DE69617922T2

DE69617922T2 - Elektrische Heizanordnung und ihr Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69617922T2
Application number: DE69617922T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Sugiyama
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2016-09-07
Also published as: EP0814640B1; EP0814640A3; US5847368A; DE69617922D1; EP0814640A2

Description

STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Heizeinheiten zum Einsatz in Öfen und ähnlichen Heizvorrichtungen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12 beansprucht.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Heizeinrichtung mit einem im wesentlichen aus einem wärmeisolierenden Material wie Keramikfaser bestehenden und mit einer in einer seiner Oberflächen ausgebildeten Nut versehenen wärmeisolierenden Hauptkorpus und einem wellenförmigen Heizelement, das in der Nut angeordnet vom Hauptkorpus einstückig mit diesem getragen wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Heizeinheit durch Vakuumformung.
Die Beschreibung der US-PS Nr. 4 575 619 (JP-A-243992/ 1985) offenbart eine elektrische Heizeinheit mit einem im wesentlichen aus einem wärmeisolierenden Material wie Keramikfasern bestehenden und mit einer in einer seiner Oberflächen ausgebildeten Nut versehenen wärmeisolierenden Hauptkorpus und einem wellenförmig in einer Ebene ausgebildeten und in den Boden der Nut einstückig mit dem Hauptkorpus eingebetteten Widerstandsheizelement. Das wellenförmige Heizelement ist nahe der Oberfläche des - wärmeisolierenden Hauptkörpers selbsttragend angeordnet und bietet ganz offensichtlich eine freiere Wärmeabstrahlung als ein konventionelles spiralförmiges Heizelement, das über eine vorgegebene Breite in der Dickenrichtung eines wärmeisolierenden Hauptkorpus verlaufend angeordnet ist, so daß die offenbarte Einheit den Vorteil bietet, daß ein Überhitzen des Heizelements weniger wahrscheinlich ist als nach dem Stand der Technik.
Die beschriebene Heizeinheit nach dem Stand der Technik ist jedoch mit den folgenden Nachteilen behaftet: Fig. 18 und Fig. 19 zeigen einen Teil der Heizeinheit, wobei die Bezugsziffer 1 einen im wesentlichen aus Keramikfasern bestehenden sowie eine Heizfläche 1a und eine dieser gegenüberliegende kalte Nichtheizfläche 1b aufweisenden wärmeisolierenden Hauptkorpus, die Bezugsziffer 2 eine in der Heizfläche 1a ausgebildete Nut und die Bezugsziffer 2a den Boden der Nut 2 bezeichnen.
Die Bezugsziffer 2b steht für die Nut 2 begrenzende gegenüberliegende Seitenwände und die Bezugsziffer 3 für ein wellenförmiges Heizelement mit gebogenen Bereichen 3a in der Breitenrichtung der gegenüberliegenden Seiten. Wie aus diesen Zeichnungen ersichtlich, sind nur sehr kleine Abschnitte des Heizelements 3 nach außen in Richtung auf einen freien Bereich am Boden 2a der Nut 2 exponiert und ist der größte Teil vom Hauptkorpus 1 umschlossen. Weiter erstrecken sich die gebogenen Bereiche 3a des Heizelements 3 durch die Seitenwände 2b und vollständig in den Hauptkorpus 1 hinein. Bei dieser Anordnung ist die Oberfläche des Heizelements 3 nahezu vollständig vom Hauptkorpus 1 abgedeckt und das Verhältnis zwischen der exponierten Oberfläche, die Wärmeenergie frei in den Raum abstrahlen kann, und der Gesamtoberfläche des Heizelements 3 sehr klein. Damit besteht nicht nur die Wahrscheinlichkeit eines Überhitzens des Heizelements 3, sondern entweicht auch noch eine größere Wärmemenge durch die wärmeisolierende Schicht des Hauptkörpers hindurch in Richtung auf die kalte Nichtheizfläche 1b. Damit besteht bei der Einheit das Problem, daß ihr Wärmewirkungsgrad gering und ihre betriebliche Lebensdauer unzureichend ist, und dies besonders unter Hochtemperatur-Einsatzbedingungen, weil das Heizelement 3 in Mitleidenschaft gezogen und verbraucht wird sowie schließlich zu Bruch geht.
Somit wurde eine weitere Heizeinheit vorgeschlagen, die in Fig. 20 dargestellt ist und bei der sich gebogene Bereiche 3a eines Heizelements 3 in einen wärmeisolierenden Hauptkorpus 1 von eine Nut 2 begrenzenden gegenüberliegenden Seitenwänden desselben aus an einer Stelle erstrecken, die vom Boden 2a der Nut 2 in Richtung auf die offene Seite der Nut 2 abgesetzt ist, sowie in den Hauptkorpus 1 eingelassen sind und von diesem getragen werden, wobei die gesamte Oberfläche des Heizelements 3 in der Nut 2 außerhalb des Hauptkörpers 1 frei exponiert ist. So beschreibt die JP-U-89300/1990 ein Beispiel einer derartigen Heizeinheit, die sich von der vorbeschriebenen dadurch unterscheidet, daß zwei Heizelemente anstelle nur eines Elements eingesetzt werden. Fig. 21 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer derartigen Heizeinheit, wobei die Bezugsziffern 4 eine Vakuumform, 5 ein beispielsweise aus einem perforierten Blech bestehendes und in der Form 4 horizontal angeordnetes Sieb, und 6 eine Evakuierungsöffnung in einem Wandbereich der Form 4 unterhalb des Siebs 5 bezeichnen.
Bei der Herstellung der Heizeinheit werden erste Abdeck- bzw. Maskenelemente 7 in Form rechteckiger Stäbe zunächst auf das Sieb 5 aufgebracht, die jeweils den in Richtung auf die offene Seite der Nut verlaufenden Teil der Nut 2 über dem Heizelement 3 bilden, werden wellenförmige Elemente 3 auf die entsprechenden Abdeckelemente 7 aufgesetzt, und werden zweite Abdeckelemente 8 in Form rechteckiger Stäbe auf den Heizelementen 3 angeordnet, welche jeweils den anderen Teil der Nut 2 in Richtung auf den Boden derselben unter dem Heizelement 3 bilden. Ein Schicht 9 aus wärmeisolierendem Material wird sodann auf dem Sieb 5 um die Heizelemente 3 und die Abdeckelemente 7, 8 herum im Wege eines bekannten Vakuumformungsverfahrens ausgebildet und schließlich zum Trocknen und Aushärten zwecks Herstellung eines wärmeisolierenden Hauptkorpus 1 erhitzt. Die Abdeckelemente 7, 8 werden danach zur Ausbildung von Nuten 2 vom Hauptkörper 1 entfernt. Die ersten Abdeckelemente 7 sind zur offenen Seite der Nut 2 leicht entfernbar, während aufgrund des innen auf der offenen Seite der Nut 2 vorhandenen Heizelements 3 die zweiten Abdeckelemente 8 durch den Raum zwischen dem Boden der Nut 2 und dem Heizelement 3 hindurch in Längsrichtung der Nut 2 verschoben und an einem Ende derselben herausgezogen werden müssen. Dementsprechend werden die zweiten Abdeckelemente 8 einzeln manuell entfernt, wodurch das Herstellungsverfahren den Nachteil hat, daß es beschwerlich und umständlich ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Heizeinheit, bei welcher eine möglichst große Oberfläche eines Heizelements frei außerhalb des wärmeisolierenden Hauptkörpers exponiert ist, und die auf einfache Weise hergestellt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur einfachen und kostengünstigen Herstellung einer Heizeinheit mit einem Heizelement, dessen größtmögliche Oberfläche frei außerhalb eines wärmeisolierenden Hauptkörpers exponiert ist.
