DE2904839A1

DE2904839A1 - Heizungskonstruktion

Info

Publication number: DE2904839A1
Application number: DE19792904839
Authority: DE
Inventors: James Patrick Mcmullan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-10
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1979-09-20
Also published as: FR2419643A1; GB2016880B; US4139763A; AU525492B2; JPS54121439A; CA1073027A; AU4280878A; GB2016880A

Description

29041

James Patrick McMullan
21612 St. John Lane
Huntington Beach, Oalif. USA

Albert Stevens

220 City Boulevard West-Apt. 115

Orange,, Calif. USA 7. Februar 1979

Heizungskonstruktion

Die Erfindung betrifft eine elektrische Widerstandsheizung, insbesondere eine dünne, leichte deekenartige Heizungskonstruktion mit integrierter Temperaturregelung,,

Flache, flexible, deekenartige Widerstandsheizungen mit integrierter !Temperaturregelung sind allgemein bekannt. Als allgemeine Regel gilt, daß solche Heizungskonstruktionen zur Verwendung in bestimmten Bereichen ausgelegt und konstruiert sind, die das Torsehen einer Heizung erfordern, um Wärme über weite Flächen hinweg zu liefern,, die zu beheizen sindj und bei denen beschränkter Platz für eine Heizungskonstruktion vorhanden ist»

Ein Anwendungsbereich für Deckenheizungen der Art, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, ist der des Erwärmens von Wasserbetten,» Beim Erwärmen, von Wasserbetten sind

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flache, flexible, deckenartige Heizungskonstruktionen gewöhnlich zwischen dem Boden oder den unteren Seiten der mit Wasser gefüllten blasenartigen Matratzen und den Oberseiten von tragenden Bodenkonstruktionen oder dergleichen angeordnet.

Nachstehend wird eine Heizungskonstruktion in erfindungsgemäßer Ausbildung beschrieben, die sich besonders für das Beheizen von Wasserbetten eignet, und, wo das angebracht ist, wird die Heizung im Zusammenhang mit dieser Verwendung beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die erfindungsgemäße Heizungskonstruktion sich für viele andere allgemeine und/oder spezielle Anwendungsbereiche eignet*

Die deckenartige Widerstandsheizung besteht im Prinzip aus einesa?flachen, flexiblen, rechteckigen Hülle aus gummiertem oder mit Kunststoff überzogenem Such oder dergleichen und einem langgestreckten Widerstandselement in der Form eines ummantelten Widerstandsdrahts, der in der Hülle in Zickzackoder Schlangenform angeordnet ist und sich durch die gesamte Hauptebene der Hülle erstreckt. Verbindungen sind in der Hülle vorgesehen, um die Widerstandsdrähte mit geeigneten Stromleitungen zu verbinden, die sich von den Heizungskonstruktionen zu einem geeigneten Netz erstrecken, das von den Heizungskonstruktionen entfernt liegt. Wenn eine integrierte Temperaturregelung vorgesehen ist, weist diese gewöhnlich einen normalerweise geschlossenen, auf die Temperatur ansprechenden Schalter, beispielsweise einen Thermostatschalter, auf, der sich in der Hülle befindet und in Reihe zum oder in den Widerstandsdraht geschaltet ist· Die Schalter arbeiten so, daß sie sich öffnen, wenn die Temperatur der Hüllen in Anschluß daran einem erhöhte Solltemperatur erreicht·

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Bei der Erstellung von deckenartigen Heizungen mit integrierter Temperaturregelung der allgemeinen ATt₉ auf die vorstehend "bezug genommen \rorden istj, hat es sich, in den meisten Fällen als erforderlich erwiesen,, die Wärmemasse pro Flächeneinheit solcher Heizungen über deren gesamte Erstreckung hinweg im wesentlichen gleichmäßig zu halten^ damit eine gleichmäßige Beheizungs- und Abkühlungsgesehwindigkeit der Konstruktionen und eine effiziente !Temperaturregelung derselben erreicht werden können« Demgemäß muß die Wärmemasse pro Flächeneinheit solcher Heizungen an von dem Anschluß und der Temperaturregelung entfernten Stellen etwa gleich der Wärmemasse pro Flächeneinheit an dem Anschluß und der Temperaturregelung und um diese herum sein,» Eine solche Gleichheit und/ oder eine solche Ausgexfogenheit der Massen ist erforderlich^ weil Flächen mit verschiedenen Massen eine unterschiedliche Wärmespeicherfähigkeit haben und jede den Ein- und Abgang verschiedener Wärmeeinheiten erfordert, um die Temperatur im gleichen Maß zu ändern, wie die Temperatur von Flächen verschiedener Massen geändert wird·

Wenn entsprechend dem Vorstehenden die Masse pro ELächenein= · heit der Heizungskonstruktion an dem Anschluß und an der Temperaturregelung in einer Deckenheizung erheblich größer als die Masse pro Flächeneinheit des Rests oder der Heizfläche der Heizungskonstruktion istj, erwärmt sich oder kühlt sich diese Heizfläche oder der Rest der Heizungskonstruktion, die bzw» der eine geringere Masse pro Flächeneinheit hat, mit höherer Geschwindigkeit ab als die Fläche größerer Masse an dem Anschluß und der Regelung und um diese herum. Als Folge des Vorstehenden ist die Regelung nicht in der Lage, auf Änderungen in der Temperatur der Heizfläche der Konstruktion in bedienbarer und ordnungsgemäßer Weise anszusprechen. Das Aufheizen der Fläche größerer Masse auf die Betriebs- oder Solltemperatur des Schalters wird verzögert,'und die Fläche geringerer Masse erzeugt weiter Wärme, nachdem die Solltem-

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peratur überschritten ist und bis die Fläche größerer Masse diese Temperatur erreicht hat. Eine längere, fortgesetzte Erwärmung der Heizfläche solcher Heizungen führt notwendigerweise zu einem überhitzen und kann zum Durchbrennen der Konstruktion oder der Einrichtung führen, zu der die Heizung gehört.

Bei Heizungskonstruktionen mit ungleichen Massen, wie das vorstehend angeführt worden ist, geht eine Abkühlung der Flächen geringerer Masse ebenfalls schneller als die Abkühlung der Flächen größerer Masse vonstatten, und das Ergebnis ist, daß sich die Heizflächen unterkühlen, ehe die Flächen größerer Masse auf die Temperatur abfallen, bei der die Temperaturregelung in Funktion tritt, um die Heizungskonstruktionen erneut einzuschalten.

Das vorstehend erwähnte langsame und unerwünschte, wenn nicht nachteilige Ansprechen der Temperaturregelung bei Deckenheizungen mit ungleichen Massen führt zu extremen Fluktuationen in der Temperatur, wo eine konstante Temperatur angestrebt wird.

Bei Bemühungen, die vorstehend genannten Nachteile zu kompensieren, wird dann, wenn sie bei Heizungskonstruktionen auftreten, der Wattausgang der Heizungen mitunter erhöht, um ein schnelleres Heizen zu bewirken und damit die Ansprechzeit der Regelung zu verkürzen.

Als Folge des Vorstehenden wird die Wärmemasse pro Flächeneinheit der Heizflächen von Heizungen der vorstehend genannten Art mit einer integrierten Temperaturregelung entsprechend gängiger Praxis im wesentlichen gleich der Wärmemasse pro Flächeneinheit der Konstruktionen an dem Anschluß und der Temperaturregelung derselben gemacht und davon bestimmt. Das heißt, daß die erforderliche Wärmemasse pro I¹Ia-

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cheneinheit der Flächen an und tun den Anschluß und die Regelung die kleinste Wärmemasse pro Flächeneinheit des Rests oder der Heiafläche der Heizungskonstruktionen bestimmt» Die resultierende Masse pro Flächeneinheit solcher Heizungen bestimmt wiederum ziim großen Seil den erforderlichen Wattausgang solcher Heizungen. Das heißt_s je größer die Masse pro Flächeneinheit solcher Konstruktionen, desto größer der erforderliche Wattausgang derselben»

Das Vorstehende hat zu einer Situation geführt, bei der die meisten deckenartigen Heizungen allgemein schwerer und größer in Masse pro Flächeneinheit sind und einen höheren Wattausgang haben, als ihr beabsichtiger Zweck für den effektivsten und effizientesten Betrieb verlangen würde«

Bs besteht ein Bedarf nach einer deckenartigen Widerstandsheizungskonstruktion mit integrierter temperaturregelung, die derart ist, daß die Heizfläche der Konstruktion, die vom Anschluß und von der Eernperaturregelung entfernt liegt, erheblich dünner und leichter in Masse pro Flächeneinheit sein kann, als das für die erforderliche Masse pro Flächeneinheit der Konstruktion am Anschluß und an der !Temperaturregelung der Fall ist, so daß ein Großteil der Heizung weniger Platz benötigt, das Heizen mit einem geringeren Wattausgang erfolgen kann und die Ansprechzeit auf lemperaturwechsel schneller vonstattengeht.

