EP0922909A1 - Heater, especially for kitchen appliance - Google Patents
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- EP0922909A1 EP0922909A1 EP98123542A EP98123542A EP0922909A1 EP 0922909 A1 EP0922909 A1 EP 0922909A1 EP 98123542 A EP98123542 A EP 98123542A EP 98123542 A EP98123542 A EP 98123542A EP 0922909 A1 EP0922909 A1 EP 0922909A1
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- EP
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- heating conductor
- depressions
- raised sections
- radiator according
- sections
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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
Definitions
- the invention relates to a radiator, in particular for Kitchen appliances.
- radiators or heaters can be used in particular for heating a hotplate can be used.
- You are preferred designed and formed as a radiant heater usually a self-contained unit, which as such a corresponding device, for example in a hob an electric cooker can be attached.
- Generic Radiators have a single or multi-part insulation pad and at least one on the top of the insulation pad attached electrical heating conductor.
- the material of the insulation pad is expediently at least electrically insulating, but preferably also thermally insulating, so that heating energy only slightly to the rear of the insulating pad is derived.
- the heat conductor can be in the form, for example one at least in sections straight and / or coiled Heat conductor wire are present.
- a heating conductor can also be in the form of a flat ribbon and possibly in Be corrugated in the longitudinal direction.
- the unit made of insulating pad and heating conductor expediently has a continuous, normally approximately flat surface area and can be used in essentially over the entire area provided with heating conductors Giving up surface thermal energy, in particular blasting.
- the insulating pad of the generic type has radiators Top with profiling with raised sections and Indentations.
- Known radiators of this type can be divided into two Classes can be divided. In one class they are Grooves are groove-shaped and serve to determine the position of a heating conductor to be inserted into the groove.
- the one in the US patent 3 991 298 radiator shown has an insulating pad with a flat surface into which a spiral Groove is introduced.
- a heating conductor in the form of a smooth Ribbon stands upright in the groove and projects with it most of its height out of the groove.
- the one in the US patent 3,612,828 radiator also has one essentially flat insulating pad with a spiral, relatively wide groove in which a longitudinally corrugated Flat ribbon heating conductor is inserted.
- the depth of the groove corresponds to the height of the heating conductor, so that it is flush with the tops of the raised portions between the grooves lies.
- the heating conductors are replaced by separate ones Fasteners secured against lifting out of the groove.
- the structure is similar to that in the European patent specification Radiator shown in EP 0 612 195, in the case of a circular arc Grooves a heating conductor in the form of an upright, in Longitudinally corrugated ribbon to take up the position of the heating conductor on the insulation pad.
- In the grooves are transverse webs spaced apart in the longitudinal direction of the groove provided from the material of the insulating pad into which the heating conductor intervenes.
- the crossbars are used for fastening of the heating conductor on the insulation pad.
- the raised sections are insulated in the form straight webs in front, which over a flat surface of the insulating pad protrude and those of support and Attachment of the heating conductors embedded in sections to serve.
- the German patent DE shows as an example 27 29 930 a radiator with a round insulating pad and a helical spiral around the center Heating conductor. The webs of the insulating pad run radially, so that the heat conductor is essentially perpendicular to each Bridge runs over this.
- the one in the German patent specification DE 28 20 114 shown rectangular radiator has in the longitudinal direction parallel, helical Heating conductor by the evenly spaced crossbars of the Insulation pad to be worn and in sections are embedded.
- the invention has for its object a generic Develop radiators in such a way that it is particularly simple can be produced.
- the invention proposes a radiator with the features of claim 1.
- a radiator according to the invention is characterized in that that raised sections and depressions in the manner of a Network are distributed over the top of the insulating pad and that the heating conductor engages in the raised sections.
- network there is an area distribution of running in different directions along the top, to understand essentially elongated structures that preferably meet at nodes. The Nodes are also in a given area distribution in front.
- Net-like, for example crisscross the upper side running raised sections or raised Sections between mesh-like running on the top Grooves offer the heating conductor a variety of engagement points or breakpoints essentially regardless of how the heating conductor runs on the surface.
- an insulating pad with a certain net-like, honeycomb or nubbed structuring of their Surface for carrying differently designed and / or trained heating conductors to use, since the profiling the surface is not necessarily the desired one Orientation of the routing of the heating conductor.
- trained insulation pad can be used as a universal insulation pad be used. It makes it easier the production of radiators.
- the area distribution of nodes and elongated Structures may be irregular, it is preferred evenly, so that in different directions in same configurations of the surface of the insulating pad Repeat raised sections and depressions regularly.
- the network can be formed by furrows or grooves, between which raised sections remain. Through it can e.g. Surfaces with pimpled structure are created, the knobs, for example, frustoconical or dome-shaped can be trained.
- the interstices of the network are formed by depressions, that the raised sections form the network.
- the invention makes it possible to use the insulating pad through suitable net-like, honeycomb or nubbed structuring their top for selective positive locking and securing the engaging in the raised sections Heating conductor against lifting off the insulation pad to train.
- the density of the attachment points is thereby through the "mesh size" of the network and the course of the Heating conductor determined relative to it. It is not necessary to the heating conductor itself fasteners for positive locking Intervention in the insulating pad form, such as it in the DE 25 51 137 or European patent application EP 0 590 315 shown heating conductors is the case.
- the shown there flat ribbon-shaped heating conductors have one piece with the heating conductor trained, longitudinally spaced fastening feet, which are produced by a punching process can and to intervene in an insulation pad flat surface are provided.
- Such fasteners on the heat conductor can be structured according to the invention Insulation pad can be avoided.
- the invention enables it that the heating conductor unites along its length has a substantially constant cross section.
- Such heating conductor are particularly easy to manufacture, have along their length has a uniform cross-section which is resistant to resistance and therefore heat up when an electrical one is put on Tension very evenly along its length.
- a heating conductor can be round in cross section, for example, however, in a preferred embodiment it has the shape of a preferably corrugated flat ribbon, which are mutually parallel broadsides and preferably continuous, has parallel narrow sides.
- the broadsides are preferably inclined, in particular essentially perpendicular to one through the lateral extension of the insulating pad defined, preferably flat surface.
- Flat resistors, the resistive cross-sections at least sometimes not parallel to that through the insulation pad defined heating level, but in contrast inclined up are at right angles, among other things, are therefore advantageous because they are transverse to theirs even with high resistance Longitudinal direction and less space approximately parallel to the heating level claim and therefore arranged in a higher power density and can be better insulated against leakage currents.
- Foil-like thin heating conductors are particularly preferred, the thickness of which can preferably be between 0.02 and 0.1 mm, in particular between 0.04 and 0.08 mm, in particular approximately 0.05 mm.
- the width or, in the case of the vertically positioned flat strip, the height can be, for example, between 1 and 5 mm, for example approximately 3 mm.
- Such thin, flat heating conductors advantageously heat up quickly, for example within less than 10 or 8 or 5 seconds, to their operating temperature, which can in particular be above 1200 K or 1300 K and below 1600 K.
- the ratio of the mass of these low-mass heating conductors to their nominal output can be less than 7 x 10 -3 grams per watt [g / W], which significantly shortens the glow time compared to more massive heating conductors.
- a heating conductor is also in the range of Recesses in particular slightly in the material of the Insulating pad intervenes.
- a preferred embodiment is characterized in that the heating conductor exclusively engages in raised sections, so that the heating conductor in Area of the depressions not in the material of the insulating pad penetrates.
- the raised sections can at least in some areas Have cross sections that, for example, face the radiation side taper triangularly or U-shaped.
- the depressions essentially by approximately perpendicular to a preferably flat surface of the Insulating pad running side surfaces limited.
- the raised sections are in the form of webs or ribs with approximately vertical side walls.
- Recesses or raised sections with approximately vertical lateral boundary surfaces are particularly easy to manufacture, for example by pouring into corresponding molds or by that indentations by stamping or drilling into an insulating pad be introduced. It can be advantageous if a depression slightly widens towards the heating conductor.
- the raised portions between such depressions can thus be approximately trapezoidal in cross section.
- Indentations with side surfaces for example between 5 ° and 35 ° at an angle to the vertical of the insulation pad are not easy by embossing the Make the fully hardened material of the insulation pad.
- a stamp can be expanded Recesses particularly easily from the embossed insulating pad shape.
- the depressions can preferably be parallel to one another flat surface of the insulating pad lying cross section have an irregular shape.
- one or all depressions have a central symmetrical cross section, for example a three, four or six-digit number Has rotational symmetry, for example in the manner of Honeycomb.
- the depressions can be corner-free, so that if necessary existing corners can be rounded, for example.
- the depressions each have circular cross sections, in particular essentially with identical cross-sectional area. It can also be complementary Structures with appropriately shaped raised sections be provided. These can then e.g. in the form of Knobs are present, which are in particular frustoconical or dome-shaped can be trained.
- depressions or elevations can be irregular
- a uniform, in particular three, four or sixfold symmetrical surface distribution of depressions or raised sections provided that preferably dimensioned in the same way and in are essentially identical to each other.