Diese Aufgaben werden hinsichtlich der erfindungsgemäßen elektrischen Heizeinheit durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung der Heizeinheit durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine elektrische Heizeinheit bereitgestellt mit einem im wesentlichen aus einem wärmeisolierenden Material bestehenden Hauptkorpus mit einer Nut in einer Oberfläche desselben, und einem Heizelement in der Nut, das wellenförmig ausgebildet ist mit einer Amplitude, die größer als die Breite der Nut ist, welches Heizelement auf in der Breitenrichtung gegenüberliegenden Seiten gebogene Bereiche aufweist, die sich in den Hauptkorpus von den die Nut begrenzenden gegenüberliegenden Seitenwänden der Nut erstrecken und dadurch durch den Hauptkorpus einstückig mit diesem getragen werden, welche elektrische Heizeinheit dadurch gekennzeichnet ist, daß ein getrennt von dem wärmeisolierenden Hauptkorpus hergestelltes bodenbildendes Bauteil aus hitzebeständigem Material den Boden der Nut abdeckt und durch den Hauptkorpus einstückig mit diesem getragen wird, so daß eine Oberfläche des bodenbildenden Bauteils, die der offenen Seite der Nut zugewandt ist, von dem Hauptkorpus aus nach außen exponiert ist, wobei das Heizelement näher an der offenen Seite der Nut angeordnet ist als das bodenbildende Bauteil und durch den Hauptkorpus einstückig mit diesem so abgestützt wird, daß es in Berührung mit Bereichen der Oberflächen des bodenbildenden Bauteils steht und wobei das Heizelement innerhalb der Nut angeordnet und zur Außenseite des Hauptkörpers hin exponiert ist.
Weiter wird erfindungsgemäß eine durch Vakuumformung hergestellte elektrische Heizeinheit bereitgestellt mit einem wärmeisolierenden geformten Korpus, der im wesentlichen aus Keramikfasern besteht und mit einer Nut in einer Oberfläche versehen ist, und mit einem Heizelement, das wellenförmig ausgebildet ist und in der Nut durch den geformten Korpus einstückig mit diesem abgestützt wird, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der geformte Korpus ein bodenbildendes Bauteil aus hitzefestem Material und darauf einstückig mit diesem das Heizelement aufnimmt, indem das bodenbildende Bauteil auf dem Heizelement in Berührung mit Teilen des Elements und ohne Berührung mit einem nutbildenden Rückenbereich angeordnet oder in Position gebracht ist innerhalb einer Vakuumform, daß das Heizelement wellenförmig ausgebildet und so entlang dem Rückenbereich angeordnet ist, daß es wenigstens teilweise mit dem Rückenbereich in Berührung steht, daß das bodenbildende Bauteil auf der Außenseite im Schnitt rechtwinklig zu dem Rückenbereich so dimensioniert ist, daß ein Teil des Heizelements, der innerhalb der Amplitude der Wellenform des Heizelements liegt und etwa der Breite des Rückenbereichs entspricht, abgedeckt ist, und daß die entstehende Anordnung der Vakuumformung unterworfen wird.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Heizeinheit durch Vakuumformung bereitgestellt, die aufweist einen im wesentlichen aus Keramikfasern bestehenden und mit einer Nut in einer Oberfläche versehenen wärmeisolierenden geformten Korpus sowie ein Heizelement, das wellenförmig ausgebildet ist und in der Nut durch den geformten Korpus einstückig mit diesem abgestützt wird, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das Heizelement in der Form von Wellen entlang einem nutbildenden Rückenbereich so innerhalb einer Vakuumform angeordnet oder in Position gebracht ist, daß es wenigstens teilweise mit dem Rückenbereich in Berührung steht, daß ein bodenbildendes Bauteil aus hitzebeständigem Material auf dem Heizelement in Berührung mit Teilen des Elements und ohne Berührung mit dem Rückenbereich angeordnet wird, daß das bodenbildende Bauteil auf der Außenseite im Schnitt rechtwinklig zu dem Rückenbereich so dimensioniert ist, daß ein Teil des Heizelements, der innerhalb der Amplitude der Wellenform des Heizelements liegt und etwa der Breite des Rückenbereichs entspricht, bedeckt ist, und daß die entstehende Anordnung einer Vakuumformung unterworfen und ein wärmeisolierender geformter Korpus hergestellt wird, der einstückig mit dem bodenbildenden Bauteil und dem Heizelement ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet die Herstellung der Heizeinheit wie folgt:
Ein Abdeckelement wird zur Ausbildung eines nutbildenden Rückenbereichs auf einem Sieb in einer Vakuumform angeordnet. Als Nächstes wird ein Heizelement in Form von Wellen auf dem Abdeckelement und ein bodenbildendes Bauteil auf dem dem Heizelement plaziert.
In dieser Phase wird ein Keramikfaserbrei in den Forminnenraum oberhalb des Siebs eingebracht und anschließend eine Vakuumformung durchgeführt, wodurch die im Brei enthaltenen Keramikfasern sich auf der Oberseite des Siebs in der Form sowie auf den Oberflächen des Abdeck-elementes, des Heizelements und des bodenbildenden Bauteils ansammeln und einen wärmeisolierenden geformten Körper als wärmeisolierenden Hauptkorpus bilden. Keramikfasern sammeln sich nicht in dem Bereich an, in dem sich das Abdeckelement befindet. Das bodenbildende Bauteil wirkt ebenfalls als Maske oder Abdeckelement und verhindert das Ansammeln von Keramikfasern um die in der Nähe des bodenbildenden Bauteils befindlichen Bereiche des Heizelements herum. Nach Beendigung des Vakuumformungsvorgangs wird der geformte Korpus aus der Form herausgenommen und zum Trocknen sowie Härten erhitzt, und wird das Abdeckelement entfernt.
Damit wird das bodenbildende Bauteil durch den Boden einer Nut in der Heizfläche des wärmeisolierenden Hauptkorpus einstückig mit diesem so abgestützt und das Heizelement durch den Hauptkorpus einstückig so getragen, daß es innerhalb der Nut angeordnet und zur Außenseite des Hauptkorpus hin exponiert eine erfindungsgemäße Heizeinheit bildet.
Bei dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren dient das bodenbildende Bauteil als Masken- bzw. Abdeckelement, das die Ansammlung von wärmeisolierendem Material um die Oberfläche des Heizelements herum verhindert, so daß das Heizelement der resultierenden Heizeinheit im Innern der in der Oberfläche des wärmeisolierenden Korpus ausgebildeten Nut freiliegt bzw. exponiert ist. Der nutbildende Rückenbereich, d.h. das Masken- bzw. Abdeckelement, ist über die offene Seite der Nut leicht entfernbar, während das bodenbildende Bauteil aus hitzebeständigem Material nicht aus dem Formprodukt entfernt zu werden braucht, sondern unverändert als Teil des wärmeisolierenden Hauptkörpers der Heizeinheit belassen werden kann. Damit wird durch die Erfindung die beschwerliche manuelle Verfahrensweise des Entfernens des Abdeckelements nach dem Stand der Technik überflüssig. Die Heizeinheit, bei der das Heizelement so abgestützt ist, daß es innerhalb der Nut in der Oberfläche des wärmeisolierenden Hauptkörpers freiliegt, ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach und billig herstellbar.
Bei der erfindungsgemäßen Heizeinheit läßt sich ein großer Teil der Oberfläche des Heizelements außerhalb des wärmeisolierenden Hauptkorpus freiliegend anordnen, indem das Heizelement durch das bodenbildende Bauteil vom Hauptkorpus abgesetzt ist. Hierdurch kann das Heizelement Wärme frei in den Raum abstrahlen, wird die Gefahr eines Überhitzens des Heizelements verringert und ist ein sehr hoher Heizwirkungsgrad sichergestellt.
Bei Herstellung der Heizeinheit unter Einsatz eines Siebs hat dieses eine entsprechend passende Form und ist je nach der geforderten Endform der Heizeinheit beispielsweise flächig, zylindrisch, teilzylindrisch oder sonstwie gekrümmt ausgeführt.
Ein geeigneter nutbildender Rückenbereich wird dadurch bereitgestellt, daß ein Abdeck- oder Maskenelement in Form eines Stabs aus Aluminium oder einem vergleichbaren Metall auf das Sieb gegeben wird.
Der Rückenbereich läßt sich jedoch auch dadurch herstellen, daß ein Abdeckelement in Form eines Rohrs von rechteckigem Querschnitt aus einem perforierten Blech wie für das Sieb eingesetzt auf dem Sieb angeordnet wird. Der Rückenbereich kann einstückig einstückig mit dem Blech auf dessen Oberseite ausgebildet sein.
Die Breite des nutbildenden Rückenbereichs ist gleich der Breite der Nut des wärmeisolierenden Hauptkorpus und kleiner als die der Amplitude der Wellenform des Heizelements. Das bodenbildende Bauteil weist eine äußere Breite auf, die vorzugsweise etwa gleich der Breite der Nut und weiter bevorzugt leicht größer als die Nutenbreite ist. Bei zu geringer Breite ist ein ausreichender Abdeckeffekt nicht zu erwarten, während eine zu große Breite in aller Wahrscheinlichkeit zu einer unzureichenden Ansammlung an wärmeisolierendem Material führt.
