DEP0015845DA - Elektrisch zu beheizendes massearmes Heizelement - Google Patents

Description

PA 'j i ~i η ί /, .·! π γ γ π I-A.J I /C) !^iTtHUu

. 22.1.46.

Hamann, ;7erbe Wilhelm Hoaiarm, Wupp^rtal-Vohviiiiksl.

"JHektrisch ξ a. b ehei z rn ~^: e ^ massearm? s ΈΛζ element"

Me Erfindung betrifft ein elektrisch au ta-beiz -nie- . n- ssesn-s [■la is element.

ü'alls derartige Heizelemente unmittelbar in ■:';■-"■ ε zu irhitzende Strömungsmittel eintauchen, müssen sie vor allem f lü -vsigk ei · s- und gasdicht sein und nicht den iinflassen der Korrosion unterließen» ?e.:.n die Fuxzwärme des Heiz element es von eiri;r dazu vorgesehenen Fläche

leitung übertragen wird, indea sieh der feste Körper möglichst eng der Hutsheizfläche arisehraiaöt, ist es unbedingt notwendig, cl*ss sie völlig eben ist und eich euch bei längerer Benutzun_oadau.!r nicht verwirft. Nur auf diese Weise wird eine einwandfreie Übertragung der Wärme von der Nurzheizflache an ö'en zu beheizenden Körper sichergestellt, wodurch sich ein guter Wirkungsgrad und eine ouareichänd lange -^ebenodauer des y e i ζ e le me nt e s e rg e b e η .

Sin bssonders bekanntes Beispiel für ein unmittelbar in das au erhitzende Strömungsmittel 5 int suchended Heizelement ist der Tauchsieder, Unter denjenigen Heizelamenten. deren Wärme von der Nutzheizfläche auf einen sich ihr möglichst sng anschmiegenden Körper übertragen wird, nimmt die Wärmeleitkochplatte einen hervorragenden Platz ein.

Die meisten der jetzt gebrauchten Kochplatten dieser Art bestehen zu einem wesentlichen Teil aus Gusseisen. Durch besondere Zusammense-tezurig des Gusses u$d durch konstruktive M^s anahme η ist man bestrebt, der Forderung gerecht zu werden, dass die Aufsatzfläche der Kochplatte (liutsheisf läc'ie) eben ist und auch stand ig eben bleibt. Man ist weiter bes'rebt, die M?sse der !'lochplatte 30 'gering wie möglich zu halten, da diese zusätzlich erwärmt werden muss und von ihrer Grosse die Aufheiz_

zeit und der Koohwirbun^strad der Platte abhsn^?n. 1ίΔ:ι die Kochplatte im we:-;entliehen aus Gusseisen besteht» bleibt ihre MasQe bei auch noch

noch so leichter Konstruktion verhälhnisaiäcsig gross, da G-asyeisen nur bis au gewissen M in de stwandstärken 2~2⁰ⁱ"'^{3 311 1}A'3 r de η kann.

Um cli-3 Hachteile von iia ',-/eseatliohen ans G-assele^n Li;s rgest ·; 11 te η Kochplatten zn vermeid en, hat man each schon versucht, den Kochplatt eii-körner, also denjenigen Körper , in dem die Hai sleit er uuterg ^bracht sini-1, . «us Stahlblech h nrz-st- 11 ^n. Hisrbsi oi-d di =■ Heizleiter in Isolierstoff eingebettet; .'!^r in Vertief aijgen eines b^ispielsv/sise platten forni^ii Körpers ?in^f!l^-3rt ist, der ii ri'chfokmue:) als Hsisleiterkörp^:?r b-^j ·"?ichnet vvird.. Der iieisleit ^r ,-rirJ hier in eine Iooiiirni^sae'

