-
-
Heizeinrichtung für große Beheizungsfläche.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung, wie
sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist.
-
Z.B. für Hairsetter (Clairol 20-Instant Hairsetter) sind relativ große,
gleichmäßig zu beheizende Flächenvorzusehen, in die Wärmeleitungsstifte eingesetzt
sind, auf die wiederum die zu beheizenden Lockenwickler aufzustecken sind. Es ist
zu einer Beheizungsfläche eine Vielzahl von derartigen Wärmeleitungsstiften vorgesehen,
die alle möglichst gleiche Temperatur haben sollen. Dabei darf eine gewisse Maximaltemperetur
nicht überschritten werden Die bisherigen technischen Lösungen für eine Heizeinrichtung
für einen derartigen Hairsetter bestehen darin, ein großflächiges Drahtheizkörperelement
vorzusehen, das sich im wesentlichen über die gesamte Beheizungsfläche erstreckt.
Ein oder mehrere daran angebaute Thermostaten sorgen für die Temperaturbegrenzung.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Heizeinrichtung
für eine große Beheizungsfläche, insbesondere eines Hairsetters9 anzugeben, in der
Kaltleiter-Heizelemente verwendet sind, die einen materialimmanenten Temperaturbegrenzungseffekt
haben und die so eingebaut sind 9 daß die geforderte Gleichmäßigkeit der Beheizung
erreicht ist.
-
Diese Aufgabe wird mit einer Heizeinrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichens dieses Anspruchs
gelöst.
-
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
-
Kaltleiter-Heizelemente für Heizeinrichtungen mit notwendiger Temperaturbegrenzung
zu verwenden, ist von außerordentlichem Vorteil, da die materialimmanente Temperaturbegrenzungseigenschaft
dieses Materials technisch weit höhere Sicherheit gewährleistet als ein Temperaturbegrenzungsschalter.
Kaltleiter-Heizelemente haben aber eine relativ hohe spezifische Heizleistung pro
Flächeneinheit, und zwar wenigstens dann, wenn sie dünne Plättchenform zwischen
1 und 2,5 mm besitzen, wobei diese Form dünner Plättchen optimales Eintreten des
Temperaturbegrenzungseffekts gewährleistet. Die Verwendung von Kaltleiter-Heizelementen
bei einem wie aufgabengemäßen Problem der gleichmäßigen Beheizung einer relativ
großen Beheizungsfläche bringt erhebliche Probleme mit sich, einen geeigneten Einbau
der Ealtleiter-Heizelemente ansugeben. Relativ groß ist dabei im Sinne der vorliegenden
Erfindung so zu verstehen, daß die zu beheizende Fläche ein Vielfaches, z.B. eine
Größenordnung größer ist als die Gesamtfläche der vorzugsweise mehreren (für die
Erbringung der erforderlichen Heizleistung vorzusehenden) Kaltleiter-Heizelemente
zusammengenommen.
-
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem in einer technisch derart
einfachen, aber dennoch zuverlässigen Weise, daß sie auch für die Massenproduktion
und insbesondere Åutomatenprodukticn bei entsprechend geringem Aufwand durchführbar
ist.
-
Dieser erfindungsgemäße Aufbau berücksichtigt dabei auch alle Randprobleme,
die im Zusaamenhang mit der Verwendung von Kaltleiter-Heizelementen auftreten, wie
z.B. zu gewährleisten, daß stets ausreichend großer Anpreßdruck der Kaltleiter-Heizelemente
an die Beheizungsfläche und an einer weiteren Wärmeableitfläche vorgesehen ist,
wobei diese weitere Fläche (nur noch durch die Elektrode und die notwendige elektrische
Isolation getrennt) an der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche des einzelnen Ealtleiterplättchens
anliegt.
-
Damit wird nämlich erreicht, daß die im Kaltleiter-Heizelement erzeugte
elektrische Heizleistung von beiden Oberflächen des Plättchens gleichermaßen abgeleitet
und der Beheiæungsfläche zusammen zugeführt wird.