Zwar ist das wärmeisolierende Material zur Herstellung des wärmeisolierenden Hauptkorpus frei wählbar, doch ist Keramikfaser besonders erwünscht. Das Material für das bodenbildende Bauteil ist entsprechend auszuwählen und keinerlei be sonderen Beschränkung unterworfen, doch erscheint ein leichtes hitzebeständiges Material besonders geeignet.
Wird Keramikfaser als wärmeisolierendes Material gewählt, so ist für das geformte Produkt eine weitgehende Konformität zwischen den Materialien der gesamten Heizeinheit gewährleistet.
Die Formungsdichte des bodenbildenden Bauteils ist je nach der Form und geforderten Festigkeit sowie wärmeisolierenden Eigenschaften desselben im Wege konventioneller Verfahren über einen weiten Bereich einstellbar. So läßt sich beispielsweise ein geformtes Produkt von geringer Dichte mit zahlreichen Hohlräumen oder Poren als bodenbildendes Bauteil einsetzen.
Die vom wärmeisolierenden Hauptkorpus aus exponierte und dem Heizelement zugewandte Oberfläche des bodenbildenden Bauteils kann aus einem hochstrahlenden oder hochreflektierenden Material bestehen. Eine Siliziumkarbidpulver oder dergleichen enthaltende Paste oder Flüssigkeit ist als hochstrahlendes Material handelsüblich lieferbar. Ein mit diesem Material im Bereich einer vorgegebenen Fläche beschichtetes bodenbildendes Bauteil ist durch Beschichten bzw. Imprägnieren der Oberfläche mit der Paste oder Flüssigkeit sowie Trocknen der Oberfläche problemlos herstellbar. Sollte künftig ein hochstrahlendes Fasermaterial zur Verfügung stehen, so ist das Fasermatrial im Wege eines bekannten Verfahrens direkt in das bodenbildende Bauteil einformbar.
Die Form des bodenbildenden Bauteils ist auf verschiedene Art und Weise veränderlich, wobei die optimale Form je nach Einsatz oder Verwendungszweck der Heizeinheit gewählt wer den kann.
So wird beispielsweise die der offenen Seite der Nut zugewandte Oberfläche des bodenbildenden Bauteils uneben ausgeführt und weist die unebene Oberfläche einen vorspringenden Bereich auf, der teilweise in Berührung mit dem Heizelement steht. Das Heizelement steht damit außer Kontakt mit einem vorgegebenen Abschnitt der unebenen Oberfläche des bodenbildenden Bauteils und ist deshalb mit einer größeren Fläche exponiert.
Die der offenen Seite der Nut zugewandte Oberfläche des bodenbildenden Bauteils, ausgenommen an den in Breitenrichtung gegenüberliegenden Seiten, ist beispielsweise mit einer Rinne in Längsrichtung der Nut versehen und damit uneben.
Dadurch läßt sich das Heizelement zuverlässig auf vorspringenden Bereichen an den gegenüberliegenden Seiten der Rinne lagern, ist das Heizelement im Bereich der breiten Rinne außer Kontakt mit dem bodenbildenden Teil und ist somit das Heizelement mit einer größeren Fläche exponiert. Das Heizelement ist normalerweise eben, während bei Verwendung eines derartigen bodenbildenden Bauteils die exponierten Bereiche des Heizelements innerhalb der Nut in die Rinne des Bauteils vorspringend ausgebildet sein können.
So ist beispielsweise die der offenen Seite der Nut zugewandte Oberfläche des bodenbildenden Bauteils in einem in Breitenrichtung mittleren Bereich mit einem Rücken in Längsrichtung der Nut versehen und damit uneben.
Beispielsweise ist die der offenen Seite der Nut zugewandte Oberfläche des bodenbildenden Bauteils mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen ausgestattet, welche diese Oberfläche uneben machen. Die Vorsprünge können von oben und im Querschnitt gesehen jede gewünschte Form aufweisen.
In der der offenen Seite der Nut zugewandten Oberfläche des bodenbildenden Bauteils können eine Mehrzahl von Vertiefungen ausgebildet sein, durch welche diese Oberfläche uneben ist. Beispielsweise kann das bodenbildende Bauteil wabenförmig ausgeführt und so in einer seiner Oberflächen mit Vertiefungen versehen sein.
Beispielsweise ist das bodenbildende Bauteil auf in Breitenrichtung gegenüberliegenden Seiten mit tragenden Teilen für das Heizelement versehen, die durch die Nut begrenzenden Seitenwände einstückig mit diesen getragen werden und ausgenommene Oberflächen in gegenüberliegenden Positionen in Breitenrichtung der Nut aufweisen, wobei die gebogenen Bereiche des Heizelements in Berührung mit den ausgenommenen Flächen stehen und von diesen getragen werden.
Beispielsweise ist die Rinne in einem in Breitenrichtung mittleren Bereich des Bodens mit Vorsprüngen zum Erfassen eines in Breitenrichtung mittleren Bereichs des Heizelements versehen. Die exponierten Bereiche des Heizelements innerhalb der Nut werden damit sicher gehalten.
Innerhalb der einzelnen Nut im wärmeisolierenden Hauptkorpus können mehrere Heizelemente angeordnet und vom Hauptkorpus getragen werden. So ist wenigstens ein weiteres Heizelement im Abstand von demjenigen Heizelement vorgesehen, das in Richtung auf die offene Seite der Nut in Berührung mit dem bodenbildenden Bauteil über hitzebeständige Distanzstücke steht, die durch die die Nut begrenzenden gegenüberliegenden Seitenwände einstückig mit diesen abgestützt werden, welche Heizelemente in Tiefenrichtung der Nut beabstandet sind. Genau wie im Falle des bodenbildenden Bauteils auch fungieren die Distanzstücke zwischen den Heizelementen als Abdeck- bzw. Maskenelemente für die Vakuumformung und brauchen diese Distanzstücke nicht aus dem resultierenden geformten Körper entfernt zu werden, sondern können als Bestandteile des wärmeisolierenden Hauptkorpus des Heizelements beim Einsatz desselben unverändert in diesem verbleiben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht des Hauptteils einer Heizeinheit, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine im größeren Maßstab gehaltene Schnittansicht auf der Linie A- A in Fig. 1;
Fig. 3 eine Senkrechtschnittansicht einer Produktionsvorrichtung, deren Mittenabschnitt zur exemplarischen Darstellung eines Verfahrens für die Herstellung der Heizeinheit gemäß der ersten Ausführungsform weggelassen wurde;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Hauptteils einer Heizeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 Schnittansicht auf der Linie B-B in Fig. 4;
Fig. 6 eine Schnittansicht des Hauptteils einer Heizeinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 eine Perspektivansicht eines Beispiels des bodenbildenden Bauteils der Heizeinheit gemäß der dritten Ausführungsform;
Fig. 8 eine Perspektivansicht eines modifizierten bodenbildenden Bauteils der Heizeinheit gemäß der dritten Ausführungsform;
Fig. 9 eine Schnittansicht des Hauptteils einer Heizeinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10 eine Schnittansicht des Hauptteils einer Heizeinheit gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 11 eine Schnittansicht des Hauptteils einer Heizeinheit gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12 eine im größeren Maßstab gehaltene Schnittansicht auf der Linie C- C in Fig. 11;
Fig. 13 eine Perspektivansicht eines Beispiels des bodenbildenden Bauteils der Heizeinheit gemäß einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 14 eine Schnittansicht des Hauptteils einer Heizeinheit gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 15 eine Schnittansicht auf der Linie D-D in Fig. 14; :
Fig. 16 eine Schnittansicht des Hauptteils einer Heizeinheit gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 17 eine Schnittansicht auf der Linie E-E in Fig. 16;
Fig. 18 eine Schnittansicht des Hauptteils einer Heizeinheit nach dem Stand der Technik;