- Such a honeycomb or cell-like structuring of the surface, over which there is a regular network of raised sections extends, or such a nub structure is simple manufacture and has over the entire area of the insulation pad about the same properties, especially with regard to mechanical strength and the radiation behavior for Heating energy.
- the depressions can have a relatively large proportion of area take the entire insulation pad, for example between 40 and 90%, especially about 50% of the surface.
- a lateral distance between the centers of gravity, especially the centers adjacent wells can for example between 1.1 and 2 times, preferably about 1.3 times as large as one largest diameter of a recess, so that between the Wells formed relatively narrow raised portions are. This makes it possible to cut much of the length of the Arrange heating conductor in the area of depressions, which the electrical efficiency of the heater is positively influenced.
- the depth of the wells measured from one preferably about flat top of a raised section to one preferably flat bottom of a depression, can be roughly in the Order of magnitude of the height of the heating conductor.
- a depth of the recesses is less than a depth of one the recesses of the insulating body of the insulating pad. This leaves insulation material underneath the depressions present that is thermally insulated on the one hand and on the other hand for the mechanical stabilization of the depressions expelling body of the insulating pad.
- the mean depth of the wells can be between one eighth and three quarters of the thickness of the insulation pad amount, in particular about a quarter. It is also possible that the recesses through a through holes first part of the insulating pad are formed on a preferably flat top of a second part of the Insulation underlay, especially flat and without intermediate gaps lies on.
- the insulating pad can be built up like a sandwich be, wherein the upper part is designed in the manner of a perforated plate is.
- the different parts of the insulation pad can be of the same material or of different Materials.
- the heating conductor be over the top of the raised portions protrudes, preferably by between 10 and 80%, especially around 50% of its height, can especially with heating conductors for higher nominal voltages become very narrow.
- the heating conductor can cover its entire length Reach into the raised sections so far, that its top or top edge is essentially flush ends with the top of the raised sections or even below it. That is also in the area of the raised sections holding the heating conductor is sufficient Radiant power of the heating conductor achievable, whereby one that varies only slightly across the entire heating level, promoted about uniform heat emission from the heating unit becomes.
- the round radiator 1 shown in detail in FIG. 1 has a stable, one-piece insulating pad in the form of a thermal insulation molded part, which consists of a either fiber-free or reinforced with physiologically harmless fibers, microporous thermal insulation mass is made.
- the insulation pad 2 lies in a cup-shaped holding plate 3, the a cooking zone of a hob of a glass ceramic electric cooker forms.
- the highly heat-insulating, temperature-resistant material the insulation pad has both good electrical insulation Properties, as well as good thermal insulation properties and preferably contains one by flame pyrolysis extracted silica.
- multi-part insulation pads especially one below the structured insulation pad, possibly support body made of other material may be provided can.
- a substantially parallel to the flat bottom 4 of the Insulating pad running top 5 of the insulating pad is in the installed state of the radiator, for example Facing the underside of a glass ceramic plate.
- On the scope of the Insulation pad is axially a continuous Edge 6 made of insulating material, the top 5 of the Insulator parallel top 7 over the upper edge 8 of the vertical edge of the support shell 3 stands out, and which at installed radiator e.g. to the underside of a glass ceramic plate is pressed.
- a separate molded part made of thermal insulation material is, but also in one piece with other embodiments the insulating pad can be formed on the one hand a spacer between the insulating pad and the glass ceramic plate and on the other hand a heat-insulating side boundary an approximately cup-shaped boiler room.
- the Top 5 structured evenly network-like or honeycomb-like.
- the insulating pad has a profile on its top with a network of raised sections 10 and in Cross-section circular, in the schematic figure approximately cylindrical recesses 11, which the interstices of the Form the network of raised portions 10.
- the in practice usually slightly tapering towards the top 5 Wells, for example with bevels from approx. 5 ° to approx. 35 °, are in parallel to each other Rows 12 with regular intervals along the rows arranged and lie in an area distribution with sixfold rotational symmetry, which is characterized by that when rotating about a central axis of a depression by 60 ° the surface pattern of the depressions 11 and webs 10 merges into itself.
- the depressions 11 are all in the have essentially the same dimensions in the shown Embodiment has a diameter of about 3 mm and a between the surface 5 and a bottom 13 of a recess measured depth 14 of also about 3 mm. In other versions the depressions can also be smaller, for example in diameter down to approx. 0.5 mm or also larger, for example up to a maximum diameter of about 1 cm.
- the wells don't have to, either in the embodiment shown, be round in cross section, but can also be triangular, quadrangular, for example or be hexagonal like a honeycomb or one have irregular cross-sectional shape. Their depth can also be smaller or larger than their maximum diameter, however preferably chosen so that below the wells insulating material still remains. In the embodiment shown the depth 14 is approximately a quarter of the axial Insulation pad thickness 2.
- the network has three adjacent depressions Junction points 17, at each of which three adjacent webs in Angles of 120 ° meet each other.
- Each not on the edge the insulation pad is six Surround nodes of the network.
- the narrow, even area distribution from nodes 17, like the distribution of the depressions, sixfold symmetry, the distances between neighboring ones Knots correspond approximately to the diameter of the depressions.
- the Insulating pad 2 in the area of its top an elongated Heating conductor 20 attached so that it against movement parallel to the insulating pad 2 or to its longitudinal direction and against lifting movements across the insulation pad is positively and / or non-positively secured.
- the as Electric heating resistor trained heating conductor 20 is at least partially free within the through the insulating pad and the edge of the bowl and can be nested single or multiple spiral turns or spirals or in concentric arcs created by sweeping are interconnected, arranged approximately parallel to the edge 6 be.
- One or more heating conductors are preferably in the essentially evenly distributed over a heating area that over the entire circumference approximately to the inner circumference of the Edge 6 connects and almost to the raised center 21 of the Insulation pad is enough.
- Each heating resistor 20 has a continuous length an essentially constant, rectangular one Cross section with parallel broad sides 22 and narrow sides running parallel to each other 23.
- the broad sides 22 are essentially vertical aligned to the insulating pad so that a heating conductor 20th can also be called a standing ribbon.
- the Ribbon is made of a FeCrAl alloy and is in its longitudinal direction evenly waved approximately sinusoidally.
- Half the wavelength of the corrugation deviates from the periodicity of the depressions and in the example shown is approx. 10% smaller than the lateral distance 15 of the neighboring centers Indentations.
- the measured between the broad sides 22 Thickness 24 of the meandering corrugated ribbon lies at approx. 0.05 mm, its average width 25 at approx. 3 mm.
- a respective band end of the heating conductor 20 can immediately and without additional intermediate elements as an electrical connection end 26, 27 and by bending or interlacing brought into a position relative to the remaining heating resistor 20 be in which it is special for the electrical connection well suited.
- the heating conductors 20 were made after the insulation pad was produced 2 in the honeycomb or net-like structured top 5 of the insulation pad up to about half the bandwidth 25 pressed into the network structure of the raised sections.
- the material of the insulation pad is only fiber-reinforced that the heating conductor can easily be pushed in cuts the raised sections.
- the heating conductor is by locally cutting the fiber composite or by the "barb effect" of those aligned in the direction of insertion Fiber ends anchored particularly well.
- the one through the sublime Sections 10 formed honeycomb walls or network sections, the depressions forming the honeycomb cells or interstitial spaces 11 separate from each other, are partially when pressed severed, resulting in dashed attachment sections 28 of a heating conductor 20 in a form-fitting manner Intervene material of the raised portions 10 and there in mainly due to friction against lifting and longitudinal displacement are fixed. With appropriate adjustment of the distribution of the raised sections in terms of dimensions and shape of the heating conductor can be a variety relative in this way close to each other, small fixing points in terms of area or surfaces are created for the heating conductor.
- the area of the fastening sections is expediently so chosen that on the one hand adequate mechanical fixation of the heating conductor on the insulation pad is and on the other hand as little radiation surface of the heat conductor as possible lies in the area of the fastening sections.
- the raised sections should have a thickness have, which still ensures the required mechanical strength.
- the through the raised sections 10 or honeycomb walls formed network structure of endlessly interconnected Honeycomb walls or webs can be a sufficient number relatively close to each other attachment points provide, without the positive locking of the heat conductor essential areas of the heat radiating Band surface of the heating conductor are covered.
- a heating conductor can also have a different course relative to the insulation pad to have. In any case, the insulation pad offers one sufficient number of sufficiently close fastening points.
- the distance between adjacent fastening points of a heating conductor can preferably be of the order of the width or height of the heating conductor, for example between 1 and 5 mm , especially around 3 mm.
- the area of an individual incision or incision area does not have to be very large in order to ensure sufficient fastening stability.
- the average surface area of the fastening areas can in particular be less than 2 mm 2 or less than 1 mm 2 , which ensures that the vast majority of the heating conductor surface is exposed even with a high fastening point density.
