DE3730161A1 - Elektrisches heizelement - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Heizelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs. Bereits aus der DE-Al 26 14 433 ist ein elektrisches Heizelement bekannt, bei dem wenigstens ein Widerstandskörper aus PTC-Material mit zwei, im wesentlichen ebenen Außenflächen zwischen wenigstens zwei, im wesentlichen ebenen Elementen aus leitfähigem Material angeordnet ist. Die beiden Elemente aus leitfähigem Material sind an eine elektrische Energiequelle anschließbar und die Elemente sowie der Widerstandskörper sind mit einer Isolationsschicht umgeben und insgesamt in einen Innenraum eines zu beheizenden Körpers ein­ bringbar. Um Probleme hinsichtlich des Wäremeüberganges bei dem bekannten Heizelement zu vermeiden, die aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen zum Einsatz kommenden Materialien entstehen können, ist vorgesehen, die Elemente aus leitfähigem Material mit federelastischen, gekrümmten Schenkeln zu versehen, die an der Innenwand eines das Heizelement umgebenden Gehäuses anliegen.

Obwohl durch diese bekannte Anordnung ein befriedigender Wärme­ übergang innerhalb des Heizelementes erreicht wird, treten ins­ besondere hinsichtlich einer günstigen Herstellbarkeit Schwierig­ keiten auf. Einerseits lassen sich die Elemente mit den gekrümmten Schenkeln nur mit relativ komplizierten Einpreßwerkzeugen in das sie umgebende Gehäuse einsetzen bzw. einpressen, da die Elemente einen relativ großen Hohlraum in Bezug auf ihre Wandstärke auf­ weisen und eine nur geringe Anlagefläche für die Einpreßwerkzeuge zur Verfügung steht. Andererseits liegen die Elemente, die neben ihrer Federwirkung auch den Wärmeübergang vom Heizelement zur Außenhülse verbessern sollen, zumindestens in den Teilbereichen, die in etwa der Dicke der Heizelemente entsprechen, nicht an der Innenwand der Hülse an. Hierdurch ist kein optimaler Wärmeübergang gewährleistet. Weiterhin sind die Elemente an sich in der Regel aus Aluminium hergestellt und im Vergleich zu Kunststoffmateria­ lien relativ kostspielig. Schließlich ist das bekannte Heizelement insofern recht kompliziert aufgebaut, als um die beiden Elemente herum zwei separate Rohrteile und gegebenenfalls noch eine Schicht aus elastischem, elektrisch isolierendem Material angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement zu schaffen, welches relativ einfach und kostengünstig herstellbar ist. Gleichzeitig soll ein guter Wärmeübergang zwischen dem Wider­ standskörper und dem zu erwärmenden Körper gewährleistet sein.

Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Heizelement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Dadurch, daß die Elemente, der Widerstandskörper und die Isola­ tionsschicht eine montierbare Baugruppe bilden, die Baugruppe über einen Teilbereich einer Umfangslinie eines zu einer Längsachse der Baugruppe senkrechten Querschnitts mit einer Struktur aus elas­ tischem Material umfaßt ist und die Außenabmessungen der die Bau­ gruppe umfassenden Struktur im ungepreßten Zustand (also vor Ein­ bringung in den Körper) die Abmessungen des Innenraums zumindest in Teilbereichen übertreffen, läßt sich das Heizelement äußerst einfach zusammen- und in den zu beheizenden Körper einbauen. Das Heizelement weist ein Minimum an Bauteilen und sehr gute Wärme­ übergangseigenschaften auf. Insgesamt gesehen ist das Heizelement äußerst preisgünstig herstellbar. Aufgrund des kompakten Aufbaus, nahezu ohne Hohlräume, läßt sich das Heizelement mit einfach aus­ gestalteten Einpreßwerkzeugen in den zu beheizenden Körper ein­ setzen.

Unter der Umfangslinie bzw. dem Umfang eines einer mit Ein­ schnitten oder Ausnehmungen versehenen Fläche oder Querschnitts soll im folgenden derjenige Graph verstanden werden, welcher sich unter Vernachlässigung derartiger Einschnitte bzw. Ausnehmungen unter stetiger Ergänzung der Umfangslinie in den Einschnitts- bzw. Ausnehmungsbereichen ergibt. In etwa erhält man den Umfang bzw. die Umfangslinie im oben definierten Sinn durch den Kurvenverlauf eines Bandes mit gewisser Steifigkeit, das um die mit Einschnitten bzw. Ausnehmungen versehene Fläche bündig herumgelegt ist. Klei­ nere Ausnehmungen bzw. Einschnitte werden von diesem Band über­ deckt und ändern den Umfang bzw. die Umfangslinie der Fläche im ganzen gesehen nicht oder nur unwesentlich.