Fig. 19 eine im größeren Maßstab gehaltene Schnittansicht auf der Linie F- F in Fig. 18;
Fig. 20 eine Schnittansicht des Hauptteils einer weiteren Heizeinheit nach dem Stand der Technik; und
Fig. 21 eine Senkrechtschnittansicht einer Produktionsvorrichtung, deren Mittenabschnitt zur exemplarischen Darstellung eines Verfahrens für die Herstellung der Heizeinheit gemäß Fig. 20 weggelassen wurde.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es folgt eine Beschreibung mehrerer erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug auf die jeweiligen Zeichnungen. In den beiliegenden Zeichnungen sind gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern oder Symbole bezeichnet.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen jeweils den Hauptteil einer Heizeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform.
Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich, ist ein wärmeisolierender Hauptkorpus 1, dessen wärmeisolierendes Material im wesentlichen aus Keramikfasern besteht, in seiner Heizfläche 1a mit Nuten 2 von etwa rechteckigem Querschnitt versehen. Ein bodenbildendes Bauteil 10 in Form einer Platte aus hitzebeständigem Material, die getrennt vom Hauptkorpus 1 hergestellt wurde, deckt den Boden 2a der Nut 2 ab und wird durch den Hauptkorpus 1 einstückig mit diesem getragen, so daß die der offenen Seite der Nut 2 zugewandte Oberfläche von dem Hauptkörper 1 aus exponiert ist.
Ein wellenförmiges Heizelement 3 ist in der Nut 2 näher an der offenen Seite der Nut angeordnet als das bodenbildende Bauteil 10. Das Heizelement 3 weist an gegenüberliegenden Seiten gebogene Bereiche 3a auf, die sich in den Hauptkorpus 1 von den die Nut 2 begrenzenden gegenüberliegenden Seitenwänden 2b aus erstrecken und somit durch den Hauptkorpus 1 einstückig mit diesem getragen werden.
Das bodenbildende Bauteil 10 ist vorzugsweise ein geformtes Teil, das wie der Hauptkorpus 1 im wesentlichen aus Keramikfasern besteht. Die der offenen Seite der Nut 2 zugewandte Oberfläche des Bauteils 10 ist auf jeder der in Breitenrichtung gegenüberliegenden Seiten mit einem Rücken 11 versehen, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist und sich in Längsrichtung der Nut 2 erstreckt. Die Rücken 11 bilden zwischen sich eine in Längsrichtung der Nut 2 verlaufende rechteckige Rinne 12 von großer Breite. Damit ist die der offenen Seite der Nut 2 zugewandte Oberfläche des Bauteils 10 uneben. Die äußere Breite des bodenbildenden Bauteils 10 ist leicht größer und die Breite der Rinne 12 leicht kleiner als die Breite der Nut 2. Jede die Nut begrenzende Seitenwand 2b ist in dem in Breitenrichtung mittleren Bereich der Oberseite des Rückens 11 auf jeder Seite des Bauteils 10 angeordnet und es ist der in Breitenrichtung äußere Bereich des Rückens 11 in den zum Boden 2a gerichteten Teil der Seitenwand 2b eingebettet, so daß das Bauteil 10 sicher vom Hauptkorpus 1 getragen wird. Der näher an der Rinne 12 liegende Teil der Oberseite eines jeden Rückens 11 und die mit Rinne versehene Oberfläche des Bauteils 10 sind innerhalb der Nut 2 exponiert.
Das Heizelement 3 ist so angeordnet, daß die sich in die die Nut begrenzenden Seitenwände 2b erstreckenden Seitenbereiche derselben in Berührung mit den Oberseiten der entsprechenden Rückenbereichen 11 auf gegenüberliegenden Seiten des Bauteils 10 stehen. Das Element 3 ist vom Hauptkorpus 1 und dem bodenbildenden Bauteil 10 in deren Bereichen, die eine große Breite aufweisen und der Rinne 12 des Bauteils 10 entsprechen, vollständig abgesetzt. Die gesamten Oberflächen dieser Heizelementenabschnitte sind freiliegend in der Nut 2 angeordnet. Hierdurch kann das Heizelement 3 frei in den Raum abstrahlen, ist ein Überhitzen der Elements 3 weniger wahrscheinlich, und wird die in Richtung auf die kalte Nichtheizfläche austretende Wärmemenge reduziert.
Fig. 3 zeigt exemplarisch ein Verfahren zur Herstellung der Heizeinheit.
Die ein Fig. 3 dargestellte Produktionsvorrichtung ist der Einrichtung gemäß der bereits beschriebenen gemäß Fig. 21 ähnlich. Eine kastenartige Form 4 wird aus einem geeigneten Material wie einer Acrylplatte hergestellt. Ein Sieb 5 wird in mittlerer Höhe der Form 4 horizontal in diese eingelegt. Eine Evakuierungsöffnung 6 steht mit einer nicht dargestellten vorbekannten Evakuierungseinrichtung in Verbindung.
Die Heizeinheit wird beispielsweise wie folgt hergestellt:
Zunächst werden Abdeck- oder Maskenelemente 7 in Form rechteckiger Aluminiumstäbe zur Ausbildung von nutbildenden Rückenbereichen auf das Sieb 5 gegeben. Als nächstes werden ein Heizelement 3 auf jedes der Abdeckelemente 7 und ein bodenbildendes Bauteil 10 auf das Element 3 plaziert. In dieser Phase werden die auf gegenüberliegenden Seiten liegenden gebogenen Abschnitte 3a des Heizelements 3 so angeordnet, daß sie sich in Breitenrichtung nach außen über das Abdeckelement 7 hinaus erstrecken. Jetzt wird die Form 4 in einen aus Wasser, Binder und Keramikfasern bestehenden Brei eingetaucht, wobei gleichzeitig die Evakuierungseinrichtung aktiviert wird, so daß der Raum unter dem Sieb 5 leergesaugt und der Brei in den Raum oberhalb des Siebs 5 gezogen wird. Das Vakuum wirkt durch das Sieb 5 hindurch auf den Brei, wodurch sich beim Fluß des Breis zur Oberseite des Siebs 5 im Brei dispergierte Keramikfasern auf den Oberflächen des Siebs 5 sowie eines jeden Abdeckelements 7, des Heizelements 3 und des bodenbildenden Bauteils 10 im Innern der Form 4 ansammeln und eine wärmeisolierende Schicht 9 sowie damit einen wärmeisolierenden Hauptkorpus 1 bilden. Keramikfasern sammeln sich nicht in denjenigen Bereichen an, wo sich ein Abdeckelement 7 befindet. Während eine Ansammlung von Keramikfasern um die gebogenen Bereiche 3a des sich in der Breitenrichtung nach außen über das Abdeckelement 7 und das bodenbildende Bauteil 10 hinaus erstreckenden Heizelements 3 erfolgt, um diese gebogenen Bereiche 3a in den Hauptkorpus 1 einzubetten, dient das Bauteil 10 auch als Maske zur Blockierung der Vakuumsaugwirkung und werden der mit Rinne 12 versehene Bereich des Bauteils 10 und die zwischen dem Bauteil 10 und dem Abdeckelement 7 befindlichen Bereiche des Heizelements 3 durch das Bauteil 10 gegen den Breifluß abgeschirmt, so daß sich keine Keramikfasern in der Rinne 12 sowie um das Heizelement 3 herum ansammeln können. Nach Beendigung des Vakuumformungsprozesses wird das geformte Produkt aus der Form 4 herausgenommen und zum Trocknen und Aushärten erhitzt sowie das Abdeckelement 7 entfernt.
Im Ergebnis fällt eine Heizeinheit der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Art an, in welcher das bodenbildende Bauteil 10 einstückig vom Boden 2a einer jeden Nut 2 in der Heizfläche 1a des Hauptkorpus 1 getragen wird und das Heizelement 3 innerhalb der Nut 2 angeordnet und vom Hauptkorpus 1 nach außen exponiert ist.
Bei dieser Heizeinheit bilden die dem Sieb 5 der Form 4 zugewandte Oberfläche die Heizfläche 1a und der Bereich, in dem sich das Abdeckelement 7 befand, den Abschnitt der Nut 2 in der Oberfläche 1a, der näher an der offenen Seite angeordnet ist als das Heizelement 3.
Der vorstehend beschriebene Vakuumformungsprozess ist bekannt. Hiernach wird ein provisorischer Formungsvorgang durchgeführt, bei dem ein Abdeckelement 6, ein Heizelement 3 und ein bodenbildendes Bauteil 10 in der Form 4 durch entsprechende Fixierelemente in ihren vorgegebenen Positionen gesichert sind, die anschließend entfernt werden, worauf der Hauptformungsprozess durchgeführt wird.
Die Rückenbereiche 11 und die Rinne 12 des bodenbildenden Bauteils 10 sind nicht auf eine rechteckige Querschnittsform beschränkt, sondern können jeden geeigneten sonstigen Querschnitt aufweisen.