- heat conductors with a positive temperature coefficient of electrical resistance occurs advantageously a certain self-regulation of the temperature differences in the areas of the fastening sections 28, because the current flows through them a little more, if it is slightly colder than the exposed sections are or vice versa.
- the attachment of the heating conductor to the net-like structured surface can lead to an evening the temperature along the heat conductor lead what experience has shown an improved lifespan. It was even with repeated heating and cooling of the heating conductor no harmful loosening of the heating conductors from their positive Bracket observed. Apparently they're relative narrow webs on which the fastening sections 28 are formed are sufficiently mobile to withstand thermal expansion differences of the materials used slight movements of the heating conductor relative to the insulation pad to catch up with temperature changes.
- insulating body 30 of the embodiment shown in FIG. 3 are essentially cylindrical or conical instead of slightly widened upward depressions 11 hemispherical Depressions 31 are provided, the diameter of which is approximately the bandwidth of the upright, corrugated heating conductor 32 corresponds.
- the spacing of the wells as well their depth and cross-sectional dimensions in comparison to the heating conductor can be the corresponding values of the embodiment 1 and 2 correspond.
- Due to the hemisphere shape have a coherent one between the wells Net forming raised section 33 a base widening downward and can be mechanical be more stable than the webs according to the embodiment 1 and 2.
- the geometry with rounded, in particular hemispherical depressions is after eating the insulator particularly easy to demold and creates through the Comparison with the embodiment according to FIG. 1 with the same indentation depth larger contact areas in the incision area an even more secure hold of the heating conductor in the insulating body.
- the insulating body 40 a complementary to the surface of the insulating body 30 Structure in which the raised sections are in shape of dome-shaped knobs 41 that are even distributed over the otherwise flat surface 42 are.
- a coherent Network of recesses 44 that are at intersections meet and their soil or ground through the flat surface portions 42 of the insulating body are formed is.
- the corrugated heating conductor flat band 45 is about two Third of the knob radius pressed into the knobs, so that the Heating conductor between the knobs in the area of the depressions hovers freely above the flat surface 42. Even such nubbed surface structures are currently preferred Dry press technology can be produced largely without scrap, because they are easy to demold.
- FIG. 5 shows sections the surface of an insulating body 50 of another embodiment.
- the raised sections in the form of frusto-conical knobs 51 which, unlike the 4 in the area of their otherwise flat surface 52 of the insulating body adjacent base 53 bump into each other.
- this four-fold rotationally symmetrical Knob arrangement becomes the network of wells 54 essentially due to the V-shaped incisions running perpendicular to each other Valleys formed that are perpendicular to intersections to each other.
- a cone angle of approx. 40 ° and a nub height which is approximately in the range of the flat bandwidth can lie, results in comparison to the embodiment 4 a higher surface density of fastening points for those to be pressed into the flat surface area of the knobs 51 Heating conductor.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Heizkörper, insbesondere für Küchengeräte.The invention relates to a radiator, in particular for Kitchen appliances.
Derartige Heizkörper oder Heizer können insbesondere zur Beheizung einer Kochstelle verwendet werden. Sie sind vorzugsweise als Strahlungsheizkörper ausgebildet und bilden meist eine in sich geschlossene Baueinheit, die als solche an einem entsprechenden Gerät, beispielsweise in einer Kochmulde eines Elektroherdes, befestigt werden kann. Gattungsgemäße Heizkörper haben eine ein- oder mehrteilige Isolierunterlage und mindestens einen an der Oberseite der Isolierunterlage befestigten elektrischen Heizleiter. Das Material der Isolierunterlage ist zweckmäßig zumindest elektrisch isolierend, vorzugsweise aber auch thermisch isolierend, so daß Heizenergie nur in geringem Maße zur Rückseite der Isolierunterlage abgeleitet wird. Der Heizleiter kann beispielsweise in Form eines zumindest abschnittsweise geraden und/oder gewendelten Heizleiterdrahtes vorliegen. Insbesondere bei Strahlungsheizkörpern kann ein Heizleiter auch flachbandförmig und ggf. in Längsrichtung gewellt sein. Die Baueinheit aus Isolierunterlage und Heizleiter hat zweckmäßig eine durchgehende, normalerweise etwa ebene Flächenausdehnung und kann in Betrieb im wesentlichen über die gesamte mit Heizleitern versehene Fläche thermische Energie abgeben, insbesondere abstrahlen.Such radiators or heaters can be used in particular for heating a hotplate can be used. You are preferred designed and formed as a radiant heater usually a self-contained unit, which as such a corresponding device, for example in a hob an electric cooker can be attached. Generic Radiators have a single or multi-part insulation pad and at least one on the top of the insulation pad attached electrical heating conductor. The material of the insulation pad is expediently at least electrically insulating, but preferably also thermally insulating, so that heating energy only slightly to the rear of the insulating pad is derived. The heat conductor can be in the form, for example one at least in sections straight and / or coiled Heat conductor wire are present. Especially with radiant heaters a heating conductor can also be in the form of a flat ribbon and possibly in Be corrugated in the longitudinal direction. The unit made of insulating pad and heating conductor expediently has a continuous, normally approximately flat surface area and can be used in essentially over the entire area provided with heating conductors Giving up surface thermal energy, in particular blasting.
Die Isolierunterlage gattungsgemäßer Heizkörper hat an ihrer Oberseite eine Profilierung mit erhabenen Abschnitten und Vertiefungen. Bekannte Heizkörper dieser Art können in zwei Klassen eingeteilt werden. Bei der einen Klasse sind die Vertiefungen nutförmig und dienen der Festlegung der Position eines in die Nut einzusetzenden Heizleiters. Der in der US-Patentschrift 3 991 298 gezeigte Heizkörper hat eine Isolierunterlage mit ebener Oberfläche, in die eine spiralförmige Nut eingebracht ist. Ein Heizleiter in Form eines glatten Flachbandes steht aufrecht in der Nut und ragt mit dem größten Teil seiner Höhe aus der Nut heraus. Der in der US-Patentschrift 3 612 828 gezeigt Heizkörper hat ebenfalls eine im wesentlichen ebene Isolierunterlage mit einer spiralförmigen, relativ breiten Nut, in die ein in Längsrichtung gewellter Flachband-Heizleiter eingelegt ist. Die Tiefe der Nut entspricht der Höhe des Heizleiters, so daß dieser bündig mit den Oberseiten der erhabenen Abschnitte zwischen den Nuten liegt. In beiden Fällen werden die Heizleiter durch gesonderte Befestigungselemente gegen Abheben aus der Nut gesichert. Im Aufbau ähnlich ist der in der Europäischen Patentschrift EP 0 612 195 gezeigte Heizkörper, bei dem kreisbogenförmige Nuten einen Heizleiter in Form eines aufrechtstehenden, in Längsrichtung gewellten Flachbandes aufnehmen, um die Position des Heizleiters auf der Isolierunterlage festzulegen. In den Nuten sind in Längsrichtung der Nut beabstandete Querstege aus dem Material der Isolierunterlage vorgesehen, in die der Heizleiter eingreift. Die Querstege dienen der Befestigung des Heizleiters an der Isolierunterlage.The insulating pad of the generic type has radiators Top with profiling with raised sections and Indentations. Known radiators of this type can be divided into two Classes can be divided. In one class they are Grooves are groove-shaped and serve to determine the position of a heating conductor to be inserted into the groove. The one in the US patent 3 991 298 radiator shown has an insulating pad with a flat surface into which a spiral Groove is introduced. A heating conductor in the form of a smooth Ribbon stands upright in the groove and projects with it most of its height out of the groove. The one in the US patent 3,612,828 radiator also has one essentially flat insulating pad with a spiral, relatively wide groove in which a longitudinally corrugated Flat ribbon heating conductor is inserted. The depth of the groove corresponds to the height of the heating conductor, so that it is flush with the tops of the raised portions between the grooves lies. In both cases, the heating conductors are replaced by separate ones Fasteners secured against lifting out of the groove. The structure is similar to that in the European patent specification Radiator shown in EP 0 612 195, in the case of a circular arc Grooves a heating conductor in the form of an upright, in Longitudinally corrugated ribbon to take up the position of the heating conductor on the insulation pad. In the grooves are transverse webs spaced apart in the longitudinal direction of the groove provided from the material of the insulating pad into which the heating conductor intervenes. The crossbars are used for fastening of the heating conductor on the insulation pad.
