DE9421964U1

DE9421964U1 - Elektrisches Heizelement

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Publication number: DE9421964U1
Application number: DE9421964U
Authority: DE
Original assignee: Ceramaspeed Ltd
Current assignee: Ceramaspeed Ltd
Priority date: 1993-02-11
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2004-02-02
Also published as: DE69406818T2; US5477031A; ES2109601T3; DK0612199T3; DE69406818D1; EP0612199A1; GR3025719T3; ATE160481T1; JPH06300279A; EP0612199B1

Description

ELEKTRISCHES HEIZELEMENT

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement für einen elektrischen Strahlungsheizer, insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur Verwendung mit einem Glaskeramikkochfeld. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Heizelement in Form eines langgestreckten Streifens eines elektrisch leitfähigen Materials, z.B. einem Metall oder einer Metalllegierung, der zur Befestigung hochkant auf einer Unterlage eines thermisch und elektrisch isolierenden Materials eingerichtet ist durch integrale Vorsprünge, die sich hochkant daraus erstrecken und an oder in der isolierenden Unterlage befestigt sind. Die Erfindung betrifft ferner einen elektrischen Strahlungsheizer enthaltend solch ein elektrisches Heizelement.

Wenn ein Heizelement in einer Unterlage durch Vorsprünge befestigt und zu Heizzwecken zum Strahlen gebracht wird durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes besteht ein Nachteil darin, daß der Streifen in den zu den Vorsprüngen benachbarten Bereichen weniger hell glüht. Der Grund dafür ist zweifach. Zum einen wird Wärme von dem Streifen in die Befestigungsvorsprünge und dann in die Unterlage geleitet. Die thermische Leitung in die Unterlage kann etwas reduziert werden durch Verwendung einer Unterlage mit sehr guten thermischen Isolationseigenschaften, ein besonderes Beispiel eines solchen ist ein mikroporöses thermisches Isoliermaterial. Zum zweiten wurde festgestellt, daß die elektrische Stromdichte in dem Streifen entlang der Länge des Streifens variiert, wobei sie niedriger ist in den Bereichen benachbart zu den Vorsprüngen gegenüber sonstigen. In solchen Bereichen ist der Streifen in Anbetracht der Vorsprünge effektiv breiter und der elektrische Strom fließt zusätzlich zu dem Streifen durch die Vorsprünge,
wodurch sich die vorgenannte niedrigere Stromdichte ergibt.

Streifenförmige Heizelemente an sich sind bekannt, z.B. aus
GB-A-I 569 588, US-A-600 057 und US-A-4 292 504.

Gemäß GB-A-I 569 588 ist der Heizleiterstreifen abwechselnd von gegenüberliegenden Kanten geschlitzt, um dem Leiterstreifen eine Zick-Zack-Form zu geben und Befestigungsvorsprünge erstrecken sich von den Streifen und dringen in eine Isolierschicht ein, um den Streifen an der Schicht zu befestigen. Die Vorsprünge können in einigem Abstand von der unteren Kante des Streifens gekerbt sein, um eine Biegestelle zu bilden. Daher ist der heizende Teil des Streifens unterbrochen und es gibt keinen Hinweis auf die Bereitstellung von Löchern, Schlitzen oder Ausnehmungen in den Vorsprüngen, um die Gleichmäßigkeit der Strahlung des Streifens entlang seiner Länge zu verbessern.

Gemäß US-A-600 057 kann ein Heizelement in Streifenform vorgesehen sein, jedoch wird die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Strahlung des Streifens über seine Länge nicht in Erwägung gezogen.

Gemäß US-A-4 292 504 wird ein Heizelement eines gestreckten Metalls hochkant im wesentlichen entlang seiner ganzen Länge auf einer Platte eines Isoliermaterials befestigt. Da der heizende Teil des Streifens unterbrochen ist und keine einzelnen Vorsprünge vorgesehen sind, sind die Probleme einer gleichmäßigen Strahlung nicht die gleichen wie die, die sich bei einem ununterbrochenen Heizstreifen ergeben.

Der Begriff "mikroporös" wird hier verwendet, um offen- oder geschlossenzelliges Material zu beschreiben, bei dem die äußerste Größe der Zellen oder Poren kleiner ist als die mittlere freie Weglänge eines Luftmoleküls bei Normaltemperatur und -druck, d.h. in der Größenordnung von 100 nm oder weniger. Ein Material, das in diesem Sinne mikroporös ist, zeigt einen sehr geringen Wärmedurchgang durch Luftleitung (d.h. Kollisionen zwischen Luftmolekülen). Solche mikroporösen Materialien umfassen Aerogel, das ein Gel ist, bei dem die flüssige Phase durch eine Gasphase ersetzt ist, so daß ein Schrumpfen vermieden wird, das auftreten würde, wenn das Gel direkt aus einer Flüssigkeit getrocknet würde. Eine im wesentlichen identische Struktur kann erhalten werden durch gesteuerte Fällung aus Lösung, wobei Temperatur und pH-Wert während der Fällung gere-

gelt wird, um einen Niederschlag eines offenen Kristallgitters zu erhalten. Andere äquivalente offene Gitterstrukturen umfassen pyrogene und elektrothermische Typen, bei denen ein wesentlicher Teil der Partikel eine maximale Partikelgröße von weniger als 100 nm aufweist. Alle diese teilchenförmigen Materialien, z.B. auf Kieselsäure, Aluminiumoxid oder anderen Metalloxiden basierend, können zur Herstellung einer Zusammensetzung verwendet werden, die gemäß vorstehender Definition mikroporös ist.