Zweite Ausführungsform

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen jeweils den Hauptteil einer Heizeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die zweite Ausführungsform weist ein bodenbildendes Bauteil 13 in Form einer rechteckigen Platte auf. Die Breite des Bauteils 13 ist leicht größer als die einer Nut 2. Jeder Seitenabschnitt des Bauteils 13 ist in einen Bereich einer in Richtung auf einen Boden 2a verlaufenden Seitenwand 2b eingebettet, so daß das Bauteil 13 sicher von einem wärmeisolierenden Hauptkorpus 1 abgestützt wird. Die der offenen Seite der Nut 2 zugewandte Oberfläche des bodenbildenden Bauteils 13 mit Ausnahme der gegenüberliegenden Seitenabschnitte ist innerhalb der Nut 2 exponiert. Die geraden Bereiche eines in der Nut 2 angeordneten Heizelements 3 stehen in Berührung mit der Oberfläche des Bauteils 13, bleiben jedoch über eine große Fläche hinweg in der Nut 2 exponiert.
Die Heizeinheit gemäß der zweiten Ausführungsform wird durch Vakuumformung in der gleichen Weise wie für die erste Ausführungsform beschrieben hergestellt. Auch in diesem Falle dient das bodenbildende Bauteil 13 als Abdeckelement und ist das Heizelement 3 der Heizeinheit in der Nut 2 exponiert.
Ob- gleich für das bodenbildende Bauteil 13 normalerweise das gleiche Material wie im Falle der ersten Ausführungsform einsetzbar ist, kann auf Wunsch auch ein Formteil von geringer Dichte und mit zahlreichen Poren verwendet werden. Besonders beim Einsatz eines Formteils mit zahlreichen Hohlräumen in seinem Innern wird in diesem Falle mit dem in Berührung mit dem bodenbildenden Bauteil 13 stehenden Heizelement 3 die gleiche Wirkung wie in einer Luftschicht erzielt, nämlich eine freie Wärmeabstrahlung.

Dritte Ausführungsform

Die Beschaffenheit der dem Heizelement 3 zugewandten Oberfläche des bodenbildenden Bauteils ist keinen besonderen Beschränkungen unterworfen. Die Oberfläche kann eben wie in der zweiten Ausführungsform oder uneben mit Vorsprüngen und Vertiefungen ausgeführt sein. Wenngleich der zur Herstellung einer unebenen Oberfläche mit Vorsprüngen und Vertiefungen erforderliche Arbeitsaufwand dem für die Ausbildung einer ebenen Oberfläche praktisch gleich ist, verringern die Vorsprünge und Vertiefungen aber dennoch die Berührungsfläche zwischen dem Heizelement 3 und dem bodenbildenden Bauteil, wodurch das Element 3 eine größere Freifläche erhält, mit der sich ein stark verbesserter Wärmestrahlungs-Wirkungsgrad erzielen läßt.
Fig. 6 zeigt eine (dritte) Ausführungsform, bei dem die Oberfläche eines bodenbildenden Bauteils 14 mit Vorsprüngen und Vertiefungen versehen ist, während Fig. 7 das Bauteil 14 als solches darstellt.
Bei der dritten Ausführungsform weist die Oberfläche des bodenbildenden Bauteils 14 im Querschnitt wellenförmige Vorsprünge und Vertiefungen auf und befindet sich ein im Innern der Nut 2 exponiertes Heizelement 3 in Berührung mit einigen der Vorsprünge 15.
Fig. 8 zeigt eine Abwandlung des bodenbildenden Bauteils 14 der dritten Ausführungsform.
In diesem Falle sind eine Mehrzahl schräg zueinander verlaufender und sich kreuzender Rinnen in der Oberfläche des Bauteils 14 ausgebildet, so daß viele prismenförmige Vorsprünge 16 in der Oberfläche gebildet werden und die Oberfläche uneben machen.
Das Heizelement 3 ist in Kontakt mit einigen der Vorsprünge 16.