Bei der zweiten Klasse von Heizkörpern mit profilierter
Isolierunterlage liegen die erhabenen Abschnitte in Form
gerader Stege vor, die über eine ebene Oberfläche der Isolierunterlage
hinausragen und die der Unterstützung und der
Befestigung der darin abschnittsweise eingebetteten Heizleiter
dienen. Als Beispiel zeigt die Deutsche Patentschrift DE
27 29 930 einen Heizkörper mit einer runden Isolierunterlage
und einem spiralig um der Zentrum verlegten, wendelförmigen
Heizleiter. Die Stege der Isolierunterlage verlaufen radial,
so daß der Heizleiter jeweils im wesentlichen senkrecht zum
Steg über diesen verläuft. Der in der Deutschen Patentschrift
DE 28 20 114 gezeigte rechteckige Heizkörper hat in Längsrichtung
parallel zueinander verlaufende, wendelförmige
Heizleiter, die von gleichmäßig beabstandeten Querstegen der
Isolierunterlage getragen werden und in diese abschnittsweise
eingebettet sind. Auch hier ist der Verlauf der Stege dem
Verlauf der Heizleiter derart angepaßt, daß die Stege im
wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Heizleiters
verlaufen.In the second class of radiators with profiled
The raised sections are insulated in the form
straight webs in front, which over a flat surface of the insulating pad
protrude and those of support and
Attachment of the heating conductors embedded in sections
to serve. The German patent DE shows as an example
27 29 930 a radiator with a round insulating pad
and a helical spiral around the center
Heating conductor. The webs of the insulating pad run radially,
so that the heat conductor is essentially perpendicular to each
Bridge runs over this. The one in the German
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Heizkörper derart weiterzubilden, daß er besonders einfach herstellbar ist.The invention has for its object a generic Develop radiators in such a way that it is particularly simple can be produced.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen Heizkörper
mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.To achieve this object, the invention proposes a radiator
with the features of
Ein erfindungsgemäßer Heizkörper zeichnet sich dadurch aus, daß erhabene Abschnitte und Vertiefungen nach Art eines Netzes über die Oberseite der Isolierunterlage verteilt sind und daß der Heizleiter in die erhabenen Abschnitte eingreift. Unter dem Begriff "Netz" ist hier eine Flächenverteilung von in unterschiedlichen Richtungen entlang der Oberseite verlaufenden, im wesentlichen langgestreckten Strukturen zu verstehen, die vorzugsweise an Knotenpunkten aneinandertreffen. Die Knotenpunkte liegen ebenfalls in einer vorgegebenen Flächenverteilung vor.A radiator according to the invention is characterized in that that raised sections and depressions in the manner of a Network are distributed over the top of the insulating pad and that the heating conductor engages in the raised sections. Under the term "network" there is an area distribution of running in different directions along the top, to understand essentially elongated structures that preferably meet at nodes. The Nodes are also in a given area distribution in front.
Eine netzartige Verteilung von erhabenen Abschnitten und Vertiefungen über die Oberseite der Isolierunterlage bietet einem an der Oberseite zu befestigenden Heizleiter in bestimmten, durch die Dimensionierung des Netzes vorgebbaren Abständen im Bereich der erhabenen Abschnitte Befestigungspunkte oder Befestigungsstellen, in die der Heizleiter eingreifen kann. Netzartig, beispielsweise kreuz und quer über die Oberseite verlaufende erhabene Abschnitte oder erhabene Abschnitte zwischen netzartig an der Oberseite verlaufenden Nuten bieten dem Heizleiter eine Vielzahl von Eingriffsstellen bzw. Haltepunkten im wesentlichen unabhängig davon, wie der Heizleiter an der Oberfläche verläuft. Es kann also möglich sein, eine Isolierunterlage mit einer bestimmten netzartigen, wabenförmigen oder genoppten Strukturierung ihrer Oberfläche zum Tragen von unterschiedlich ausgelegten und/oder ausgebildeten Heizleitern zu verwenden, da sich die Profilierung der Oberfläche nicht unbedingt an der gewünschten Art der Verlegung des Heizleiters orientieren muß. Eine erfindungsgemäß ausgebildete Isolierunterlage kann als Universal-Isolierunterlage eingesetzt werden. Sie erleichtert damit die Herstellung von Heizkörpern.A network-like distribution of raised sections and Provides recesses over the top of the insulation pad a heating conductor to be attached to the top in certain predeterminable by dimensioning the network Clearances in the area of the raised sections fastening points or fastening points that the heating conductor engages can. Net-like, for example crisscross the upper side running raised sections or raised Sections between mesh-like running on the top Grooves offer the heating conductor a variety of engagement points or breakpoints essentially regardless of how the heating conductor runs on the surface. So it can be possible be an insulating pad with a certain net-like, honeycomb or nubbed structuring of their Surface for carrying differently designed and / or trained heating conductors to use, since the profiling the surface is not necessarily the desired one Orientation of the routing of the heating conductor. One according to the invention trained insulation pad can be used as a universal insulation pad be used. It makes it easier the production of radiators.
Obwohl die Flächenverteilung von Knotenpunkten und langgestreckten Strukturen irregulär sein kann, ist sie vorzugsweise gleichmäßig, so daß sich in verschiedenen Richtungen in der Fläche der Isolierunterlage gleiche Konfigurationen von erhabenen Abschnitten und Vertiefungen regelmäßig wiederholen. Das Netz kann durch Furchen oder Nuten gebildet sein, zwischen denen erhabene Abschnitte stehen bleiben. Hiedurch können z.B. Oberflächen mit Noppenstruktur geschaffen werden, wobei die Noppen beispielsweise kegelstumpfförmig oder kalottenförmig ausgebildet sein können. Bei anderen Ausführungen sind die Netzzwischenräume durch Vertiefungen gebildet, so daß die erhabenen Abschnitte das Netz bilden. Durch das Aneinandertreffen an Knotenpunkten stabilisieren sich die erhabenen Abschnitte gegenseitig.Although the area distribution of nodes and elongated Structures may be irregular, it is preferred evenly, so that in different directions in same configurations of the surface of the insulating pad Repeat raised sections and depressions regularly. The network can be formed by furrows or grooves, between which raised sections remain. Through it can e.g. Surfaces with pimpled structure are created, the knobs, for example, frustoconical or dome-shaped can be trained. In other versions the interstices of the network are formed by depressions, that the raised sections form the network. By meeting each other the sublime stabilize at nodes Sections each other.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Isolierunterlage
durch geeignete netzartige, wabenartige oder genoppte Strukturierung
ihrer Oberseite zur punktuellen formschlüssigen Befestigung
und Sicherung des in die erhabenen Abschnitte eingreifenden
Heizleiters gegen Abheben von der Isolierunterlage
auszubilden. Die Dichte der Befestigungsstellen wird dabei
durch die "Maschenweite" des Netzes und den Verlauf des
Heizleiters relativ dazu bestimmt. Es ist nicht notwendig, an
dem Heizleiter selbst Befestigungsglieder zum formschlüssigen
Eingriff in die Isolierunterlage auszubilden, wie es beispielsweise
bei den in der Deutschen Offenlegungsschrift DE
25 51 137 oder der europäischen Patentanmeldung EP 0 590 315
gezeigten Heizleitern der Fall ist. Die dort gezeigten,
flachbandförmigen Heizleiter haben einstückig mit dem Heizleiter
ausgebildete, in Längsrichtung beabstandete Befestigungsfüße,
die durch eine Stanzvorgang hergestellt werden
können und die zum Eingreifen in eine Isolierunterlage mit
ebener Oberfläche vorgesehen sind. Derartige Befestigungselemente
am Heizleiter können bei einer erfindungsgemäß strukturierten
Isolierunterlage vermieden werden. Die Erfindung ermöglicht
es, daß der Heizleiter entlang seiner Länge einen
im wesentlichen konstanten Querschnitt hat. Derartige Heizleiter
sind besonders einfach herzustellen, haben entlang
ihrer Länge einen gleichförmigen widerstandsaktiven Querschnitt
und heizen sich daher bei Anlegen einer elektrischen
Spannung sehr gleichmäßig entlang ihrer Länge auf. The invention makes it possible to use the insulating pad
through suitable net-like, honeycomb or nubbed structuring
their top for selective positive locking
and securing the engaging in the raised sections
Heating conductor against lifting off the insulation pad
to train. The density of the attachment points is thereby
through the "mesh size" of the network and the course of the
Heating conductor determined relative to it. It is not necessary to
the heating conductor itself fasteners for positive locking
Intervention in the insulating pad form, such as it
in the
Ein Heizleiter kann beispielsweise im Querschnitt rund sein, hat jedoch bei einer bevorzugten Ausführungsform die Form eines vorzugsweise gewellten Flachbandes, das zueinander parallele Breitseiten und vorzugsweise unabgesetzt durchgehende, parallele Schmalseiten aufweist. Die Breitseiten stehen vorzugsweise geneigt, insbesondere im wesentlichen senkrecht zu einer durch die laterale Erstreckung der Isolierunterlage definierten, vorzugsweise ebenen Fläche. Flachwiderstände, deren widerstandsaktive Querschnitte wenigstens teilweise nicht parallel zu der durch die Isolierunterlage definierten Heizebene, sondern demgegenüber geneigt bis rechtwinklig liegen, sind unter anderem deshalb vorteilhaft, weil sie auch bei hoher Widerstandsleistung quer zu ihrer Längsrichtung und etwa parallel zur Heizebene weniger Raum beanspruchen und daher in höherer Leistungsdichte angeordnet und gegen Kriechströme besser isoliert werden können.A heating conductor can be round in cross section, for example, however, in a preferred embodiment it has the shape of a preferably corrugated flat ribbon, which are mutually parallel broadsides and preferably continuous, has parallel narrow sides. The broadsides are preferably inclined, in particular essentially perpendicular to one through the lateral extension of the insulating pad defined, preferably flat surface. Flat resistors, the resistive cross-sections at least sometimes not parallel to that through the insulation pad defined heating level, but in contrast inclined up are at right angles, among other things, are therefore advantageous because they are transverse to theirs even with high resistance Longitudinal direction and less space approximately parallel to the heating level claim and therefore arranged in a higher power density and can be better insulated against leakage currents.
