heizelement, das einseitig in einer Haltevorrichtung steckbar und elektrisch kontaktierbar ist, ist in der Fig04 in der oberen Hälfte als Querschnitt und in der unteren Hälfte als Seitenansicht dargestellt. Hierbei ist der hohle Isolatinnskörper 8 sowohl mit einer äußeren Widerstandsschicht 9 als auch mit einer inneren Widerstandsschicht 11 versehen, die am linken Ende durch einen Verbindungskontakt 13 elektrisch miteinander verbunden sind, der von innen nach außen um die Stirnfläche 14 des Isolationskörpers 8 herumgreift. Die Stromzuführung erfolgt dabei übar eine äußere Anschlußelektrode 10 und eine innere Anschlu'elektrode 12 am rechten Ende des Isoletionskörpers 8. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil einer großen Heizleistung bei kleiner Bauform. Zum eindeutigen Einstecken des Heizelements in die Haltevorrichtung kann beispielsweise am rechten Ende des Isolationskörpers 8 eine Einkerbung 15 vorgesehen sein.
Analog zur gusführungsform nach Fig. 2 ist in den Fig. 5a, b ein Heizelement dargestellt, das auf der Auienseite des hohlen Isolationskörpers 8 (Fig. 5a) symmetrisch zwei parallele Widerstandsschichten 16 aufweist, die in Längsrichtung voneinander getrennt und am linken Ende durch einen Verbindungskontakt 17 elektrisch miteinander verbunden sind. Am rechten Ende des Isolationskörpers 8 weisen die beiden Widerstandæschichten 16 je eine Anschlußelektrode 18 zur Stromzuführung auf. Auf der Innen seite des hohlen Isolationskörpers 8 (Fig. 5b) ist die gleiche Anordnung mit zwei Widerstandsschichten 19, einem Verbindungskontakt 20 und je einer Anschlußelektrode 21 vorgesehen. Dadurch wird ein Heizelement mit einer mehrstufigen Heizung erstellt, wobei die Heizleistung der einzelnen Stufen wiederum durch eine entsprechende Wahl der Widerstandspaste, durch eine entsprechende Geometrie der Widerstandsschichten 16, 19 oder durch externe Schaltkombinationen variiert werden kann. Je nach Bedarf können auch auf der Außenseite und Innenseite des Isolationskörpers 8 mehrere Heizstufen angeordnet werden, wobei-jede Heizstufe aus wenigstens einer weiteren Widerstandsschicht 16, einem weiteren Verbindungskontakt 17 und einer weiteren Anschlußelektrode 18 bzw. aus mindestens einer weiteren Widerstandsschicht 19, einem weiteren Verbindungskontakt 20 und einer weiteren Anschlußelektiode 21 besteht. Zum unverwechselbaren einseitigen Einstecken dieses Heizelements in eine Haltevorrichtung kann beispelsweise der Isolationskörper 8 auf der rechten Seite mit einer Einkerbung 15 vergehen sein. Bedarfsweise kann dieses Heizelement auch nur auf der Außenseite des Isolationskörpers 8 mit Widerstandsschichten 16 oder nur auf der Innenseite mit Widerstandsschichten 19 versehen sein, wobei sich im letzteren Fall wiederum der Vorteil einer elektriec.en Isolation gegen eine Berührung von außen ergibt. Weiterhin können die Verbindungskontakte 17, 20 am linken Ende des hohlen Isolationskörpers 8 um die Stirnfläche 14 herum durch eine Leitpaste oder eine Widerstandspaste elektrisch miteinander verbunden sein. In einer anderen Ausführungsform können die Verbindungskontakte 5, 17, 20 auch durch eine Leiterbahn mit einer zusätzlichen nicht dargestellten Anschlußelektrode am rechten Ende der Isolationskörper 1, 8 verbunden werden.
Die Widerstandsschichten 2, 4, 9, 11, 16, 19 in Dickschichttechnik bestehen aus einer geeigneten wärmebeständigen Widerstandspaste, vorzugsweise aus einer Metalloxyd-Glas-Paste. Die Widerstandsschichten 2, 4, 9, 16 sind beispielsweise in Siebdrucktechnik autedruckt, aufgespritzt oder aufgestrichen0 Ferner können die WiderstandsaRichten 2, 4, 9, 11, 16, 19 auch durch Tauchen oder Aufdampfen auf 3ie entsprechenden Isolationskörper 1, 8 aufgebracht werden.