Die Ausgestaltungen des Außenumfangs der ungepreßten Struktur als zweiseitig abgeplatteter Kreisring, Oval, Ellipse, Pascal′sche Schnecke bzw. Kardioide oder als scherenartig auseinandergeklappte Halbkreissektoren oder eine Kombination dieser Umfangsformen er­ weisen sich als besonders günstig, wenn der Innenraum des zu be­ heizenden Körpers einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Für nichtkreisförmige Querschnitte des Innenraums, so zum Beispiel rechteckige Querschnitte, ist der Außenumfang der ungepreßten Struktur entsprechend anzupassen, mit der Maßgabe, daß zumindes­ tens eine Außenabmessung der Struktur die Abmessung des Innenraums zumindest partiell überschreitet. Für den Fall, daß der Innenraum einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, soll der maximale Durchmesser einer der Umfangslinien der Struktur den Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts überschreiten. Hier­ durch wird eine Pressung des Widerstandskörpers bevorzugt in einer Achse, die durch den maximalen Durchmesser gegeben ist, erzielt. Dadurch, daß der kleinere Durchmesser einer der Umfangslinien den Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts unterschreitet, wird der Einpreßvorgang der Baugruppe mitsamt der Struktur in einen Innenraum eines zu beheizenden Körpers insofern erleichtert, als die Struktur zumindestens teilweise aufgrund der Pressung in freie Bereiche des Innenraums ausweichen kann. Wird der Außenumfang der Struktur derart gestaltet, daß der zum maximalen Durchmesser ge­ hörige Radiusvektor im wesentlichen senkrecht auf den Außenflächen des von der Struktur umfaßten Widerstandskörpers steht, so erfolgt in vorteilhafter Weise eine Pressung der gesamten Baugruppe über­ wiegend auf die ebenen Außenflächen des Widerstandskörpers, so daß eine sichere elektrische Verbindung zwischen den Elementen aus leitfähigem Material und dem Widerstandskörper gegeben ist. Da­ durch, daß die Struktur einen an die Umfangslinie der Baugruppe angepaßten Hohlraum zur Aufnahme der Baugruppe aufweist, ist ein problemloses Einsetzen der Baugruppe möglich, da die Struktur keine Pressung der Baugruppe bewirkt, solange sie nicht in den be­ heizbaren Körper eingebracht ist. Der problemlose Zusammenbau der Struktur und der Baugruppe wird insbesondere dadurch begünstigt, daß die Struktur entlang der Längsachse einen schlitzförmigen Ein­ schnitt aufweist, der sich über die gesamte Wandstärke der Struk­ tur erstreckt. Darüber hinaus erweist sich dieser schlitzförmige Einschnitt beim Einbau der die Baugruppe umfassenden Struktur in den Innenraum des zu beheizenden Körpers insofern als Vorteil, als die Struktur einer Pressung in gewissem Umfang durch Materialver­ lagerungen in den schlitzförmigen Einschnitt ausweichen kann. Eine Struktur mit zwei, einander in etwa diametral gegenüberliegenden schlitzförmigen Einschnitten, die sich über die gesamte Wandstärke der Struktur erstrecken, hat den Vorteil, daß diese Struktur mit relativ unaufwendigen Spritzwerkzeugen herstellbar ist. Die Dicke der schlitzförmigen Einschnitte wird vorteilhafterweise geringer als insbesondere die halbe Dicke des Widerstandskörpers bemessen. Durch diese Maßnahme liegt insbesondere auch in den Seitenbe­ reichen des Widerstandskörpers eine gute Wärmeübertragung vor. Darüber hinaus wird die Baugruppe in der Struktur definiert ge­ lagert, so daß unkontrollierte Verschiebungen der Baugruppe bezüg­ lich der Struktur während des Einpreßvorganges vermieden werden. Eine weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß an einer Wand des Innenraums wenigstens eine, bevorzugt jedoch zwei Führungsleisten vorgesehen sind, die mit entsprechenden Ausnehmungen an der Außen­ wand der Struktur korrespondieren. Eine Torsion oder Verdrehung der Struktur während des Einpreßvorganges ist durch diese Maßnahme ausgeschlossen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, an einer auf Biegung beanspruchten Wand eines Hohlraumes der Struktur eine keilförmige Ausnehmung in Längsachsrichtung vorzusehen. Durch die Verringerung der Materialstärke der Struktur an einer auf Bie­ gung beanspruchten Wand wird der Gefahr einer Rißbildung in der Struktur beim Einpreßvorgang entgegengewirkt. Die Maßnahme, zwi­ schen der Außenwand der Struktur und der Wand des Innenraums eine geschlitzte Hülse aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit vor­ zusehen, erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn der zu beheizende Körper aus einem Material geringer Wärmeleitfähig­ keit, beispielsweise aus Kunststoff besteht.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 einen zu einer Längsachse des Heizelements senkrechten Querschnitt in zwei Ausführungsbeispielen mit der Struktur im ungepreßten Zustand,

