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Verfahren zur Herstellung von bandförmig angeordneten elektrischen
Widerstandsschichten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen
Widerständen, die: als bandförrnige Widerstandsischichten auf isolierende Träger
glasartiger Natur oder mit verglaster Oberfläche aufgebracht sind, sowie nach diesem
Verfahren hergestellte Erzeugnisse, insbesondere Heizkörper und Verglasungen, welche
mit solchen. Widerständen ausgerüstet sind.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, elektrische Widerstände in der
Weise herzustellen, daß pulverförmige Isoliermas,s.e in einer Form verpreßt wird,
deren Innenwandung mit durch Aufspritzen. auf diese erzeugten leitfähigen Schichten
überzogen ist, wobei diese Schichten. dann die Oberfläche des Isolierkörpers bilden.
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Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, Lösungen, welche Metalle
mit oder ohne Schmelzmittel enthalten, auf isolierende emaillierte Oberflächen aufzubringen
und die hiermit bedeckten Oberflächen zu erhitzen, um so
einen an
der Emaille anhaftenden Metallüberzug zu bilden.
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In ähnlicher Weise sind derartige Metalle enthaltende Lösungen auch
in fein verteilter Form (Nebelform) angewandt und so auf erhitzten Trägern aus Isolierstoff
niedergeschlagen worden.
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Schließlich hat man auf Glas Metallniederschläge durch Kathodenzerstäubung
hergestellt.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung solcher Widerstände
auf isolierenden Trägern, welches neben anderen Vorteilen den bekannten Verfahren
gegenüber insbesondere die Möglichkeit ergibt, gut an dem Träger haftendeWiderstandsschichten
von bestimmter gewünschter Ohmzahl zu erhalten.
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Zu diesem Zwecke werden bei dem Verfahren nach der Erfindung die Widerstandsschichten
durch Aufsprühen von in einer gasförmigen Atmosphäre dispergiertern geschmolzenem
Aluminium oder seiner Legierungen auf isolierende Träger von glasartiger Natur oder
mit verglaster Oberfläche aufgebracht, wobei durch geeignete Wahl der Arbeitsbedingungen,
insbesondere die Einwirkung des Dispersionsgases auf dem Wege z«#ischen. Snrühdüse
und Träger ein Teil des Metalls in bxvd übergeführt wird.
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Der isolierende Träger besteht vorzugsweise aus gehärtetem Glas; hierdurch
wird ein besseres Anhaften des Metalls trotz der Unterschiede in dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
von Metall und Glas erzielt und der Kreis der Verwendungsmöglichkeiten der hergestellten
Erzeugnisse durch die Eigenschaften des gehärteten Glases, nämlich seinen außerordentlich
großen mechanischen Widerstand und seine Temperaturwechselbeständigkeit, erheblich
vergrößert.
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Um die in der beschriebenen Weise hergestellten Widerstände an einen
elektrischen Stromkreis anzuschließen, werden auf die Enden der handförmigen Widerstandsschichten
aus den niedergeschlagenen Metallen Stromzuführungskontakte aufgeschweißt oder aufgelötet.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, Heizkörper zu schaffen,
bei «-elchen man unter der Voraussetzung, daß der isolierende Träger aus gehärtetem
Glas besteht. den Ohmwert der Widerstände so einstellen kann, daß ihre Temperatur
nicht höher ansteigt als bis auf .loo° und so die Enthärtung des Glases vermeidet.
Diese Heizkörper besitzen gegenüber bekannten elektrischen Heizkörpern den Vorteil,
daß bei ihnen eine sehr umfangreiche Heizfläche zur Wirkung kommt, deren Temperatur
je Oberflächeneinheit mäßig ist. Sie ergeben ferner die :1Töglichkeit, auch dekorative
Wirkungen. die man beliebig verändern kann, zu erreichen, indem man den Metallbändern
geeignete Formen oder Muster gibt, sie poliert oder matt läßt.
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Die isolierenden Träger, auf die das Metall niedergeschlagen wird,
können jede geeignete Form aufweisen; sie können flach, rohrförmig usw. gestaltet
sein. Im Falle der Verwendung geradliniger Rohre kann der Widerstand aus mehreren
von auf parallel zueinander angeordneten Rohren aufgebrachten Bändern von wellenförmiger
Gestalt bestehen, welche abwechselnd, am einen und anderen Ende der Rohre mittels
leitender @1Ietallschellen verbunden sind.
