EP0355388A1 - Strahlheizkörper sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

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EP0355388A1
EP0355388A1 EP89113041A EP89113041A EP0355388A1 EP 0355388 A1 EP0355388 A1 EP 0355388A1 EP 89113041 A EP89113041 A EP 89113041A EP 89113041 A EP89113041 A EP 89113041A EP 0355388 A1 EP0355388 A1 EP 0355388A1
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EP
European Patent Office
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heating coil
insulating material
insulating
insulating body
radiant heater
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EP89113041A
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Leonhard Dörner
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EGO Elektro Geratebau GmbH
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EGO Elektro Gerate Blanc und Fischer GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/748—Resistive heating elements, i.e. heating elements exposed to the air, e.g. coil wire heater
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49082—Resistor making
    • Y10T29/49083—Heater type

Definitions

  • the invention relates to a radiant heater, in particular for use in heating glass ceramic hot plates, baking roasters or the like. as well as a method and a device for its production.
  • the heating coils are attached to insulating bodies for radiant heaters either by inserting them into the grooves of the insulating body, by fastening them on the surface of the insulating body with clips or by embedding the heating coil in a damp insulating body into which the heating coil is pressed and fixed there after drying.
  • This latter method has been shown to be very advantageous, but is relatively complex and requires a predominantly fibrous insulating material that has good mechanical strength, but is therefore somewhat lower in the thermal insulating properties.
  • This iso Lier bodies are therefore usually underlaid with a layer of an Aerosil, which, however, has good mechanical resistance and excellent electrical and thermal insulation properties, a lower mechanical strength.
  • the object of the invention is to propose a radiant heater and a method and a device for its production, in which disadvantages of known solutions are avoided and in which, in particular, embedding of the heating coils in the insulating body is possible with a good hold therein.
  • the insulating body of a radiant heater with heating coils partially embedded therein is preferably produced by filling the interior of the heating coil over a section of its cross-sectional area with the filler material which can be introduced into the interior of the heating coil and then applying the insulating material so that it is free of filler material Fills the space inside the heating coil, after which the filling material is then removed.
  • the filling material can be a flowable material, for example quartz sand.
  • the insulating material can be poured in dry form onto the heating coils lying on a suitable base, partially filled with the filling material, preferably a free-flowing material, in particular an airgel based on pyrogenic silica or aluminum oxide, optionally with fiber reinforcement and with binding agent, as the insulating material. and opacifiers is used.
  • a free-flowing material in particular an airgel based on pyrogenic silica or aluminum oxide, optionally with fiber reinforcement and with binding agent, as the insulating material. and opacifiers is used.
  • the insulating material can be pressed before the filling material is removed, so that it forms a relatively solid block, which under many conditions alone is sufficient to ensure the necessary strength.
  • the filling material has penetrated between the turns of the heating coils and partially enclosed them.
  • the shape of the part of the insulating body which forms the embedding and remains in the interior of the heating coil can also be determined by the size of the filling material in the interior of the heating coil and possibly also a certain shape with a concave or convex surface. This can also be done by designing the heating coil as an upstanding oval. It is thus possible to extend the pressing pressure even into the interior of the heating coil, without the heating coil itself being deformed thereby or the insulating body being additionally damaged if, for example, a heating coil is pressed into the dry, pre-pressed insulating body itself.
  • the resulting insulating body has, apart from a good definition of the heating coil, the advantage that part of its inner cross-sectional area is free of insulating material, so that the radiation conditions of the radiant heater are good and the insulating body is not unnecessarily thermally stressed or heated.
  • the insulating body can preferably be thermally cured after pressing. If necessary, this can also happen during the first use or during a test run. It can corresponding known curing agents are used. It is also possible to introduce a hardening agent into the filling material and to let it penetrate from there into the adjacent areas of the insulating material. In this case, the embedding points would preferably be hardened, which results in an ideal insulating body with increased strength in the area of the embedding, but otherwise the best thermal insulation properties. In the case of multi-component hardeners, only one component of this hardening agent could also be present in the filler material.
  • a preferred device for producing radiant heaters of the type described contains a tool in which the heating coils are partially accommodated in grooves and a device for partially filling a flowable or free-flowing filler material in the grooves and a pressing device for subsequent embedding pressing of the heating coil with the Insulating material.