Bei flexiblen deckenartigen Heizungen der allgemeinen Art, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, ist vorgeschlagen worden, eine ausgedehnte, jedoch senr dünne und leichte _t flexible Heizungskonstruktion durch Anwendung gedruckter Schaltungsraethoden effektiv herzustellen, das heißt, daß die Heizungskreis auf dünnen Schichten aus flexiblem Folienmaterial durch ein geeignetes Druck- und Ätzverfahren, hergestellt werden. Bemühungen zur Herstellung

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von flexiblen, deckenartigen Heizungen unter Anwendung der gedruckten Schaltungstechnik, wie das Torstehend erwähnt worden ist, sind jedoch bisher offensichtlich gescheitert. Es ist in diesem Zusammenhang von anderen festgestellt worden, daß die Herstellung von flexiblen Heizungen unter Anwendung solcher Methoden nicht wirtschaftlich und/oder funktionell praktikable außer fürrelativ kleine Größen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible, deckenartige Heizungskonstruktion mit integrierter Temperaturregelung in der allgemeinen Art zu schaffen, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei die Wärmemasse pro Flächeneinheit der G-runddeckenkonstruktion an den Stellen entfernt von der Regelung erheblich geringer als die Wärmemasse pro Flächeneinheit des Teils der Heizungskonstruktion an der Regelung ist.

Weiter soll erfindungsgemäß eine Heizungskonstruktion der Art geschaffen werden, auf die bezug genommen worden ist, wobei die integrierte Regelung der Hauptmasse sich im wesantliehen mit gleicher Geschwindigkeit wie der Rest der Konstruktion erwärmt und abkühlt, die eine geringere Masse hat, wobei die Zeitdauer zwischen Temperaturwechseln in den Bereichen verschiedener Massen »«ausreichend kurz ist, damit keine exzessive Erhitzung und Abkühlung der Konstruktion erfolgt und damit die Konstruktion so funktioniert, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur aufrechterhalten wird.

Weiter soll erfindungsgemäß eine Konstruktion der allgemeinen Art geschaffen werden, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei die integrierte Regelung eine unabhängige Widerstandsheizung aufweist, die so arbeitet, daß

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normalerweise die Temperatur des Bereichs größerer Masse auf einer Temperatur etwas unter der Sollbetriebstemperatur der Konstruktion gehalten wirdo

Weiter soll erfindungsgemäß eine Heizungskonstruktion der Art geschaffen werden, auf die vorstehend bezug genommen worden ist_f wobei die integrierte Regelung Wärmeleiterelemente oder Heizrohre aufweist, die sich zwischen den Bereichen unterschiedlicher Massen erstrecken^ um Wärme von den Flächen geringerer Massen zum Bereich größerer Masse zu leiten und damit die unabhängige Widerstandsheizung der Regelung zu ergänzen,, wenn die Temperatur des Bereichs geringerer Masse schnell und exzessiv ansteigt und die Temperatur differ enz zwischen den Bereichen unterschiedlicher Massen exzessiv ist_g und um Wärme vom Bereich größerer Masse zum Bereich geringerer Masse zu leiten und die Temperatur des Bereichs größerer Masse zu senken, wenn die Temperatur des Bereichs größerer Masse die Temperatur des Bereichs geringerer Masse überschreitet»

Weiter soll erfindungsgemäß eine Heizungskonstruktion der Art geschaffen werden, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei die integrierte Regelung eine unabhängige Widerstandsheizung aufweist;, um normalerweise den Bereich größerer Masse zu temperieren oder zu erwärmen und die irinktion der Heizrohre zu ergänzen_f wenn durch sie Wärme in den Bereich größerer Masse geleitet wird.

Weiter soll erfindungsgemäß eine Heizungskonstruktion der allgemeinen Art geschaffen werden, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei die Heizleiter langgestreckte flexible Gurte oder Bänder aus Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit sind, die in direktem Wärmeleitkontakt mit den Bereichen unterschiedlicher Massen stehen und sich

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zwischen diesen erstrecken und elektrisch gegen die elektrischen Bauteile oder Elemente der Konstruktion isoliert sind.

Weiter soll erfindungsgemäß eine Heizungskonstruktion der allgemeinen Art geschaffen werden, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei ein flacher, folienartiger Kern aus flexiblem, elektrisch nicht leitendem, maßlich und thermisch stabilem Kunststoff vorgesehen ist, ferner ein Widerstandsheizungselement aus dünner, flexibler, elektrisch leitender Metallfolie, die mit einer Flachseite des Kerns verbunden ist, und eine Hülle aus flexibler, elektrisch nicht leitender, wärmeleitender und thermisch stabiler Kunststoff-lOlie, die um den Kern herumgelegt und damit verbunden ist, um den Kern und das Heizungselement hermetisch abzudichten und elektrisch zu isolieren.

Weiter soll erfindungsgemäß eine Heizungskonstruktion der Art geschaffen werden, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei das Heizelement dadurch entsteht, daß eine Lage aus Metallfolie auf eine Fläche des Kerns geklebt oder sonstwie befestigt wird, daß der Stromkreis, der entstehen soll, auf die Fläche der Folie mit einer ätzmittel-beständigen Farbe gedruckt wird, das Kern- und Folienlaminat in eine Ätzverbindung getaucht wird, um die nicht bedruckten Eeile der Folie zu entfernen, und schließlich der Kern und der verbleibende Folienkreis darauf gewaschen werden, um rückständige Ätzverbindung und Farbe davon zu entfernen.

Weiter soll erfindungsgemäß eine Konstruktion der Art geschaffen werden, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei die Flächenmaße der Heizungskonstruktion nur durch die Maßbegrenzung der Folie begrenzt sind, aus der die Laminate hergestellt werden, außerdem durch die appara-

tiven Einrichtungen^ die zu ihrer Herstellung benutzt werden«,

Weiter soll erfindungsgemäß eine Konstruktion der Art geschaffen werden^ auf die "vorstehend bezug genommen worden istj wobei der Kern, das Polienelement und die Hülle um den Kern herum und um das Element vorteilhafterweise aus ]?olienmaterial hergestellt werden^ das bis zu nur zwei tausendsten Zoll dicke istj, wodurch eine dauerhafte und für den G-ebrauch geeignete, flexible Deckenheizung leicht und wirtschaftlich in Massen produziert werden kann, die nur bis zu acht oder neun lausendstell Zoll dick über ihre Hauptabmessung ist. .

Weiter soll erfindungsgemäß eine Heizungskonstruktion der Art geschaffen werden^ auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei das SOlienheizelement ein langgestrecktes bandartiges lOlienelement ist^ das in geeigneter Weise um die zugehörige Fläche des Kerns gelegt ist', wobei Endpartien Seite an Seite an einem Ende des Kerns liegen und die Temperaturregelung an der einen Endpartie des Kerns angeordnet ist und den Endpartien des Elements zugeordnet ist»

Weiter soll erfindungsgemäß eine Konstruktion der Art geschaffen werden^, auf die bezug genommen worden ZSt₁, wobei die unabhängige Heizung der Regelung Widerstandsheizelemente aufweist _f die in den Endpartien des Heizelements an dem einen Ende des Kerns hergestellt sind_e

Weiter soll erfindungsgemäß eine Regelung der allgemeinen Art geschaffen werden^ auf die bezug genommen worden ist^ wobei diese einen ersten normalerweise geschlossenen,, auf Wärme ansprechenden Schalter im Wärmeleitungskontakt mit

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der Heizungskonstruktion an der einen Endpartie des Kerns aufweist und so arbeitet, daß er öffnet, wenn die Temperatur der Partie der Konstruktion eine Sollbetriebstemperatur erreicht oder überschreitet, ferner einen zweiten, normalerweise geschlossenen, auf Wärme ansprechenden Schalter, im Wärmeleitungskontakt mit der Heizungskonstruktion an der einen Endpartie der Konstruktion, der so arbeitet, daß er öffnet, wenn die Temperatur der Konstruktion eine zweite Solltemperatur erreicht oder überschreitet.

Erfindungsgemäß soll außerdem eine Konstruktion der allgemeinen Art geschaffen werden, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei die Endpartien des Heizelements mit Anschlußfahnen an ihren freien Enden versehen sind und diese Anschlußfahnen mit Leitungen einer Stromanschlußschnur verbunden sind, wobei die Schalter in die Endpartien des Elements eingeschaltet sind und in Reihe damit geschaltet sind.

Erfindungsgemäß soll auch eine Konstruktion der allgemeinen Art geschaffen werden, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei die Schalter, die Anschlußfahnen und die zugehörigen Stromanschlußleitungen in einen Körper aus isolierendem und schützendem Material eingebettet und von diesem getragen sind, das einen Teil der Heizungskonstruktion bildet.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Pig. 1 ein Schaubild einer erfindungsgemäßen Heizung, Mg· 2 eine Ansicht im wesentlichen nach Pig. 2-2 der Pig.