Besonders bevorzugt sind folienartig dünne Heizleiter, deren Dicke vorzugsweise zwischen 0,02 und 0,1 mm, insbesondere zwischen 0,04 und 0,08 mm liegen kann, insbesondere bei ca. 0,05 mm. Die Breite bzw., bei senkrechtstehendem Flachband die Höhe, kann z.B. zwischen 1 und 5 mm liegen, beispielsweise bei etwa 3 mm. Derartig dünne, flache Heizleiter heizen sich vorteilhaft schnell, z.B. innerhalb weniger als 10 oder 8 oder 5 Sekunden, auf ihre Betriebstemperatur auf, die insbesondere oberhalb 1200 K oder 1300 K und unterhalb 1600 K liegen kann. Das Verhältnis der Masse dieser massearmen Heizleiter zu ihrer Nennleistung kann geringer als 7 x 10-3 Gramm pro Watt [g/W] sein, was die Aufglühzeit gegenüber massiveren Heizleitern deutlich verkürzt. Als Material für den Heizleiter hat sich besonders eine FeCrAl-Legierung bewährt, die einen Aluminiumanteil von mehr als 4% hat, vorzugsweise von etwa 5%. Foil-like thin heating conductors are particularly preferred, the thickness of which can preferably be between 0.02 and 0.1 mm, in particular between 0.04 and 0.08 mm, in particular approximately 0.05 mm. The width or, in the case of the vertically positioned flat strip, the height can be, for example, between 1 and 5 mm, for example approximately 3 mm. Such thin, flat heating conductors advantageously heat up quickly, for example within less than 10 or 8 or 5 seconds, to their operating temperature, which can in particular be above 1200 K or 1300 K and below 1600 K. The ratio of the mass of these low-mass heating conductors to their nominal output can be less than 7 x 10 -3 grams per watt [g / W], which significantly shortens the glow time compared to more massive heating conductors. A FeCrAl alloy that has an aluminum content of more than 4%, preferably of about 5%, has proven particularly useful as the material for the heating conductor.
Es ist möglich, daß ein Heizleiter auch in dem Bereich von Vertiefungen insbesondere geringfügig in das Material der Isolierunterlage eingreift. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Heizleiter ausschließlich in erhabene Abschnitte eingreift, so daß der Heizleiter im Bereich der Vertiefungen nicht in das Material der Isolierunterlage eindringt.It is possible that a heating conductor is also in the range of Recesses in particular slightly in the material of the Insulating pad intervenes. A preferred embodiment is characterized in that the heating conductor exclusively engages in raised sections, so that the heating conductor in Area of the depressions not in the material of the insulating pad penetrates.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn im Bereich mindestens einer Vertiefung, vorzugsweise im Bereich aller Vertiefungen ein lichter Abstand zwischen einem Boden der Vertiefung und dem Heizleiter besteht. Ein derartig gehaltener Heizleiter schwebt im Bereich zwischen den erhabenen Abschnitten oberhalb der Isolierunterlage. In diesem Bereich können Unterschiede der Wärmeausdehnungen von Heizleiter und Isolierunterlage besonders einfach ausgeglichen werden, indem sich beispielsweise der Heizleiter bei Aufheizung in dem frei schwebenden Bereich ausdehnt und entsprechend eine Krümmung ausbildet oder eine vorhandene Krümmung verstärkt. Zudem ist ein frei schwebender Heizleiterabschnitt besonders vorteilhaft bezüglich der erreichbaren Wärmeabstrahlung.It has proven to be particularly advantageous if in the area at least one depression, preferably in the area of all depressions a clear distance between a floor the depression and the heating conductor. Such a held Heating conductor hovers in the area between the raised ones Sections above the insulation pad. In this Differences in the thermal expansion of the heating conductor can occur and insulation pad particularly easily balanced be, for example, the heating conductor when heating expands in the free-floating area and accordingly forms a curvature or an existing curvature reinforced. There is also a free-floating heating conductor section particularly advantageous with regard to the heat radiation that can be achieved.
Die erhabenen Abschnitte können mindestens bereichsweise Querschnitte haben, die sich beispielsweise zur Abstrahlseite hin dreiecksförmig oder U-förmig verjüngen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Vertiefungen im wesentlichen durch etwa senkrecht zu einer vorzugsweise ebenen Fläche der Isolierunterlage verlaufende Seitenflächen begrenzt. Dadurch liegen die erhabenen Abschnitte in Form von Stegen oder Rippen mit etwa senkrechten Seitenwänden vor. Vertiefungen bzw. erhabene Abschnitte mit etwa senkrechten seitlichen Begrenzungsflächen sind besonders einfach herstellbar, beispielsweise durch Gießen in entsprechende Formen oder auch dadurch, daß Vertiefungen durch Prägen oder Bohren in eine Isolierunterlage eingebracht werden. Vorteilhaft kann es sein, wenn eine Vertiefung sich zum Heizleiter hin geringfügig aufweitet. Die erhabenen Abschnitte zwischen derartigen Vertiefungen können damit im Querschnitt etwa trapezförmig sein. Vertiefungen mit Seitenflächen, die beispielsweise zwischen 5° und 35° schräg zur Senkrechten der Isolierunterlage ausgerichtet sind, lassen sich gut durch Prägung des noch nicht vollständig gehärteten Materials der Isolierunterlage herstellen. Ein Prägestempel läßt sich bei sich erweiternden Vertiefungen besonders einfach aus der geprägten Isolierunterlage ausformen.The raised sections can at least in some areas Have cross sections that, for example, face the radiation side taper triangularly or U-shaped. In a preferred one Embodiment are the depressions essentially by approximately perpendicular to a preferably flat surface of the Insulating pad running side surfaces limited. Thereby the raised sections are in the form of webs or ribs with approximately vertical side walls. Recesses or raised sections with approximately vertical lateral boundary surfaces are particularly easy to manufacture, for example by pouring into corresponding molds or by that indentations by stamping or drilling into an insulating pad be introduced. It can be advantageous if a depression slightly widens towards the heating conductor. The raised portions between such depressions can thus be approximately trapezoidal in cross section. Indentations with side surfaces, for example between 5 ° and 35 ° at an angle to the vertical of the insulation pad are not easy by embossing the Make the fully hardened material of the insulation pad. A stamp can be expanded Recesses particularly easily from the embossed insulating pad shape.
Die Vertiefungen können einen parallel zur vorzugsweise ebenen Fläche der Isolierunterlage liegenden Querschnitt haben, der irregulär geformt ist. Vorzugsweise haben jedoch eine oder alle Vertiefungen einen zentralsymmetrischen Querschnitt, der beispielsweise eine drei-, vier- oder sechszählige Drehsymmetrie aufweist, beispielsweise nach Art von Waben. Die Vertiefungen können eckenfrei sein, so daß ggf. vorhandene Ecken beispielsweise abgerundet sein können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Vertiefungen jeweils kreisrunde Querschnitte, insbesondere im wesentlichen mit identischer Querschnittsfläche. Es können auch komplementäre Strukturen mit entsprechend geformten erhabenen Abschnitten vorgesehen sein. Diese können dann z.B. in Form von Noppen vorliegen, die insbesondere kegelstumpfförmig oder kalottenförmig ausgebildet sein können.The depressions can preferably be parallel to one another flat surface of the insulating pad lying cross section have an irregular shape. Preferably, however one or all depressions have a central symmetrical cross section, for example a three, four or six-digit number Has rotational symmetry, for example in the manner of Honeycomb. The depressions can be corner-free, so that if necessary existing corners can be rounded, for example. At In a preferred embodiment, the depressions each have circular cross sections, in particular essentially with identical cross-sectional area. It can also be complementary Structures with appropriately shaped raised sections be provided. These can then e.g. in the form of Knobs are present, which are in particular frustoconical or dome-shaped can be trained.