? inr ")be tt ?t j die sich in b^ispislsw :;ise spiralförmig ausgeprägt-?n Verti:^:ifurig?n de 3 Heizle iterkörp ";rs befindet= Das Q-aiiise wird durch eine bei' 8 niels^eiee ebenfalls a:;s Ptshlblech b .-Ote'-j-enoe -Deckplatte -abgsschlosr?eu, oie mit -3.en\ Heizleit --rhcrper elsktrisch veroohweisst nird „ z;»B« iiac'i el? ία Punkt- oder Roll-moebjeicsverf a'iren. Der Hauptn:'chteil fixier .1-r ?rt i ^v e η Platte b??5t'ibt dai'ln» i"sf? ·? s hier .nicht liiil^lich ist die Forderung nach einer .stete ebenen und eben bleibenden Aufcetaflächs (ίΤ-at- heiiiilä.che) zu. -rfüllen, ..Die elektrische Verach,veiTioan.g der Dackplstte iiiaciit 3ie i¹ rf ü 1 i mi^ dieser For de run V₁ nnMö^lio ::;. feri:; eich ^r"v-;eer-'5 ea Bn den Berahrunp..vflä.chen swi sehen den b?iden Platten Teilche u 'der I~'01 i ?r ¹Iia:"'■■ se einsc 'Tie ben .v^Ci3 sio'i 'or-ehti'''cn ninht ver^vei :"ΐ ^:;n I^ h^üi v;ird,.hält die Verbindung "et ^ll^ nicht, Αι-·., oaer-ea ist die Verbindung 3'^i>;c:ien einerseits dem Heisleit erkörper einschlies^lich. der Isolier-.rn-evse und and er ?r?e ite der .D:-ckplstte nur unvollkouimen;. 30 d°3ö die Warme nur schlicht -,,eiter^el .vit et ivird,

^:<]i-^ir.d ö'n■■■'-. ι,:";;? ..,ν ^rdsn die-"··= '^f<T:=ic^:vteile d-^^^rch hr°it^t. ri^p;^ bei einen -elektrisch zu beheizenden Fi^;> ine lerne nt der bs rchrie ben in Art₃ dessen Heizleiter in lailieratoff eingebettet siiid, der¹ in Vertiefungen eines nach der h'ari-enatzf laehe su dnrch eine Bi et a Il schicht abbedeckten Körpers (heisleit -^körpers) eingelegt ist, die Metallschicht an der Anftragungsflache aus dem flüssigen Zustande heraus gebildet ist, Geihü.dp der Erfindung schli^sst vorzugsweise die im flüssigen Zustande

aufgebrachte M-tailscnicht den Isolierstoff gegenüber dem Äusseren ab.

ärfindangsgeniäss empfiehlt -33 sich weiter, die Grate der Vertiefungen des Heisleit rkörper;: auf seiner einen Seit:; bis zu der Auftragurigsflach= der Metallschicht reichen zu. lassen_; die dort bei ihrer "Bildung sine inni ■o'3 Verbindung mit diesen G-rtfben eingeht.

Auf diese Weise ist es möglich; trotz völlig aasreichender pclianiscaer ¥idirstendsfähigkeit ■ nur -ine sehr dünne Metallschicht aufzutra- ^SiI; so der;s die M~sse der Wärmele itkochplatte and damit die zu ihrer Armeizung notwendige Zeit'sehr gering werden» 3in weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die in flüssigem Zustande, aufgebrachte Metallschicht sich auch mit der Isolierschicht> in die die Heisleiter eingebettet sind, 3uf rlas innigste verbindet. Sie dringt in kleine and klei'r ste Fugen and öffnungen der Oberfläche der Isolierschicht ein, veigrösee rfc auf diese Weise die Wärme Übertragungsfläche and verbessert damit den Wärmedurchgang von den Heizleitern zu der Fläche (HutsheiαϊIache), auf die das Kochgerät gesetzt wird. Die Temperaturdifferenz swische^der in flüssigem Zustande aufgebrachten Metallschicht and dem Heizleiter ode a den Heimleitern wird deshalb verhä.ltnismässig gering, ao dass auch die Neigung zu W^~rmespannungen auf ein Mindestmass herabgesetzt ist. Die Anheizaeit verringert sich, und der Kochwirkungsgrad der platte wird besser.

Der Wärmefluss vom Heizleiter zur w"ru;eabgebenden· Fläche wird we s -ntlich verbessert, so dass bei gleicher Temperatur der Wärme abgebenden Fläche (!Tutzheiaflache) eine niedrigere Temperatur des Heizleiters oder der Heißleiter notwendig wird. Man kann auf diese Weise für den Heizleiter eine g-ringere Heizf l'lche ::be I ^T:--t,"ing wählen, wodurch sich s-ine LebenHdauer erhöht.

Dadurch, dass die in flüssigem Zustande aufgebrachte Metallschicht den die Isoliermesse und den Heisleiter aufnehmenden Raum völlig dicht abschliesst und sowohl die einseinen Teilchen der Isoliermassa als auch den Heizleiter sicher in der ihnen beim -JJinbau gegebenen Lage festhält, kann man die Isolierma "-senachicht zwischen Heizleiter und Metalldecke

ausseist gering halten. .Dies wird dadurch erleichtert d-ss der Heizleiter

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Heizleiter bis sam Aufbringen der letzten ihn b3d-3ck3.nci.en Isolierschich t offen liegt und zugänglich bl:-3ibt.