Vierte Ausführungsform

Fig. 9 stellt eine weitere (vierte) Ausführungsform dar, die ein bodenbildendes Bauteil 17 mit unebener Oberfläche aufweist.
Bei der vierten Ausführungsform ist eine Oberfläche des plattenförmigen bodenbildenden Bauteils 17 in einer Nut 2 exponiert und in ihrem in Breitenrichtung mittleren Bereich mit einem Rückenbereich 18 von rechteckigem Querschnitt versehen. Ein in der Nut 2 exponiertes Heizelement steht mit der Oberseite des Rückenbereichs 18 in Berührung. Der Rückenbereich 18 muß so geformt sein, daß er bei der Vakuumformung eine gute selbsttragende Stabilität besitzt, so daß er eine beträchtliche Breite aufweisen muß.
Die Querschnittsform des Rückens 18 braucht nicht immer reckteckig zu sein, sondern ist in geeigneter Weise veränderlich. Das Bauteil 17 kann je nach Breite des Heizelements 3 statt mit einem einzelnen mit wenigstens zwei Rückenbereichen 18 versehen sein. Die Rückenbereiche 18 besitzen sodann eine ausreichende kombinierte Breite. Auf jeden Fall ist das bodenbildende Bauteil 17 problemlos im Wege eines konventionellen Verfahrens herstellbar.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 10 zeigt den Hauptteil einer Heizeinheit in einer fünften Ausführungsform.
Die fünfte Ausführungsform weist ein bodenbildendes Bauteil 20 mit einem plattenförmigen bodenbildenden Abschnitt 21 ähnlich dem bodenbildenden Bauteil 13 der zweiten Ausführungsform sowie Spitzeneinrichtungen 22 für das Heizelement an entsprechenden gegenüberliegenden Seiten des Abschnitts 21 auf Die Spitzeneinrichtungen 22 für das Heizelement sind getrennt vom bodenbildenden Bauteil 21 ausgebildet und weisen einen V-förmigen Querschnitt sowie ausgenommene Innenflächen 22a auf.
Die Spitzeneinrichtungen 22 sind in nahe einem Boden 2a befindliche Bereiche gegenüberliegender Seitenwände 2b eingelassen, wobei ihre ausgenommenen Oberflächen 22a in der Breitenrichtung der Nut 2 einander gegenüberliegen und einstückig mit dem wärmeisolierenden Hauptkorpus 1 von diesem getragen werden. Ein gebogener Bereich 3a auf jeder Seite des Heizelements 3 greift fest in den Grund der ausgenommenen Oberfläche 22a der Spitzeneinrichtungen 22 ein, wodurch das Heizelement 3 vom Hauptkorpus 1 einstückig mit diesem abgestützt wird. Die Breite des bodenbildenden Bauteils 21 entspricht in etwa der Breite der Nut 2. Das bodenbildende Bauteil 21 wird zwischen den gegenüberliegenden Spitzeneinrichtungen 22 gehalten und ist so auf dem Boden 2a angeordnet, daß die der offenen Seite der Nut 2 zugewandte Oberfläche der Bauteile 21 · in Berührung mit dem Heizelement 3 steht. Damit wird das bodenbildende Bauteil 21 über die Spitzeneinrich- tungen 22 und das Heizelement 3 von dem Hauptkorpus 1 einstückig mit diesem getragen.
Die Heizeinheit der fünften Ausführungsform wird im Wege des nachstehend mit Bezug auf die bereits erläuterte Fig. 3 beschriebenen Verfahrens hergestellt. Ein Heizelement 3 wird auf jedes Abdeckelement 7 gegeben, wonach ein bodenbildender Bereich 21 auf das Heizelement 3 plaziert wird und Spitzeneinrichtungen 22 für das Heizelement auf die entsprechenden gebogenen Bereiche 3a des über das Abdeckelement 7 und den Bereich 21 vorstehenden Heizelements 3 montiert werden. In gleicher Weise wie für die erste Ausführungsform beschrieben wird sodann eine Vakuumformung durchgeführt. Bei diesem Prozeß dient der bodenbildende Bereich 21 als Abdeckelement, welches die Ansammlung von Keramikfasern auf dem Heizelement 3 verhindert, wobei auch die Spitzeneinrichtungen 22 für das Heizelement als Abdeck- oder Maskenelemente fungieren und die Ansammlung von Keramikfasern auf den ausgenommenen Oberflächen 22a und den gebogenen Bereichen 3a des Heizelements 3 unterbinden. Es ergibt sich eine Heizeinheit, bei der die gebogenen Bereiche 3a in den Spitzeneinrichtungen 22 und der Nut 2 gegenüber exponiert bleiben und die Oberfläche des Heizelements 3 praktisch vollständig außerhalb des wärmeisolierenden Hauptkorpus 1 freiliegt. Nachdem auch die gebogenen Bereiche 3a des Heizelements 3 außerhalb des Hauptkorpus 1 exponiert sind, bietet die Einheit den Vorteil, daß über die gebogenen Bereiche 3a eine wirksame Wärmestrahlung erfolgen kann.
Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform werden der bodenbildende Bereich 21 und jedes der Spitzenelemente 22 getrennt hergestellt und sind als solche nicht miteinander verbunden sind, während in kombinierter Anordnung mit dem Heizelement diese Bereiche über geeignete Einrichtungen in Verbindung miteinander stehen. Wahlweise läßt sich ein bodenbildendes Bauteil 20 aus einem bodenbildenden Bereich 21 und mit diesem einstückig ausgebildeten Spitzeneinrichtungen 22 für das Heizelement verwenden. In diesem Falle wird die aus dem Heizelement 3 und dem bodenbildenden Bauteil 20 vor der Vakuumformung hergestellte Anordnung auf das Abdeckelement 7 gegeben.
Die Form des bodenbildenden Bereichs 21 und der Spitzeneinrichtungen 22 für das Heizelement ist nicht auf diejenige gemäß der fünften Ausführungsform beschränkt, sondern entsprechend veränderbar. Eine den gleichen Vorteil wie vorbeschrieben bietende Heizeinheit ist auf ähnliche Weise unter Verwendung eines bodenbildenden Bereichs 21 herstellbar, welcher beispielsweise den bodenbildenden Bauteilen 10, 14 oder 17 der ersten, dritten und vierten Ausführungsform ähnelt.