Obwohl die Flächenverteilung der in der Isolierunterlage vorgesehenen Vertiefungen oder Erhebungen irregulär sein kann, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung eine gleichmäßige, insbesondere drei-, vier- oder sechszählig symmetrische Flächenverteilung von Vertiefungen oder erhabenen Abschnitten vorgesehen, die vorzugsweise gleichartig dimensioniert und im wesentlichen identisch zueinander sind. Eine derartige wabenähnliche oder zellenähnliche Strukturierung der Oberfläche, über die sich ein regelmäßiges Netz von erhabenen Abschnitten erstreckt, bzw. eine derartige Noppenstruktur ist einfach herzustellen und hat über den gesamten Bereich der Isolierunterlage etwa gleiche Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich mechanischer Belastbarkeit und des Abstrahlverhaltens für Heizenergie.Although the surface distribution is that provided in the insulation pad Depressions or elevations can be irregular, is in a development of the invention a uniform, in particular three, four or sixfold symmetrical surface distribution of depressions or raised sections provided that preferably dimensioned in the same way and in are essentially identical to each other. Such a honeycomb or cell-like structuring of the surface, over which there is a regular network of raised sections extends, or such a nub structure is simple manufacture and has over the entire area of the insulation pad about the same properties, especially with regard to mechanical strength and the radiation behavior for Heating energy.
Die Vertiefungen können einen relativ großen Flächenanteil der gesamten Isolierunterlage einnehmen, beispielsweise zwischen 40 und 90%, insbesondere etwa 50% der Oberfläche. Ein lateraler Abstand der Schwerpunkte, insbesondere der Mittelpunkte benachbarter Vertiefungen kann beispielsweise zwischen 1,1 und 2 mal, vorzugsweise ca. 1,3 mal so groß sein wie ein größter Durchmesser einer Vertiefung, so daß zwischen den Vertiefungen relativ schmale erhabene Abschnitte ausgebildet sind. Dadurch ist es möglich, einen Großteil der Länge des Heizleiters im Bereich von Vertiefungen anzuordnen, was den elektrischen Wirkungsgrad des Heizers positiv beeinflußt. Die Tiefe der Vertiefungen, gemessen von einer vorzugsweise etwa ebenen Oberseite eines erhabenen Abschnittes zu einem vorzugsweise ebenen Boden einer Vertiefung, kann etwa in der Größenordnung der Höhe des Heizleiters liegen. Bevorzugt ist es, wenn das Verhältnis zwischen der Tiefe einer Vertiefung und einer mittleren Höhe eines Heizleiters zwischen 0,2 und 3 liegt, insbesondere bei etwa eins. Es ist bevorzugt, wenn eine Tiefe der Vertiefungen geringer ist als eine Tiefe eines die Vertiefungen aufweisenden Isolierkörpers der Isolierunterlage. Damit bleibt unterhalb der Vertiefungen noch Isoliermaterial vorhanden, das einerseits thermisch isoliert und andererseits zur mechanischen Stabilisierung des die Vertiefungen ausweisenden Körpers der Isolierunterlage beiträgt. The depressions can have a relatively large proportion of area take the entire insulation pad, for example between 40 and 90%, especially about 50% of the surface. A lateral distance between the centers of gravity, especially the centers adjacent wells can for example between 1.1 and 2 times, preferably about 1.3 times as large as one largest diameter of a recess, so that between the Wells formed relatively narrow raised portions are. This makes it possible to cut much of the length of the Arrange heating conductor in the area of depressions, which the electrical efficiency of the heater is positively influenced. The depth of the wells, measured from one preferably about flat top of a raised section to one preferably flat bottom of a depression, can be roughly in the Order of magnitude of the height of the heating conductor. Is preferred it when the relationship between the depth of a depression and an average height of a heating conductor between 0.2 and 3 is, especially about one. It is preferred if a depth of the recesses is less than a depth of one the recesses of the insulating body of the insulating pad. This leaves insulation material underneath the depressions present that is thermally insulated on the one hand and on the other hand for the mechanical stabilization of the depressions expelling body of the insulating pad.
Beispielsweise kann die mittlere Tiefe der Vertiefungen zwischen einem Achtel und drei Viertel der Dicke der Isolierunterlage betragen, insbesondere etwa ein Viertel. Es ist auch möglich, daß die Vertiefungen durch Durchgangslöcher eines ersten Teils der Isolierunterlage gebildet sind, der auf einer vorzugsweise ebenen Oberseite eines zweiten Teils der Isolierunterlage insbesondere flächig und ohne Zwischenspalte aufliegt. Die Isolierunterlage kann sandwichartig aufgebaut sein, wobei der obere Teil nach Art einer Lochplatte ausgebildet ist. Die verschiedenen Teile der Isolierunterlage können aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein.For example, the mean depth of the wells can be between one eighth and three quarters of the thickness of the insulation pad amount, in particular about a quarter. It is also possible that the recesses through a through holes first part of the insulating pad are formed on a preferably flat top of a second part of the Insulation underlay, especially flat and without intermediate gaps lies on. The insulating pad can be built up like a sandwich be, wherein the upper part is designed in the manner of a perforated plate is. The different parts of the insulation pad can be of the same material or of different Materials.
Obwohl es bevorzugt ist, daß der Heizleiter über die Oberseite der erhabenen Abschnitte hinausragt, vorzugsweise um zwischen 10 und 80%, insbesondere um etwa 50% seiner Höhe, kann insbesondere bei Heizleitern für höhere Nennspannungen dieser sehr schmal werden. Dabei kann der Heizleiter über seine gesamte Höhe derart weit in die erhabenen Abschnitte eingreifen, daß seine Oberseite oder Oberkante im wesentlichen bündig mit der Oberseite der erhabenen Abschnitte abschließt oder sogar darunter angeordnet ist. Damit ist auch im Bereich der den Heizleiter haltenden erhabenen Abschnitte eine ausreichende Abstrahlleistung des Heizleiters erreichbar, wodurch eine über die gesamte Heizebene nur geringfügig variierende, etwa gleichmäßige Wärmeabgabe der Heizeinheit gefördert wird.Although it is preferred that the heating conductor be over the top of the raised portions protrudes, preferably by between 10 and 80%, especially around 50% of its height, can especially with heating conductors for higher nominal voltages become very narrow. The heating conductor can cover its entire length Reach into the raised sections so far, that its top or top edge is essentially flush ends with the top of the raised sections or even below it. That is also in the area of the raised sections holding the heating conductor is sufficient Radiant power of the heating conductor achievable, whereby one that varies only slightly across the entire heating level, promoted about uniform heat emission from the heating unit becomes.
Diese und weitere Merkmale 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 Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung oder auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische, schräge Draufsicht auf einen Sektor einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Heizkörpers,
- Fig. 2
- einen vergrößerten Ausschnitt der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform,
- Fig. 3
- eine Ausführungsform mit einem Isolierkörper, bei dem zwischen halbkugelförmigen Vertiefungen ein Netz von erhabenen Abschnitten vorliegt,
- Fig. 4
- eine Ausführungsform mit einer zur Fig. 3 komplementären Oberflächenstruktur mit kalottenförmigen Noppen, zwischen denen ein Netz von Vertiefungen liegt und
- Fig. 5
- eine andere Ausführungsform mit kegelstumpfförmigen Noppen.
- Fig. 1
- 2 shows a perspective, oblique top view of a sector of a preferred embodiment of a radiator designed according to the invention,
- Fig. 2
- 2 shows an enlarged section of the embodiment shown in FIG. 1,
- Fig. 3
- an embodiment with an insulating body in which there is a network of raised sections between hemispherical depressions,
- Fig. 4
- an embodiment with a complementary to FIG. 3 surface structure with dome-shaped knobs, between which there is a network of depressions and
- Fig. 5
- another embodiment with frusto-conical knobs.
Der in Fig. 1 ausschnittsweise gezeigte runde Heizkörper 1
hat eine formstabile, einteilige Isolierunterlage in Form
eines Wärmedämmformteils, das aus einer entweder faserfreien
oder mit physiologisch unbedenklichen Fasern verstärkten,
mikroporösen Wärmedämmstoffmasse hergestellt ist. Die Isolierunterlage
2 liegt in einem topfförmigen Halteblech 3, das
eine Kochzone einer Kochmulde eines Glaskeramik-Elektroherdes
bildet. Das hochwärmeisolierende, temperaturbeständige Material
der Isolierunterlage hat sowohl gute elektrisch isolierende
Eigenschaften, als auch gute thermische Isoliereigenschaften
und enthält vorzugsweise eine durch Flammenpyrolyse
gewonnene Kieselsäure. Es gibt auch Ausführungsformen mit
mehrteiligen Isolierunterlagen, wobei insbesondere ein unterhalb
der strukturierten Isolierunterlage angeordneter, ggf.
aus anderem Material bestehender Trägerkörper vorgesehen sein
kann. Eine im wesentlichen parallel zum ebenen Boden 4 der
Isolierunterlage verlaufende Oberseite 5 der Isolierunterlage
ist im eingebauten Zustand des Heizkörpers beispielsweise der
Unterseite einer Glaskeramikplatte zugewandt. Am Umfang der
Isolierunterlage steht axial ein ringförmig durchgehender
Rand 6 aus Isolierwerkstoff vor, dessen zur Oberseite 5 des
Isolierkörpers parallele Oberseite 7 über die Oberkante 8 des
vertikalen Randes der Tragschale 3 hinaussteht, und die beim
installierten Heizkörper z.B. an die Unterseite einer Glaskeramikplatte
gedrückt wird. Der Rand 6, der bei der gezeigten
Ausführungsform ein separates Formteil aus Wärmedämmmaterial
ist, bei anderen Ausführungsformen aber auch einstückig mit
der Isolierunterlage ausgebildet sein kann, bildet einerseits
ein Abstandhalter zwischen Isolierunterlage und Glaskeramikplatte
und andererseits eine wärmedämmende seitliche Begrenzung
eines insgesamt etwa napfförmigen Heizraumes.The
Wie insbesondere auch in Fig. 2 gut zu erkennen ist, ist die
Oberseite 5 gleichmäßig netzartig bzw. wabenartig strukturiert.