  • the free-flowing material is preferably incompressible and forms a "counter-pressure stamp" located inside the heating coil, on which the insulating material can be firmly pressed.
  • a preferred radiant heater can be produced, which inside is filled with the insulating material over a section of its inner cross section by embedding it in the insulating material, whereby the heating coil is fixed to the insulating body.
  • the insulating material can particularly preferably consist of a free-flowing substance, in particular an airgel of the type already mentioned.
  • the radiant heater is particularly known for this is characterized in that the surface of the section of the insulating body lying inside the heating coil is the impression of the filler material which can be introduced into the inside of the heating coil.
  • the distance between the individual turns of the heating coil should be greater than the wire thickness so that a good penetration of the filler material on the one hand and the insulating material on the other hand is possible inside the heating coil and that the heating coil which holds the heating coil between the Insulating body webs extending through wire windings have a sufficient cross section.
  • Fig. 1 shows a device 11 which is arranged on a tool table or stand 12 and carries a tool 13 which has the shape of a plate with grooves 14 formed on its upper side, which have a substantially semicircular cross section.
  • the grooves run on the upper tool surface 15, for example in a spiral, zigzag or meandering shape, depending on how heating coils 16 are to be arranged on the surface of an insulating body.
  • the tool can have recesses in the edge area which, for example, form a peripheral edge of an insulating body.
  • Heating coils 16 are inserted into the grooves 14 and partially protrude from the grooves.
  • the proportion of the heating coil cross section that protrudes upward from the grooves, together with the groove depth, determines the height of the later embedding of the heating coils in an insulating body 21.
  • a filling material 17 which consists for example of quartz sand as the main constituent, is introduced into the grooves 14. It is also possible to use a material such as wax or stearin that is liquid when warm.
  • the filling material is preferably filled in so far that its surface is essentially flush with the upper tool surface 15. However, it can also be slightly above or below, and it can also take on a certain shape through appropriate introduction or after-treatment steps, for example a concave or convex shape, which then also determines the shape of the insulating body at this point. This could be done, for example, by shaking or other measures.
  • the shape of the grooves does not have to correspond exactly to the heating coils. It should only be such that the heating coils are guided well during processing. Around however, to avoid an external enclosure of the heating coils in the groove area; the grooves should be matched relatively precisely to the heating coils. A shaping of the grooves according to the individual turns should only be necessary in exceptional cases.
  • the filler material could also be introduced before the heating coils if, for example, the heating coils were introduced into the grooves from above by a vibration process under appropriate pressure. It would also do no harm if the filler material still grips under the heating coils, because the filler material acts just like a fixed tool stamp due to its incompressibility
  • An insulating material is poured onto the tool 13 prepared in this way, which is preferably an airgel based on pyrogenic silica or aluminum oxide and can optionally contain a fiber reinforcement. It contains conventional binders and opacifiers, for example ilmenite, iron oxide or the like.
  • the insulating material is very light and free-flowing and penetrates well between the turns of the heating filaments and fills the portion 20 of the interior of the heating filament not occupied by the filling material 17 up to the surface of the filling material.
  • This dry, pourable insulating material 21 is then pressed by a press ram 22 with an indicated, for example hydraulic, pressing device 23 against the tool 13.
  • the section 20 lying inside the heating coil is also compressed by insulating material being pushed through the windings.
  • a largely homogeneous body made of pressed dry insulating material is formed. It can then be heat treated to contain ther in the opacifiers or binders to let mix-hardening materials of known consistency take effect.
  • Their proportion and the degree of pressing depends on the requirements for the strength and, in particular, the abrasion resistance of the insulating body.
  • An additional partial hardening in the area of the embedding can be done by adding a hardening agent to the filler material 17, which is pressed out of the filler material during the pressing or also penetrates capillary into the adjacent parts of the insulating body. It is also possible to provide the insulating body with different proportions of hardening additives and to increase the dosage on the heating coils.
  • the dry-pressed insulating body 21 is removed from the device 11 by moving the device parts 13, 22 apart.
  • the filling material 17 trickles itself between the turns of the heating coils 16 or remains in the grooves from where it can either be used immediately or removed by shaking off, blowing off or suctioning off and, if necessary, can be used again after refurbishment.
