DE3644033A1

DE3644033A1 - Flat heating element for a space heating device (room heating device)

Info

Publication number: DE3644033A1
Application number: DE19863644033
Authority: DE
Inventors: Josef Burkert
Original assignee: Horn GmbH and Co KG
Current assignee: Tecalemit GmbH and Co KG
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1987-06-25

Abstract

A flat heating element for a space heating device, which has an electrical heating wire embedded in a plastic layer or a corresponding resistance heating device as well as a metallic layer which lies firmly and in planar manner against the plastic layer, the heating element being surrounded by a housing having an air supply between a room-air inlet and a hot-air outlet, is intended to be improved with respect to the thermal budget and the behaviour in the case of thermally dependent stresses (voltages). For this purpose, the heating element (20) is of flexible construction and consists of a coated metal foil (23) and of a plastic mat (21) which is coated on with the heating wire (22) or the like being embedded. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein flächiges Heizelement für eine Raumheizvorrichtung, welches einen in eine Kunststoffschicht eingebetteten elektrischen Heizdraht oder eine entsprechende Widerstandsheizeinrichtung sowie eine an der Kunststoffschicht flächig festliegende metallische Schicht aufweist, wobei das Heizelement von einem Gehäuse mit einer Luftführung zwischen einem Raumlufteintritt und einem Warmluftausgang umgeben ist.The invention relates to a flat heating element for a Space heater, which one in a plastic layer embedded electrical heating wire or a corresponding resistance heater and one on the plastic layer is firmly attached metallic Has layer, wherein the heating element of a housing with an air duct between a room air inlet and is surrounded by a warm air outlet.

Die DE-PS 9 45 583 beschreibt eine elektrische Raumheizvorrichtung mit einem lotrecht angeordneten Gitterheizkörper in einem ihn umgebenden Gehäuse. Durch dessen aus Maschendraht gefertigte Seitenwände tritt Raumluft in den Gehäuseinnenraum und durchwandert den Gitterheizkörper, um anschließend das Gehäuse nach oben hin als Warmluft zu verlassen.DE-PS 9 45 583 describes an electric space heater with a vertically arranged grid radiator in a surrounding housing. Because of that from wire mesh manufactured side walls air enters the interior of the housing and wanders around the grid radiator to then close the housing upwards as warm air leave.

Zur Verbesserung eines derartigen Raumheizofens u. a. im Hinblick auf dessen verhältnismäßig großen Baumaße ist durch die DE-OS 33 44 898 ein plattenartiges Heizelement aus einer starren metallischen Leitwand als Träger für einen Widerstandsheizdraht oder auch für geätzte Widerstandsbahnen vorgeschlagen worden, der/die anderseits von einer Kunststoffschicht aus Silikon überspannt ist/sind. Dieses starre Gebilde ist im Gehäuse ebenfalls stehend angeordnet und begrenzt sowohl mit der Gehäuserückwand als auch mit der Gehäusevorderwand jeweils einen Luftleitkanal; die Raumluft zieht von unteren Eintrittsöffnungen zu oben am Gehäuse vorgesehenen Luftausgängen und erwärmt sich konvektiv dank des mit 400 bis 600 Watt betriebenen Heizelementes. Dazu ist jene Gehäusevorderwand in ihrem mittleren Bereich geschlossen sowie fuß- und kopfwärts mit Perforationszonen für den beschriebenen Raumluft- bzw. Warmluftdurchtritt ausgerüstet. Diese Perforationszonen erweitern sich in Draufsicht von unten nach oben, um den Luftdurchtrittsquerschnitt in Richtung der aufwärts strömenden Luft zu vergrößern.To improve such a space heater. a. in the With regard to its relatively large dimensions by DE-OS 33 44 898 a plate-like heating element from a rigid metallic guide wall as a support for a resistance heating wire or also for etched resistance tracks been proposed to the other is / are covered by a plastic layer of silicone. This rigid structure is also arranged upright in the housing and limited both with the rear wall of the housing also an air duct with the front wall of the housing; the room air draws from the lower inlet openings air outlets provided at the top of the housing and heated convective thanks to the 400 to 600 watt Heating element. That is the front wall of the housing in your middle area closed as well as foot and head with perforation zones for the described indoor air or hot air passage. These perforation zones expand from top to bottom in top view, around the air passage cross section in the direction of the upward to enlarge flowing air.