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Die Widerstände mit rohrförmigem Träger können zu Geräten mit großer
Heizfläche und geringem Raumbedarf vereinigt «-erden und infolgedessen trotz Arbeitens
bei verhältnismäP)ig niedriger Temperatur eine gute Heizwirkung haben. Die Rohrform
gibt ferner dem Träger eine derartige Starrheit. daß man sehr dünnes Glas verwenden
kann; dies führt im Vergleich zu Trägern von flacher Gestalt für die gleiche Heizfläche
zu einem viel geringeren Glasgewicht und infolgedessen zu geringeren Herstellungskosten.
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Die Rohre haben übrigens den Vorteil, daß sie durch ihre Herstellung
selbst einen genügenden Härtungszustand besitzen, der sie unmittelbar die 2tletallisierung
nach dem oben ausgeführten Verfahren aufnehmen läßt. Die Widerstände eignen sich
schließlich besonders gut zur Herstellung von Geräten, bei denen eine Erwärmung
der vorbeiströmenden Luft und damit ein lebhafter Wärmeaustausch zwischen den Heizflächen
und der Luft erreicht wird. In dieser Weise wirken senkrecht angeordnete geradlinige,
an ihren Enden offene Rohre, die dann die Rolle regelrechter Zugkamine spielen.
Wenn die Rohre horizontal angeordnet sind, kann man ebenfalls ein gutes Errehnis
erzielen, indem man sie zickzackförmig versetzt anordnet, so daß man ein 'Umwirbeln
der Luft, was für den Wärmeaustausch günstig ist, erreicht. Die Rohre können also
in jeder geeigneten Kombination und Lage angeordnet werden.
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Statt als Heizelemente für eigentliche Heizgeräte können die erfindungsgemäß
hergestellten Widerstandsbänder auch dazu verwendet «,erden, das Niederschlagen
von Dampf oder Reif auf der Kälte ausgesetzten Verglasungen sowie das Niederschlagen
von Schnee insbesondere an den Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen zu vermeiden.
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Zu diesem Zwecke werden derartige Verglasungen mit Hilfe metallener
Widerstände erwärmt, die auf ihrer Fläche oder einer benachbarten Hilfsfläche in
Form von Streifen mit Zwischenräumen angeordnet sind. Die erzielte
Temperaturerhöhung
verhindert in an sich bekannter Weise die Kondensation des Wasserdampfes oder das
Niederschlagen von Eis auf der Glasscheibe.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
beispielsweise dargestellt.
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Fig. z zeigt vonvorn eineHeizplatte, die ein Element eines elektrischen
Heizkörpers bildet; Fig.2 zeigt den Heizkörper in schaubildlicher Ansicht; Fig.
3 ist ein Grundriß, und Fig. q. ist ein senkrechter Schnitt durch einen. Schüsselwärmer,
der aus einem einzigen Heizelement besteht; Fig. 5 ist die Ansicht eines Heizkörpers
mit senkrechten Rohren gemäß der Erfindung; Fig.6 ist ein, waagerechter Schnitt
nach Linie II-II der Fig. 5 ; Fig. 7 zeigt schaubildlich die Befestigungsart der
Rohre nach Fig. 5 und 6; Fig.8 zeigt schematisch einen waagerechten Schnitt durch
eine andere, Ausführungsform mit senkrechten Rohren; Fig. 9 zeigt schematisch einen
senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform mit waagerechten Rohren; Fig. zo
bis 13 zeigen die Anwendung der Erfindung auf die Erwärmung einer Windschutzscheibe;
Fig. 1q. und 15 zeigen ,schaubildlich und im Schnitt Stromzuführungskontakte für
die Heizwiderstände.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. z und 2 ist a eine Platte aus durchsichtigem
oder undurchsichtigem Glas, die auf einer ihrer Flächen oder auf beiden Flächen
mit einem Niederschlag aus mehr oder weniger oxydiertem Aluminium versehen ist,
der ein wellenförmiges Band b bildet.
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Ein Isoliersockel c trägt die Stromanschlüsse d und
e sowie zwei Reihen federnder Metallamellen f und fu, zwischen welche die
unteren Kanten der Platten, ca zu liegen lcommen, die senkrecht parallel zueinander
angeordnet werden und deren Gesamtheit den Heizwiderstand bildet. Die Lamellen stehen
mit den Enden jedes Bandes b in Kontakt.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 2, in der die erste Platte a in vollen
Linien, die anderen Platten strichpunktiert dargestellt sind, ist der Anfang des
auf der linken Seite der ersten Platte niedergeschlagenen Bandes über die erste
Lamelle f mit -dem Stro@manschluß d verbunden, und das Ende dieses
Bandes ist durch die,erste Lamelle f1 mit dem Anfang des auf der rechten Seite der
ersten Platte niedergeschlagenen Bandes verbunden.. Das Ende dieses rechten Bandes
ist durch die zweite Lamelle f mit dem Anfang des auf der linken Seite der zweiten
Platte niedergeschlagenen Bandes verbunden, und die Verbindungen gehen auf diese
Weise weiter bis zum Ende des auf der rechten Seite der letzten Platte niedergeschlagenen
Bandes, welches durch die letzte Lamelle f mit dem Stromanschluß e verbunden ist.*
Auf diese Weise sind alle Bänder mit b miteinander in Reihe geschaltet.