1,
Pig«, 3 eine vergrößerte Einzelheit im Schnitt im wesent-

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lichen an der Linie 3-3 der Figo 1 ₉

Pig. 4 ein Schnitt im wesentlichen an der Linie 4-4 der Pig. 3,

Figo 5 eine Ansicht, die verschiedene der Schritte bei der Herstellung einer Unterbaugruppe der Heizungskonstruktion darstellt,

Pig. 6 ein Schaubild, das die unterbaugruppe der Heizung zeigt , die vorgesehen ist,

Pig» 7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in Pig» 6 gezeigten Unterbaugruppe,, an der Arbeiten ausgeführt worden sind,

Pig# 8 ein Schaubild eines Teils der in Pig. 6 und 7 gezeigten Konstruktion mit daran angesetzten Heizrohren ,

Pig. 9 ein Schaubild, das die Hülle bildende Pollen zeigt, welche zur Anlage an der Heizungsunterbaugruppe angeordnet sind, und

Pig«, 10 ein Schaubild der umhüllten Heizungskonstruktion, die geschaffen wird,, wobei Teile der Regelung daraus weggelassen sind^

Die Heizungskonstruktion, die geschaffen wird, kann in zwei trennbare Abschnitte aufgeteilt werden und wird das auch« Dabei ist ein Primärheizungsabschnitt H und ein Regelungsabschnitt M vorgesehen»

Der Heizungsabschnitt H ist eine langgestreckte, flache, rechteckige Einheit mit einem vorderenen und hinteren Rand 10 bzw. 11, Seitenrändern 12 und einer flachen Obeerseite und Unterseite 14 bzw. 15· Der Regelungsabschnitt M befindet sich an der vorderen Endpartie des Heizungsabschnitts H und weist zusätzlich zu anderen Teilen einen Anschluß J und eine Yergrößerung B- auf, die von der Oberseite des Abschnitts H nach oben vorsteht, wie das im wesentlichen in Pig» 1 gezeigt ist; in dieser ist der Anschluß J eingekap-

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Der Heizungsabschnitt H ist eine laminierte Konstruktion und weist einen mittig angeordneten Kern G, ein elektrisches Widerstandsheizelement R, das vom Kern getragen ist, und eine Hülle E um den Kern O und das Element R herum auf, die aus einer oberen und einer unteren Lage L bzw. L¹ zusammengesetzt ist.

Der Kern G ist eine flache, dünne, flexible Folie aus geeignetem, mechanisch oder maßlich und thermisch stabilem Kunststoff. In der Praxis besteht der Kern C vorzugsweise aus der polymeren Kunststoff-PoIie, die von DuPont hergestellt und unter dem Warenzeichen Mylar vertrieben wird. Mylar ist elektrisch nicht leitend und maßlich unter den mechanischen und thermischen Belastungen stabil, die beim vorhergesehenen Gebrauch auftreten dürften, dem der Heizungsabschnitt H unterzogen wird.

Ferner ist Mylar ausreichend stark und maßlich stabil, damit es vorteilhafterweise in der Form extrem dünner, sehr flexibler Folie vorgesehen werden kann, ohne die Festigkeit und die Stabilität zum Gebrauch nachteilig zu beeinträchtigen.

Während festgestellt worden ist, daß Mylar-Folie bis zu nur zwei oder drei Tausendstel Zoll Dicke vorteilhafterweise und effektiv zur Herstellung des Kerns C des Heizung sabSchnitts H benutzt werden kann, ist festgestellt worden, daß Mylar in einer Dicke von etwa fünf Tausendstel Zoll im allgemeinen ausreichend dünn ist, um den Kern C die gewünschte Flexibilität zu verleihen und einen erwünschten Sicherheitsfaktor bezüglich Festigkeit und Widerstand gegen maßliche Verzerrung zu bieten.

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Der Kera G hat einen vorderen^ einen hinteren -und seit= liehe Ränder 2O₅ 21 und 22 und eine flacher, im wesentlichen glatte Oberseite und Unterseite 24 bzw_o 25Ό Der Kern 0 ist in Längs- und Querrichtung etwas kurzer als die Ml= le S₅ in der er angeordnet ist_p so daß seine Ränder 20 _ΰ 21 und 22 innerhalb der Ränder 1O₁, 11 und 12 der Hülle H lie= wezm der Abschnitt fertiggestellt i-sto-

Das ¥iderstandsheizelement R besteht aus einem langgestreckt tenρ flachen Band aus Metallfolie _ΰ das auf die Oberseite 24 des Kerns 0 gelegt isto Während das Element R aus verschiedenen Metallen und Legierungen bestehen kann_s ist es vorzugsweise aus Aluminiumfolie hergestellt₉ die beispielsweise etwa 2 ^Tausendstel Zoll dick© isto Das bandartige SO-lienelement kann in seiner seitlichen Erstreckung variiert sein₀ um seinen Widerstand oder seine elektrische Kapazität ζϊι ändern ρ und der seitliche Abstand zwischen aufeinander·= folgenden Partien des Elements kann variert werden _ΰ um die Wattdiehte der Heizung nach Wunsch und entsprechend den Erfordernissen zn äsiaem_o ■ ■ -

Wie dargestellt _g ist das Element R ist Zickzack·= oder ^: Schlangenform voa einer Seitenpartie star anderen und in- ■ Längsrichtung des Kerns angeordnet ₀ uai sich Über die ge= sainte Hs,uptfläehe der Oberseite 24 des Kerns zn erstrecken Das Element S hat langgestreckte Badpartien 26₉ die sich seitlich von gegenüberliegenden Seitenpartiea. des Kex-as C an dessen vorderem Ende 20 nach innen erstreoken_D Die Partien 26 enden an zwei seitlich im Abstand angeordnet en _ΰ vergrößertenj, quadratischen oder rechteckigen Polienao.= Schlüssen S und sind fest damit verbunden^ die inittig auf der Oberseite 24 des Kerns angeordnet sind« Die Anschlüsse S sind Seil des Anschlusses Jo Die Endpartien 26 des Elements R seitlich außperhalb der Anschlüsse £ sind mit Zickzack= oder Schiagenpartien versehen^ die zwei unabhängige

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Sekundärheizelemente R¹ bildenj, die Teile der Regelung M sind, wie nachstehend noch zu beschreiben sein wirdo

Die Elemente R' und das Element R sind in einem erheblichen Abstand zueinander angeordnet, so daß jedes zum Beheizen der zugehörigen Plächen der Konstruktion im wesentlichen unabhängig voneinander dient«

Die Elemente R¹ brauchen nicht in Reihe mit dem Primärelement R geschaltet zu sein, wie dargestellt« In der Praxis können die Elemente R" getrennte Heizelemente sein,> die auf der Oberseite 24 des Kerns liegen und in geeigneter Weise mit den Anschlüssen T parallel zum Element R verbunden sind· In einem solchen lall können die Elemente R⁹ aus ¥iderstandsdraht anstatt aus IOlie bestehen^ wenn das erwünscht ist oder die Erfordernisse verlangen»

Der bisher beschriebene Aufbau,, bestehend aus dem Kern G₉ den Metallfolien-Heizelementen R und R' und den Anschlüssen 3?_f bildet eine Unterbaugruppe A für den Heizungsabschnitt H. -

Die ünterbaugruppe A ist derart ₉ daß sie die Verwendung von Spezialmaschinen und besonderes Können und besondere Sorgfalt erfordert, um deren erfolgreiche und praktikable Massenproduktion zu gewährleisten

In Fig. 5 ist schematisch die Art und ¥eise dargestellt, wie die Unterbaugruppe A hergestellt wird.

Zu den Verfahrensschritten zur Herstellung der Unterbaugruppe A gehören erstens das Auftragen eines Klebers auf eine Seite einer Mylar-IOlie, zweitens das teilweise Trocknen und Aushärten des Klebers, derart, daß er druckaktivierbar bleibt, jedoch keine freien !Flüssigkeiten und/oder

Gase enthält j, drittens das Auflegen einer Aluminiumfolie auf die mit dem Kleber beschichtete "Fläche und das Ausüben von Druck darauf zur Herstellung einer gleichmäßigen Bindung zwischen dem Kern und der Folie j, viertens das Drucken der Widerstands elemente und der Anschlüsse;, die an der freiliegenden Fläche der Folie entstehen sollen,, mittels einer ätzmittel-beständigen Farbe_P fünftens das Trocknen der Farbe und schließlich das Aushärten des Klebers _g sechstens das Eintauchen des bedruckten Laminats aus Kern und Folie in einer Ätzlösung und ein Entfernenlassen des nicht bedruckten Teils der Folie durch die lösung j, um damit die Folienelemente und die Anschlüsse entstehen zu lassen., und schließlich das Eintauchen der Unterbaugruppe A in einer Lösung zum Neutralisieren und/oder Entfernen von rückständigem Ätzmittel und Farbe_β

Es ist festgestellt worden^ daß zum Erreichen einer effektiven Bindung zwischen dem Mylar-Kern und der Aluminiumfolie die !fläche der Mylar-Folie in geeigneter Weise aufbereitet werden muß,, um ein ordnungsgemäßes Haften des Klebers daran zu gewährleisten.