-
Gleichmäßig gute Wärmeableitung auf beiden gegenüberliegenden Oberflächenseiten
des Kaltleiterplättchens ist wichtig für eine optimale Ausnutzung des Temperaturbegrenzungseffekts
des Materials und für hohe Lebensdauer eines derartigen Heizelementes.
-
Weitere Informationen über Details der Besonderheiten von Kaltleiter-Heizelementen
können der DE-OS 27 43 880 (VPA 77 P 7152) entnommen werden.
-
Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden, anhand
der Figuren gegebenen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor.
-
Fig.1 zeigt eine Aufsicht eines Anteils einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung,
wie sie vorliegt, bevor sie an die Beheizungsfläche anmontiert wird; Fig.2 zeigt
in einem Schnitt II-II eine Seitenansicht der Fig.1;
Fig.3 zeigen
je einen Querschnitt III-III bzw. IV-IV, und 4 wie in Fig.2 angegeben, in 2-facher
Vergrößerung.
-
Die Heizeinrichtung 1 nach den Fig.1 und 2 hat eine Anzahl Heizelemente
2 aus einem Kaltleitermaterial, das ein vorzugsweise dotiertes gesintertes Bariustitanat
ist. Ein Kaltleiter-Heizelement wird auch als PTC-Widerstandselement bezeichnet.
Es weist einen in einem engen Bereich außerordentlich stark ansteigenden positiven
Temperaturkoeffizienten auf, der die temperaturbegrenzende Eigenschaft des Materials
und damit des Heizelementes 2 gewährleistet.
-
In der Fig.1 sind die Heizelemente 2 gestrichelt dargestellt, da sie
von den obenliegenden Isolationsplättchen 5 für elektrische Isolation und von den
darunterliegenden Elektrodenanteilen 4 in dieser Ansicht verdeckt sind. Die Elektrodenanteile
4 und die diese Elektrodenanteile 4 miteinander verbindenden Streifenleiter 6 bilden
zusammen je einen einstückigen Elektrodenstreifen 3, mit dem sich die einzelnen
Esltleiter-Heizelemente 2 in einfacher Weise elektrisch parallelschalten lassen.
-
Aus Fig.2 ist andeutungsweise der zweite zugehörige Elektrodenstreifen
zu ersehen, der dort nur mit seinen mit 4 bezeichneten Elektrodenanteilen im Schnitt
sichtbar ist und dessen Streifenleiter 3 vor der Schnittebene liegen. Vorzugsweise
sind die beiden verwendeten Elektrodenstreifen identische Stanz- und Preßteile,
die aber gegeneinander seitenverkehrt eingebaut sind.
-
Wie bereits angedeutet, sind aufgrund der verwendeten Elektrodenstreifen
3 sämtliche in den Figuren dargestellten Kaltleiter-Heizelemente 2 zueinander parallelgeschaltet.
-
Vorzugsweise sind, wie bereits angedeutet, auf beiden Seiten des Kaltleiter-Heizelements
2 und den beiden daran anliegenden Elektrodenanteilen 4 Isolationsplättchen für
elektrische Isolation vorgesehen, so daß die Metallteile 11 und 12 der Heizeinrichtung
potentialfrei sein können.
-
Mit 11 ist die Beheizungsfläche in Form einer MetSllplatte bezeichnet,
die der Träger der erwähnten Wärmeleitungsstifte ist, von denen als Beispiel ein
einziger mit 14 bezeichnet zum Teil wiedergegeben ist.
-
Die in die Platte 11 der Beheizungsfläche gelangende Warme der Kaltleiter-Heizelemente
2 wird auf die Vielzahl derartiger Wärmeleitungsstifte 14 übertragen, und zwar mit
einer derartigen gleichmäßigen Verteilung, wie sie mit Hilfe der Platte 11 erreichbar
ist.