Bei diesem Raumheizgerät soll die nicht beschichtete vordere Oberfläche der als Wärmespeicher eingesetzten starren Metallplatte einen erheblichen Teil der von ihr aufgenommenen Wärme als Strahlungswärme zu der ebenfalls aus Metall bestehenden Vorderwand abgeben, welche ihrerseits erwärmt wird und dadurch gleichfalls Wärme nach außen abstrahlen soll.In this room heater, the uncoated front should Surface of the rigid used as heat storage Metal plate made up a significant part of the one it absorbed Heat as radiant heat to that also made of metal give up existing front wall, which in turn warms and thus also radiate heat to the outside should.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß eine Raumheizvorrichtung der eingangs erwähnten Art im Hinblick auf den Wärmehaushalt und thermisch bedingte Spannungen verbesserungsbedürftig ist. Zudem sollen Luftpolster zwischen den einzelnen Schritten vermieden werden.In practice it has now been shown that a space heater of the type mentioned at the outset with regard to the Heat balance and thermal stresses in need of improvement is. In addition, air cushions between the individual steps can be avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Heizelement aus einer - mit einer Eloxierung oder Lackierung - beschichteten dunklen sowie hochwärmeleitfähigen Metallfolie und einer auf diese unter Einschluß des Heizdrahtes od. dgl. aufvulkanisierten Kunststoffmatte, die gegebenenfalls gewebeverstärkt ist, herzustellen und das Heizelement so insgesamt flexibel auszubilden.To solve this problem, a heating element leads from one - coated with an anodizing or painting dark and highly thermally conductive metal foil and one on this including the heating wire or the like. Vulcanized plastic mat, which may be fabric reinforced is to manufacture and the heating element so to train flexibly overall.

Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß die einzelnen Schichten miteinander hochwärmeleitfähig verbunden sind und die Beschichtung der dünnen Metallfolie mit etwa gleicher Wärmeleitfähigkeit versehen ist. It is particularly important that the individual Layers are connected to each other with high thermal conductivity and the coating of the thin metal foil with about is provided with the same thermal conductivity.

Die Flexibilität erlaubt eine bessere Anpassung des Heizelementes an die jeweiligen Gegebenheiten und vor allem die Kompensation der thermisch bedingten Spannungen, die bei den üblichen Metallplatten von etwa 1 mm Dicke Verwindungen hervorrufen und sich dann bis in das Gehäuse fortsetzen. Derartige Spannungen treten auch bei Metallblechen geringer Dicke auf, nicht aber bei den erfindungsgemäß eingebauten Metallfolien, wozu bevorzugt Aluminiumfolien herangezogen werden, nämlich Blätter aus - auf 0,02 bis 0,004 mm Dicke - ausgewalzten Aluminiumlegierungen, welche zudem beidseits eloxiert sein können.The flexibility allows a better adaptation of the heating element to the respective circumstances and above all the compensation of the thermal stresses that with the usual metal plates with a twist of about 1 mm cause and then into the case continue. Such stresses also occur with metal sheets small thickness, but not in the invention built-in metal foils, preferably aluminum foils are used, namely leaves from - on 0.02 to 0.004 mm thickness - rolled aluminum alloys, which can also be anodized on both sides.