Die mikroporöse Isolierung umfaßt typischerweise ein trockenes teilchenförmiges mikroporöses Material, wie oben definiert, gemischt mit Keramikfaser-Verstärkung, Titaniumdioxid-Trübungsmittel und zur Verwendung bei hohen Temperaturen, einer geringen Menge eines Aluminiumoxidpulvers gegen Schrumpfung. Solch ein mikroporöses Isoliermaterial ist in GB-A-I 580 909 beschrieben.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Heizelement bereitzustellen, das das Problem der Ungleichförmigkeit der Strahlung vermeidet oder minimiert und bei dem die Strahlung des Heizelementes über seine Länge gleichmäßiger ist. Es ist ferner ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Strahlungsheizer mit einem solchen elektrischen Heizelement bereitzustellen.

Entsprechend einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches Heizelement für einen elektrischen Strahlungsheizer bereitgestellt, wobei das Element einen langgestreckten elektrisch leitfähigen Streifen aufweist, der angepaßt ist zur Befestigung hochkant auf einer Unterlage eines thermisch und elektrisch isolierenden Materials, wobei der Streifen einen langgestreckten durchgehenden Abschnitt und einen mit diesem integralen nicht durchgehenden Abschnitt aufweist, wobei der nicht durchgehende Abschnitt eine Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen aufweist, die sich in eine Richtung weg von dem durchgehenden Abschnitt an voneinander beabstandeten Stellen erstrecken zur Befestigung in oder an der Unterlage, wobei in jedem Vorsprung wenigstens eine Öffnung vorgesehen ist, wodurch die thermische Leitung aus dem durch-

gehenden Abschnitt in die Vorsprünge vermindert wird und ferner die Veränderung der elektrischen Strahlungsdichte entlang dem durchgehenden Abschnitt des Streifens vermindert wird, wenn der Streifen elektrisch angeschlossen wird zum Betrieb in einem elektrischen Strahlungsheizer.

Der Begriff "durchgehend" wird hier verwendet in bezug auf den durchgehenden Abschnitt des Streifens, um einen langgestreckten Abschnitt des Streifens zu bezeichnen, der im wesentlichen gleiche Dimensionen aufweist. Im Gegensatz dazu wird der Begriff "nicht durchgehend" verwendet im Hinblick auf einen nicht durchgehenden Abschnitt des Streifens, um einen Teil des Streifens zu bezeichnen, der zu dem durchgehenden Abschnitt benachbart ist und der mit Vorsprüngen versehen ist, die sich in eine Richtung weg von dem durchgehenden Streifen erstrekken, so daß die Querschnittsfläche des Materials in eine Richtung im wesentlichen rechtwinklig zu der langgestreckten Richtung des durchgehenden Abschnittes des Streifens variiert entlang der Längserstreckung des Streifens. Daher kann die Querschnittsfläche des Materials an einigen Stellen entlang der Längserstreckung des Streifens wesentlich vermindert sein im Vergleich zu anderen Stellen, oder gar kein Material vorhanden sein.

Durch geeignete Auswahl der Größe und Anordnung der Öffnungen in bezug auf die Vorsprünge können diese angeordnet werden, um eine Verminderung der Temperatur in dem durchgehenden Abschnitt des Streifens in den Bereichen der Vorsprünge während der elektrischen Selbstbeheizung des Streifens zu verringen, wo solche Temperaturreduzierung anderenfalls durch thermische Leitung von dem Streifen in die Vorsprünge verursacht und durch eine effektive Vergrößerung des Querschnittes des Streifens in den Bereichen der Vorsprünge verursacht wird durch die Anwesenheit der Vorsprünge.

In bezug auf einen anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Strahlungsheizer bereitgestellt, der eine Unterlage eines thermisch und elektrisch isolierenden Materials und ein darin teilweise eingebettetes elektrisches Heizelement umfaßt, wobei das elektrische Heizelement einen

langgestreckten, elektrisch leitfähigen Streifen aufweist mit einem langgestreckten durchgehenden Abschnitt und einem nicht durchgehenden Abschnitt, der integraler Bestandteil des durchgehenden Abschnittes ist, wobei der nicht durchgehende Abschnitt eine Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen aufweist, die sich in einer Richtung weg von dem durchgehenden Abschnitt an voneinander beabstandeten Stellen erstrecken, wobei die Vorsprünge an oder in der Unterlage befestigt sind, vorzugsweise durch Einbetten in der Unterlage, wobei in jedem Vorsprung wenigstens eine Öffnung vorgesehen ist, wodurch die thermische Leitung aus dem durchgehenden Abschnitt in die Vorsprünge vermindert wird und ferner die Veränderung der elektrischen Stromdichte entlang des durchgehenden Abschnittes des Streifens vermindert wird, wenn dieser stromdurchflossen ist.