-
Mit 12 ist ein großflächiger Klemmbügel bezeichnet, von dem in Fig.1
vor allem die seitlichen Befestigungelaschen 15 zu sehen sind, mit denen der Klemmbügel
12 und die Platte 11 der Beheizungsfläche mit gutem Wärmekontakt miteinander verbunden
werden. Aus Gründen guter Wärmeleitung empfiehlt es sich, für die Platte 11 und
den Klemmbügel 12 Aluminium zu verwenden, und zwar mit einer relativ großen Dicke
von beispielsweise 1 bis 2,5 mm.
-
Zum besseren Verständnis werden in die weitere Erläuterung der dargestellten
Ausführungabeispiele der Erfindung noch die Fig.3 und 4 der entsprechenden Schnittdarstellungen
einbezogen.
-
Die Schnittdarstellung der Fig.3 zeigt wieder mit 2 bezeichnet ein
einzelnes Kaltleiter-Heizelement mit der wie angegebenen, vorzugsweise rechteckigen
Plätt-
chenform. Mit 4 bezeichnet sind die Elektrodenanteile der
Elektrodenstreifen 3 zu sehen, zu denen noch die Streifenleiter 6 gehören. Diese
Streifenleiter 6 sind gestrichelt dargestellt, weil sie in dieser Position hinter
der Schnittebene liegen. Ihre Höhe ist verschieden von der der Elektro.denanteile
4, wie dies im übrigen auch aus der Fig.2 bereits zu erkennen ist, wo die Verbindung
zwischen Elektrodenanteil 4 und Streifenleiter 3 ebenfalls jeweils eine Abkröpfung
aufweist. Damit läßt sich erreichen, daß die Streifenleiter 3 von den benachbarten
Teilen 11 und 12 einen so großen Abstand haben, daß eine zusätzliche elektrische
Isolation nicht erforderlich ist, wie sie z.B. durch die Isolationsplättchen 5 an
denjenigen Stellen, wo die Teile 11 und 12, diese Isolationsplättchen 5 und die
Elektrodenanteile 4 zusammen mit dem jeweiligen Kaltleiter-Heizelement 2 dicht aufeinanderliegen,
erreicht ist.
-
Die Schnittdarstellung der Fig.4 dient vor allem dazu, die Auftrennschlitze
16 des Klemmbügels 12 und den Positionierungskörper 8 erkennbar zu machen.
-
Um einen möglichst guten Wärmeübergang vom einzelnen Kaltleiter-Heizelement
2 auf die Platte 11 der Beheizungafläche und auf den Klemmbügel 12 zu erreichen,
werden das Kaltleiter-Heizelement 2, die Elelstrodenanteile 4 und die Isolationsplättchen
5 fest aufeinandergepreßt.
-
Der Klemmbügel ist dazu, wie noch näher zu erläutern ist, so ausgebildet,
daß er eine angepaßt hohe Federwirkung ausübt, sobald der Klemmbügel mit seinen
Flanschen 15 an der Platte 11 der BeheizungsSläche befestigt ist. Die Trennschlitze
16 erfüllen dabei den Zweck, daß jedes einzelne Kaltleiter-Heizelement für sich
allein dem Anpreßdruck des Klemmbügels 12 ausgesetzt ist und daß eventuelle Dickentoleranzen
nicht dazu
führen können, daß einzelne Kaltleiter-Heizelemente
2 unterschiedlich hohen Anpreßdruck erfahren, nur weil ein benachbartes Kaltleiter-Heizelement
2 etwas dicker ist. Die Trennschlitze 16 gehen vorsugsweise, wie aus Fig.4 zu ersehen
ist, bis praktisch auf den jeweiligen Flansch 15.
-
Der bereits erwähnte Positionierungskörper 8 dient dazu, die sämtlichen
einzelnen Teile des Aufbaues der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung zwischen der
Platte 11 der Beheizungsfläche und dem Klemmbügel 12 in der Position zu halten,
die den einzelnen Teilen angewiesen ist, und an denen sie auch im Betrieb sicher
verbleiben müssen.