  • Suitable as filling material are all free-flowing or to some extent flowable materials that are largely incompressible and cannot be displaced like a pure liquid or penetrate into the insulating material, for example due to the inherent friction of the individual particles from which they consist. Accordingly, the consistency will usually be between “dusty” and “granular”, or liquid when using wax or stearin.
  • FIG. 2 and 3 show the finished radiant heater in its position of use with the direction of radiation upwards
  • a glass ceramic plate 23 is shown, under which the radiant heater 24 is arranged and shines through it upwards.
  • the radiant heater is also suitable for other applications, for example for heating ovens etc.
  • the radiator can also be clearly distinguished from radiators produced differently, because normally in the region of the section 37 located in the interior of the heating coil, its surface 26 has a different structure than the surface 35 formed by the tool 13. This usually begins Structured surface 26 is already slightly outside of the heating coil 16 and forms a small edge 27 there. Depending on the degree of filling of the filling material 17, the surface 26 is slightly higher or possibly also lower than the surface 35. If the grooves 14 are just filled, Before the pressing begins, the surface 26 is somewhat higher because the filling material settles somewhat during the pressing.
  • the surface 26 and possibly also the surface 35 can be designed in a simple manner as desired.
  • the heating coil in the region of a rib running parallel to it or also crossing it, or of a longitudinal projection. This can be achieved by appropriate design of the surface of the tool 13 and the grooves and by a special shape of the bed.
  • the pouring could take place through pouring channels or nozzles running along the grooves, which produce a specific pattern of the filling material inside the heating coil.
  • a concave shape of the section 17 which is adapted to the curvature of the turns of the heating coil can be achieved.
  • the area under a heating coil could also be poured a little less high through a covering through the applied heating coil, so that the insulating material comes to be somewhat higher at this point and therefore encloses it ß especially allows the heating coil.
  • the surface 26 in FIG. 2 would have a corrugated shape, which descends between the heating coils.
  • the insulating body section 37 preferably comprises only the lower part, for example a third to half the circumference of the turns of the heating coil 16. This is sufficient for a good fixing. It is important that considerable portions of the heating coil and accordingly a section 36, which preferably occupies more than half of the heating coil cross section, are free of the insulating body in order to be able to radiate freely.
  • the embedded and non-binding parts change depending on the nature of the insulating material and the strength and usage requirements for the radiant heater. The use of oval heating coils arranged upright is particularly favorable.

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Abstract

Ein Strahlheizkörper mit darin teilweise eingebetteten, im übrigen herausragenden Heizwendeln (16) wird dadurch hergestellt, daß man die Heizwendeln (16) in Nuten (14) eines Werkzeuges (13) einlegt, den Innenraum der Heizwendeln teilweise mit einem Füllmaterial (17) füllt und darauf das trockene, schüttfähige Isoliermaterial verpreßt. Das Füllmaterial bildet so einen Gegenstempel und wird bei der Entnahme des verpreßten Isolierkörpers (21) aus der Vorrichtung (11) entfernt, indem es zwischen den Heizwendeln hindurchfällt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Strahlheizkörper, insbesondere zur Verwendung zur Beheizung von Glaskeramik-Kochplatten, Back-Bratgeräten o.dgl. sowie ein Verfahren und eine Vor­richtung zu seiner Herstellung.
  • Die Befestigung von Heizwendeln auf Isolierkörpern für Strahlheizkörper geschieht entweder durch Einlegen in Nuten des Isolierkörpers, durch Befestigen mit Klammern auf der Oberfläche des Isolierkörpers oder durch Einbetten der Heiz­wendel in einem feuchten Isolierkörper, in den die Heiz­wendel hineingedrückt wird und nach der Trocknung dort fest­gelegt ist. Dieses letztere Verfahren hat sich als sehr vor­teilhaft gezeigt, ist jedoch relativ aufwendig und erfordert ein überwiegend faseriges Isoliermaterial, das eine gute mechanische Festigkeit hat, jedoch in den thermischen Iso­liereigenschaften deshalb etwas niedriger liegt. Diese Iso­ lierkörper werden daher normalerweise mit einer Schicht aus einem Aerosil unterlegt, das bei guter Wärmebeständigkeit und ausgezeichneten elektrischen und thermischen Isolier­eigenschaften jedoch eine geringere mechanische Festigkeit hat.