Fig. 2 einen zu einer Längsachse des Heizelements senkrechten Querschnitt in drei Ausführungsbeispielen mit der Struktur im gepreßten Zustand und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Heizelement gemäß Fig. 2b (Linie 3b-3b) und Fig. 2c (Linie 3a-3a).

In Fig. 1a, 2a ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Heiz­ elements 10 im Querschnitt dargestellt. Ein Widerstandskörper 12, dessen Widerstandswert eine PTC-Charakteristik aufweist, ist mit zwei im wesentlichen ebenen Außenflächen 14 versehen. Auf den Außenflächen 14 liegen ebene Elemente 16 auf, die aus einem elek­ trisch leitfähigen Material, beispielsweise Aluminium, bestehen. Um den Widerstandskörper 12 und die Elemente 16 herum ist eine Isolationsschicht 18, zum Beispiel in Form einer Kaptonfolie, angeordnet. Der Widerstandskörper 12, die Elemente 16 und die Iso­ lationsschicht 18 bilden eine Baugruppe 20, welche beispielsweise in einer Vormontagelinie zusammengebaut und der Endmontagelinie je nach Bedarf als diskrete Baugruppe zugeführt wird. Die Baugruppe 20 wird über einen Teilbereich einer Umfangslinie 22 von einer Struktur 24 aus elastischem, bevorzugt elektrisch isolierendem Material, beispielsweise von einer Quarzsand-Silikon-Struktur um­ faßt. In einem Teilabschnitt der Umfangslinie 22 weist die Struk­ tur 24 einen schlitzförmigen Einschnitt 34 auf, der sich von einer Außenumfangslinie der Struktur 24 bis zur Baugruppe 20 erstreckt. Der schlitzförmige Einschnitt 34 besitzt eine lichte Weite, die einem Bruchteil der Dicke des Widerstandskörpers 12 bzw. der Bau­ gruppe 20 entspricht. Im Ausführungsbeispiel ist diese Weite auf etwa 1/5 der Dicke des Widerstandskörpers 12 bemessen. Aber auch Weiten bis zu etwa der halben Dicke des Widerstandskörpers 12 sind vorteilhaft. Durch diese Maßnahme wird eine gute Wärmeübertragung auch in den Randseitenbereichen des Widerstandskörpers 12 gewähr­ leistet.

Die gesamte, die Baugruppe 20 umfassende Struktur 24 ist in einen Innenraum 26 eines zu beheizenden Hohlkörpers 28 unter Pressung eingeschoben. Der Einschnitt 34 in der Struktur 24 dient unter anderem dazu, Materialverschiebungen in der Struktur 24, die beim Einschieben in den Körper 28 aufgrund der Pressung auftreten, auf­ zunehmen.