-
Vorzugsweise wird ein einstückiger Positionierungskörper verwendet;
es können aber auch mehrere, vorzugsweise identische Positionierungskörper aneinandergesetzt
benutzt werden, wenn die Anzahl der Kaltleiter-Heizelemente groß ist und der Positionierungskörper
dann so groß sein müßte, daß leicht Bruchgefahr besteht.
-
Der Positionierungskörper besteht aus einem elektrisch isolierenden
Material; vorzugsweise ist er ein Formkörper aus einem glasfasergefüllten Kunststoff
(Crastin) oder ein hochtemperaturbeständiger Kunststoff wie Ryton. Seine Dicke ist
so gewählt, daß auf keinen Fall der Positionierungskörper solche Druckkraft des
Klemmbügels 12 aufnimmt, die für das einzelne Kaltleiter-Heizelement vorgesehen
ist.
-
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Ausbildung des
Klemmbügels. 12 mit den Bogenkanten 17, zu denen je eine Schrägfläche 18 gehört.
Die wie dar-
gestellte Ausführung der Bogenkanten 17 und Schrägfläche
18 ermöglicht es nämlich, mit dem Klemmbügel 12 eine Druckkraft für die einzelnen
Ealtleiter-Heizelemente 2 zu erzeugen, der. von einer im wesentlichen planflächigen
Andruckfläche 19 auf diese ausgeübt wird. Werden solche Bogenkanten 17 mit anschließender
Schrägfläche 18 weggelassen, wird z.B. eine nur jeweils 2-fache rechtwinklige Abkröpfung
vorgesehen, so führt dies daeu, daß bei unter mechanischer Spannung erfolgender
Verbindung der Flansche 15 undwder Platte 11 miteinander die mit 19 bezeichnete
Fläche konvex durchgebogen wird und vorzugsweise in der Mitte schlechter Wärmekontakt
zwischen Ealtleiter-Heizelement 2 und Klemmbügel 12 vor liegt.
-
Von ersichtlichem Vorteil ist es, für eine wie erfindungsgemäße Heizeinrichtung
nur eine Type von Saltleiter-Heizelementen 2 zu verwenden. Dies kann aber dazu führen,
daß im mittleren Bereich der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung höhere Temperaturen
als im Bereich der mehr am Rande liegenden Ealtleiter-Heizelemente auftritt. In
einfacher Weise kann aber bei der vorliegenden Erfindung ein zuverlässiger Ausgleich
dadurch erreicht werden, daß im Bereich derjenigen Kaltleiter-Heizelemente 2, in
denen höhere Temperatur in der Platte 11 auftreten würde, eine Wärmebremse für die
Wärmeübertragung eingebaut ist. Eine solche Wårmebremse kann z.B. darin bestehen,
daß auf einer oder auf beiden Seiten des Kaltleiter-Heizelementes 2 die Elektrodenanteile
4 ein oder mehrere Löcher haben, so daß diese Elektrodenanteile 4 einen geringeren
Wärmeübergang aufweisen als solche, die keine solche Löcher haben. Statt dessen
oder auch zusätzlich kann in einem solchen Bereich der Heizeinrichtung auch das
Isolationsplättchen 5 dicker gewählt sein, was ebenfalls auf
einen
etwas größeren Wärmewiderstand hinausläuft.
-
Dickere Isolationsplättchen können dort insbesondere deshalb ohne
das Auftreten zusätzlicher Schwierigkeiten verwendet werden, weil die Funktion des
Klemmbügels 12 für die einzelnen Kaltleiter-Heizelemente 2 aufgrund.
-
der Trennungsschnitte indivuell unterteilt ist. Andere, hier noch
zu erwähnende, gleichwirkende Maßnahmen sind, in einem solchen Bereich der erfindungsgemäßen
Heizeinrichtung ein Kaltleiter-Heizelement mit kleinerer Querschnittsfläche (bei
gleicher Dicke) und/oder ein solches aus einem Material mit etwas niedrigerer Curie-Temperatur
zu verwenden.
-
7 Petentansprüche 4 Figuren
L e e r s e i t e