Ferner ist festgestellt worden_f daß der Kleber in geeigneter Weise trocken und frei von flüchtigen Flüssigkeiten und dergleichen zum Zeitpunkt des Auflegens der Folie sein muß j um das Vorhandensein von Flüssigkeiten und/oder Dämpfen zwischen der Folie und dem Kern zu vermeiden,, die ein Binden der beiden miteinander verhindern könnten oder zur Blasenbildung und zum Trennen derselben führen könnten. Ferner muß der Kleber ein solcher sein„ daß nach seinem Aushärten er im wesentlichen maßlich stabil wird und keine relative Bewegung zwischen dem Kern und der Folie ermöglicht · In dieser Hinsicht wird ein geeigneter zweiteiliger quervernetzender Kleber auf Lösungsmittelbasis benutzte Ein geeignetes und wünschenswertes Lösungsmittel

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ist Methyläthylceton, das eine latente Verdampfungstemperatur von etwa 21⁰G hat. Methyläthylceton ist derart, daß bei Mischung mit dem Kleber und bei dünner und gleichmäßiger Auftragung des Klebers auf die Oberfläche des Mylarkerns ein Angreifen und Auflösen der Oberfläche des Mylarmaterials erfolgt. In Weiterbildung der Erfindung wird das genannte lösungsmittel in einem solchen Volumen und für solche kontrollierten und begrenzten Zeiten benutzt, daß es nur auf die Oberfläche des Mylar-Kerns einwirkt, um die-.' se Fläche aufzuweichen und/oder aufzubereiten, so daß eine Haftung des Klebers auf dieser Oberfläche gewährleistet ist.

Der Kleber auf Lösungsmittelbasis wird gleichmäßig auf die Oberfläche des Kernmaterials aufgetragen, und das Lösungsmittel wird aus diesem durch einen geeigneten Trockner verdampft oder herausgetrieben, so daß die Zeit, während der das Lösungsmittel auf das Mylar einwirken kann, kontrolliert ist.

Es ist festzustellen, daß der quervernetzende Kleber, der hier benutzt wird, nicht zu erstarren und auszuhärten beginnt, bis das Lösungsmittel ausgetrieben worden ist, derart, daß es eine gewisse Zeit erfordert, bis er in einen nicht-klebrigen Zugband ausgehärtet ist. Der Kleber ist derart, daß seine Aushärtzeit durch Wärmeeinwirkung erheblich verkürzt werden kann.

Gemäß Pig. 5 wird die Mylar-Polie 30 von einer Vorratsrolle 31 getragen. Das Material wird durch einen Kleber-Auftrager 32 gespeist und voranbewegt, der den Kleber auf Lösungsmittelbasis auf dessen Oberseite in dünner und gleichmäßiger Weise aufträgt. Das Material 30 mit dem aufgetragenen Kleber läuft dann durch einen Heißluft-Hrockner 33, um das Lösungsmittel daraus auszutreiben. Danach läuft das Material 30 durch eine Laminierungsvorrichtung 34, die AIu-

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miniuinfolie 35 von einer Vorratsrolle 36 erhält und diese Polie auf die noch nicht ausgehärtete,, mit dem Kleber beschichetete fläche des Kernmaterials 30 auflegt«, Die Yorrichtung 34 weist eine Druckwalzenanordnung 37 auf, die einen festen, gleichmäßigen Kontakt zwischen der Folie und dem Kleber auf dem Kernmaterial 30 gewährleistet und effektiv eventuelle Dämpfe, flüssigkeiten und/oder G-ase herausdrückt,, die anderenfalls zwischen dem Kernmaterial und der Folie verbleiben könnten.

Das Laminat aus Kernmaterial und Aluminiumfolie wird dann durch eine Druckvorrichtung 38 geschickt, die den Stromkreis oder die Heizelemente und die Kontakte druckt,, die auf der Oberfläche der Folie entstehen sollen, und zwar mit einer geeigneten abdeckenden oder ätzmittel-beständi» gen Farbe. Die Druckvorrichtung kann beispielsweise eine untere Druckwalze und eine Oberwalze aufweisen,, die eine Druckplatte trägt, wie das schematisch in der Zeichnung dargestellt istα Gegebenenfalls kann die Druckvorrichtung durch eine geeignete Siebdruckvorrichtung oder dergleichen ersetzt werden,, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen»

Das bedruckte Laminat aus Folie und Kernmaterial läuft dann durch einen Heißlufttrockner 39» der die Farbe trocknet und den Aufbau erhitzt, um das Aushärten des Klebers zu beenden«

Das ausgehärtete ₉ bedruckte Laminat aus Folie und Kernmaterial läuft dann durch ein Bad 40 aus Ätzmittel, das den nicht gewollten oder nicht bedruckten Seil der Folie vom Kern entfernt und die Aluminiumfolien-Heizelemente und Anschlüsse darauf zurückläßt.

Das Kernmaterial 30 mit den Heizelementen und den Anschlüssen darauf läuft dann durch ein Bad 41, in dem das rück-

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ständige Ätzmittel neutralisiert und/oder entfernt wird und in dem die !Farbe von den freigelegten Flächen der Heizelemente und Anschlüsse entfernt wird.

Schließlich läuft das Kernmaterial 30 mit den Polienheizelementen und -anschlüssen darauf durch eine Schere 42, die das Material zwischen den jeweiligen Partien abschert oder schneidet, auf denen zugehörige Heizelemente und Anschlüsse hergestellt sind, um damit Kern-ünterbaugruppen A entstehen zu lassen, die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Heizungskonstruktion fertig sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Unterbaugruppe A für jeden Heizungsabschnitt H an jedem der Anschlüsse T des Anschlusses J durchstochen, um Anschlußfahnen entstehen zu lassen, die zum freien und bequemen Zugang nach oben gebogen sind, wie das im einzelnen in Pig. 7 dargestellt ist.

Danach werden zwei langgestreckte, flache Heizleiter oder Heizrohre P, die Elemente oder !eile der Regelung M sind, an der Unterseite 25 des Kerns 0 in Wärmel eitting skont akt damit anzementiert oder sonstwie angebracht. Die Heizrohre P haben innere Endpartien, die an und unter den Partien des Kerns liegen, auf denen die Heizelemente R¹ liegen, äußere Partien, die an und unter den Partien des Kerns liegen und sich unter diesen erstrecken, auf denen das Primärheizelement R liegt, und Zwischenpartien, die sich über den Raum zwischen den Elementen R und R erstrecken bzw· diesen überbrücken.

Die Heizrohre P bestehen vorzugsweise aus dünnen, flexiblen, bandartigen Metallstreifen mit hoher Wärmeleitfähigkeit· Beispielsweise können die Heizrohre aus Kupfer- oder Messingfolie in einer Dicke von zwei bis fünf Tausendstel Zoll bestehen«

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Es ist zu beachten₉ daß die Heizrohre an der Unterseite des Kerns C elektrisch gegen die Heizelemente R und R^! an der Oberseite 24 des Kerns isoliert sindo

Nach der Herstellung der Unterbaugruppe A mit den daran angeformten .Anschlußfahnen T und den angelegten Heizrohren P„ wie vorstehend beschrieben,, wird ihr die Hülle E zugeordnet , um die Unterbaugruppe elektrisch und hermetisch zu isolieren und zu versiegeln»

Die Hülle E weist, wie in Fig. 9 dargestellt ist, die vorstehenden oberen und unteren Lagen L und 1' auf«, Die lagen L und L" sind vorzugsweise flexible Kunststoff-PoIien_f die an und auf der Oberseite bzw₀ Unterseite 24 bzw# 25 des Kerns liegen und Randpartien haben_f die vom Umfang des Kerns nach außen vorstehen und miteinander verbunden bzw» verschweißt sind» Die obere Lage L ist mit* zwei Fenstern oder Durchbrüchen 45 versehen™ durch die die nach oben gebogenen Anschlußfahnen T frei vorstehen^ wenn die Lage L auf der Oberseite des Kerns liegt;, wie das im einzelnen in Pig» 3j 4, 9 und 10 dargestellt ist«

Die Lage 1 bildet die Oberseite 14, die Lage L" die Unterseite 15 des fertigen Heizungsabschnitts H, während die Ränder der Lagen L und L¹ zusammenwirken, um die vorderen, hinteren und seitlichen Ränder 10, 11 und 12 des Heizungsabschnitts H zu bilden.

In der Praxis können die Lagen L und L¹ der Hülle E für den Heizungsabschnitt H vorteilhafterweise aus Polyvinylchloridfolie bestehen· Es ist festzustellen, daß die Hülle zwar aus Material bestehen muß, das eine entsprechende thermische Stabilität im auftretenden Semperaturbereich hat, die maßliche Stabilität der Hülle jedoch von untergeordneter Bedeutung ist, weil jede Stabilität durch den

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Kern in die Konstruktion eingebaut ist.