In Fig. 1a ist der Körper 28 gestrichelt und die Form der Struktur 24 im ungepreßten Zustand vor Einbringung in den Körper 28 durch­ gezogen dargestellt. Die Form der Umfangslinie der ungepreßten Struktur 24 läßt sich annähernd durch einen Vollkreis mit einem über den Mittelpunkt hinausgehenden segmentartigen Einschnitt zwischen den mit A 1, A 2 bezeichneten Pfeilen beschreiben, bei dem die beiden nahezu halbkreisförmigen Sektoren scherenartig gegen­ einander aufgeklappt sind. Mathematisch läßt sich eine derartige Umfangslinie annäherungsweise durch eine Pascal′sche Schnecke bzw. eine Kardioide beschreiben (siehe beispielsweise Bronstein- Semendjajew, Taschenbuch der Mathematik, 6. Auflage, 1956 unter "Kurven 4. Ordnung"). Diese Beschreibung ist jedoch nicht voll­ kommen exakt und stellt lediglich einen Versuch dar, die in der Abbildung dargestellte Kurve in Worten faßbarer zu machen. In dem Bereich, in dem ein Radiusvektor der Umfangslinie der Struktur 24 in etwa senkrecht auf den Außenflächen 14 des Widerstandskörpers 12 steht, weist der Durchmesser der Struktur 24 ein maximales Übermaß gegenüber dem Durchmesser des im vorliegenden Falle kreis­ förmigen Innenraumes 26 des Körpers 28 auf. Dieses Übermaß fällt in den Teilbereichen A 1- B 1 sowie A 2- B 2 bis auf Null ab und geht im Bereich B 1- B 2 in ein Untermaß über. Im Bereich A 1- A 2 weist die Struktur 24 den schlitzförmigen bzw. segmentartigen Einschnitt 34 auf, der sich über die gesamte Wandstärke der Struktur 24 er­ streckt. Die Struktur 24 weist einen an die Umfangslinie 22 ange­ paßten Hohlraum zur Aufnahme der Baugruppe 20 auf. Die Baugruppe 20 wird gemäß Fig. 1a lose von der ungepreßten Struktur 24 umfaßt, ist jedoch gegen ein unbeabsichtigtes seitliches Herausrutschen aus der Struktur 24 durch Vorsprünge 48, die die Seitenwände des Hohlraums bilden, gesichert. Vor einem Einpressen der die Bau­ gruppe 20 umfassenden Struktur 24 in den Innenraum 26 des Körpers 28 werden die beiden halbkreisförmigen Sektoren zusammengeklappt, so daß die Struktur 24 die Baugruppe 20 bündig umschließt.

Anschließend wird die Struktur 24 mitsamt der Baugruppe 20 mittels herkömmlicher, einfach aufgebauter Einpreßwerkzeuge in den Innen­ raum 26 hineingedrückt. Materialverschiebungen innerhalb der Struktur 24, die aufgrund der Pressung auftreten, können in Rich­ tung des Bereichs B 1- B 2 und des Bereichs des Einschnitts 34 statt­ finden. Über diese Pressung, die aufgrund der Formgebung der Struktur 24 überwiegend über die Isolationsschicht 18 und die Ele­ mente 16 auf die Außenflächen 14 des Widerstandskörpers 12 wirkt, wird zum einen für eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen den Elementen 16 und den Außenflächen 14 und zum anderen für einen innigen Wärmekontakt zwischen dem Widerstandskörper 12 und dem zu beheizenden Körper 28 gesorgt. Darüber hinaus ist der Zusammenbau äußerst einfach zu tätigen und aufgrund der geringen Einzelteile­ anzahl schnell durchzuführen. Insgesamt gesehen ist ein derartiges Heizelement äußerst wirtschaftlich zu fertigen und weist eine hohe Funktionssicherheit und gute Wärmeleitfähigkeit auf.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Formgebung der Struktur 24 ist in den Fig. 1b, 2b und 3b dargestellt. Zu der Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels identische Teile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Abweichend zum ersten Ausführungsbei­ spiel ist die Struktur 24 mit zwei schlitzförmigen, einander im wesentlich diametral gegenüberliegenden Einschnitten 36 versehen. Die Struktur 24 wird somit aus zwei im Querschnitt in etwa halb­ kreisförmigen Körpern 50 gebildet, wenn man einmal von dem Hohl­ raum zur Aufnahme der Baugruppe 20 absieht. Aufgrund des symmetri­ schen Aufbaus der beiden Körper 50 ergibt sich der Vorteil, daß die Körper 50 in ein- und derselben, sehr unkompliziert aufge­ bauten Spritzgußform hergestellt werden können. Wie aus Fig. 1b ersichtlich, ist der Außenumfang der Struktur 20 der Form eines Ovals angepaßt, wobei der maximale Durchmesser des Ovals den Durchmesser des Innenraums 26 des Körpers 28 überschreitet. Der im Bereich der Einschnitte 36 vorliegende minimale Durchmesser des Ovals unterschreitet dagegen den Durchmesser des Innenraums 26. Der Übergang von Übermaß auf Untermaß und umgekehrt tritt in den durch die Pfeile A 1, A 2, B 1, B 2 bezeichneten Bereichen auf. Der Aufbau der Baugruppe 20 ist zu dem im ersten Ausführungsbeispiel geschilderten Aufbau identisch und wird nicht näher beschrieben. Die Montage des Heizelements 10 läuft in ähnlicher Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel ab. Nach Einfügen der Baugruppe 20 in den an die Umfangslinie 22 der Baugruppe 20 angepaßten Hohlraum zwischen den beiden halbkreisförmigen Körpern wird die Struktur 24 vor dem Einpressen in den Innenraum 26 des Körpers 28 vorüber­ gehend durch mechanische Haltemittel zusammengehalten. Die durch das Einpressen verursachten Materialverschiebungen in der Struktur 24 werden durch die hierfür extra vorgesehenen Freiräume im Be­ reich der Einschnitte 36 und in den Teilbereichen A 1- A 2 sowie B 1- B 2 aufgenommen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel liegt der Bereich des größten Übermaßes der Struktur 24 gerade in solchen Abschnitten, in denen der Radiusvektor der ovalförmigen Umfangs­ linie in etwa senkrecht auf den ebenen Außenflächen 14 des Wider­ standskörpers 12 steht. Somit ist gerade für diese Bereiche des Widerstandskörpers 12 für eine maximale Anpressung der Elemente 16 an den Widerstandskörper 12 gesorgt. Die Dicke der schlitzförmigen Einschnitte 36 der Struktur 24 beträgt wiederum nur ein Bruchteil, insbesondere weniger als die halbe Dicke des Widerstandskörpers 12.