Die Isolierunterlage hat an ihrer Oberseite eine Profilierung
mit einem Netz von erhabenen Abschnitten 10 und im
Querschnitt kreisförmigen, in der schematischen Figur etwa
zylindrischen Vertiefungen 11, die die Netzzwischenräume des
Netzes der erhabenen Abschnitte 10 bilden. Die in der Praxis
in der Regel sich zur Oberseite 5 hin leicht konisch erweiternden
Vertiefungen, beispielsweise mit Ausformschrägen von
ca. 5° bis ca. 35°, sind in parallel zueinander verlaufenden
Reihen 12 mit entlang der Reihen regelmäßigen Abständen zueinander
angeordnet und liegen in einer Flächenverteilung
mit sechszähliger Drehsymmetrie vor, die sich dadurch auszeichnet,
daß bei Drehung um eine Mittelachse einer Vertiefung
um 60° das Flächenmuster der Vertiefungen 11 und Stege
10 in sich selbst übergeht. Die Vertiefungen 11 sind alle im
wesentlichen gleich dimensioniert, haben bei der gezeigten
Ausführungsform einen Durchmesser von ca. 3 mm und eine zwischen
der Oberfläche 5 und einem Boden 13 einer Vertiefung
gemessene Tiefe 14 von ebenfalls etwa 3 mm. Bei anderen Ausführungen
können die Vertiefungen auch kleiner sein, beispielsweise
im Durchmesser bis hinunter zu ca. 0,5 mm oder
auch größer, beispielsweise bis zu einem maximalen Durchmesser
von ca. 1 cm. Die Vertiefungen müssen auch nicht, wie
bei der gezeigten Ausführungsform, im Querschnitt rund sein,
sondern können beispielsweise auch dreiecksförmig, vierecksförmig
oder nach Art von Waben sechseckförmig sein oder eine
irreguläre Querschnittsform haben. Ihre Tiefe kann auch kleiner
oder größer als ihr maximaler Durchmesser sein, ist jedoch
vorzugsweise so gewählt, daß unterhalb der Vertiefungen
noch Isoliermaterial verbleibt. Bei der gezeigten Ausführungsform
beträgt die Tiefe 14 ca. ein Viertel der axialen
Dicke der Isolierunterlage 2.As can be seen particularly well in FIG. 2, the
Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein lateraler Abstand
15 der Schwerpunkte bzw. Mittelpunkte benachbarter Vertiefungen
ca. 1,3 mal so groß wie der Durchmesser der Vertiefungen.
Dies bewirkt, daß zwischen den Vertiefungen erhabene Abschnitte
10 verbleiben, die in der gezeigten Ausführungsform
durch die etwa zylindrische Form der axial ausgerichteten
Vertiefungen im wesentlichen durch senkrecht zur Ebene der
Isolierunterlage stehende Seitenwände 16 begrenzt sind. Durch
die kreisrunde Querschnittsform ist bedingt, daß die stegförmigen
erhabenen Abschnitte 10 eine variable Breite haben, die
bei der gezeigten Ausführungsform minimal ca. 0,8 mm beträgt.
Die minimale Breite der stegförmigen erhabenen Abschnitte
kann insbesondere der mechanischen Festigkeit des Wärmedämmmaterials
der Unterlage entsprechend gewählt sein, so daß ein
Steg 10 ausreichend mechanisch stabil ist. Die erhabenen Abschnitte
10 bilden ein regelmäßiges Netz von Stegen. Zwischen
jeweils drei aneinandergrenzenden Vertiefungen hat das Netz
Knotenpunkte 17, an denen jeweils drei angrenzende Stege in
Winkeln von jeweils 120° zusammentreffen. Jede nicht am Rande
der Isolierunterlage angeordnete Vertiefung ist von sechs
Knotenpunkten des Netzes umgeben. Die enge, gleichmäßige Flächenverteilung
von Knotenpunkten 17 hat, wie die Verteilung
der Vertiefungen, sechszählige Symmetrie, die Abstände benachbarter
Knoten entsprechen etwa dem Durchmesser der Vertiefungen.In the embodiment shown there is a
Wie besonders gut in Fig. 1 zu erkennen ist, ist an der
Isolierunterlage 2 im Bereich ihrer Oberseite ein langgestreckter
Heizleiter 20 so befestigt, daß er gegen Bewegungen
parallel zur Isolierunterlage 2 bzw. zu seiner Längsrichtung
und gegen Abhebebewegungen quer zur Isolierunterlage
formschlüssig und/oder kraftschlüssig gesichert ist. Der als
elektrischer Heizwiderstand ausgebildete Heizleiter 20 liegt
wenigstens teilweise frei innerhalb des durch die Isolierunterlage
und den Rand begrenzten Napfraumes und kann in ineinanderliegenden
ein- oder mehrfachen Spiralwindungen bzw. Spiralen
oder in konzentrischen Kreisbögen, die durch Kehren
miteinander verbunden sind, etwa parallel zum Rand 6 angeordnet
sein. Ein oder mehrere Heizleiter sind vorzugsweise im
wesentlichen gleichmäßig über einen Heizbereich verteilt, der
über den gesamten Umfang annähernd an den Innenumfang des
Randes 6 anschließt und fast bis zum erhabenen Zentrum 21 der
Isolierunterlage reicht.As can be seen particularly well in FIG. 1, the
Insulating
Jeder Heizwiderstand 20 hat über seine gesamte Länge durchgehend
einen im wesentlichen konstanten, rechteckförmigen
Querschnitt mit parallel zueinander verlaufenden Breitseiten
22 und durchgängig parallel zueinander verlaufenden Schmalseiten
23. Die Breitseiten 22 sind im wesentlichen senkrecht
zur Isolierunterlage ausgerichtet, so daß ein Heizleiter 20
auch als stehendes Flachband bezeichnet werden kann. Das
Flachband ist aus einer FeCrAl-Legierung hergestellt und ist
in seiner Längsrichtung gleichmäßig etwa sinusförmig gewellt.
Die halbe Wellenlänge der Wellung weicht von der Periodizität
der Vertiefungen ab und ist im gezeigten Beispiel ca. 10%
kleiner als der laterale Abstand 15 der Mittelpunkte benachbarter
Vertiefungen. Die zwischen den Breitseiten 22 gemessene
Dicke 24 des mäanderförmig gewellten Flachbandes liegt
bei ca. 0,05 mm, seine mittlere Breite 25 bei ca. 3 mm. Ein
jeweiliges Bandende des Heizleiters 20 kann unmittelbar und
ohne zusätzliche Zwischenglieder als elektrisches Anschlußende
26, 27 ausgebildet sowie durch Biegen bzw. Verschränken
gegenüber dem übrigen Heizwiderstand 20 in eine Lage gebracht
sein, in der es sich für den elektrischen Anschluß besonders
gut eignet.Each
Die Heizleiter 20 wurden nach Herstellung der Isolierunterlage
2 in die wabenförmig bzw. netzartig strukturierte Oberseite
5 der Isolierunterlage bis ca. zur Hälfte der Bandbreite
25 in die Netzstruktur der erhabenen Abschnitte eingepreßt.
Das Material der Isolierunterlage ist nur so faserverstärkt,
daß sich der Heizleiter beim Eindrücken problemlos in
die erhabenen Abschnitte einschneidet. Der Heizleiter wird
durch das örtliche Zertrennen des Faserverbundes bzw. durch
die "Widerhaken-Wirkung" der in Einschubrichtung ausgerichteten
Faserenden besonders gut verankert. Die durch die erhabenen
Abschnitte 10 gebildeten Wabenwände bzw. Netzabschnitte,
die die Wabenzellen bzw. Netzzwischenräume bildenden Vertiefungen
11 voneinander trennen, werden beim Einpressen teilweise
durchtrennt, wodurch gestrichelt gezeichnete Befestigungsabschnitte
28 eines Heizleiters 20 formschlüssig in das
Material der erhabenen Abschnitte 10 eingreifen und dort im
wesentlichen durch Reibung gegen Abheben und Längsverschiebung
fixiert sind. Bei entsprechender Anpassung der Verteilung
der erhabenen Abschnitte an die Dimensionen und die Form
des Heizleiters können auf diese Weise eine Vielzahl relativ
nahe beieinanderliegender, flächenmäßig kleiner Fixierungsstellen
bzw. -flächen für den Heizleiter geschaffen werden.