Überraschend ergibt sich gegenüber eingangs genannten Heizelementen erfindungsgemäß, daß das begrenzt flexible Heizelement aufgrund des homogenen Verbundes von Heizleiter, Kunststoffelement und nach thermischen Gesichtspunkten - wie Wärmedurchgangswerte und strahlungsfördernde Oberfläche - ausgelegter Wärmeleitfolie eine bessere Wärmeabgabe mit günstiger Energiebilanz anbietet, dies trotz der erheblichen Verminderung der Masse.Surprisingly, compared to the heating elements mentioned at the outset according to the invention that the limited flexible heating element due to the homogeneous combination of heating conductors, Plastic element and from a thermal point of view - such as heat transfer values and radiation-promoting surface - designed thermal conduction better heat dissipation offers with a favorable energy balance, despite the significant reduction in mass.

Das Heizelement wird thermisch noch optimiert, indem die Verteilung der Leistungsdichte auf den Verbund abgestimmt ist und somit Strahlung und Konvektion erzeugt.The heating element is thermally optimized by the distribution of power density matched to the network is and thus generates radiation and convection.

Als Beschichtung für die Folie eignet sich erfindungsgemäß beispielsweise ein Silikonlack oder Polyetasulfon.The coating for the film is suitable according to the invention for example a silicone lacquer or polyetasulfone.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, das Heizelement mit zwei die Kunststoffmatte samt Heizdraht od. dgl. zwischen sich einschließenden beschichteten und flächig festliegenden Metallfolien, bevorzugt Aluminiumfolien der bereits beschriebenen Art, zu versehen und so eine weitergehende Verbesserung zu erreichen, ohne daß dadurch die vorgeschriebene Flexibilität vermindert wird. It is also within the scope of the invention to include the heating element two the plastic mat with heating wire or the like between enclosing coated and fixed Metal foils, preferably aluminum foils already described type, and thus a further To achieve improvement without the prescribed Flexibility is reduced.

Die dunkel beschichtete Oberfläche der Aluminiumfolie begünstigt - wie bereits erörtert - die Wärmeabstrahlung in einem Maße, daß es besonderer Luftleitkanäle nicht mehr bedarf; die gesamte Frontfläche des - das erfindungsgemäße Heizelement aufnehmenden - Gehäuses kann perforiert sein.The dark coated surface of the aluminum foil favors - As already discussed - the heat radiation to an extent that there are no special air ducts needs more; the entire front surface of the - the invention Heating element receiving - housing can be perforated be.

Das flexible Heizelement des erfindungsgemäßen Aufbaus führt bei niederen Betriebstemperaturen zu guten Heizergebnissen; die durchziehende Raumluft wird auf etwa 60°C erwärmt bei mäßigem Energiebedarf.The flexible heating element of the construction according to the invention leads to good heating results at low operating temperatures; the air flowing through becomes about Warms up to 60 ° C with moderate energy consumption.

Die unerwünschten und nach außen - etwa am Gehäuse - wirkenden Kräfte, die durch Verwindung des Heizelementes entstehenden, treten gar nicht mehr auf, da das erfindungsgemäß ausgebildete Heizelement innerhalb der Grenzen seiner Elastizität entstehende Spannungen zu kompensieren vermag.The unwanted and externally - for example on the housing - acting forces caused by torsion of the heating element arising, no longer occur, since this is according to the invention trained heating element within the limits of its Tension is able to compensate for elasticity.

Als weitere Hilfe hierzu dient der Gedanke, das erfindungsgemäße Heizelement lose zwischen einer Führung aus zueinander weisenden U-Schienen anzuordnen bzw. jenes Heizelement elastisch aufzuhängen, wozu Federelemente herangezogen werden können.
A further aid to this is the idea of loosely arranging the heating element according to the invention between a guide made of U-rails pointing towards one another, or elastically suspending that heating element, for which spring elements can be used.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred embodiment and based on the drawing; this shows in:

Fig. 1: eine Schrägsicht auf einen flachen Heizkörper; Fig. 1: a perspective view of a flat radiator;

Fig. 2: den Schnitt durch Fig. 1 nach deren Linie II- II; Fig. 2: the section through Figure 1 along the line II-II;

Fig. 3: ein Detail aus Fig. 2 in vergrößerter Wiedergabe. FIG. 3 shows a detail of Figure 2 in an enlarged view..