In Fig. 3b ist ein Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 2b entlang der Linie 3b-3b dargestellt. Natürlich ist es auch möglich, mehrere Widerstandskörper 12 zwischen den Elementen 16 anzuordnen und die Anordnung mit einer Isolationsschicht 18 zu versehen. Durch den Einsatz mehrerer Widerstandskörper läßt sich insbesondere in axialer Richtung des Körpers 28 eine relativ gleichmäßige Beheizung gewährleisten.

In Fig. 2c sind einige Modifikationen anhand einer Formgebung der Struktur gemäß Fig. 2a dargestellt. Die Modifikationen können je­ doch einzeln oder auch in Kombination an jeder geeigneten Form­ gebung, zum Beispiel gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2b, vorgesehen werden. Der Einpreßvorgang der Struktur 24 in den Innenraum 26 des Körpers 28 wird insbesondere dadurch vereinfacht, daß an der Wand des Innenraums 26 insbesondere ein oder mehrere, vorzugsweise keilförmige Führungsleisten 38 angeformt sind. Die Struktur 24 weist entsprechende, mit den Führungsleisten 38 korrespondierende Ausnehmungen auf. Für den Fall, daß mehrere Führungsleisten 38 und Ausnehmungen 40 vorgesehen sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese äquidistant auf dem Innen­ umfang des Körpers 28 bzw. dem Außenumfang der Struktur 24 anzu­ ordnen. Durch diese Maßnahme werden Torsionen der Struktur 24 an sich bzw. Verdrehungen der Struktur 24 innerhalb des Innenraums 26 während des Einpreßvorgangs vermieden. Unerwünschte innere Span­ nungen in der Struktur 24 bzw. der Baugruppe 20, die zu einer Ver­ ringerung der Pressung und damit zu unerwünschten Wärmeübergangs­ barrieren oder zu einer Erhöhung des Übergangswiderstandes zwi­ schen den Elementen 16 und dem Widerstandskörper 12 führen können, werden durch diese Maßnahme vermieden. Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, an einer an die Baugruppe 20 angrenzenden Innenwand der Struktur 24 eine vorzugsweise keilförmige Ausnehmung vorzusehen. Bevorzugt wird die Ausnehmung 42 in solchen Bereichen der Struktur 24 vorgesehen, die einer stärkeren Biegebeanspruchung unterworfen werden. Für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1a, 2a ist dies vor allem in den diametral dem Einschnitt 34 gegenüber­ liegenden Bereichen der Struktur 24 der Fall. Die durch eine der­ artige Maßnahme bewirkte Materialschwächung der Struktur 24 för­ dert in hohem Maße die Biegeelastizität der Struktur 24 und ver­ ringert die Gefahr einer Rißbildung im Material.