Vorteilhafterweise kann die Unterlage aus thermisch und elektrisch isolierendem Material ein mikroporöses thermisch und elektrisch isolierendes Material umfassen.

Geeignete mikroporöse thermisch und elektrisch isolierende Materialien sind im Fachgebiet allgemein bekannt, z.B. wie sie in der GB-A-I 580 909 beschrieben sind, wobei eine typische Zusammensetzung lautet:

mikroporöse pyrogene Kieselsäure 49 -97 Gew.%

Keramikfaserverstärkung 0,5-20 Gew.% Trübungsmittel 2 -50 Gew.% Aluminiumoxid bis zu 12 Gew.%.

Der Anteil von Aluminiumoxid liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 12 Gew.%.

Ein weiterer Vorzug der Erfindung liegt darin, daß die Öffnungen in den Befestigungsvorsprüngen eine verbesserte Befestigung des Streifens bieten, wenn der Streifen durch Einbetten der Vorsprünge in der Unterlage aus Isoliermaterial befestigt ist.

Der nicht durchgehende Abschnitt des Streifens kann im wesentlichen komplanar mit dem durchgehenden Abschnitt angeordnet sein.

Die wenigstens eine Öffnung kann in Form eines Schlitzes oder einer Ausnehmung vorliegen, die sich in und entlang eines jeden Vorsprunges von seiner Spitze entfernt von dem durchgehenden Abschnitt erstreckt.

Die oder jede Öffnung kann gerade, gebogen oder kurvenförmig verlaufen und von gleichmäßiger oder nicht gleichmäßiger Form sein.

Eine Vielzahl von Öffnungen können in jedem Vorsprung vorgesehen sein, entweder parallel oder in einem Winkel zueinander.

Die Breite des nicht durchgehenden Abschnittes des Streifens kann größer sein als die Länge der Vorsprünge und der oder jeder Schlitz oder Ausnehmung kann sich über den zugeordneten Vorsprung hinaus in den Rest des nicht durchgehenden Abschnittes des Streifens erstrecken.

Alternativ kann die wenigstens eine Öffnung in Form wenigstens eines Loches in dem nicht durchgehenden Abschnitt vorliegen. Wenn wenigstens eine Öffnung die Form eines einzelnen Loches in jedem Vorsprung annimmt, kann dieses geeigneterweise so groß wie möglich im richtigen Verhältnis zu seinem zugeordneten Vorsprung ausgebildet sein. Die Breite des nicht durchgehenden Abschnittes kann größer sein als die Länge des Vorsprunges und das oder jedes Loch kann so dimensioniert sein, daß es sich über den zugeordneten Vorsprung hinaus in den Rest des nicht durchgehenden Abschnittes des Streifens erstreckt.

Die optimale Positionierung, Länge, Form und relative Anordnung der wenigstens einen Öffnung kann leicht durch einfache Versuche für jeden besonderen Streifen mit Vorsprüngen bestimmt werden.

Daher kann durch die Erfindung ein streifenförmiges Strahlungsheizelement befestigt in einer isolierenden Unterlage

durch integrale Vorsprünge bereitgestellt werden, das eine verbesserte Gleichmäßigkeit der sichtbaren Strahlung entlang seiner Länge aufweist, wenn es in Betrieb ist.

Der Streifen kann, falls erforderlich, über seine Länge gewellt bereitgestellt werden (manchmal auch als sinoidal oder schlangenlinienförmig oder gewunden bezeichnet).

Der Streifen und die Vorsprünge umfassen geeigneterweise ein Metall oder eine Metallegierung, so z.B. eine Eisen-Chrom-Aluminiumlegierung. Dennoch ist die Erfindung nicht beschränkt auf ein bestimmtes Material oder Anordnung des Streifens.

Für die Wirtschaftlichkeit der Herstellung des Heizelementes sind die Vorsprünge vorzugsweise gleichmäßig beabstandet entlang dem Streifen vorgesehen und weisen Abmessungen auf, so daß die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen komplimentäre Profile der Vorsprünge aufweisen.

Es kann vorteilhaft sein, ein Heizelement gemäß der Erfindung mit einem oder mehreren ausgewählten Abschnitten zu versehen, die in dem Heizer bei einer niedrigeren Temperatur und/oder mit niedrigerer sichtbarer Strahlung arbeiten als der Rest des Elementes. Dies kann erforderlich sein z.B. an Anschlußabschnitten des Elementes, insbesondere, wo diese lang sind, wie es notwendig ist zum Anschluß eines inneren Heizelementes einer konzentrischen Anordnung von getrennten inneren und umgebenden äußeren Heizelementen. Es kann ferner erforderlich sein zur sichtbaren Trennung von Bereichen eines Heizelementes, z.B. zur Erzeugung eines oder mehrerer getrennter Muster des Heizelementes. Solche ausgewählten Abschnitte zum Betrieb einer niedrigeren Temperatur und/oder mit niedrigerer sichtbarer Strahlung können geeigneterweise gebildet werden durch örtliche Erhöhung der effektiven Querschnittsfläche über eine erforderliche Länge oder erforderliche Längen des leitenden Streifens. Dies kann erreicht werden durch erhöhte Dicke des Streifens und/oder erhöhte wirksame Breite des Streifens. Die Öffnungen können bei geeigneten Vorsprüngen in der oder den ausgewählten Abschnitten weggelassen werden. Alternativ kann eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Vorsprüngen in der

oder den ausgewählten Abschnitten ersetzt werden durch einen einzelnen langgestreckten Vorsprung, der sich entlang dem oder den ausgewählten Abschnitten erstreckt und in dem keine Öffnungen ausgebildet sind.