Ein flacher Heizkörper 10 einer Tiefe n von beispielsweise 50 mm weist gemäß Fig. 1, 2 eine Gehäuserückwand 11 mit angeformtem Bodenstreifen 12 auf sowie eine Frontwand 13 mit einem Firststreifen 14. Letzterer und Frontwand 13 sind einstückig aus perforiertem Blech hergestellt und mit der Gehäuserückwand 11 bzw. dem Bodenstreifen 12 lösbar verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Perforation von Frontwand 13 und Firststreifen 14 lediglich in einem kleinen Ausschnitt in Fig. 1 bei 15 angedeutet.A flat heating element 10 of a depth n of for example 50 mm has, according to Fig. 1, 2, a housing rear wall 11 with molded bottom strip 12 and a front wall 13 with a first strip 14. The latter and the front wall 13 are made in one piece from perforated sheet metal and releasably connected to the rear wall 11 and the bottom strip 12 . For reasons of clarity, the perforation of front wall 13 and ridge strip 14 is only indicated in a small section in FIG. 1 at 15 .

Im Innenraum 18 des aus Gehäuserückwand 11, Bodenstreifen 12, Frontwand 13, Firststreifen 14 und Seitenwänden 16 bestehenden Gehäuse 17 ist in Abstand a bzw. b zur Gehäuserückwand 12 bzw. Frontwand 13 ein Heizelement 20 untergebracht, welches in sich flexibel ausgebildet ist; in eine Kunststoffmatte 21 ist ein mäanderartig gelegter Heizdraht 23 eingebettet, der andererseits von einer dünnen Metallfolie 23 überdeckt wird, im ausgewählten Ausführungsbeispiel von einer elektrisch oxydierten Aluminiumfolie 23, die beidseits einen schützenden, elektrisch isolierenden Oxydüberzug 24, 25 anbietet. Die Mantelschicht 24, 25 kann jedoch auch in anderer Weise hergestellt sein, beispielsweise als Lacküberzug oder in Form einer sehr dünnen Folienhaut aus Kunststoff.In the interior 18 of the housing 17 consisting of the housing rear wall 11 , floor strips 12 , front wall 13 , ridge strips 14 and side walls 16 , a heating element 20 is accommodated at a distance a or b from the housing rear wall 12 or front wall 13 , which element is designed to be flexible; A meandering heating wire 23 is embedded in a plastic mat 21 , which on the other hand is covered by a thin metal foil 23 , in the selected exemplary embodiment by an electrically oxidized aluminum foil 23 , which offers a protective, electrically insulating oxide coating 24, 25 on both sides. The cladding layer 24, 25 can, however, also be produced in another way, for example as a lacquer coating or in the form of a very thin film skin made of plastic.

Die obere Kante des Heizelementes 20 ist in Fig. 3 zu erkennen, wobei die einzelnen Schichten 21, 22, 23 überhöht und unmaßstäblich dargestellt sind - so beträgt beispielsweise die Dicke e der - unter Ausschluß eines Luftpolsters aufvulkanisierte - Kunststoffmatte 21 etwa 0,8 mm und ist damit erheblich größer als die Dicke i der Aluminiumfolie 23 von bevorzugt 0,004 bis 0,02 mm.The upper edge of the heating element 20 can be seen in FIG. 3, the individual layers 21, 22, 23 being exaggerated and not shown to scale - for example, the thickness e of the plastic mat 21 vulcanized on with the exclusion of an air cushion is approximately 0.8 mm and is thus considerably larger than the thickness i of the aluminum foil 23 of preferably 0.004 to 0.02 mm.