  • Ebenfalls bekannt ist es, die Heizwendel an einigen Stellen so zu verformen, daß Vorsprünge entstehen, die beim Herstel­len des Isolierkörpers von diesem umpreßt werden (EP-A-­71 048).
  • Bisherige Versuche, Heizwendeln oder Vorsprünge direkt in ein solches Aerosil einzubetten, sind fehlgeschlagen. Wollte man ein solches Material verwenden, so mußte man die Festle­gung mittels Klammern oder ausgeformten Vorsprüngen der Heizwendeln vornehmen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strahlheizkörper und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu seiner Herstellung vor­zuschlagen, bei dem Nachteile bekannter Lösungen vermieden sind und bei dem insbesondere eine Einbettung der Heizwen­deln in den Isolierkörper mit gutem Halt darin möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, bei dem ein Füllmaterial für die Heizwendel verwen­det wird. Bevorzugt wird der aus Isoliermaterial bestehende Isolierkörper eines Strahlheizkörpers mit darin teilweise eingebetteten Heizwendeln dadurch hergestellt, daß das Inne­re der Heizwendel über einen Abschnitt seiner Querschnitts­fläche mit dem ins Innere der Heizwendel einbringbarem Füll­material gefüllt und danach das Isoliermaterial so aufge­bracht wird, daß es den von Füllmaterial freien Raum im Inneren der Heizwendel ausfüllt, wonach anschließend das Füllmaterial entfernt wird. Das Füllmaterial kann ein fließ­fähiges Material, beispielsweise Quarzsand sein.
  • Das Isoliermaterial kann in trockener Form auf die auf einer geeigneten Unterlage liegenden, teilweise mit dem Füllmate­rial gefüllten Heizwendeln aufgeschüttet werden, wobei be­vorzugt als Isoliermaterial ein rieselfähiger Stoff, insbe­sondere ein Aerogel auf der Basis pyrogener Kieselsäure oder Aluminiumoxid, ggf. mit Faserverstärkung und mit Binde- und Trübungsmitteln verwendet wird.
  • Das Isoliermaterial kann vor dem Entfernen des Füllmaterials gepreßt werden, so daß es einen relativ festen Block bildet, der unter vielen Voraussetzungen schon allein ausreicht, um die nötige Festigkeit zu gewährleisten. Dabei ist ja das Füllmaterial zwischen die Windungen der Heizwendeln einge­drungen und hat diese teilweise umschlossen. Durch die Größe der Füllmaterial-Schüttung im Inneren der Heizwendel und auch ggf. eine gewisse Form mit einer konkaven oder konvexen Oberfläche kann auch die Form des die Einbettung bildenden, im Heizwendel-Inneren verbleibenden Teil des Isolierkörpers bestimmt werden. Dies kann ebenfalls dadurch geschehen, daß die Heizwendel als hochstehendes Oval ausgebildet wird. Es ist somit möglich, den Preßdruck auch bis ins Innere der Heizwendel zu erstrecken, ohne daß dadurch die Heizwendel selbst verformt wird bzw. zusätzlich der Isolierkörper be­schädigt wird, wenn beispielsweise eine Heizwendel in den trocken vorgepreßten Isolierkörper selbst eingepreßt wird.
  • Der entstehende Isolierkörper hat außer einer guten Festle­gung der Heizwendel den Vorteil, daß ein Teil seiner Innen-­Querschnittsfläche frei von Isoliermaterial ist, so daß die Abstrahlungsbedingungen des Strahlheizkörpers gut sind und der Isolierkörper nicht unnötig thermisch belastet oder auf­geheizt wird.
  • Der Isolierkörper kann nach dem Pressen vorzugsweise noch thermisch ausgehärtet werden. Das kann ggf. auch bei der ersten Benutzung oder einem Probelauf geschehen. Es können entsprechende bekannte Härtungsmittel verwendet werden. Es ist auch möglich, ein Härtungsmittel in das Füllmaterial einzubringen und dieses von dort aus in die benachbarten Bereiche des Isoliermaterials eindringen zu lassen. In die­sem Falle würden bevorzugt die Einbettungsstellen gehärtet werden, was einen idealen Isolierkörper mit erhöhter Festig­keit im Bereich der Einbettung, im übrigen aber die besten thermischen Isoliereigenschaften ergibt. Bei Mehrkomponen­ten-Härtern könnte auch nur eine Komponente dieses Härtungs­mittels im Füllmaterial enthalten sein.