Sechste Ausführungsform

Fig. 11 und Fig. 12 zeigen den Hauptteil einer Heizeinheit in einer sechsten Ausführungsform.
Die sechste Ausführungsform weist ein bodenbildendes Bauteil 23 aus mehreren bodenbildenden Elementen 24 von gleicher Form auf. Fig. 13 ist eine detailliertere Darstellung eines bodenbildenden Elements 24. Die zur offenen Seite einer Nut 2 hin anzuordnende Oberfläche des Elements 24 ist auf in der Breitenrichtung gegenüberliegenden Seiten mit Rücken 25 versehen, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und in Längsrichtung der Nut 2 verlaufen. Die Rücken begrenzen zwischen sich eine in Längsrichtung der Nut 2 sich erstreckende Rinne 26 von großer Breite. Der Rinnenabschnitt 26 ist an einem Ende eines in der Breitenrichtung mittleren Teils seines Bodens mit einem Vorsprung 27 zum Erfassen eines in der Breitenrichtung mittleren Teils eines Heizelements 3 versehen. Eine Oberfläche des Vorsprungs 27 ist bündig mit einer Endfläche des bodenbildenden Elements 24. Der Vorsprung 27 ist in der mittleren Höhe seiner Stirnfläche mit einer in der Breitenrichtung verlaufenden halbkreisförmigen Nut 28 versehen.
Auf der gegenüberliegenden Seite weist der Vorsprung 27 eine der Form der relativ zur anderen Stirnfläche in der Längsrichtung nach innen gezogenen Nut 28 entsprechende halbzylindrische Oberfläche auf. Der Vorsprung 27 steht nach oben über den Rücken 25 hinausragend vor, während die Unterkante der Nut 28 etwa in der gleichen Ebene wie die Oberseite des Rückens 25 liegt.
Zwei bodenbildende Elemente 24 sind jeweils zu einem Paar kombiniert, wobei ihre mit Nuten versehenen Oberflächen in einem innigen Kontakt miteinander stehen, und es sind mehrere dieser Paare in Längsrichtung der Nut 2 in einem innigen Endkontakt miteinander ohne jeden Zwischenraum angeordnet. Die Elemente 24 werden einstückig auf einem wärmeisolierenden Hauptkörper 1 wie beispielsweise dem bodenbildenden Bauteil 10 der ersten Ausführungsform gelagert.
Wie bei der ersten Ausführungsform auch wird das Heizelement 3 über seine gegenüberliegenden abgebogenen Bereiche 3a von dem wärmeisolierenden Hauptkorpus 1 in Kontakt mit den Rücken 25 der bodenbildenden Elemente 24 an jeweils gegenüberliegenden Seiten einstückig abgestützt. Das Heizelement 3 wird in seinem in Breitenrichtung mittleren Teil von den Vorsprüngen 27 eines jeden Elementenpaars 24 erfaßt, wobei es durch eine durch Kombination der Nuten 28 der Vorsprünge gebildete kreisrunde Bohrung hindurchgeführt ist. Die Oberfläche des Heizelements 3 ist mit Ausnahme der durch diese Bohrungen der Vorsprünge 27 verlaufenden Heizelementbereiche zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 2b im Innern der Nut 2 exponiert.
Die vorbeschriebene konstruktive Gestaltung wirkt dahingehend, daß ein Verformen des Heizelements 3 durch Kriechdehnung, und zwar besonders beim Einsatz der Einheit unter hohen Temperaturen, verhindert wird.
Die Nut 28 des Vorsprungs 27 kann dreieckig für das Einziehen des Heizelements 3 in eine von jedem kombinierten Nutenpaar 28 gebildete Bohrung mit viereckigem Querschnitt vorgesehen werden. Das Heizelement 3 im Innern der Bohrung steht in diesem Falle an vier Stellen in einem punktförmigen linearen Kontakt mit den Vorsprüngen 27, wobei der restliche Hauptbereich des Heizelements freiliegend bleibt.
Die Heizeinheit gemäß der sechsten Ausführungsform wird im Wege des nachstehend mit Bezug auf die vorstehend bereits erläuterte Fig. 3 beschriebenen Verfahrens hergestellt. Es wird ein Abdeckelement 7 benutzt, dessen Oberseite mit Vertiefungen für den Eingriff der oberen Enden der Vorsprünge 27 bodenbildender Elemente 24 versehen ist. Ein Heizelement 3 und mehrere Elemente 24 sind zu einer Anordnung zusammengefaßt, die sodann unter Eingriff der oberen Enden der Vorsprünge 27 auf das Abdeckelement 7 aufgesetzt wird, wobei anschließend eine Vakuumformung wie im Falle der ersten Ausführungsform stattfindet.
Normalerweise ist es zweckmäßig, daß das zu verwendende bodenbildende Element 24 die gleiche Form aufweist wie das bodenbildende Bauteil 10 der ersten Ausführungsform und daß der Vorsprung 27 auf diesem ausgebildet wird, so daß aufgrund seiner Form das Element 24 bei der Vakuumformung eine gute selbsttragende Stabilität besitzt. Das bodenbildende Element 24 der vorliegenden Ausführungsform braucht jedoch nicht in allen Fällen benutzt zu werden, sondern ist in geeigneter Weise veränderbar. Zwar besteht das bodenbildende Bauteil 23 der vorliegenden Ausführungsform aus geteilten Elementen 24, doch kann es wahlweise auch als einstückiges Element mit entsprechend geformten Vorsprüngen in geeigneten Bereichen desselben zum Erfassen von in der Breitenrichtung mittleren Abschnitten des Heizelements 3 vorgesehen werden.

Siebte Ausführungsform

Fig. 14 und Fig. 15 zeigen den Hauptteil einer Heizeinheit in einer siebten Ausführungsform.
Die siebte Ausführungsform weist ein bodenbildendes Bauteil 10 der gleichen Art wie in der ersten Ausführungsform auf mit der Ausnahme, daß die Rinne 12 eine größere Tiefe besitzt und daß ihre innere Breite etwa gleich der Breite einer Nut 2 ist. Wie bei der ersten Ausführungsform auch wird ein Heizelement 3 von einem wärmeisolierenden Hauptkorpus 1 getragen. Die in der Nut 2 exponierten Bereiche des Heizelements 3 sind jeweils wie durch die Bezugsziffer 3b bezeichnet in eine in die Rinne 12 des bodenbildenden Bauteils 10 vorspringende Form gebogen.
Die Heizeinheit wird im Wege des gleichen Verfahrens wie für die vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben hergestellt.
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht für das Heizelement 3 eine größere Dichte pro Flächeneinheit der Nut 2 und ist damit als Heizeinheit für den Hochleistungsbetrieb einsetzbar, der eine höhere Dichte erfordert.
Die vorstehende Form der gebogenen Bereiche 3a des Heizelements 3 unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Statt der in Fig. 14 dargestellten Form ist wahlweise auch eine dreieckige oder gekrümmte Form einsetzbar, die mit einer (nicht dargestellten) Krümmung nach außen oder innen vorsteht.

Achte Ausführungsform

Fig. 16 und Fig. 17 zeigen den Hauptteil der Heizeinheit in einer achten Ausführungsform.
Gemäß der achten Ausführungsform werden wie im Falle der ersten Ausführungsform ein bodenbildendes Bauteil 10 und ein erstes Heizelement 3 einstükkig vom Boden 2a einer Nut 2 in einem wärmeisolierenden Hauptkorpus 1 getragen. Ein Paar Distanzstücke 30 sind auf der dem offenen Ende der Nut 2 zugewandten Seite des ersten Heizelements 3 und ein zweites Heizelement 31 auf der Nutöffnungsseite der Distanzstücke 30 angeordnet. Das zweite Heizelement 31 ist formmäßig identisch mit dem ersten Heizelement 3, weist auf gegenüberliegenden Seiten befindliche und in die Nut 2 begrenzende Seitenwände eingebettete gebogene Bereiche 31a auf, und wird von dem Hauptkorpus 1 einstückig mit diesem getragen. Die Distanzstücke 30, die jeweils die Form eines in Längsrichtung der Nut 2 verlaufenden rechteckigen Stabs aufweisen, sind in die Nut begrenzende Seitenwände 2b in den Bereichen zwischen den beiden Heizelementen 3, 31 eingelassen und vom Hauptkorpus 1 einstückig mit diesem abgestützt. Die gegenüberliegenden Oberflächen der Distanzstücke 30 sind jeweils im wesentlichen bündig mit der Oberfläche der die Nut begrenzenden Seitenwand 2b. Die Distanzstücke 30 sind beispielsweise aus Keramikfasern oder einem ähnlichen hitzefesten Material hergestellt.
Die Herstellung der Heizeinheit gemäß der achten Ausführungsform erfolgt im Wege des nachstehend mit Bezug auf die vorstehend bereits erläuterte Fig. 3 beschriebenen Verfahrens hergestellt.
Es wird ein zweites Heizelement 31 auf ein Abdeckelement 7 gegeben, es werden Distanzstücke 30 auf den entsprechenden Bereichen des zweiten Heizelements 31 in der Nähe ihrer gegenüberliegenden Seiten angeordnet, es wird ein erstes Heizelement 3 auf die Distanzstücke plaziert und es wird weiterhin ein bodenbildendes Bauteil 10 auf das Heizelement 3 montiert, wonach genau wie bei der ersten Ausführungsform ein Vakuumformungsprozess durchgeführt wird. Bei diesen Prozeß dient das bodenbildende Bauteil 10 als Abdeckelement, das wie bei der ersten Ausführungsform die Ansammlung von Keramikfasern in der Rinne 12 sowie auf der Oberfläche des ersten Heizelements 3 verhindert. Die Distanzstücke 30 halten die beiden Heizelemente 3, 31 auf Abstand und fungieren desweiteren als Abdeckelemente zur Verhinderung der Ansammlung von Keramikfasern auf dem zweiten Heizelement 31. Somit ergibt sich eine Heizeinheit, bei welcher die beiden Heizelemente 3, 31 in einer Nut 2 exponiert sind.
Die Heizeinheit gemäß der achten Ausführungsform ist ebenfalls für den eine große Dichte erfordernden Hochleistungseinsatz geeignet. Wenngleich die Lage der Wellenformen der beiden Heizelemente 3, 31 zueinander keiner besonderen Einschränkung unterliegt, sollten die Wellenformen doch vorzugsweise phasenverschoben angeordnet sein, damit Wärme möglichst frei von den Oberflächen der beiden Heizelemente 3, 31 abgestrahlt werden kann. Besonders wünschenswert sind um 180º oder 90º verschobene Lagen, wie dies die Fig. 17 zeigt.
Die Anzahl der Heizelemente ist nicht auf zwei beschränkt. Die vorstehenden Ausführungen gelten in genau gleicher Weise für die Anordnung von wenigstens drei Heizelementen. Natürlich braucht ein Heizelement keine ebene Form wie in dieser Ausführungsform aufzuweisen. So ist beispielsweise ein Heizelement einsetzbar, das wie in der siebten Ausführungsform beschrieben in seinem in der Breitenrichtung mittleren Bereich abgebogen ist.
Die Heizeinheit ist auf verschiedene Art und Weise modifizierbar, ohne daß der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
Die Nut des wärmeisolierenden Hauptkorpus ist hinsichtlich ihrer Form nicht auf einen recktecki- gen oder trapezförmigen Querschnitt beschränkt, sondern · kann auch dreieckig, vieleckig oder gekrümmt sein, so dass sich die vorstehend als Beispiel beschriebenen Hauptkorpusse problemlos modifizieren lassen. In Übereinstimmung mit diesen Abwandlungen ist auch der Querschnitt der bodenbildenden Bauteile, der Distanzstücke bzw. der wellenförmigen Heizelemente orthogonal zur Breite der Nut veränderlich.
Somit kann einfach die jeweils gewünschte Kombination aus diesen Abwandlungen gewählt werden. Solche Kombinationen sind nur geringfügige Änderungen, die in den technischen Schutzumfang der Erfindung fallen. Weiter ist die vorliegende Erfindung auch auf Heizeinheiten anwendbar, die nach einem anderen Verfahren als dem Vakuumformungsverfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Gießen eines bodenbildenden Bauteils aus gießfähigem oder ähnlichem wärmefesten Material in einer Form zusammen mit einem wärmeisolierenden Hauptkorpus und Heizelement zur Herstellung einer einstückigen Einheit.