Unter Umständen kann die Neigung des Heizelement3.s zu Spannungen und Verwerfungen noch weiter durch besondere Ausbildung der Vertiefungen, in denen dia Heizleiter angeordnet sind, und ei sr sie begrenzenden Wändä. oder Rippen verhindert werden. Es ist beispielsweise möglich, diese Vertiefungen und ihre Bigrensungswande so auszubilden, d«ss sie unter dem Sinfluss der Erwärmung die Spannungen federnd oder ausgleichend aufnehmen, so d°ss die vvarmeabgebende Nutzheisfläche selbst (Eochflache) eben bleibt

Ein weiterer Vorteil des 5rfindungsgsgenstandes liegt darin, d°ss im η in eier Wahl des in flüssigem Zustande aufgebrachten Metalles völlig frei ist und dieses Metall ganz nach der gewünschten Wärmeleitzahl, dem Wärmeausdehnungskoe ff izejPrit en, der Korrosionsbeständigkeit, der Hitzebeständigkeit oder einer anderen Eigenschaft auswählen kann. Unter Umstanden wird es auch zweckmäßig sein, mehrere Metalle -übereinander aufzubrin gen, wobei es sich im allgemeinen empfehlen wird, für die oberste Schicht ein Metall von hoher Korrosionsbeständigkeit zu wählen.

Unter Metall im Sinne der Erfindung sind nicht nur alle diejenigen Metalle zu verstehen, die im technischen Sprachgebrauch als Metalle bezeichnet werden, sondern such Eisen, Stahl und seine Legierungen.

Die völlig dichte AbscViliessung des Isolierstoffss mit den darin eingebetteten Heizleitern ist beim irfindungsgegenstand aueserord-entlich einfach zu erreichen. .Die Einwirkung von. Wasser, ätzenden Flüssigkeiten und von Speiseresten oder die Einwirkung de^ Atmosphäre oder anderer Gase auf das Innere des Heivelemente s werden auf diese Weise völlig sicher vermieden, wodurch sich seine Lebensdauer und Haltbarkeit we sen ti ic Ii erhöhen.

Diese völlige Dichtheit de?: Inneren eines erfinclun"s-~^;iä^r-s ai,is~ebildeten Heizelementes erhöht die Möglichkeiten seiher Verwendung beträchtlich, insbesondere kann auf diese Wsise der Sriindungsgegenstand

3Is Heisstab ausgebildet werden, der unmittelbar im Inneren eines Back- und Bratofens an seinen Seiten befestigt wird. Der Wirkungsgrad des elektrischen Backens und Bratens wird auf diese Weise beträchtlich gegenüber den bisherigen Konstruktionen erhöht,, bei denen derartige Stäbe im allgemeinen auf der Aussenseite des Back- und Bratraumes angebracht san müssen, da sie infolge ihrer Undichtheit den ^einwirkungen der Brat- und Backdämpfe nicht ausgesetzt werden dürfen.,

Sin derartig erfindungsgemass ausgebildeter Heizstab kann auch mit grossem Vorteil als Tauchsieder für Flüssigkeiten aller Art Verwendung finden. Die erfindungsgemä.ss in flüssigem Zustande aufgebrachte äussere Metallschicht kann weitgehend den besonderen Eigenschaften der Flüssigkeit angepasst werden, für die der Tauchsieder Verwendung finden soll» Unter Flüssigkeiten sind in diesem Zusammenhangs auch Gase, also Strömungsmittel aller Art zu verstehen,

Der 3rfindungsgegsiistand kann weiterhin zur Heizung von Kunstaarapresofornien,. -Vulkanisierpressen. und von Trockenpressen für photograph! sehe Abzüge und ähnliche 3inrichtungen benutzt werden. Zur Verhinderung des Einfrierens von elektrischen und^ecaanischen Schaltgeräten, z.B. Signalanikagen und Weichen von 3isenbah.ri.en. ist ein erf indungsgemass ausgebildetes Heizungselement ebenfalls mit Vorteil zu benutzen. Diese Anwendungsgebiete stellen nur Beispiele dar, die den Umfang der Erfindung andeuten sollen, ohne ihre Grenzen abzustechen.