Insbesondere für den Fall, daß der zu beheizende Körper 28 aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel aus Kunststoff besteht, kann es für bestimmte Anwendungsfälle vorteil­ haft sein, zwischen dem Körper 28 und der Struktur 24 eine Hülse 44 aus Material hoher Wärmeleitfähigkeit vorzusehen. Dabei kann die Hülse 44 aus Messing oder Aluminium oder ähnlichen Materialien hergestellt sein. Durch eine sehr geringe Wandstärke der Hülse im Bereich von einigen Zehntel Millimetern und durch das Vorsehen eines Längsschlitzes 46 in axiale Richtung wird eine hohe Elasti­ zität dieser Hülse 44 erreicht, so daß sich die Hülse 44 form­ schlüssig den Außenkonturen der Struktur 24 bzw. der Kontur des Innenraums 26 unter Vermeidung unerwünschter zusätzlicher Wärme­ übergangswiderstände anpassen kann. Die Hülse 44 dient ausschließ­ lich der Vergleichmäßigung der Wärmeströmung von der Struktur 24 zu dem Körper 28. Für den Fall, daß an der Innenwand des Körpers 28 Führungsleisten 38 angeformt sind, wird der Längsschlitz 36 derart bemessen, daß eine Führungsleiste 38 in den Längsschlitz 36 hineingreifen kann. Sind weitere Führungsleisten 38 vorgesehen, so ist die Hülse längs der Außenwand mit entsprechenden, den Füh­ rungsleisten 38 in der Form angepaßten Sicken 52 auszustatten. In Fig. 3a ist ein axialer Längsschnitt durch das Heizelement der Fig. 2c entlang der Linie 3a-3a dargestellt, wobei zu Fig. 2c gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Auch für diese Ausführungsform kann es sich als vorteilhaft erweisen, meh­ rere Widerstandskörper 12 in der Baugruppe 20 vorzusehen. Für den Fall, daß die Hülse 44 bei einer Struktur 24 nach dem Ausführungs­ beispiel der Fig. 1b, 2b Verwendung findet, ergibt sich der zu­ sätzliche Vorteil, daß die Hülse 44 als mechanische Fixierung für die beiden halbkreisförmigen Körper 50 der die Baugruppe 20 auf­ nehmenden Struktur 24 vor Beginn des Einpreßvorganges dient.

Die Formgebung der Struktur 24 ist nicht auf die hier dargestell­ ten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann es sich als vorteil­ haft erweisen, den Außenumfang der ungepreßten Struktur 24 ellip­ senförmig oder in Form eines diametral abgeplatteten Kreisringes zu gestalten. Insbesondere für Innenräume 26 des zu beheizenden Körpers 28, deren Querschnitt nicht kreisförmig ist, sind völlig andere Formgebungen der Struktur 24 denkbar. Wichtig ist aller­ dings die Maßnahme, daß die Struktur in den Bereichen der Bau­ gruppe 20, in denen die Elemente 16 auf den Widerstandskörper 12 aufliegen, einen hohen Anpreßdruck auf die Baugruppe 20 ausübt. Dies wird dadurch erreicht, daß bestimmte Bereiche der Außenkontur der Struktur 24 ein bestimmtes Übermaß gegenüber den Innenab­ messungen des Innenraums 26 des zu beheizenden Körpers 28 aufwei­ sen. Diese Bereiche maximalen Übermasses werden durch Schnitt­ punkte von Flächennormale der Außenflächen 14 bzw. der Elemente 16 mit der Außenkontur bzw. Außenumfangslinie der Struktur 24 fest­ gelegt. In anderen Bereichen ist eine starke Pressung nicht er­ forderlich, so daß die Struktur 24 in diesen Bereichen ein Unter­ maß gegenüber den Abmessungen des Innenraums 26 des Körpers 28 aufweisen kann. Die entstehenden Freiräume dienen zur Aufnahme von Materialverschiebungen innerhalb der Struktur 24 während des Preß­ vorganges.

Derartige Heizelemente kommen bevorzugt, aber nicht ausschließ­ lich, bei Geräten des persönlichen Bedarfs, so zum Beispiel bei beheizbaren Lockenwicklern oder Lockenstäben bzw. Dampflocken­ stäben zur Anwendung.