  • Es ist ebenfalls möglich, das Härtungsmaterial geschichtet zu dosieren und dabei an den Stellen der Heizwendel erhöht zu dosieren.
  • Eine bevorzugte Vorrichtung zur Herstellung von Strahlheiz­körpern der beschriebenen Art enthält ein Werkzeug, in dem die Heizwendeln in Nuten teilweise aufgenommen sind und eine Einrichtung zur teilweisen Füllung eines fließ- bzw. riesel­fähigen Füllmaterials in die Nuten und eine Preßeinrichtung zum anschließenden einbettenden Verpressen der Heizwendel mit dem Isoliermaterial. Das rieselfähige Material ist vor­zugsweise inkompressibel und bildet einen im Inneren der Heizwendel liegenden "Gegendruckstempel", auf dem das Iso­liermaterial fest verpreßt werden kann.
  • Durch das Verfahren und die Vorrichtung kann ein bevorzugter Strahlheizkörper hergestellt werden, der im Inneren über einen Abschnitt seines Innenquerschnitts durch Einbettung in das Isoliermaterial mit diesem gefüllt ist, wodurch die Heizwendel am Isolierkörper festgelegt ist. Das Isoliermate­rial kann dabei besonders bevorzugt aus einem rieselfähigen Stoff, insbesondere einem Aerogel der bereits erwähnten Art bestehen. Der Strahlheizkörper ist besonders dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberfläche des im Inneren der Heizwendel liegenden Abschnittes des Isolierkörpers der Abdruck des ins Innere der Heizwendel einbringbaren Füllmaterials ist.
  • Es hat sich gezeigt, daß der Abstand zwischen den einzelnen Windungen der Heizwendel größer als die Drahtdicke sein sollte, damit ein gutes Eindringen des Füllmaterials einer­seits und des Isoliermaterials andererseits ins Innere der Heizwendel möglich ist und daß die für den Halt der Heizwen­del sorgenden, zwischen den Drahtwindungen hindurchreichen­den Isolierkörper-Stege einen ausreichenden Querschnitt ha­ben.
  • Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ein Ausführungsbei­spiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:
    • Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­rens nach der Erfindung im teilweise abgebro­chenen schematischen Vertikalschnitt;
    • Fig. 2 die vergrößerte Schnittdarstellung eines Teils eines Strahlheizkörpers nach der Erfin­dung;
    • Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III in Fig. 2.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 11, die auf einem Werkzeug­tisch oder -ständer 12 angeordnet ist und ein Werkzeug 13 trägt, das die Form einer Platte mit an seiner Oberseite eingeformten Nuten 14 hat, die einen im wesentlichen halb­runden Querschnitt haben. Die Nuten verlaufen auf der oberen Werkzeugfläche 15 in beispielsweise spiraliger, zickzack- oder mäanderartiger Form, je nachdem, wie Heizwendeln 16 auf der Oberfläche eines Isolierkörpers angeordnet werden sol­len. Das Werkzeug kann im Randbereich Ausnehmungen haben, die beispielsweise einen umlaufenden Rand eines Isolierkör­pers formen.
  • In die Nuten 14 werden Heizwendeln 16 eingelegt, die aus den Nuten teilweise herausragen. Der Anteil des Heizwendel-Quer­schnitts, der aus den Nuten nach oben herausragt, bestimmt zusammen mit der Nuttiefe die Höhe der späteren Einbettung der Heizwendeln in einen Isolierkörper 21.