Als weitere Alternative kann ein zusätzliches Stück eines elektrisch leitfähigen Materials an dem Streifen in dem oder den ausgewählten Abschnitten befestigt oder gebondet werden, um örtlich die Dicke des Streifens zu erhöhen und wahlweise die Breite des Streifens in dem oder den Abschnitten zu erhöhen. Solch ein zusätzliches Stück eines leitfähigen Materials kann bequemerweise aus demselben Material wie der Streifen gebildet werden, auch wenn es ein anderes geeignetes Metall oder eine Metallegierung umfassen kann.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizelementes für einen elektrischen Strahlungsheizer beschrieben, wobei das Element einen langgestreckten elektrisch leitfähigen Streifen umfaßt, der angepaßt ist zur Montage hochkant auf eine Unterlage eines thermisch und elektrisch isolierenden Materials, wobei der Streifen einen langgestreckten durchgehenden Abschnitt und einen nicht durchgehenden Abschnitt aufweist, der integral mit dem durchgehenden Abschnitt ausgebildet ist, wobei der nicht durchgehende Abschnitt eine Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen aufweist, die sich in eine Richtung weg von dem durchgehenden Abschnitt an voneinander beabstandeten Stellen erstrecken und zur Befestigung an oder in der Unterlage dienen, wobei die Vorsprünge entlang des Streifens voneinander gleichmäßig beabstandet sind und solche Abmessungen aufweisen, daß Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen komplementäre Profile der Vorsprünge ausbilden, wobei in jedem Vorsprung wenigstens eine Öffnung vorgesehen ist, und wobei wenigstens zwei Längen von Streifen gleichzeitig hergestellt werden durch Trennen aus einem einzelnen leitfähigen Streifen durch Schneiden oder Stanzen, wobei die wenigstens zwei Längen Seite an Seite auf dem Streifen angeordnet sind, wobei die Vorsprünge eines Elementes wirksam in die Vorsprünge des anderen Elementes ineinandergreifen, wenn die Trennung stattfindet. Der nicht durchgehende Abschnitt des

Streifens kann im wesentlichen komplanar mit dem durchgehenden Abschnitt angeordnet sein.

Die wenigstens eine Öffnung kann in Form eines Schlitzes oder einer Ausnehmung vorliegen, die sich in und entlang eines jeden Vorsprunges von seiner Spitze entfernt von dem durchgehenden Abschnitt aus erstreckt.

Die oder jede Öffnung kann gerade, gebogen oder kurvenförmig sein und von gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Form sein.

Eine Vielzahl von Öffnungen kann in jedem Vorsprung vorgesehen werden, die zueinander parallel oder in einem Winkel angeordnet sind.

Alternativ kann die wenigstens eine Öffnung in Form wenigstens eines Loches in dem nicht durchgehenden Abschnitt vorgesehen sein. Wenn wenigstens eine Öffnung in Form eines einzelnen Loches für jeden Vorsprung vorgesehen ist, kann dieses geeigneterweise eine Größe aufweisen, daß es so groß wie möglich im richtigen Verhältnis zu seinem zugeordneten Vorsprung ausgebildet ist. Die Breite des nicht durchgehenden Abschnittes kann größer sein als die Länge der Vorsprünge und das oder jedes Loch kann solche Abmessungen aufweisen, daß es sich über den zugeordneten Vorsprung hinaus in den Rest des nicht durchgehenden Abschnittes erstreckt.

Der Streifen kann über seine Länge in eine gewellte Form gebracht werden.

Der Streifen und die Vorsprünge umfassen vorzugsweise ein Metall oder eine Metallegierung, so z.B. eine Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung.

Das Heizelement kann mit einem oder mehreren ausgewählten Abschnitten hergestellt werden, die in einem Heizer bei einer niedrigeren Temperatur und/oder mit niedrigerer sichtbarer Strahlung arbeiten, als der Rest des Elementes. Dies kann erforderlich sein, z.B. bei Anschlußbereichen des Elementes, insbesondere wenn diese lang sind, wie es notwendig ist zum Anschluß des inneren Heizelementes einer konzentrischen Anordnung von getrennten inneren und umgebenden äußeren Heizelementen. Es kann ferner erforderlich sein zur sichtbaren Trennung von Abschnitten eines Heizelementes, z.B. um ein oder mehrere getrennte Muster in dem Heizelement zu erzeugen. Solche ausgewählten Bereiche zum Betrieb bei einer niedrigeren Temperatur und/oder mit niedrigerer sichtbarer Strahlung kann geeigneterweise durch örtliche Erhöhung der effektiven Querschnittsfläche über eine benötigte Länge oder erforderlichen Längen des leitenden Streifens erreicht werden. Dies kann erzielt werden durch örtlich erhöhte Dicke des Streifens und/oder erhöhte effektive Breite des Streifens. Die Öffnungen können bei geeigneten Vorsprüngen in der oder den ausgewählten Abschnitten weggelassen werden. Alternativ kann eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Vorsprüngen in dem oder den ausgewählten Abschnitten ersetzt werden durch einen einzelnen langgestreckten Vorsprung, der sich entlang der oder den ausgewählten Abschnitten erstreckt und in dem keine Öffnungen gebildet sind. Als weitere Alternative kann ein zusätzliches Stück eines elektrisch leitfähigen Materials an dem Streifen in dem oder den ausgewählten Abschnitten befestigt werden, um örtlich die Dicke des Streifens und optional die Breite des Streifens in dem oder den Abschnitten zu erhöhen. Solch ein zusätzliches Stück eines leitfähigen Materials kann bequemerweise aus dem gleichen Material wie der Streifen gebildet werden, auch wenn es ein anderes geeignetes Metall oder eine Metallegierung umfassen kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines

elektrischen Heizelementes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt mit Befestigungsvorsprüngen, die Öffnungen in Form von Schlitzen enthalten;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines elektrischen Heizelementes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt mit Befestigungsvorsprüngen enthaltend Öffnungen in Form von Ausnehmungen;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines elektrischen Heizelementes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt mit Befestigungsvorsprüngen enthaltend Öffnungen in Form von Löchern;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform eines elektrischen Heizelementes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt mit Befestigungsvorsprüngen, die Öffnungen in Form von gebogenen oder kurvenförmigen Schlitzen umfassen;

Fig. 5 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform eines elektrischen Heizelementes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt mit Befestigungsvorsprüngen, die Öffnungen in Form von ungleichmäßigen Ausnehmungen aufweisen;

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen elektrischen Strahlungsheizer zeigt, der ein Heizelement nach einem der Fig. 1 bis 5 enthält;

Fig. 7 eine Draufsicht auf Abschnitte eines elektrischen Heizelementes gemäß der Erfindung zeigt während der Herstellung; und

Fig. 8a bis 8c Seitenansicht von Abschnitten eines elektrischen Heizelementes gemäß der Erfindung zeigen mit alternativen Anordnungen zur Bereitstellung eines oder mehrerer ausgewählter Bereiche zum Betrieb in einem Heizer bei einer niedrigeren Temperatur und/oder mit

niedrigerer sichtbarer Strahlung, als der Rest des Elements.

Ein elektrisches Heizelement für einen elektrischen Strahlungsheizer umfaßt einen langgestreckten elektrisch leitfähigen Streifen 1 eines Metalls oder einer Metallegierung mit integralen Befestigungsvorsprüngen 2, die voneinander über seine Länge beabstandet sind und sich von einer Kante davon in der Ebene des Streifens erstrecken. Der Streifen 1 ist vorgesehen, um hochkant auf einer Unterlage 3 eines thermisch und elektrisch isolierenden Materials durch Einbetten der Vorsprünge 2 in die Unterlage 3 bis zu einem Niveau, wie es durch die unterbrochene Linie 4 gezeigt ist, befestigt zu werden. Beispielsweise umfaßt die Unterlage 3 geeigneterweise ein mikroporöses thermisch und elektrisch isolierendes Material, so wie das in 6B-A-1 580 909 beschriebene. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Vorsprünge 2 mit Öffnungen in Form von Schlitzen 5a versehen, die sich von deren unterer Kante erstrecken. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist in jedem Vorsprung 2 eine Öffnung in Form einer Ausnehmung 5b vorgesehen, die sich von ihrer unteren Kante aus erstreckt. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist eine Öffnung in Form eines Loches 5c in jedem Vorsprung 2 vorgesehen. Auch wenn das Loch 5c in Fig. 3 kreisförmig dargestellt ist, kann es eine andere Form aufweisen, z.B. rechteckig oder oval, entsprechend der Form der Vorsprünge 2.

Die Schlitze 5a, Ausnehmungen 5b und Löcher 5c erfüllen einen gemeinsamen Zweck. Bei ihrer Abwesenheit würde beim Betrieb des Streifens 1 als Strahlungsheizelement durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes beobachtet werden, daß der Bereich des Streifens 1 unmittelbar über jedem Vorsprung 2 weniger hell glühen würde als der Rest des Streifens 1. Die Ursache dafür ist zweifach. Zusätzlich zu dem elektrischen Strom, der durch den Streifen 1 fließt, würde der Strom ferner durch die Vorsprünge 2 fließen und die durch die Vorsprünge 2 in dem Streifen 1 in den Bereichen der Vorsprünge erhöhte effektive Breite würde zu einer geringen elektrischen Stromdichte in diesen Bereichen führen verglichen mit dem Rest des Streifens. Dadurch tritt eine langsamere und geringe Aufheizung des Streifens in diesen Bereichen auf. Ferner würde Wärme zusatz-

lieh aus dem Streifen in die Vorsprünge durch thermische Leitung verloren. Gemäß der vorliegenden Erfindung verringert die Bereitstellung von Schlitzen 5a, Ausnehmungen 5b oder Löchern 5c in den Vorsprüngen 2 die thermische Leitung von dem Streifen in die Vorsprünge und kompensiert oder verringert oder beseitigt den elektrischen Stromfluß durch die Vorsprünge 2. Daher ist der Stromfluß entlang dem Streifen 1 so als wären die Vorsprünge 2 im wesentlichen nicht vorhanden. Daraus folgend ist die elektrische Stromdichte über die Länge des Streifens 1 im wesentlichen gleichförmig und der Streifen 1 glüht mit größerer Gleichmäßigkeit der Helligkeit oder Strahlung entlang seiner Länge verglichen mit einem Heizelement mit einem ähnlichen Streifen ohne die Öffnungen.