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Die Bänder b ein und derselben Platte oder mehrerer in einer Heizvorrichtung
vereinigter Platten können auch auf andere Weise angeordnet sein, beispielsweise,
wenn man von einem Dreiphasenstromnetz abzweigt, in drei im Dreieck oder im Stern
geschalteten Gruppen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und q. ist die Platte a waagerecht
auf einem Isoliersockel c befestigt, welcher die Stromanschlüsse d und
e trägt und mit Füßen g und einem Handgriff h versehen ist.
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Der Niederschlag von. mehr oder weniger oxydiertem Aluminium in Form
eines wellenförmigen Bandes b wird auf der unteren Fläche der Platte a derart angebracht,
daß seine Enden f und f1 mit den Stromanschlüssen d und e verbunden werden können.
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Eine Isolierplatte i ist in einem gewissen Abstand unterhalb der Glasplatte
a angeordnet, so daß Wärmeverluste nach unten hin vermieden werden.
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Die Fig. 5; 6 und 7 zeigen einen. Heizkörper, der durch eine Reihe
von Glasrohren j gebildet wird, die in ihrer Gesamtheit eine Art Käfig mit senkrechten
Gittern bilden, wobei diese Rohre an. ihrer Außenfläche mit einem Metallniederschlag
versehen sind. Sie werden von zwei Stücken h und L von rechtwinkligem
Umfang getragen., die aus Isolierstoff bestehen und miteinander durch eine Säule
m verbunden .sind, welche die Tragstütze des Gerätes bildet und zu diesem Zweck
mittels eines Fußes n- auf dein Fußboden aufruht. Di@eRohre sind zu zwei und'zwei
wechsielweise an ihren oberen und unteren Enden verbunden, und zwar mittels leitender
Verbindungen o und o' aus dünnem Metall, die federnd wirken und in. die Rohre eingesetzt
werden. Die Verbindungen o, welche dem oberen Ende der Rohre entsprechen, sind an
dem Teil h mittels Befestigungsschrauben p befestigt. Die Verbindungen o1 der unteren
Enden werden einfach gegen das Stück l an--liegend gehalten, und zwar durch Schrauben
q, welche in senkrechte Schlitze r greifen, die in den Verbindungsschellen
o1 angebracht sind, wobei ein gewisses Spiel zwischen den beiden Gruppen von Schellen
o und o1 gelassen wird, so daß die unteren Verhindungsschellen o1 frei den senkrechten
Ausdehnungsbewegungen der Rohre folgen können. Das durch die Verbindungsschellen
o und o1 bewirkte elastische Festklemmen der Rohre
reicht infolge
der Leichtigkeit der letzteren aus, um ohne weiteren Kunstgriff das Festhalten der
Rohre zu gewährleisten. Es bewirkt übrigens einen guten Kontakt zwischen der metallisierten
Oberfläche des Rohres und den Verbindungsschellen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, hat
diese Anordnung den Vorteil, daß das Eintrittsende und Austrittsende der Rohre für
die Luftzirkulation freigelassen ist und ebenso dem senkrechten Strömen der um die
Rohre herum befindlichen Luft nur sehr geringe Hindernisse entgegengesetzt werden.
Sie ermöglicht ferner das leichte und schnelle auswechseln der Rohre, wenn diese
zerbrochen sind. Fig. 7 zeigt hierzu eine Verbindungsschelle o, aus der eins der
beiden Rohre herausgezogen ist. Die Endschellen 02 und o3, welche nur je ein. Rohr
halten, sind so angeordnet, daß der Strom, der durch die eine eintritt, durch die
andere austritt, nachdem er alle Rohre, die ungerade zu zählenden abwärts und die
gerade zu zählenden aufwärts. durchströmt hat. Die Endschellen sind mit der Stromquelle
durch Leitungsdrähte s verbunden.
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In Fig.8 ist schematisch ein Heizkörper mit senkrechten Rohren dargestellt,
die kreisförmig in mehreren konzentrischen Kränzen angeordnet sind und um Halteteile
von geeigneter Form befestigt sind, wobei die Befestigungsart der Rohre sowie die
Art der Kupplung, die nicht dargestellt sind. denen entsprechen können, die mit
Bezug auf Fig. 5, 6 und i beschrieben sind.
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In Fig. 9 ist schematisch ein Heizkörper mit horizontalen Rohren t
dargestellt, die versetzt angeordnet sind. Die Luftbewegung ist durch die Striche
tr angedeutet.