Gemäes der irfindung kann es zweckmässi^ sein, sow bill auf der Unterseite als auch auf der Oberseite des Heizleiterkörpers Heizleiter anzuordnen, wobei die Unterseite und die Oberseite mit je einer Metallschicht zum Abdecken der Isoliermßsse und ihrerHelzlelter, bezw . ihres Heizleiters, vorgesehen sind, 3 ine derartige Konstruktion kann u.U.. besonders günstig die Forderung erfüllen, d^ss die als lutzheizfläche dienende Metallschicht, auf die also z.B. ein Kochgerät aufgesetzt wird, u η t e r allen 3 e t r i e b s b e d i ng ung e η stets e 1 ηvv a η d f r e i e b e η s e i η m u s s , ο hne zu wesentlichen Wärmespannungen und Verwerfungen zu neigen» Hüne

Sine weitere Verbesserung des' Heizelementes kann sich daraus ergeben, d?os dia in flüssigem Zustande aufgebrachte M ^jtailschioht den gesamten üeizleit erkörper umschliesst. Vorzugsweise ist die Metallschicht an den nicht der Wärmeausnutzung dienenden flächen, also z.B. an den riicht für. das Aufsetzen des Kochgeräts bestimmten Flächen, dünner gehalten, da hier die mechanischen Beanspruchungen im allgemeinen weniger gross sind, 3s kann n'ber aush vorteilhaft sein, beispielsweise zu dem Zwecke j die Neigung so. Wärme spannung en und -Verwerfungen zu vermindern, gerade umgekehrt die Metallschicht, die nicht der Wärme ausnutzung dient, ■eHsstwrr auszuführen.

Um die übertragung, der Wärm? der Heizleiter auf die Metallschicht zu verbessern, empfiehlt es sich, sowohl die Heisleiterplatte als auch dieieni^e Fläche der Isolierschicht, die nach der in flüssigem Zustande aufgebrachten Metallsohicht gerichtet ist, mit besonderen Spitzen oder .iinbuchtungen oder Erhöhungen oder Aufrauhungen zu versehen. Alle diese Massnähmeη können auch gemeinsam angewendet werden.

Zug Aufbringen der Metallschicht in flüssigem Zustande stehen verschiedene Verfahren zir Verfügung, die einem .Fachmanne darchschnittlichcheη Könnens geläufig und bekannt sind.

Auf besonders einfache Weise lässt sich der 3rfindungsgegenstand mit Hilfe des Metallspritzverf ahrens a us abführen ο Man kann 'Vber auch statt dessen das Metall im Spritzguss aufbringen. Schließlich ist es möglich, durch Niederschlag von verdampfendem Metall diese Metallschicht zu bilden.

Bei dem lirf indungs ge ge instand' ist es von besonderer Wichtigkeit, rauch die Heisleiter völlig dicht in das; Innere des Heizelementes einzuführen, be zw.. aus ihm herauszubringen, damit nicht die Sin- oder Austritte stelle Veranlassung zum Eindringen von Luft oder Feuchtigkeit oder Gasen in di?s Innere des Heizelementes sein kann, üriindungsg ? mäss sind die Anschlussenden der Heizleiter, bezw. des Heizleiters, mit einem νorzugsweise keramischen Formstück versehen, das mit Hilfe von in flüssigem Zustande

aufgebrachtem Metall abgedichtet wird

Auf

_ 7 —

Auf bekannte Yfeise kann die Fläche der Metallschicht, die als Nutzheizfläche dient, also beispielsweise nach dem Kochgerät zu weist,, nachträglich bearbeitet 'werden, um eine möglichst glatte Oberfläche zu erhalten. Dies kann a-B. durch Drähen, vorzugsweise mit kleinem Vorschub und hölier Schnittgeschwindigkeit, oder-durch Schleif en b ewirkt werden.

Die beiliegende Abbildung zeigt einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an.Hand einer Wärmeleitkochplatte und zwar stellen dar ι

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erf iridungsgemass ausgebildetes, als Wärmeleitkochplatte dienendes Heizelement,

¹ ^* einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 1 in vergrössertem Masstabe,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine weitere Aasführungsform der 3rfindung in ebenfalls vergrössertem Masstabe,,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Au ciXihrungeee inzeihe it der Erfindung in vergrössertem Masstabe, wobei die Aunführungsform nach Fig. 1 gewählt ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach. B¹Ig. 1 bestellt/als Wärmeleitkochplatte dienende Heizelement aus dem tragenden Heizleiterkörper 1, der aus gut verformbarem Werkstoff mit hoher Temperaturbeständigkeit angefertigt ist, der durch Prägen derart verformt wurde, dass Vertiefungen 2 entstehen, die beispielsweise spiralförmig von der Mitte der Platte nach aussen su verlaufen.