  • In die Nuten 14 wird im Rahmen des Herstellungsverfahrens ein Füllmaterial 17 eingebracht, das beispielsweise aus Quarzsand als Hauptbestandteil besteht. Möglich ist auch die Verwendung eines Materials wie Wachs oder Stearin, das im warmen Zustand flüssig ist. Das Füllmaterial wird vorzugs­weise so weit eingefüllt, daß es mit seiner Oberfläche im wesentlichen mit der oberen Werkzeugfläche 15 abschließt. Es kann aber auch etwas darüber oder darunter liegen und es kann auch durch entsprechende Einbringungs- oder Nachbehand­lungsschritte eine bestimmte Gestalt einnehmen, beispiels­weise eine konkave oder konvexe Form, die dann auch die Form des Isolierkörpers an dieser Stelle bestimmt. Dies könnte beispielsweise durch Rütteln oder andere Maßnahmen durchge­führt werden. Die Form der Nuten muß auch nicht genau den Heizwendeln entsprechen. Sie sollte nur so sein, daß die Heizwendeln während der Bearbeitung gut geführt werden. Um jedoch eine äußere Umschließung der Heizwendeln auch im Nut­bereich zu vermeiden; sollten die Nuten relativ genau auf die Heizwendeln abgestimmt sein. Eine Ausformung der Nuten entsprechend den Einzelwindungen dürfte jedoch nur in Aus­nahmefällen nötig sein.
  • Unter gewissen Umständen könnte auch das Füllmaterial be­reits vor den Heizwendeln eingebracht sein, wenn beispiels­weise die Heizwendeln durch einen Vibrationsvorgang unter entsprechendem Druck von oben in die Nuten eingebracht wer­den. Es würde auch nichts schaden, wenn das Füllmaterial die Heizwendeln noch untergreift, weil das Füllmaterial wegen seiner Inkompressibilität ebenso wirkt wie ein fester Werk­zeugstempel
  • Auf das so vorbereitete Werkzeug 13 wird ein Isoliermaterial geschüttet, das vorzugsweise ein Aerogel auf der Basis pyro­gener Kieselsäure oder Aluminiumoxid ist und ggf. eine Fa­serverstärkung beinhalten kann. Es enthält übliche Binde- und Trübungsmittel beispielsweise Ilmenit, Eisenoxid oder dergleichen. Das Isoliermaterial ist sehr leicht und riesel­fähig und dringt gut zwischen den Windungen der Heizwendeln ein und füllt den vom Füllmaterial 17 nicht eingenommenen Abschnitt 20 des Innenraums der Heizwendel bis an die Ober­fläche des Füllmaterials an.
  • Dieses trocken in rieselfähigem Zustand aufgebrachte Iso­liermaterial 21 wird danach von einem Preßstempel 22 mit einer angedeuteten, beispielsweise hydraulischen Preßvor­richtung 23 gegen das Werkzeug 13 verpreßt. Dabei wird auch der im Inneren der Heizwendel liegende Abschnitt 20 verdich­tet, indem Isoliermaterial durch die Windungen nachdrängt. Man kann davon ausgehen, daß am Ende der Verpressung ein weitgehend homogener Körper aus verpreßtem trockenen Iso­liermaterial gebildet ist. Er kann danach wärmebehandelt werden, um in den Trübe- oder Bindemitteln enthaltene ther­ misch aushärtende Materialien bekannter Konsistenz wirksam werden zu lassen. Ihr Anteil und der Grad der Verpressung hängt von den Anforderungen an die Festigkeit und insbeson­dere Abriebfestigkeit des Isolierkörpers ab. Eine zusätzli­che partielle Härtung im Bereich der Einbettung kann durch Versetzen des Füllmaterials 17 mit einem Härtungsmittel ge­schehen, das beim Verpressen aus dem Füllmaterial herausge­drängt wird oder auch kapillar in die angrenzenden Teile des Isolierkörpers eindringt. Ebenfalls möglich ist es, den Iso­lierkörper mit unterschiedlichen Anteilen an Härtungszusät­zen zu versehen und die Dosierung an den Heizwendeln zu er­höhen. Vor dem thermischen Aushärten wird der trocken ver­preßte Isolierkörper 21 aus der Vorrichtung 11 entfernt, indem die Vorrichtungsteile 13, 22 auseinandergefahren wer­den. Das Füllmaterial 17 rieselt dabei von selbst zwischen den Windungen der Heizwendeln 16 hindurch bzw. verbleibt in den Nuten von wo es entweder sofort weiterverwendet oder durch Abschütteln, Abblasen oder Absaugen entfernt und ggf. nach einer Aufarbeitung wieder neu verwendet werden kann. Als Füllmaterial sind alle rieselfähigen oder in gewisser Weise fließfähigen Materialien geeignet, die weitgehend in­kompressibel sind und, beispielsweise durch Eigenreibung der einzelnen Partikel, aus denen sie bestehen, nicht wie eine reine Flüssigkeit verdrängt werden können oder in das Iso­liermaterial eindringen. Die Konsistenz wird dementsprechend meist zwischen "staubförmig" und "körnig" liegen, bei Ver­wendung von Wachs oder Stearin auch flüssig.