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Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist angenommen worden,
daß die Rohre an ihrer Außenfläche mit Metall überzogen sind. Gemäß der Erfindung
können sie jedoch auch an der Innenfläche mit dem Metallbezug v ersehen werden,
beispielsweise mit Hilfe eines Zerstäubers, der im Inneren der Rohre verschoben
wird. Besonders bei Heizkörpern mit senkrechten Rohren der Art, -,vie> sie in Fig.
5,6 und 7 dargestellt sind, kann ein besonders gutes Ergebnis erzielt werden
mit Rohren, die innen und außen mit Metall überzogen sind. In bestimmten Fällen,
beispielsweise wenn man wünscht, daß aus Sicherheitsgründen die Außenfläche des
Rohres nicht unter elektrischer Spannung steht, wird man sich darauf beschränken,
das Innere der Rohre mit :Metall zu überziehen, wobei es freisteht, beispielsweise
das Äußere auf einem bestimmten Teil an den Enden mit Metall zu überziehen, so daß
man die besonders bequemen Vorrichtungen, die in Fig. 5, 6 und 7 mit o, o1, o=,
os bezeichnet sind, als Verbindungsstücke benutzen kann. In diesem Falle j ..wird
man auch die Kante z- der Rohre (_Fig. j ) mit Metall überziehen, damit die Innenschicht
für den Stromdurchtritt mit dem Teil der Schicht verbunden ist-. den man aullen
stehengelassen liat.
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Man kann die ganze Fläche der Rohre durch den Metallniederschlag bedecken:
dieser Niederschlag braucht Jedoch auch nur auf einem Teil der Oberfläche vorhanden
zu sein, indem er entweder ein schraubenförmig auf jedem Rohr aufgerolltes Band
oder zur Achse des Rohres parallele Bänder oder irgendeine andere Anordnung bildet-Die
Geräte können, sei es aus Schönheitsi oder aus Sicherheitsgründen, mit Platten bedeckt
oder durch geneigte Flächen geschützt «-erden. Damit diese Teile nicht die Luftzirkulation
behindern, müssen sie mit Offnungen versehen sein.
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In Fig. io bis 13 ist die Anwendung der Erfindung für die Beheizung
von Verglasung, gen dargestellt.
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Fig. io zeigt eine Windschutzscheibe von ` vorn, bei der der Heiztviderstand
--i. der mit der elektrischen Energiequelle durch Anschlüsse B und C verbunden ist,
auf einer der Oberflächen der Scheibe angeordnet ist.
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Fig. i i zeigt eine t#-indscliurzs,-lieibe von vorn. bei der die Heizwiderstände
D und E. <iie mit der elektrischen Energiequelle durch die Anschlüsse F, G und
H, K verbunden sind, auf beiden Flächen der Scheibe angeordnet sind, so daß sie
dem auf der einen Seite der Windschutzscheibe befindlichen Beobachter den Eindruck
eines auf der Scheili,2 angeordneten Netzwerkes geben. Die beiden Gruppen von Widerständen,
die so zu beiden Seiten ein und derselben Verglasung angeordnet sind, können in
Reihe oder parallel geschaltet werden.
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Fig: 12 und 13 zeigen von vorn und im Querschnitt eine Windschutzscheibe
-11 und eine bewegliche Glasscheibe oder -tafel 1-. die mit der Windschutzscheibe
in Berührung gebracht werden kann und mit -Metallbändern L bedeckt ist, deren Enden
in Anschlüsse I. I
auslaufen. Die Beweglichkeit der Heizschefbe iV ermöglicht
es, sie gegen die Windschutzscheibe dann anzulegen, wenn die Gefahr eines Niederschlags
von Nebel, Reif oder Schnee auf der Scheibe gegeben ist. Die Scheibe kann auch so
ausgeführt werden, daß der Kontakt mit der elektrischen Energiequelle nur hergestellt
wird, wenn die Heizscheibe mit der Windschutzscheibe in Berührung steht.
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Form, Breite und Abstand der Heizbänder zueinander können beliebig
geändert «-erden und werden, so ausgeführt, daß sie eine genügende, Erwärmung des
Glases sichern.
Die Kontakte, die für die neuen Heizwiderstände
bestimmt sind, können durch Stücke 1, 2 (Fig.14,15) gebildet werden, die mit denGlastafeln
bei 5 und 6 durch auf den mit Metall überzogenen Teilen herges.tellteSchweißungen
(Löturigen) verbunden werden. Hierdurch kann man gleichzeitig die feste Vereinigung
der Kontakte mit dem Glasträger 4 und die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten
und den Widerständen 3 sichern.