•o^v

In der Praxis "brauchen die Lagen L und L¹ nicht dicker als der Kern zu sein. Es wird jedoch als wünschenswert angesehen, daß sie eine Dicke von mindestens fünf Tausendstel Zoll haben, möglicherweise eine noch größere Dicke, wenn das die Dauerhaftigkeit und Sicherheit der Konstruktion verlangt·

Die lagen L und L' der Hülle E sind mit ihren zugehörigen Flächen 24 und 25 des Kerns C durch einen geeigneten Kleber verbunden, der von Hand auf die genannten Flächen des Kerns und/oder auf die Lagen unmittelbar vor der Auflage der Lagen auf den Kern aufgetragen werden kann.

Nachdem die Lagen L und L¹ mit dem Kern verbunden sind und ehe die Randpartien derselben miteinander verschweißt oder wärmeversiegelt werden, ist es wünschenswert, den Verband zwischen geeigneten Walzen oder Platten zu pressen, um eventuelle überschüssige Klebermassen und Gase zu verdrängen und herauszudrücken, die anderenfalls im Laminatverband verbleiben und gasen können und zu einer Blasenbildung und/oder Trenneung des Laminats im Gebrauch führen können.

Nach Fertigstellung des Heizungsabschnitts H, wie das vorstehend angegeben worden ist, werden die Elemente und Teile der Regelung M zugeordnet, die vorgesehen ist und die nicht in dem Abschnitt H enthalten ist. Die Regelung M weist zusätzlich zu den vorstehend genannten Sekundärheizelementen R¹ und Heizrohren P, die im Abschnitt H enthalten sind, zwei auf Wärme ansprechende Schlater S und S¹ auf· Die Schalter S und S¹ können einfache thermostatische Schaltereinheiten sein, die auf der Oberseite 14 der oberen Lage L der Hülle E unmittelbar über den Sekundärheiz-

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elementen R¹ sitzen«, Die Lage L isoliert effektiv die Schalter elektrisch von den Elementen R». Jeder Schalter S und S" ist in Reihe in den einen oder in den anderen zweier gleicher Leiter oder Leitungen 50 einer Stromanschlußschnur 51 geschaltet, die sich von der Heizungs- < konstruktion zu einem elektrischen Stromnetz (nicht dargestellt) erstreckt. Die Enden der Leitungen 50 sind mit zugehörigen Anschlüssen T durch geeignete Kupplungsteile 51 in der Porm von Blechklammern verbunden« Die Anschlüsse Ϊ, die Leitungen 50 und die Kupplungsteile 52 bilden zusammen_tden vorstehend erwähnten Anschluß J*

Die oberen Partien der Anschlüsse T, die Kupplungsteile 52, die Leitungen 50 und die Schalter S und S" liegen über und außerhalb des Heizungsabschnitts H an der«"mittleren vorderen Partie desselben und befinden sich in einer Lage nahe beieinander«

Die vorstehend erwähnten Elemente und/oder Seile, die über der mittleren vorderen Partie des Heizungsabschnitts H liegen,, sind in der vorgesehenen Lage befestigt und thermisch,, elektrisch und hermetisch durch einen Körper oder eine Masse aus Siegelmasse 60 versiegelt und geschützt, die auf die Oberseite 14 des Abschnitts H aufgetragen wird und den vorstehend erwähnten, nach oben vorstehenden Körper B bildet.

In der Praxis ist das Siegelmaterial 60, das vorgesehen ist, um die Elemente und Seile der Konstruktion zu halten und zu schützen, die ihm zugeordnet sind, vorzugsweise in einer dünnen, vorgeformten Kunststoffschale 61 mit einer unteren, flachen, äußeren Befestigungsflanschpartie 62 und einer nach oben vorstehenden Mittelpartie 63 enthalten, die einen nach unten öffnenden Hohlraum zur Aufnahme der Schalter S und S', der Anschlüsse 2 und der Endpartie der Schnur 51 und ihrer Leitungen 50 bildet, wel-

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ehe der Regelung M zugeordnet sind und mit den Anschlüssen T verbunden sind. Die Flanschpartie 62 der Schale 61 ist an der Oberseite 14 der Hülle E anzementiert oder angeschweißt, wobei sich die Schalter S und S', die Anschlüsse T, die leitungen 50 und ein Seil der Schnur 51 innerhalb des Hohlraums befinden, der von der Mittelpartie 63 der Schale gebildet ist. Die Schale 60 ist mit einer mittig liegende^ einen !Tunnel bildenden Wanne 65 zur Aufnahme der Schnur 51 versehen, wobei sich die Schnur frei von der Schale erstreckt. Dabei sind außerdem zwei seitliche, Tunnel bildende Wannen 66 vorgesehen, um das Einführen von Siegelmaterial in den Hohlraum und das Belüften des Hohlraums zu erleichtern, während das Siegelmaterial in diesen eingeführt wird.

Im dargestellten EaIl bildet die Mittelpartie 65 der Schale einen großen, mittig liegenden Hohlraum zur Aufnahme der Anschlüsse Ϊ, und sie hat seitlich wegführende Flügel 65' reduzierter G-rb'ße, die sich über die seitlich im Abstand angeordneten Elemente R' erstrecken und die Schalter S und S¹ aufnehmen. Die Flügel 65^f sind so ausgebildet, das eine bestimmte, gleichmäßige thermische Masse aus Siegelmaterial um die Schalter S und S^! herum liegt und daß eine bestimmte freiliegende Fläche „außerhalb der Schalter und um diese herum vorgesehen ist.

Der Schalter S ist normalerweise geschlossen und zum Öffnen eingerichtet, wenn die Temperatur der Konstruktion am Schalter auf eine Sollbetriebstemperatur ansteigt· Der andere Schalter S' ist gleich dem Schalter S ausgeführt und zum Öffnen bei der gleichen oder irgendeiner anderen höheren Solltemperatur als der Schalter S eingerichtet. Der Schalter S¹ dient als Ergänzung für den Schalter S, falls dieser einmal nicht funktioniert, wenn und wie das beabsichtigt ist.

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Diese Doppelt regelung ist vorgesehen^ um "bestimmten vorhandenen Sicherheitsnormen gerecht zu werden,, die auf Heizungskonstruktionen der allgemeinen Klasse anwendbar sind„ mit der sich hier befaßt wird»

Wenn in der Praxis ein zweiter oder ergänzender,, auf Wärme ansprechender Schalter nicht erforderlich ist, kann die Heizungskonstruktion nur mit einem Sekundärheizungselement R', einem einzigen Heizrohr P und einem einzigen auf Wärme ansprechenden Schalter S versehen sein_y ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen»

Bs ist festzustellen, daß die maßliche Erstreckung und die Masse des Körpers B etwa so klein wie die Bauteile sind, die der Körper trägt, und trotzdem wird den Bauteilen das Maß an Wärmeisolierung, Halt und Schutz verliehen, das erforderlich ist«

Bs ist besonders festzustellen, daß die Dicke und die resultierende thermische Masse pro Flächeneinheit des Körpers B an den Schalter«. S und S^g und um sie herum ein Mehrfaches der entsprechenden G-rößen des Heizungsabschnitts H betragen und daß der Heizungsabschnitt H eine geringere Wärmespeicherfähigkeit hat und sich schneller erwärmt als der Körper B bei Einleitung einer gleicher Wärmemenge in den Körper und in den Abschnitt H« Das Umgekehrte gilt auch, das heißt, weil der Abschnitt H eine geringere Masse hat und weniger Wärme sepeichern kann, gilbt er seine gespeicherte Wärme schneller als der Körper B ab und kühlt sich schneller als dieser ab.

In Anbetracht des Vorstehenden und für den Fall, daß die Heizelemente R' und die Heizrohre P in der dargestellten und vorstehend beschriebenen Konstruktion nicht enthalten wären, würde der Heizungsabschnitt H die Sollbetriebstem-

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peratur der Regelung M erreichen und überschreiten, ehe die Partien des Körpers B, in denen die Schalter sitzen, diese Temperatur erreicht. Während der Zeit, nachdem der Abschnitt H die Solltemperatur erreicht hat und bis zu der der Körper diese Temperatur erreicht, steigt die Temperatur des Heizungsabschnitts H weiter, und er wird überhitzt. Nachdem die Temperatur des Körpers B oder der Bereich größerer Masse der Konstruktion die Sollbetriebstemperatur erreicht hat und der Schalter S öffnet, gibt der Heizungsabschnitt H mit geringerer Masse und entfernt vom Körper B oder Bereich größerer Masse seine geringe Menge an gespeicherter Wärme schneller ab und kühlt sich schnell auf die niedrigere Temperatur ab, bei der der Schalter S schließt, und zwar zu einem Zeitpunkt erheblich vor dem Zeitpunkt, zu dem der Bereich größerer Masse auf diese Temperatur abgekühlt ist, bei der der Schalter schließt. Während der Zeit, während der Abschnitt H auf die Temperatur abkühlt, bei der der Schalter schließt und bis zu der der Körper B oder Bereich größerer Masse auf diese Temperatur abkühlt, kühlt sich der Abschnitt H exzessiv ab.