  • Die Fig. 2 und 3 zeigen den fertigen Strahlheizkörper in seiner Gebrauchslage mit Abstrahlrichtung nach oben, wobei in Fig. 2 eine Glaskeramikplatte 23 gezeigt ist, unter der der Strahlheizkörper 24 angeordnet ist und diese nach oben durchstrahlt. Der Strahlheizkörper ist jedoch auch für ande­re Anwendungen geeignet, beispielsweise zur Beheizung von Backöfen etc.
  • Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß der Heizkörper auch von an­ders hergestellten Heizkörpern klar zu unterscheiden ist, weil normalerweise im Bereich des im Heizwendelinneren gele­genen Abschnitts 37 dessen Oberfläche 26 eine andere Struk­tur hat als die vom Werkzeug 13 geformte Fläche 35. Norma­lerweise beginnt diese strukturierte Oberfläche 26 schon etwas außerhalb der Heizwendel 16 und bildet dort eine klei­ne Kante 27. Je nach dem Grad der Schüttung des Füllmateri­als 17 liegt die Oberfläche 26 etwas höher oder ggf. auch tiefer als die Fläche 35. Wenn die Nuten 14 gerade gefüllt sind, bevor die Verpressung beginnt, liegt die Oberfläche 26 etwas höher, weil sich das Füllmaterial bei der Verpressung etwas setzt.
  • Es sind auch andere Methoden zur gänzlichen oder nur die Oberfläche betreffenden Härtung möglich. Eine thermische Aushärtung kann auch erst während des Betriebes erfolgen. Durch entsprechende Ausbildung des Werkzeugs kann die Fläche 26 und ggf. auch die Fläche 35 in einfacher Weise beliebig gestaltet werden. So ist es beispielsweise möglich, die An­bringung der Heizwendel im Bereich einer parallel zu dieser verlaufenden oder auch diese kreuzenden Rippe oder eines längs verlaufenden Vorsprunges vorzunehmen. Dies kann durch entsprechende Ausbildung der Oberfläche des Werkzeugs 13 und der Nuten sowie durch spezielle Form der Schüttung erreicht werden. So könnte beispielsweise die Schüttung durch längs der Nuten verlaufende Schüttkanäle oder -düsen erfolgen, die ein bestimmtes Muster des Füllmaterials im Inneren der Heiz­wendel hervorrufen. So kann beispielsweise, wenn mit einem "Haufen" geschüttet wird, eine der Krümmung der Windungen der Heizwendel angepaßte konkave Form des Abschnitts 17 er­reicht werden. Vorteilhaft könnte auch bei einer Schüttung durch die angelegte Heizwendel hindurch jeweils der Bereich unter einer Heizwendel durch Abdeckung etwas weniger hoch geschüttet werden, so daß an dieser Stelle das Isoliermate­rial etwas höher zu liegen kommt und daher einer Umschlie­ ßung insbesondere der Heizwendel ermöglicht. In diesem Falle hätte die Oberfläche 26 in Fig. 2 eine gewellte, jeweils zwischen den Heizwendeln sich absenkende Gestalt.