Die Länge, Form und Anzahl der Schlitze 5a oder Ausnehmungen 5b und die Größe und Anordnung der Löcher 5c, die erforderlich ist für den maximalen Effekt, kann einfach bestimmt werden durch einfaches Ausprobieren. Es kann erforderlich sein, die Schlitze 5a, Ausnehmungen 5b oder Löcher 5c etwas über die Vorsprünge 2 hinaus in den Körper des nicht durchgehenden Abschnittes des Streifens 1 selbst hinausgehen zu lassen, wie es in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist. Im allgemeinen sollte jedes Loch 5c so groß wie sinnvoll möglich gemacht werden im Verhältnis zu der Größe des zugeordneten Vorsprunges 2. Die Schlitze oder Ausnehmungen können, falls erforderlich, gebogen oder kurvenförmig sein, wie es durch die Öffnungen in Form von Ausnehmungen 5d in Fig. 4 dargestellt ist und können von ungleichförmiger Form oder Breite sein, wie es durch die Öffnungen in Form von Ausnehmungen 5e in Fig. 5 gezeigt ist. Eine Vielzahl von Öffnungen in Form von Schlitzen oder Ausnehmungen können, wenn sie in jedem Vorsprung vorgesehen sind, nicht parallel zueinander angeordnet werden, falls erforderlich.

Fig. 6 zeigt eine Anwendung eines Heizelementes gemäß der Erfindung in einem elektrischen Strahlungsheizer zur Verwendung unter einer Glaskeramikplatte in einem Herd mit Kochfeld. Ein Heizelement, enthaltend einen langgestreckten elektrisch leitfähigen Streifen 1 aus einem Metall oder einer Metallegierung, wie einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung, ausgebildet wie in einer der Fig. 1 bis 5 dargestellt und zuvor mit Bezug darauf

beschrieben, wird in gewellte Form gebracht und ist hochkant auf der Oberfläche einer unteren Lage 3 eines mikroporösen thermisch und elektrisch isolierenden Materials befestigt, das in eine Metallschale 6 verdichtet ist. Vorsprünge 2 (Fig. 1 bis 5) an dem Streifen 1 sind in die Unterlage 3 eingebettet, z.B. durch Einpressen in die Unterlage 3. Nach Befestigung des Streifens 1 wird die Oberfläche der Unterlage 3 angeordnet, um im wesentlichen auf einem Niveau zu liegen, wie es durch das Bezugszeichen 4 in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist. Wir haben herausgefunden, daß mikroporöses thermisch isolierendes Material, auch wenn es in eine Metallschale verdichtet ist, ein gewisses Maß an Nachgiebigkeit behält und dies beim Festhalten der Vorsprünge 2 in der Unterlage infolge Reibung hilft.

An der Seite der Schale 6 ist eine periphere Wandung 7 aus thermisch isolierendem Material angeordnet, wie Keramikfasermaterial oder mikroporösem Isoliermaterial.

Ein Anschlußstecker 8 ist vorgesehen zur elektrischen Verbindung des Heizelementes 1 mit einer elektrischen Stromversorgung.

Eine allgemein bekannte Art eines thermischen Begrenzers 9 ist vorgesehen, der sich über das Heizelement erstreckt, um das Heizelement abzuschalten für den Fall einer Überhitzung der Glaskeramikplatte, wenn der Heizer in einem Herd installiert und betrieben wird, der eine solche Glaskeramikplatte umfaßt.

Der Heizelementstreifen 1 arbeitet vorteilhafterweise wie oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben, wobei die Anwesenheit von Öffnungen in Form von Schlitzen, Ausnehmungen oder Löchern (5a, 5b, 5c, 5d und 5e in Fig. 1, 2, 3, 4 und 5) zu einer verbesserten Gleichmäßigkeit der Helligkeit der Strahlung des Streifens 1 führt und ferner ein zweiter Vorteil in der verbesserten Befestigung der Vorsprünge 2 in dem Isoliermaterial 3 liegt.

Die Wirtschaftlichkeit der Herstellung des Heizelementstreifens gemäß den Fig. 1 bis 5 kann verbessert werden, wenn die Zwischenräume 10 zwischen den Vorsprüngen 2 etwas enger ge-

macht werden als dargestellt und so geformt und von solchen Abmessungen sind, daß diese exakt komplementäre Profile der Vorsprünge 2 bilden. Längen von Elementen dieser Art können mit einem minimalen Materialabfall hergestellt werden, wie in Fig. 7 dargestellt. In Fig. 7 sind vier Längen von Heizelementstreifen la, Ib, Ic und Id werden gleichzeitig hergestellt in bekannter Weise aus einem einzelnen Materialband durch geeignete Schneid- oder Stanzschritte, wobei Löcher 5c (oder alternative Öffnungen, wie Schlitze oder Ausnehmungen ähnlich denen mit den Bezugszeichen 5a, 5b, 5d oder 5e in Fig. 1 bis 4) geeignet darin angeordnet sind. Das Schneiden oder Stanzen führt zu einer Trennung des Bandes entlang den Trennungslinien

11 in vier Längen von Heizelementstreifen la, Ib, lc, Id. Außer dem Material, das entfernt wurde, um die Löcher 5c zu bilden, fällt im wesentlichen kein anderer Abfall bei diesem Verfahren an.