In Fig. 3 schmiegt sich diese Aluminiumfolie 23 an ein versteifendes Aluminiumprofil 26 an, dessen andere Seite mit der Kunststoffmatte 21 verbunden ist. Ein in der Zeichnung wegen der aus Gründen besserer Übersicht überhöhten Wiedergabe bei 30 aufscheinender zwickelförmiger Spalt ist in der Praxis ebenso geschlossen wie die Räume zwischen den Heizdrahtabschnitten 22; letztere sind - wie beschrieben - in die Kunststoffschicht 21 zumindest mit dem größten Teil ihres Querschnittes eingebettet. Die Kunststoffschicht 21 ist flächig auf die Aluminiumfolie 23 aufkaschiert bzw. mit dieser durch einen Vulkanisiervorgang verbunden.In Fig. 3, this aluminum foil 23 nestles against a stiffening aluminum profile 26 , the other side of which is connected to the plastic mat 21 . A in the drawing, for the sake of better clarity, excessive rendering at 30 apparent gusset gap is closed in practice as well as the spaces between the heating wire sections 22 ; the latter are - as described - embedded in the plastic layer 21 at least with most of its cross section. The plastic layer 21 is laminated flat onto the aluminum foil 23 or connected to it by a vulcanization process.

Das Heizelement 20 wird gemäß Fig. 2 mit den am unteren und oberen Rand verlaufenden Aluminiumprofilen 26 in Halteschienen 28 U-förmigen Querschnittes eingesetzt, die ihrerseits mit dem Gehäuse 17 verbunden sind.The heating element 20 is used according to FIG. 2 with the aluminum profiles 26 running on the lower and upper edge in holding rails 28 of U-shaped cross section, which in turn are connected to the housing 17 .

In Fig. 3 ist ein Federelement 29 angedeutet, welches - statt der Halteschienen 28 - das flächige Heizelement 20 an das Gehäuse 17 anschließt. Sowohl diese Kraftspeicher 29 als auch die Halterung des Heizelementes 20 in jenen Halteschienen 28 ermöglicht eine Kompensation der bei Temperaturzunahme am Heizelement 20 auftretenden Verspannungen.In Fig. 3, a spring element 29 is indicated, which - instead of the holding rails 28 - connects the flat heating element 20 to the housing 17 . Both this energy accumulator 29 and the mounting of the heating element 20 in those holding rails 28 make it possible to compensate for the stresses that occur on the heating element 20 when the temperature increases.

In der Zeichnung ist nicht zu erkennen, wie die aus dem Heizelement 20 herausragenden Enden des Heizdrahtes 22 an einen Temperaturregler angeschlossen sind, welcher für eine Betriebstemperatur von etwa 180°C Sorge trägt.In the drawing it cannot be seen how the ends of the heating wire 22 protruding from the heating element 20 are connected to a temperature controller which ensures an operating temperature of approximately 180.degree.

Claims

1. sized heating element for a space heater having an embedded in a plastic layer electric heating wire or a corresponding resistance heating means and a surface downer to the plastic layer metallic component, wherein the heating element is surrounded by a housing with an air duct between an air inlet and a hot air outlet, characterized characterized in that the heating element ( 20 ) consists of a dark and highly heat-conductive metal foil ( 23 ) coated with anodizing or painting, and a plastic mat ( 21 ) vulcanized onto it, including the heating wire ( 22 ) or the like, this heating element overall is flexible.

2. Heating element according to claim 1, characterized in that the plastic mat ( 21 ) with the heating wire ( 22 ) or the like. Arranged between coated metal foils ( 23 ) and is connected flat to these.

3. Heating element according to claim 1 or 2, characterized by an anodized or painted film ( 23 ) made of an aluminum alloy.

4. Heating element according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is provided at least on a surface edge with a rigid profile ( 26 ).

5. Heating element according to claim 4, characterized in that the rigid profile ( 26 ) between the layers ( 21, 23 ) of the flexible heating element ( 20 ) is inserted and firmly connected thereto.

6. Heating element according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is inserted in two holding rails ( 28 ) U-shaped cross section with mutually facing channel openings.

7. Heating element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that it is suspended from energy stores ( 29 ) in the housing ( 17 ).

8. Heating element according to at least one of claims 3 to 7, characterized in that the plastic mat ( 21 ) is directed towards the rear wall of the housing ( 11 ).