  • Wie aus den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, umfaßt vorzugswei­se der Isolierkörperabschnitt 37 vorzugsweise nur den unte­ren Teil, beispielsweise ein Drittel bis zur Hälfte des Um­fangs der Windungen der Heizwendel 16. Dies reicht für eine gute Festlegung aus. Es ist wichtig, daß beträchtliche An­teile der Heizwendel und dementsprechend ein vorzugsweise mehr als die Hälfte des Heizwendelquerschnitts einnehmenden Abschnitt 36 vom Isolierkörper frei sind, um frei abstrahlen zu können. Die eingebetteten und freibleibenden Anteile än­dern sich jedoch je nach der Beschaffenheit des Isoliermate­rials und den Festigkeits- und Gebrauchsanforderungen an den Strahlheizkörper. Besonders günstig ist die Verwendung von hochkant angeordneten Ovalheizwendeln.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Strahlheizkörpern (24) mit einem aus Isoliermaterial bestehenden Isolierkörper (21) und darin teilweise eingebetteten Heizwendeln (16), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vorüber­gehend ein Füllmaterial (17) für die Heizwendel (16) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Heizwendel (16) über einen Abschnitt (36) seiner Querschnittsfläche mit dem ins Innere der Heizwendel (16) einbringbaren Füllmaterial (17) ge­füllt, danach das Isoliermaterial so aufgebracht wird, daß es den von Füllmaterial (17) freien Raum (20) im Inneren der Heizwendel ausfüllt und daß anschließend das Füllmaterial (17) entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, daß das Isoliermaterial bei seiner Aufbringung trocken ist und/oder vor Entfernung des Füllmaterials (17) gepreßt wird und daß der Isolierkörper (21) nach dem Pressen vorzugsweise thermisch ausgehärtet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß als Füllmaterial (17) ein fließfähiges Material, wie Quarz etc., verwendet wird und daß vorzugsweise die mit Heizwendeln (16) versehene Oberfläche des Strahlheizkörpers (24) nach dem Verpres­sen und ggf. Aushärten durch Blasen oder Saugluft von Partikeln des Füllmaterials (17) befreit wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial aus einem rieselfähigen Stoff, insbesondere einem Aerogel auf der Basis pyrogener Kieselsäure oder Aluminiumoxid, ggf. mit Faserverstärkung, besteht und Binde- und Trübungs­mittel enthält.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial (17) zumin­dest mit Komponenten eines benachbarte Bereiche des Isoliermaterials beeinflussenden Härtungsmittels ver­setzt wird.
7. Vorrichtung zur Herstellung von Strahlheizkörpern (24) mit einem aus Isoliermaterial bestehenden Isolierkörper (21) und darin teilweise eingebetteten Heizwendeln (16), gekennzeichnet durch ein Werkzeug (13), in dem die Heizwendeln (16) in Nuten (14) teilweise aufgenom­men sind und durch eine Einrichtung zur teilweisen Fül­lung eines fließ- bzw. rieselfähigen Füllmaterials (17) in die Nuten (14) und eine Preßeinrichtung (23) zum an­schließenden einbettenden Verpressen der Heizwendeln (16) mit dem Isoliermaterial.
8. Strahlheizkörper, hergestellt nach dem Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Strahlheizkörper mit einem Isolierkörper (21) aus Iso­liermaterial und wenigstens einer darin teilweise ein­gebetteten Heizwendel (16), dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial aus einem anfänglich rieselfähigen, verpreßten Stoff, insbesondere einem Aerogel auf der Basis pyrogener Kieselsäure oder Aluminiumoxid, ggf. mit Faserverstärkung und Binde- und Trübungsmitteln besteht und daß das Innere der Heizwendel (16) über einen Abschnitt (37) ihres Innen-Querschnitts durch Einbettung in das Isoliermaterial mit diesem gefüllt und dadurch die Heizwendel (16) am Isolierkörper (21) festgelegt ist.
10. Strahlheizkörper mit einem Isolierkörper (21) aus Iso­liermaterial und wenigstens einer darin teilweise ein­gebetteten Heizwendel (16), dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Heizwendel (16) über einen Abschnitt (37) ihres Innen-Querschnitts durch Einbettung in das Isoliermaterial mit diesem gefüllt und dadurch die Heizwendel am Isolierkörper (21) festgelegt ist, wobei die Oberfläche (26) des Abschnitts (37) der Abdruck eines aus dem Inneren der Heizwendel (16) entfernten Füllmaterials (17) ist.
11. Strahlheizkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (21) aus durch Aushärtung verfestigtem Isoliermaterial besteht und/oder daß der Abstand zwischen den einzelnen Windun­gen der Heizwendel (16) größer als die Drahtdicke ist.
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