Claims (15)

1. Elektrisches Heizelement (10) mit den Merkmalen

• a) wenigstens ein Widerstandskörper (12) mit wenigstens zwei im wesentlichen ebenen Außenflächen (14) besteht aus PTC-Material (positive temperature coefficient),
• b) der Widerstandskörper (12) ist zwischen wenigstens zwei, im wesentlichen ebenen Elementen (16) aus leitfähigem Material angeordnet,
• c) die Elemente (16) und der Widerstandskörper (12) sind mit einer Isolationsschicht (18) umgeben,
• d) die Elemente (16), der Widerstandskörper (12) und die Isolationsschicht (18) sind in einen Innenraum (26) eines zu beheizenden Körpers (28) einbringbar, gekennzeichnet durch die Merkmale
• e) die Elemente (16), der Widerstandskörper (12) und die Isolationsschicht (18) bilden eine vormontierbare Bau­ gruppe (20),
• f) die Baugruppe (20) ist über einen Teilabschnitt einer Um­ fangslinie (22) eines zu einer Längsachse der Baugruppe (20) senkrechten Querschnitts mit einer Struktur (24) aus elastischem Material umfaßt,
• g) vor Einbringung in den Körper (28) übertreffen die Außen­ abmessungen der die Baugruppe (20) umfassenden Struktur (24) die Abmessungen des Innenraums (26) in Teilbereichen.

2. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Übermaß der Struktur (24) insbesondere in solchen Bereichen der Struktur (24) vorliegt, die in der Um­ gebung eines Schnittpunktes von Flächennormalen der Außen­ flächen (14) bzw. Elemente (16) mit einer Außenumfangslinie der die Baugruppe (20) umfassenden Struktur (24) liegen.

3. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (26) einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

4. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außenumfang der Struktur (24) im wesent­ lichen der Form eines Kreisringes entspricht, der an wenig­ stens zwei Abschnitten (A 1- A 2, B 1- B 2) abgeplattet ist.

5. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Struktur (24) im wesentlichen einer der folgenden Formen oder einer Kombination hiervon entspricht: Ovalform, Ellipsenform, Form einer Pascal′schen Schnecke oder einer Kardioide.

6. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Struktur (24) im wesentlichen durch einen Vollkreis, der mit einem über einen Mittelpunkt hinausgehenden Einschnitt (34) versehen ist, gebildet wird, bei dem beide Kreissektoren scherenartig aus­ einandergeklappt sind.

7. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein maximaler Durchmesser einer der Um­ fangslinien der Struktur (24) einen Durchmesser des Innenraums (26) überschreitet und der zum maximalen Durchmesser zuge­ hörige Radiusvektor einen im wesentlichen senkrechten Winkel mit der Außenfläche (14) einschließt.

8. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein minimaler Durchmesser einer der Um­ fangslinien der Struktur (24) einen Durchmesser des Innenraums (26) unterschreitet.

9. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (24) einen an die Umfangs­ linie (22) angepaßten Hohlraum zur Aufnahme der Baugruppe (20) aufweist.

10. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Struktur (24) entlang einer Längsachse einen schlitzförmigen bzw. segmentartigen Einschnitt (34) aufweist, der sich vom Außenumfang bis zu dem Hohlraum erstreckt.

11. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Struktur (24) entlang einer Längsachse zwei schlitzförmige Einschnitte (36) aufweist, die sich vom Außen­ umfang bis zu dem Hohlraum erstrecken und einander in etwa diametral gegenüberliegen.

12. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Einschnitte (34, 36) auf ein Maß begrenzt ist, welches der halben Dicke der Baugruppe (20) entspricht, bevorzugt jedoch geringer bemessen ist.

13. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Wand des Innenraums (26) wenigstens eine, bevorzugt jedoch zwei Führungsleisten (38) vorgesehen sind, die mit entsprechenden Ausnehmungen (40) an einer Außenwand der Struktur (24) korrespondieren.

14. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Wand des Hohlraums eine keilförmige Ausnehmung (42) in Richtung einer Längsachse der Struktur (24) vorgesehen ist.

15. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Außenwand der Struktur (24) und einer Wand des Innenraums (26) eine längsge­ schlitzte Hülse aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit und geringer Wandstärke im Bereich einiger Zehntel Millimeter vorgesehen ist.