Als Polge des Vorstehenden funktioniert die Heizungskonstruktion ohne die Elemente R' und die Heizrohre P nicht, um eine fast gleichmäßige Betriebstemperatur entstehen zu lassenund aufrechtzuerhalten. Vielmehr würde die Konstruktion für längere Zeiträume ein- und ausgeschaltet werden, und die Temperatur würde sich stark zwischen exzessiv hohen und exzessiv niedrigen Temperaturen ändern.

Am wichtigsten im vorstehenden Beispiel ist, daß wegen der geringen und relativ kleinen thermischen Masse pro Flächeneinheit des Spezialheizungsabschnitts H entfernt vom Körper B die Wattdichte hoch ist, und zwar derart, daß dann, wenn die vom Element R erzeugte Wärme durch die zu erwärmende Konstruktion nicht mit ausreichender Ge-

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schwindigkeit abgeleitet wird,, eine schnelle Überhitzung und ein mögliches Durchbrennen der Heizungskonstruktion sehr verstärkt wird· Vorkehrungen gegen ein solches Überhitzen und Durchbrennen der Heizungskonstruktion müssen getroffen werden»

Erfindungsgemäß wirken die Widerstandsheizer R' der !Temperaturregelung M, die den auf die Temperatur ansprechenden Schaltern S und S¹ zugeordnet sind und die im Körper B oder Bereich größerer Hasse angeordnet sind_f so, daß der Körper oder Bereich größerer Masse erwärmt wird, wenn die temperatur dieser Masse unter der Sollbetriebstemperatur des Schalters S liegt und dieser Schalter geschlossen ist, und daß der Bereich größerer Masse nicht mehr erwärmt wird, wenn die Solltemperatur des Schalters S erreicht ist und der Schalter S öffnet. Eine Erwärmung des Bereichs größerer« Masse durch die Elemente B.' wird unabhängig Tön der Hauptheizung H vorgenommen, die das Element R enthält. Der Wattausgang der Elemente R' ist geringer als der Wattausgang des Elements R pro Flächeneinheit,. ■und zwar derart, daß dem Bereich größerer Masse Wärme in einer so ausreichenden Menge zugeführt wird, daß dieser Bereich normalerweise auf einer temperatur etwas unter der Sollbetriebstemperatur des Schalters S gehalten wird. Wegen der höheren Wärmespeicherfähigkeit des Körpers B oder des Bereichs größerer Masse wechseln oder variieren die Temperaturen dieses Bereichs wahrend eines zyklischen Betriebs der Konstruktion wenig.

Während die Elemente R' so wirken, daß die Temperatur des Bereichs größerer Masse etwas unter der Sollbetriebstemperatur des Temperaturregelschalters S gehalten wird, erwärmen sie während eines zyklischen Betriebs der Konstruktion ihren zugehörigen Konstruktionsbereich mit geringerer Geschwindigkeit als die, mit der das Element R den Abschnitt H erwärmt, und wenn sie allein arbeiten würden,

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würden sie ihren zugehörigen Konstruktionsbereich nicht auf die Sollbetriebstemperatur bis zu einem Zeitpunkt erheblich nach Erreichen und Üb ers ehr ei ten der Sollbetriebstemperatur der Konstruktion durch den Heizungsabschnitt H erwärmen.

Die zusätzliche Wärme, die erforderlich ist, um den Bereich größerer thermischer Masse auf die Betriebstemperatur des Schalters S zu erwärmen, \vird normalerweise in diesen Bereich durch die Konstruktion geleitet, die von der Heizung erwärmt wird und die sich in Wärmeleitungskontakt mit der Außenseite des Körpers um die Plügelpartien 65 desselben befindet. Die geringe Menge zusätzlicher Wärme, die erforderlich ist, wird schnell in den Körper geleitet.

Die Heizrohre P. der Regelung M, die sich zwischen den beiden Bereichen ungleicher Masse erstrecken, arbeiten so, daß sie die Elemente R' ergänzen, indem sie die Wärme vom Heizungsabschnitt H oder vom Bereich geringerer Masse zum Körper B oder zum Bereich größerer Masse schnell und direkt leiten, wenn die Temperatur des Bereichs geringerer Masse eine maximal sichere Betriebstemperatur erreicht und wenn die Temperaturdifferenz zwischen den Bereichen größerer und kleinerer Masse exzessiv wird. Wenn sich diese besonderen Bedingungen einstellen, leiten die Heizröhre schnell und direkt vom Bereich geringerer Masse zum Bereich größerer Masse ab, um ein Öffnen des Schalters S zu bewirken, ehe eine Beschädigung der Heizung und/oder der zugehörigen Konstruktion erfolgen kann.

Mit Hilfe der Heizrohre P, die so angeordnet sind und funktionieren, wie das vorstehend beschrieben worden ist, wird also die Temperatur des Bereichs größerer Masse schnell über und unter die Sollbetriebstemperatur des Schalters S

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in Erwiderung auf entsprechende Änderungen in der Temperatur des Heizungsabschnitts H erhöht und gesenkt, was anderenfalls zu einer exzessiven Temperaturdifferenz ζΐΠ-schen den Bereichen ungleicher thermischer Masse führen würde· Weil der Körper B oder Bereich größerer Hasse, dessen Temperatur geändert werden muß,/eine Betätigung der Rege-/um lung H zu bewirken, auf einer Temperatur etwas unter der Sollbetriebstemperatur durch die Heizelemente R¹ gehalten wird, ist die Wärmemenge^ die rom Heizungsabschnitt H zum Bereich größerer Hasse geleitet werden muß,, um eine ausreichende Erwärmung dieser Masse auf die Betriebstemperatur des Schalters S zu bewirken, gering und de: art, daß sie in extrem kurzer Zeit durch die Heizrohre P oder durch leiten Ton Wärme von der zu erwärmenden Konstruktion übertragen werden kann,, die mit dem Körper B in kontakt steht, oder beides©

Entsprechend dem Vorstehenden können die Heizelemente R' getrennt betrachtet werden und so angesehen werden, daß sie einfach den Körper oder Bereich größerer Masse, in dem der Schalter S sitzt, temperaiert oder auf einer im wesentlichen stabilen erhöhten Tmperatur hält, die etwas unter der Betriebstemperatur des Schalters S liegt» Die Heizrohre können getrennt betrachtet werden und so angesehen werden, daß sie Mittel zum schnellen Erwärmen und Abkühlen des Bereichs größerer Masse in Erwiderung auf Temperaturwechsel des Heizungsabschnitts H sind, um damit ein Schalten des Schalters S zu bewirken und eine Temperaturregelung der Heizungskonstruktion Torzunehmen.

In der Praxis sind die Heizelemente R¹, die Heizrohre P und die Schalter S und S¹ einander nahe angeordnet und innerhalb der Masse des Körpers B angeordnet, so daß nur die Temperatur der Partie des Körpers in unmittelbarer Nähe des Schalters um irgendein nennenswertes Maß beinormalem Betrieb der Konstruktion geändert werden muß. Der Rest der

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Masse, die den Körper B "bildet und von dessen Partie um die Schalter S und S' herum entfernt liegt, bildet einen _ Wärmeableiter zum Speichern der Wärme, die durch die Elemente R' erzeugt wird und die erforderlich ist, um die mittlere Temperatur der Gesamtmasse des Körpers auf der vorstehend erwähnten im wesentlichen stabilen Solltemperatur zu halten.

Um die vorstehend erwähnten Endergebnisse mit vertretbarer Genauigkeit zu erreichen, müssen die Masse des Körpers B, die Größe, Abmessungen und die Wärmeleitfähigkeit der Heizrohre P, der Wattausgang der Elemente R¹, die relativen Lagen der Schalter im Körper und in bezug auf die Elemente R¹ und die Rohre P und die thermische Masse pro Flächeneinheit und die Wattdichte des Heizungsabschnitts H in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt sein.

In der Praxis ist festgestellt worden, daß bei der Abstimmung der Regelung M auf einen Heizungsabschnitt H bestimmter Masse pro Flächeneinheit und Wattausgangs eine Abstimmung der Konstruktion auf effektiven Betrieb ohne weiteres be-'rechnet und normalerweise dadurch vorgenommen werden kann, daß die Wattdichte der Elemente R¹ festgelegt wird und/oder die Größe, die Abmessung und die resultierende Wärmeleitfähigkeit der Heizrohre P festgelegt wird.

In der Praxis sind Heizungskons truktionen in erfindungsgemäßer Ausbildung zum Erwärmen von Wasserbetten eingesetzt worden. Bei einer solchen Anwendung der Heizungskonstruktion sind der Wärmebedarf und der Wärmeausgang ohne weiteres bestimmbar und im wesentlichen im Gleichgewicht zu halten. Als Folge des Erreichens eines solchen Gleichgewichts ist es möglich, Wärmebedarfsanforderungen mit Heizungsabschnitten H zu erfüllen, die weit weniger Wattausgang haben, als er von bekannten deckenartigen Heizungskonstruktionen erforderlich ist, die zum Erwärmen von Wasserbetten eingesetzt

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werden. Die Erstellung und der zufriedenstellende Einsatz einer solchen Heizungskonstruktion mit geringem Wattausgang bietet neben der auf der Hand liegenden Terringerung des Energieverbrauchs und resultierendem wirtschaftlichen Betrieb höhere Betriebssicherheit und verlängert erheblich die Einsatzlebensdauer sowohl der Heizungskonstruktion als auch der durch sie erwärmten Konstruktionen, indem Erwärmungsermüdung und dergleichen verringert wird, die häufig eintritt, wenn während längerer Zeiträume stark fluktuierende Temperaturen auftreten.