Claims

1. Elektrische Heizeinheit mit einem wärmeisolierenden Hauptkorpus mit einer Nut (2) in dessen Oberfläche und einem Heizelement (3) in der Nut, das wellenförmig ausgebildet ist mit einer Amplitude, die größer als die Breite der Nut (2) ist, welches Heizelement (2) auf in der Breitenrichtung gegenüberliegenden Seiten gebogene Bereiche (13a) aufweist, die sich in den Hauptkorpus (1) von den die Nut begrenzenden gegenüberliegenden Seitenwänden (26) der Nut erstrecken und dadurch durch den Hauptkorpus einstückig mit diesem getragen werden, welche elektrische Heizeinheit, dadurch gekennzeichnet ist, daß ein bodenbildendes Bauteil (10) aus hitzebeständigem Material getrennt von dem wärmeisolierenden Hauptkorpus den Boden der Nut (2) abdeckt und durch den Hauptkorpus einstückig mit diesem getragen wird, so daß eine Oberfläche des bodenbildenden Bauteil (10), die der offenen Seite der Nut zugewandt ist, von dem Hauptkorpus aus nach außen exponiert ist, welches Heizelement (3) näher an der offenen Seite der Nut angeordnet ist als das bodenbildende Bauteil und durch den Hauptkorpus einstückig mit diesem so abgestützt ist, daß es in Berührung mit Bereichen der Oberfläche des bodenbildenden Bauteils (10) steht, welches Heizelement innerhalb der Nut angeordnet und zur Außenseite des Hauptkorpus exponiert ist.

2. Elektrische Heizeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Material, das den Hauptkorpus (1) und das bodenbildende Bauteil (10) bildet, jeweils ein geformtes Produkt ist, das im wesentlichen aus Keramikfasern besteht.

3. Elektrische Heizeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bodenbildende Bauteil (10) ein geformtes Produkt geringer Dichte mit zahlreichen Hohlräumen oder Poren ist.

4. Elektrische Heizeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des bodenbildenden Bauteils (10), die von dem wärmeisolierenden Hauptkorpus (1) aus exponiert ist und dem Heizelement (3) gegenüberliegt, durch ein hochstrahlendes Material oder ein hochreflektierendes Material gebildet ist.

5. Elektrische Heizeinheit nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des bodenbildenden Bauteils (10,13, 15), die zur offenen Seite der Nut gerichtet ist, uneben ist, und daß die unebene Oberfläche einen vorspringenden Bereich aufweist, der teilweise in Kontakt mit dem Heizelement (3) steht.

6. Elektrische Heizeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des bodenbildenden Bauteils (10,13, 15), die der offenen Seite der Nut zugewandt ist, ausgenommen an in Breitenrichtung gegenüberliegenden Seiten mit einer Rinne (12) in längs Richtung der Nut versehen und dadurch uneben ist.

7. Elektrische Heizeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des bodenbildenden Bauteils (17), die der offenen Seite der Nut zugewandt ist, in einem in Breitenrichtung mittleren Bereich mit einem Routen (18) in längs Richtung der Nut ausgebildet und dadurch uneben ist.

8. Elektrische Heizeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bodenbildende Bauteil (14) auf in Breitenrichtung gegenüberliegenden Seiten mit Spitzeneinrichtungen (22) für das Heizelement versehen ist, die durch die Nut begrenzenden gegenüberliegenden Seitenlängen (2b) ein Stücken mit diesem getragen werden und ausgenommene Oberflächen im gegenüberliegenden Position in Bezug auf die Nut aufweisen, und das die gebogenen Bereiche (3a) des Heizelements (3) in Berührung mit den ausgenommenen Flächen stehen und durch diese getragen werden.

9. Elektrische Heizeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (12) in einem in Breitenrichtung zentralen Bereich des Bodens mit Vorsprüngen (15, 16) zum Erfassen eines in Breitenrichtung mittleren Bereichs des Heizelements (3) versehen ist.

10. Heizeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß exponierte Bereiche (3b) des Heizelements innerhalb der Nut (2) Vorsprünge in Richtung der Rinne (12) des bodenbildenden Bauteils aufweist.

11. Elektrische Heizeinheit nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein anderes Heizelement (31) in Abstand von dem Heizelement (3) vorgesehen ist, das in Berührung mit dem bodenbildenden Bauteil (10) über hitzebeständige Distanzstücke steht, die durch die gegenüberliegenden Seitenwände (2b) der Nut einstöckig mit diesen abgestützt werden, welche Heizelemente in Tiefenrichtung der Nut beanstandet sind.

12. Verfahren zur Vakuumformung einer elektrischen Heizeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem wärmeisolierenden, geformten Korpus, der im wesentlichen aus Keramikfasern besteht und mit einer Nut in einer Oberfläche versehen ist, und mit einem Heizelement, das wellenförmig ausgebildet ist und in der Nut durch den geformten Korpus einstückig mit diesem abgestützt wird, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das Heizelement in der Form von Wellen entlang einem nutbildenden Rückenbereich angeordnet oder in Position gebracht ist innerhalb einer Vakuumform, so daß es wenigstens teilweise in Berührung steht mit dem Rückenbereich, daß ein bodenbildendes Bauteil aus hitzebeständigem Material auf dem Heizelement in Berührung mit Teilen des Elements und ohne Berührung mit dem Rückenbereich angeordnet wird, daß das bodenbildende Bauteil auf der Außenseite im Schnitt rechtwinklig zu dem Rückenbereich so dimensioniert ist, daß ein Teil des Heizelements, das innerhalb der Amplitude der Wellenform des Heizelements liegt und etwa der Breite des Rückenbereichs entspricht, bedeckt wird, und daß die entstehende Anordnung der Vakuumformung unterworfen und ein wärmeisolierender geformter Korpus hergestellt wird, der einstückig mit dem bodenbildenden Bauteil und dem Heizelement ausgebildet ist.