Die Anschlußelektroden 3, 6, 10, 12, 18, 21 und die Vabindungskontakte 5, 13, 17, 20 bestehen aus einer geeigneten Leitpaste, vorzugsweise aus einer Ag-Paste oder Cu-Paste, und werden nach Möglichkeit im gleichen Arbeitsgang wie die Widerstandsschichten 2, 4, 9, 11, 16, 19 auf die entsprechenden Isolationskörper 1, 8 aufgebracht. Die Verbindungskontakte 5, 13, 17, 20 können aber auch aus einer Widerstandspaste bestehen.
Falls erforderlich, wie beispielsweise bei Flüssigkeitsheizungen, kann zur Isolation die Außenseite und/oder die Innenseite der Islationskörper 1, 8 auch mit einer nicht dargestellten Isolierschicht aus Glas, Keramik oder einem wärmebeständigen Kunststoff versehen werden.
Die Erfindung ist nicht auf die als Beispiele beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese können beispielsweise untereinander ebenfalls kombiniert wcrden.
Das vorgeschlagene Heizelement kann auf einfache Weise in beliebiger Größe mit variablen Heizleistungen hergestellt werden und ist für verschiedene Anwendungszwecke bis zu Temperaturen von etwa /!-000C einsetzbar.
L e e r s e i t e

Claims

Heizelement iatentansprüche: Heizelement aus einem Isolationskörper, insbesondere aus Keramikmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationskreuz (1) ganz oder teilweise mit einer wärmebeständigen Widerstandsschicht (2) bedeckt ist, die sich zwischen Anschluelektroden (3) an den Enden des Isolationskörpers (1) erstreckt.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnets daß der Isolationskörper (1) mit wenigstens zwei voneinander getrennt ten, sich in Längsrichtung des Isolationskörpers (1) erstrekkenden Widerstandsschichten (4) bedeckt ist, die jeweils an einem Ende durch einen Verbindungskontakt (5) elektrisch miteinander verbunden sind und am anderen Ende je eine Anschlußelektrode (6) aufweisen.
3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolation~körper (8) hohl ist und außen und/oder innen ganz oder teilweise mit einer Widerstandsschicht (9, 11) bedeckt ist, die sich zwischen Anschlußelektroden (10, 12) an den Enden des Isolationskörpers (8) erstreckt.
4. Heizelement nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Isolationskörper (8) außen und innen mit je eine. Widerstandssclicht (9, 11) bedeckt ist, die an einem Ende des Isolationskörpers (8) über einen Verbindunskontakt (13) elektrisch miteinander verbunden sind, der von innen nach außen um die Stirnfläche (14) des Isolationskörpers (8) herumgreift, und die am anderen Ende je eine Anschlußelektrode (10, 12) aufweisen.
5. Heizelement nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Isolationskörper (8) außen und/oder innen wenigstens mit jeweils zwei voneinander getrennten, sich in Längsrichtung erstreckenden Widerstandsschichten (16, 19) bedeckt ist, die jeweils an einem Ende durch einen Verbindungskontakt (17, 20= elektrisch miteinander verbunden sind und am anderen Ende je eine AnschluJelektrode (18, 21) aufweisen.
6. Heizelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschichten (2, 4, 9, 11, 16, 19) aus einer Metalloxyd-Glas-Schicht bestehen.
7. Heizelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschichten (2, 4, 9, 16) in Siebdrucktechnik aufgedruckt, aufgespritzt oder aufgestrichen sind.
8. Heizelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet. daß die Widerstandsschichten (2, 4, 9, 11, 16, 19) durch Tauchen oder Aufdampfen aufgebracht sind.
9. Heizelement nach Anspruch 1 oder einem derfolgenden, dadurch gekennzeichnet, daJ die Anschlu3elekt:cden (3, 6, 10, 12, 18, 21) und Jie Verbindungskontakte (5, 13, 17, 20) aus einer Ag-Paste, einer Cu-Paste oder aus einer sonstigen geeigneten Leitpaste bestehen.
10. Heizelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelektroden 3, 6, 10, 18) und die Verbindungskontakte (5, 13, 17) aufgedruckt, aufgestrichen oder aufgespritzt sind.
11. Heizeltment nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelektroden (3, 6, 10, 12, 18, 21) und die Verbindungskontakte (5, 13, 17, 20) durch Tauchen oder Aufdampfen aufgebracht sind.
12. Heizelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschichten (2, 4, 9, 11, 16, 19;, die Anschlußelektroden (3, 6, 1C, 12, 18, 21) und die Verbindungskontakte (5, 13, 17, 20) mit einer Isolierschicht aus Glas oder Keramik oder einem wärmebeständigen Kunststoff bedeckt sind.