Die Regelung M für die hier vorgesehene Heizung H übt zwei Punktionen unter zwei verschiedenen Bedingungen aus. Zum einen bildet sie einen genauen und verlassigen, auf die Temperatur ansprechenden Schalter an der Heizung, der auf die Temperatur einer zu erwärmenden Masse anspricht und mit dieser in Wärmeleitungskontakt steht« Zu diesem Zweck befindet sich die auf Wärme ansprechende Schalteinrichtung S im Körper B# Der Körper bildet eine große Pläche um den Schalter herum und befindet sich in Wärmeleitungskontakt mit der zu erwärmenden Masse. Die Masse des Körpers um den Schalter S herum wird minimal durch das Sekundärheizelement R¹ erwärmt,» Das Element R¹ verhindert in Essenz einen Wärmeverlust durch und aus dem Körper um den Schalter in andere Konstruktionen als die zu erwärmende Masse, ohne den Schalter unmäßig zu beeinflussen.

Bei der Erwärmung eines Wasserbetts wird die Wasserbettmatratzej, die mit Wasser gefüllt ist, auf eine stützende Konstruktion gelegt, auf der sich die Heizungskonstruktion befindet, und sie befindet sich über der Heizungskonstruktion und steht im Wärmeleitungskontakt damit, und ein Teil davon ist über den Körper B gelegt und befindet sich im innigen Wärmeleitungskontakt damit, in dem der Schalter S angeordnet ist* In einem solchen Pail ist, weil die Partien

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der Masse des Körpers, die sich unter dem Schalter befindet und an der stützenden Konstruktion liegt, durch die Heizelemente H' minimal erwärmt werden, wie das vorstehend erwähnt worden ist, dei" Schalter S funktionell nur auf die Temperatur der Matratze ansprechend und mißt diese im Effekt. Diese Konstruktion und die relative Anordnung der Teile zusammen mit den V/ärmer ohr en P, die zugeordnet sind und die so arbeiten, wie das vorstehend erwähnt worden ist, funktionieren so, daß eine im wesentlichen absolut voraussagbare Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Temperatur der Wasserbettmatratze erreicht wird. In der Praxis ist beispielsweise eine Temperaturdifferenz von 1O°C (plus oder minus 1,5°C) zwischen der Umgebungstemperatur an und um den Schalter S herum und der Oberflächentemperatur der Wasserbettmatratze konstant und verlässlich erreichbar.

Im vorstehend angegebenen Beispiel, bei dem die Wasserbettmatratze auf eine Solltemperatur erwärmt und gehalten v/erden soll, beispielsweise auf 50⁰O, und die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur an dem Schalter S und um diesen herum 10°C beträgt, wird der Schalter S zum Öffnen bei 46⁰G eingestellt, wodurch die Temperatur der Matratze auf 3O°C (plus oder minus 1,5°C) gehalten wird. In einem solchen FaIl kann der Schalter S', der sich in der Konstruktion befindet, zum Öffnen bei beispielsweise 52⁰G eingerichtet sein, so daß dann, wenn der Schalter S nicht schaltet oder nicht öffnet, wenn und wie das beabsichtigt ist und die Heizung H die Matratze weiter heizt, der Schalter S¹ öffnet, wenn die Temperatur der Matratze 59°C (plus oder minus 1,5⁰C) erreicht, eine Temperatur, die für Wasserbetten allgemein als maximal sichere Temperatur angesehen wird.

Es ist gängige Praxis, eine von Hand einstellbare Temperaturregelung für Wasserbetten vorzusehen» Eine solche Regelung weist gewöhnlich einen von Hand bedienbaren Schalter

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auf_f der in die Stromleitungen zu den Wasserbettheizungen eingeschaltet ist, ferner Temperaturmeßsonden,, die sich unter den Wasserbettmatratzen befinden und mit dem Schalter verbunden sindj, so daß sich der Schalter öffnet und schließt, wenn die Temperaturen der Hatratzenj, die von den Sonden gemessen werden, über Solltemperaturen ansteigen und/oder unter diese Absinken_o Eine solche von Hand einstellbare Temperaturregelung ist nicht gänzlich verlässlich und neigt zu Jhxnlctionsf ehlern in solcher ¥eise, daß die Heizungen eingeschaltet bleiben und die zugehörigen Matratzen weiter erwärmen, nachdem die Solltemperaturen überschritten worden sind«

Wenn in der Praxis die erfindungsgemäße Heizungskonstruktion in Kombination mit einer Wasserbettmatratze und einer zugehörigen von Hand einstellbaren Temperaturregelung benutzt wird, wie sie oben erwähnt worden ist, können die auf die Temperatur ansprechenden Schalter S und S¹ beispielsweise zum Öffnen bei 27° eingerichtet sein und jeweils so ausgeführt sein, daß beide oder einer davon Öffnen bzw# öffnet, wenn die von Hand einstellbare Regelung nicht ordnungsgemäße Funktioniert und die Temperaturen der Matratze 39°O erreichen.

Die vorstehenden Funktionen der Heizungskonstruktion beziehen sich auf deren Brauchbarkeit zum genauen Regeln und/oder Begrenzen der Temperatur von Konstruktionen, denen die Heizung zugeordnet ist und die sie zu erwärmen hat.

Die zweite Aufgabe und I^unktion der Heizungskonstruktion besteht darin, eine Regelung zu schaffen, die schnell arbeitet, um die Heizung zu entregen, wenn der Wärmedamm oder die zu erwärmende Masse nicht an der Heizungskonstruktion anliegt oder als Wärmedamm unwirksam wird. Unter sol-"

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chen Umständen oder unter solchen Bedingungen steigt die Temperatur der Heizungskonstruktion H schnell auf schwerwiegende Schaden hervorrufende hohe Temperaturen.

Im Falle von Wasserbetten kann die Heizungskonstruktion H aus einer Reihe von G-ründen bewegt werden, oder die Wasserbettmatratze kann in solcher Weise verlagert oder bewegt werden, daß ein ordnungsgemäßer Wärmeleitungskontakt zwischen der Heizungskonstruktion H und der Matratze unterbrochen oder gestört wird. Ferner kann die Wasserbettmatratze reißen und auslaufen, oder sie kann in einem solchen Maße lecken, daß ausreichend Wasser daraus ausläuft, um sie als Wärmedämmer für eine zufriedenstellende und sichere Funktion der Heizung unbrauchbar zu machen. Weiter geschieht es nicht selten, daß beim Einrichten von Wasserbetten Wasserbettheizungen unter die Matratzen gelegt werden, eingestöpselt und eingeschaltet werden, ehe Wasser in die Matratzen eingelassen worden ist. In solchen Fällen bilden die Matratzen nicht nur keine brauchbaren Wärmedämmer für die von den Heizungen erzeugte Wärme, sondern wirken auch als Isolierung und Verhindern eine Ableitung der Wärme, die von der Heizung erzeugt wird.

Wenn irgendeine der vorstehenden Situationen eintritt und nichts vorhanden ist, um die erzeugte Wärme abzuleiten, würde die Temperatur der Heizungskonstruktion H bei Fehlen der vorgesehenen Regelung schnell auf extrem gefährliche^uuad zu schwerwiegenden Schäden führende Temperaturen steigen.

Einige marktgängige Wasserbettheizungen haben keine Einrichtung zur Verhinderung einer Überhitzung und Selbstzerstörung der Heizungen, wenn die vorstehend angeführten Situationen auftreten. Als Folge davon ist bekannt, daß solche Heizungen auf zu Zerstörung führenden Temperaturen erhitzt worden sind und zu schweren körperlichen Verletzun-

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gunmen "und -unmäßigen Sachschäden geführt haben, wenn solche Situationen auftraten«

Im j?alle der erfindungsgemäßen Heizungskonstruktion werden die -vorstehend erwähnten gefährlichen Bedingungen, durch die geringe thermische Masse der dünnen, flexiblen Heizungskonstruktion H in bezug auf die hohe thermische Hasse des Körpers B .verschlimmert, bezogen auf die auf Wärme ansprechenden Schalter» Die geringe Wattdichte und die zweiten Elemente R^! und die relativ hohe Wattdichte des Primärelements R verschlimmern die festgestellten gefährlichen Situationen weiter.