Im Ausführungsbeispiel ist der Heizleiterkörper 1 aus Stahlblech hergestellt. iüs ist aber beispielsweise auch möglich, diesen Körper aus Gusseisen anzufertigen . Die Vorteile der Erfindung sind so -gross? dass die Nachteile, die sich aus der Anfertigung des Heizleiterkörpers aus Gusseisen ergeben- (beispielsweise verhältnismll'-sig hohe Wandstärken) mehr als aufgewogen werden.

Der vorwiegend spiralförmig gewickelte Heizleiter 3 ist in bekannter Weise in eine kompakte feste Isolierschicht 4 eingebettet, die ''-- vor dem Einbringen etwa pulverförmige Konsistenz hat. Die Isolierschicht schliesst mit der Oberkante der Grate 5 der .Uinprägungen 2 auf

Claims (1)

1. d-rch gekennzeichnet, d^.-g dia M-;taild ----I;.: en Zfistende h --r-ί κ < >e-

   2.) Hai^iiliiüe ii fc nach A-is^raca 1, dadurch gBhirm:.; .^ j ohr in f Hf'ri,,;iHi ^ri:.;s ':3Ώ.ά j suf ;i :'· υ r « c ^;ί t^:; M.⁵1 allcchicUt din I;'oli

   9.) He i. za'l iiuiu >- naca An 'gruch 1-2, '.t·--durch gek ³ mis -iofn ?t, d^riss dia Grate α sr Ya tie Tung en des H.iiüiüiterkörp ?rs auf seiner aJ.nan S-iitä bis au dar Auf tr- gcug sf lache der Mrtäl lcchicht reichen und dort :;iit ihre bei ihrer Bild 'ng iine Innig'; Ya ''bind u ng eingehen.

   4.) hei 23 lament η ^ oh Aue^ruch 1 - 3» ded;.erch /eeke rinaaiof η ⁵1, d^r--'s

   5.) Bei ze lernest nn f ·, A;';Leruc':; -I₅ ^ ^-durch erkenne --i ohnet. d"-c es in Form β in έ Hingas au-g ? bild, et iat.

   6.) Hsis31 "a, Hi I η p. c Ii Ansyruc'i 1 - ■-, dadurch gekannasichiii t, d -iss es als Tsuohsieder ausgebildet ist.

   7.) 'biaälemtnt nach Anspruch 1-6, d^dure'i g = kennzei(f'h.n ^t, dass sowohl auf der Obere >ite als auch &■" ι der Unterseite des Ii= ielei tarkerpirs iieizl-eit ^jr ang K.rdnet eine un^;T Ji⁵ eine Metallsehicht aufgebracht

   b,) [Je i s element !ΐ·~·ο!ι Ans^rucf 1 -7 ·, äp.durch gekennzeichnet, dass die Metallschicht den gesamten. Heialeiterkörper umschliesst.

   9.) ^L13 ia^:! J. riuent nseh Anspruch 7 - £ ^ "durch geksnn:'·; iioriri? t, dese die M? te] ] ε·:c"ιiοht en d = n nicht Cyfr der Wärmeaus::at3;.:rig dienendaπ Flacher dünner gehalten ist.

   lo.)

   — Ρίο.) Heizelement n-acii Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die der Metallschicht augekehrte Fläche der Isolierschicht ttüä/oder die ihr zugekehrten Grate der Vertiefungen des HeizleiterkörpersVmit besonderen Spitzen u^r/e-ei-S-r Einbuchtungen _t£&&y£&4rSY AufrauhungenVaur Vergrösserung der WärmeÜbergangsfläche versehen sind.

   11.) Heizelement nach Anspruch 1 - Io, dadurch gekennzeichnet, clac-s die Metallschicht nach einem Metallspritzgussverfahren aufgebracht ist.

   12.) Heizelement nach Anspruch 1 - Io, dadurch gekeunzelehnet, dass däe Metallschicht durch Spritzen aufgebracht ist»

   13.) Heizelement lisch Anspruch 1 - lo, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht durch Niederschlag von verdampfendem Metall aufgebracH is to

   14.) Heizelement nach Anspruch 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussenden der Heialeiter mit einem vorzugsweise keramischen Formstück versehen sind, d-?s mit Hilfe von in flüssigem Zustande ■ a uf s e b r a c h t e m Me tall s bsi ::■ die h t e t ist.