Es kann erforderlich sein, den Heizelementstreifen gemäß der Erfindung mit einem oder mehreren ausgewählten Bereichen zu versehen, die in einem Heizer bei einer niedrigeren Temperatur und/oder mit niedrigerer sichtbarer Strahlung arbeiten, als der Rest des Streifens. Dies kann beispielsweise erforderlich sein in Anschlußbereichen des Heizers, z.B. in den Bereichen

12 in Fig. 6. Solche Anschlußbereiche können recht lang sein, insbesondere in einem Heizer, bei dem zwei oder mehr konzentrische Heizelemente separat angeschlossen vorgesehen sind und es erforderlich ist, niedrig strahlende Anschlußabschnitte bereitzustellen, die sich von einem Heizelement in einer zentralen Zone des Heizers zu einem Anschluß am Rand des Heizers erstrecken. Es kann ferner erforderlich sein, eine sichtbare Trennung von ausgewählten Bereichen eines Heizelementes vorzusehen, z.B., um den visuellen Eindruck zu erwecken, daß ein Teil des Heizelementes 1 in Fig. 6 von dem Rest des Heizelementes 1 getrennt ist. Solche ausgewählten Bereiche können bereitgestellt werden durch örtliche Erhöhung der effektiven Querschnittsfläche des Heizelementstreifens 1 über eine oder mehrere erforderlichen Längen. Beispiele von Wegen, wie dies erreicht werden kann, sind in den Fig. 8a, 8b und 8c dargestellt. In Fig. 8a wurden die Löcher 5c in den Vorsprüngen 21, 22 in dem Streifen 1 weggelassen, um die ausgewählten Bereiche

niedrigerer Betriebstemperaturen zu bilden. In Fig. 8b sind die Vorsprünge 2 mit Löchern 5c in jedem erforderlichen ausgewählten Bereich ersetzt durch einen wirksamen langgestreckten Streifen 23 ohne jede Löcher. Falls gewünscht, kann die Breite Wl des Bereiches des Streifens mit diesem langgestreckten Vorsprung 23 vergrößert werden, um größer zu sein als die Breite W2 des Restes des Streifens.

Als weitere Alternative kann der Streifen 1 in dem einen oder mehreren ausgewählten Bereichen eine größere Dicke aufweisen. Dies wird vorzugsweise erreicht, wie in Fig. 8c dargestellt, durch Befestigen eines zusätzlichen Stückes eines elektrisch leitfähigen Materials 13 auf die Oberfläche des Streifens 1, z.B. durch Schweißen, das jeden gewünschten ausgewählten Bereich des Streifens 1 abdeckt. Diese Maßnahme kann ferner zusätzlich zu denen ausgeführt werden, die unter Bezugnahme auf die Fig. 8a und 8b beschrieben wurden. Die Breite des zusätzlichen Materialstückes 13 kann so gewählt sein, daß das zusätzliche Materialstück entweder nur einen Teil des Streifens ohne die Vorsprünge 2 abdeckt (W3) oder den Bereich des Streifens einschließlich der Vorsprünge 2 abdeckt (W4) oder die Breite des Streifens und der Vorsprünge etwas übersteigt (W5). Das zusätzliche Materialstück 13 ist einfacherweise aus dem gleichen Material gebildet wie der Streifen 1, kann jedoch auch ein anderes geeignetes Metall oder eine andere Metalllegierung umfassen.

Die Anordnungen, die in den Fig. 8a, 8b, 8c dargestellt sind, treffen ebenfalls zu, soweit die Vorsprünge mit anderen Formen von Öffnungen anstelle von Löchern versehen sind, wie Schlitzen oder Ausnehmungen, wie in Fig. 1, 2, 4 und 5 dargestellt.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Strahlungsheizer enthaltend eine Unterlage (3) eines thermisch isolierenden Materials und ein elektrisches Heizelement enthaltend einen langgestreckten elektrisch leitfähigen Streifen (1), der hochkant auf der Unterlage (3) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der leitfähige Streifen mit einer oder mehreren ausgewählten Bereichen (13, 21, 22, 23) versehen ist, die in dem Heizer bei einer niedrigeren Temperatur und/oder mit geringerer sichtbarer Strahlung arbeitet, als der Rest des Streifens.

2. Heizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der eine oder mehrere ausgewählte Bereiche (13, 21, 22, 23) in Anschlußabschnitten des Heizers vorgesehen ist oder sind.

3. Heizer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der eine oder mehrere ausgewählte Bereiche (13, 21, 22, 23) angepaßt ist, um visuelle Trennung von ausgewählten Bereichen des Heizelementes zu erhalten.

4. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein oder mehrere ausgewählte Bereiche (13, 21, 22, 23) des Heizelementes gebildet ist oder sind mit örtlich erhöhter effektiver Querschnittsfläche über eine benötigte Länge oder benötigte Längen des leitfähigen Streifens.

5. Heizer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die örtliche Erhöhung der Querschnittsfläche in einem oder mehreren ausgewählten Bereichen (13) erreicht wird durch eine erhöhte Dicke des Streifens.

6. Heizer nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein zusätzliches Stück (13) eines elektrisch leitfähigen Materials an dem Streifen (1) befestigt ist in dem oder den ausgewählten Bereichen, um örtlich die Dicke des Streifens und optional die Breite des Streifens in dem oder den Bereichen zu erhöhen.

7. Heizer nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß das zusätzliche Stück (13) eines leitfähigen Materials aus dem gleichen Material gebildet ist wie der Streifen (1).

8. Heizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß der leitfähige Streifen einen langgestreckten durchgehenden Abschnitt und einen nicht durchgehenden Abschnitt aufweist, der integral mit dem durchgehenden Abschnitt gebildet ist, wobei der nicht durchgehende Abschnitt eine Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen (2) umfaßt, die sich in eine Richtung weg von dem durchgehenden Abschnitt entfernt an voneinander beabstandeten Stellen erstreckt zur Befestigung an oder in der Unterlage.

9. Heizer nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß der nicht durchgehende Abschnitt des Streifens (1) im wesentlichen komplanar mit dem durchgehenden Abschnitt angeordnet ist.

10. Heizer nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorsprünge (2) gleichmäßig voneinander entlang dem Streifen (1) beabstandet sind und solche Dimensionen aufweisen, daß Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen komplementäre Profile zu den Vorsprüngen bilden.

11. Heizer nach Anspruch 8, 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß die örtliche Erhöhung der Querschnittsfläche des einen oder mehreren ausgewählten Bereichen (21, 22, 23) erreicht wird durch Erhöhung der effektiven Breite des Streifens.

12. Heizer nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Vorsprüngen in dem oder den ausgewählten Bereichen ersetzt ist durch einen einzelnen langgestreckten Vorsprung (23), der sich entlang des oder der ausgewählten Bereiche erstreckt.

13. Heizer nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei jedem Vorsprung wenigstens eine Öffnung (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) vorgesehen ist, wodurch die thermische Leitung von dem durchgehenden Abschnitt in die Vorsprünge (2) vermindert ist und ferner die Veränderung der elektrischen Stromdichte entlang des durchgehenden Abschnittes des Streifens (1) vermindert ist, wenn der Streifen zum Betrieb elektrisch angeschlossen ist.

14. Heizer nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

daß die zumindest eine Öffnung die Form wenigstens einer Ausnehmung (5b, 5e) oder Schlitzes (5a, 5d) aufweist, die sich in und entlang eines jeden Vorsprunges (2) von dessen von dem durchgehenden Abschnitt entfernten Spitze aus erstreckt.

15. Heizer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,

daß die oder jede Ausnehmung oder Schlitz gerade (5a, 5b), gebogen oder kurvenförmig (5d, 5e) ausgebildet ist.

16. Heizer nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,

daß die oder jede Ausnehmung oder Schlitz von gleichmäßiger (5a, 5b) oder ungleichmäßiger Form (5d, 5e) ausgebildet ist.

17. Heizer nach einem der Ansprüche 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet,

daß die Breite des nicht durchgehenden Abschnittes des Streifens (1) größer ist als die Länge der Vorsprünge (2) und daß die oder jede Ausnehmung oder Schlitz sich über den zugeordneten Vorsprung in den Rest des nicht durchgehenden Abschnittes des Streifens erstreckt.

18. Heizer nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,

daß wenigstens eine Öffnung in Form wenigstens eines Loches (5c) in dem nicht durchgehenden Abschnitt gebildet ist.

19. Heizer nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,

daß wenigstens ein Loch in Form eines einzelnen Loches (5c) in jedem Vorsprung (2) vorgesehen ist.

20. Heizer nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Breite des nicht durchgehenden Abschnittes des Streifens (1) größer ist als die Länge der Vorsprünge (2) und das Loch solche Dimensionen aufweist, daß es sich über den zugeordneten Vorsprung in den Rest des nicht durchgehenden Abschnittes des Streifens erstreckt.

21. Heizer nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet,

daß die wenigstens eine Öffnung bei den Vorsprüngen (2) in dem oder den ausgewählten Bereichen (21, 22) weggelassen ist.

22. Heizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Heizer zwei oder mehrere separat angeschlossene konzentrische Heizelemente aufweist.

23. Heizer nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,

daß niedrigstrahlende Anschlußabschnitte vorgesehen sind, die sich von einem Heizelement in einer zentralen Zone des Heizers zu einem Anschluß am Rand des Heizers erstrecken.

24. Heizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Streifen (1) über seine Länge eine gewellte Form aufweist.

25. Heizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Streifen (1) ein Metall oder eine Metallegierung umfaßt.

26. Heizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Unterlage (3) ein mikroporöses thermisch und elektrisch isolierendes Material umfaßt.