In Weiterbildung der Erfindung und zum Erreichen eines Schnellen Temperaturanstiegs in und an der Regelung M, um das Einschalten der Heizung zu bewirken, wenn die Temperatur der Heizungskonstruktion H schnell zu steigen beginnt, weil eine zugehörige wärmeableitende Konstruktion fehlt und/oder nicht ausreichend wirkt, weist die Regelung M die vorstehend erwähnten Heizrohre 3? auf. Unter solchen Bedingungen leiten die Heizrohre P Wärme schnell von den überhitzten Partien der Konstruktion am Element R zur Masse des Körpers B an dem Schalter ab, um ein Schalten und Offen der Schalter zu bewirken, unabhängig von den Sekundärheizelementen R^J und/oder von Wärme, die von einer Fremdquelle in den Körper B geleitet werden kann, beispielsweisse von der Masse, die erwärmt wird.

Sobald die vorstehend erwähnten Gefahren und abnormalen Zustände entstehen, erhöht sich die !Temperatur der Heizungskonstruktion H, in die die äußeren Enden der Heizrohre P eingereifen,fschnell, und es entsteht eine hohe Temperaturdifferenz zwischen der Heizungskonstruktion und dem Körper B der Regelung M« Die Temperaturdifferenz ist derart, daß Wärme schnell und direkt durch die Heizröhre aus der Konstruktion H zum Körper B geleitet wird und die Tem-

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peratur des Körpers B und die Schalter herum schnell auf einen ¥ert erhöht, bei dem die Schalter öffnen und die Konstruktion abschalten. In der Praxis ist die Konstruktion vorzugsweise so konstruiert und ausgewogen, daß dann, wenn die vorstehend erwähnten ungünstigen· Bedingungen herrschen, ausreichend Wärme durch die Heizrohre P zum Körper B um die Schalter herum geleitet wird, um ein Öffnen dieser Schalter zu bewirken, ehe die temperatur der Heizungskonstruktion eine möglicherweise zerstörerische Temperatur erreicht, beispielsweise 100 C.

Beim normalen Gebrauch und Betrieb der vorgesehenen Heizung, bei dem eine zugehörige Wasserbettmatratze oder dergleichen einen adäquaten Wärmeableiter bildet, wird die vom Element R erzeugte Wärme schnell aus der Heizungskonstruktion in die Matratze übertragen, und die Temperatur der Heizrohre P an dem Element R bleibt sehr niedrig. Entsprechend wird eine sehr geringe oder vernachlässigbare Wärmemenge durch die Heizrohre P aus der Heizungskonstruktion zum Körper B der Regelung M während des normalen Betriebs der Konstruktion abgeleitet. "Ferner erstrecken sich die Heizrohre P durch die nicht behei%zten Bereiche der Konstruktion, die zwischen den Elementen R und R' liegen, so daß die geringe Wärmemenge, die von den Heizrohren aus dem Bereich des Elements R zum Körper B hin während des normalen Betriebs der Konstruktion geleitet wird, in die nicht beheizten Partien der Konstruktion eingeleitet wird, ehe sie den Körper B erreicht.

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Claims

DiPL -ING. Αϊ EX. 5"ENGER

D-4000 DÜSSELDORF 1 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. HEINZ. J. RING

Unser Zeichen: ._., ₀£-_. - . - Datum: 7

2-304839

James Patrick HcMullan
21612 St. John Lane
Huntington Beach, CaUf_n, USA

und

Altert Stevens

220 City Boulevard West-Apt. 115

Orange, Calif·, USA

Ansprüche

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M.)Heizungskonstruktion mit einer Partie geringerer Masse, in der ein langgestrecktes primäres elektrisches Widerstandsheizelement angeordnet ist, und mit einer Partie größerer Masse, in der ein normalerweise offener,- auf Wärme ansprechender Schalter angeordnet ist, der zum Öffnen eingerichtet ist, wenn die Temperatur der Partie geringerer Masse eine erhöhte Sollregeltemperatur erreicht, und der zum Schließen eingerichtet ist, wenn die !Temperatur der Partie geringerer Masse unter der Regeltemperatur liegt, mit einem sekundären, langgestreckten elektrischen Widerstandsheizelement in der Partie größerer Masse, das so ausgeführt ist, daß es normalerweise diese Masse auf einer mittleren erhöhten Eemperatur hält, die unter der Regeltemperatur liegt, mit einem Stromversorgungskreis, der mit den Heizelementen verbunden ist und in den der Schalter zum Regeln der Stromversorgung der Elemente eingeschaltet ist, sowie einem langge-

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Telefon (0211) 36 OSIi · Telegrammadresse: Dabspitent · "Postsdiedtkonto Köln 227610

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streckten, wärmeleitenden Heizrohre, das sich in den und zwischen den Partien geringerer und größerer Masse erstreckt und zwischen diesen Wärme leitet, derart, daß die Temperatur der Partie größerer Hasse am Schalter schnell in Erwiderung auf entsprechende Temperaturänderungen im Bereich der geringeren Masse geändert wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Partie geringerer Masse einen flachen, normalerweise waagrechten. Kern aus isolierendem Material aufweist, das primäre Heizelement ein langgestreckter metallischer Leiter auf einer Seite des Kerns ist, der von diesem getragen ist, und eine Hülle aus isolierendem Material den Kern einschließt und eine obere und untere Lage aufweist, wobei mittlere Partien über der Oberseite bzw. Unterseite des Kerns liegen und Randpartien um den Umfang des Kerns herum angeordnet sind und fest miteinander verbunden sind.
2. Heizungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das primäre Heizelement und der Schalter in Reihe geschaltet sind.
3. Heizungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Heizelemente, der Schalter und die sekundären Heizelemente in Reihe geschaltet sind.
4.'Heizungskonstruktion mit einer Partie geringerer Masse, in der ein langgestrecktes primäres elektrisches Widerstandsheizelement angeordnet ist, und mit einer Partie größerer Masse, in der ein normalerweise offener, auf Wärme ansprechender Schalter angeordnet ist, der so eingerichtet ist, daß er öffnet, wenn die !Temperatur der Partie geringerer Masse eine erhöhte Soll&egeltemperatur erreicht, und, schließt, wenn die !Temperatur der Partie geringerer Masse unter der Regelt emperatur liegt, gekennzeichi-

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net durch, ein langgestrecktes sekundäres elektrisches uiderstandsheizelement in der Partie größerer MaSSe₂, das so ausgeführt ist, daß normalerweise diese Hasse auf einer mittleren erhöhten Temperatur gehalten wird, die unter der Hegel» temperatur liegt, einen Stromrersorgungskreis, der mit den Heizelementen verbunden ist und mit dem der Schalter zur Re-'/,elunj; der Stromversorgung der Elemente verbunden ist, und ein langgestrecktes, Wärme leitendes Heizrohre, das sich in und zwischen den Partien größerer und geringerer Hassen erstreckt und zwischen diesen Wärme leitet, derart, daß die Temperatur der Partie größerer Masse am Schalter in Erwiderung auf entsprechende .änderungen in der Temperatur des Bereichs geringerer Hasse schnell geändert wird»
5# Heizungskonstruktion nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet , daß die primären Heizelemente, der Schalter und die sekundären Heizelemente in Reihe geschaltet sind.
6. Heizungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern aus einer dünnen, flexiblen Folie aus Kunststoff hergestellt ist, die maßlich und thermisch unter den mechanischen und thermischen Belastungen stabil ist, denen die Heizungskonstruktion aussetzbar ist, das primäre Heizelement ein langgestrecktes flexibles Band aus Metallfolie ist, das an einer Seite des Kerns angeordnet und damit verbunden ist, und die Hülle aus einer dünnen, flexiblen Folie aus Kunststoff hergestellt ist, die unter den thermischen Belastungen thermisch stabil ist, denen die Heizungskonstruktion aussetzbar ist, wobei die Kunststoff-FoIie der Hülle mit sich daran anschließenden Flächen des Kerns verbunden ist.
7· Heizungskonstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die primären Heizelemente, der Schalter und die sekundären Heizelemente in Reihe geschaltet sind.

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8. Heizungskonstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das sekundäre Heizelement ein Hetallfolienelement ist, das mit einer Partie des Kerns verbunden ist, die von den primären Heizelementen entfernt liegt, das Heizrohr ein langgestrecktes Metallband auf der Seite des Kerns ist, die der Seite des Kerns gegenüberliegt, auf der die genannten Elemente angeordnet sind, die Partie größerer Masse durch die Partie des Kerns, mit der das sekundäre Heizelement verbunden ist, und durch einen Körper aus isolierendem Material an der Hülle und von dieser vorstehend an der genannten Partie des Kerns gebildet ist, in dem der Schalter angeordnet ist, wobei die genannte Partie des Heizrohrs mit dieser Partie des Kerns und mit der Partie der Hülle an dieser Partie des Kerns in Beziehung steht.

9· Heizungskonstruktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper Stromanschlüsse für die Heizelemente, eine Endpartie einer langgestreckten Stromanschlußschnur, Stromleitungen, die sich von der Schnur zu den Anschlüssen erstrecken, Kupplungsmittel zur Verbindung der Leitungen und Anschlüsse miteinander und den Schalter einkapselt.

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