Die Fläche der Befestigungsabschnitte ist dabei zweckmäßig so
gewählt, daß einerseits eine ausreichende mechanische Fixierung
des Heizleiters an der Isolierunterlage gewährleistet
ist und andererseits möglichst wenig Abstrahlfläche des Heizleiters
im Bereich der Befestigungsabschnitte liegt. Wie ausgeführt,
sollten die erhabenen Abschnitte jedoch eine Dicke
haben, die die erforderliche mechanische Festigkeit noch gewährleistet.
Die durch die erhabenen Abschnitte 10 bzw. Wabenwände
gebildete Netzstruktur von endlos miteinander verbundenen
Wabenwänden oder Stegen kann eine ausreichende Anzahl
relativ eng zueinander stehender Befestigungsstellen
bereitstellen, ohne daß durch die formschlüssige Befestigung
des Heizleiters wesentliche Bereiche der wärmeabstrahlenden
Bandoberfläche der Heizleiter abgedeckt werden. Ein Heizleiter
kann auch relativ zur Isolierunterlage einen anderen Verlauf
haben. In jedem Fall bietet die Isolierunterlage eine
ausreichende Zahl hinreichend nahe beieinanderliegender Befestigungsstellen.The
Bei der gezeigten Ausführungsform ergeben sich pro Vollwelle
des Heizleiters 20 im Durchschnitt etwa zwei Befestigungsstellen
bzw. Schnittbereiche mit den Stegen 10. Vorzugsweise
kann der Abstand benachbarter Befestigungsstellen eines Heizleiters
in der Größenordnung der Breite bzw. Höhe des Heizleiters
liegen, beispielsweise zwischen 1 und 5 mm, insbesondere
bei etwa 3 mm. Die Flächenausdehnung einer einzelnen
Einschnittstelle bzw. eines Einschnittbereiches muß nicht
sehr groß sein, um ausreichende Befestigungsstabilität zu
gewährleisten. Die mittlere Flächenausdehnung der Befestigungsbereiche
kann insbesondere weniger als 2 mm2 oder weniger
als 1 mm2 betragen, wodurch gewährleistet ist, daß auch
bei hoher Befestigungsstellendichte der weitaus größte Teil
der Heizleiteroberfläche freiliegt.In the embodiment shown, there are on average about two fastening points or intersection areas with the
Bei vorzugsweise verwendeten Heizleitern mit positivem Temperaturkoeffizienten
des elektrischen Widerstandes tritt vorteilhaft
eine gewisse Selbstregulierung der Temperaturunterschiede
in den Bereichen der Befestigungsabschnitte 28 ein,
denn diese werden etwas stärker vom Strom durchflossen, wenn
sie gegenüber den freiliegenden Abschnitten etwas kälter
sind bzw. umgekehrt. Die Anbringung der Heizleiter an der
netzartig strukturierten Oberfläche kann zu einer Vergleichmäßigung
der Temperatur entlang des Heizleiters führen, was
erfahrungsgemäß eine verbesserte Lebensdauer ergibt. Es wurde
auch bei wiederholtem Aufheizen und Abkühlen der Heizleiter
keine schädliche Lockerung der Heizleiter aus ihrer formschlüssigen
Halterung beobachtet. Offenbar sind die relativ
schmalen Stege, an denen die Befestigungsabschnitte 28 ausgebildet
sind, ausreichend beweglich, um die durch Wärmeausdehnungsunterschiede
der verwendeten Materialien bedingten
geringfügigen Bewegungen des Heizleiters relativ zur Isolierunterlage
bei Temperaturwechslen aufzufangen.With preferably used heat conductors with a positive temperature coefficient
of electrical resistance occurs advantageously
a certain self-regulation of the temperature differences
in the areas of the
Im Bereich der Vertiefungen wird der nur zur Hälfte seiner
Breite 25 in die Isolierunterlage eingedrückte Heizleiter in
einem lichten Abstand 29 oberhalb des Bodens 13 der Vertiefungen
gehalten und schwebt sozusagen frei ohne Berührungskontakte
mit der Isolierunterlage. Die freischwebenden Bereiche
innerhalb der Vertiefungen können sich durch Vergrößerung
oder durch Verkleinerung ihrer Krümmung bei Temperaturwechseln
anpassen, ohne daß schädliche Spannungen entstehen.
Es ist auch zu bemerken, daß die innerhalb des Isoliermaterials
liegenden Befestigungsabschnitte 28 im Vergleich
zu den freiliegenden, zur Heizleistung direkt beitragenden
Oberflächenbereichen der Heizleiter flächenmäßig nur sehr
gering ist. Die Mehrzahl der relativ schmalen Stege wird
entlang von Schnittflächen durchtrennt, deren Auftreffwinkel
zu den jeweils den durchschnittenen erhabenen Abschnitt begrenzenden
Seitenflächen von 90° nur geringfügig, beispielsweise
um zwischen 0 und 30° abweicht. Durch die insgesamt
vergleichsweise geringe Eingriffsfläche des Heizleiters in
die Isolierunterlage ist der elektrische Wirkungsgrad, das
Verhältnis der eingesetzten elektrischen Leistung zur direkt
zur Heizung verwendbaren thermischen Leistung, im Vergleich
zu größerflächig eingebetteten Heizleitern relativ hoch.
Grundsätzlich sollte die Eingrifftiefe des Heizleiters in das
Material der Isolierunterlage möglichst gering gehalten werden,
um bei ausreichender mechanischer Halterung möglichst
große Oberflächenbereiche des Heizleiters unbedeckt zu halten.In the area of the wells, only half of it becomes
Bei dem Isolierkörper 30 der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform
sind anstelle der im wesentlichen zylindrischen bzw. konisch
leicht nach oben erweiterten Vertiefungen 11 halbkugelförmige
Vertiefungen 31 vorgesehen, deren Durchmesser etwa
der Bandbreite des aufrechtstehenden, gewellten Heizleiters
32 entspricht. Die Abstandsverteilung der Vertiefungen sowie
deren Tiefen- und Querschnittsdimensionierung im Vergleich
zum Heizleiter kann den entsprechenden Werten der Ausführungsform
nach Fig. 1 und 2 entsprechen. Durch die Halbkugelform
haben die zwischen den Vertiefungen liegenden, ein zusammenhängendes
Netz bildenden erhabenen Abschnitt 33 eine
sich nach unten verbreiternde Basis und können dadurch mechanisch
stabiler sein als die Stege der Ausführungsform nach
Fig. 1 und 2. Die Geometrie mit abgerundeten, insbesondere
halbkugeligen Vertiefungen ist nach dem Fressen des Isolierkörpers
besonders gut entformbar und schafft durch die im
Vergleich zur Ausführung nach Fig. 1 bei gleicher Eindrücktiefe
des Heizleiters größere Kontaktflächen im Einschnittbereich
einen noch sichereren Halt des Heizleiters im Isolierkörper.In the insulating
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform hat der Isolierkörper
40 eine zur Oberfläche des Isolierkörpers 30 komplementäre
Struktur, bei der die erhabenen Abschnitte in Form
von kalottenförmigen Noppen 41 vorliegen, die gleichmäßig
über die ansonsten ebene Oberfläche 42 verteilt angeordnet
sind. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich zwischen den mit
lateralem Abstand zueinander angeordneten Noppen ein zusammenhängendes
Netz von Vertiefungen 44, die an Kreuzungspunkten
aneinandertreffen und deren Boden bzw. Grund durch die
ebenen Oberflächenabschnitte 42 des Isolierkörpers gebildet
ist. Das gewellte Heizleiterflachband 45 ist etwa um zwei
Drittel des Noppenradius in die Noppen eingepreßt, so daß der
Heizleiter zwischen den Noppen im Bereich der Vertiefungen
über der ebenen Oberfläche 42 frei schwebt. Auch derartige,
genoppte Oberflächenstrukturen sind in der derzeit bevorzugten
Trockenpreßtechnik weitgehend ausschußfrei herstellbar,
da sie gut entformbar sind.In the embodiment shown in Fig. 4, the insulating body
40 a complementary to the surface of the insulating
Die schematische Darstellung in Fig. 5 zeigt ausschnittsweise
die Oberfläche eines Isolierkörpers 50 einer anderen Ausführungsform.
Hier liegen die erhabenen Abschnitte in Form von
kegelstumpfförmigen Noppen 51 vor, die im Unterschied zu den
Noppen 41 gemäß Fig. 4 im Bereich ihrer an die ansonsten
ebene Oberfläche 52 des Isolierkörpers angrenzenden Basis 53
aneinander stoßen. Bei dieser vierzählig drehsymmetrischen
Noppenanordnung wird das Netz von Vertiefungen 54 im wesentlichen
durch senkrecht zueinander verlaufende, V-förmig eingeschnittene
Täler gebildet, die an Kreuzungspunkten senkrecht
zueinander verlaufen. Bei einem Kegelwinkel von ca. 40°
und einer Noppenhöhe, die etwa im Bereich der Flachbandbreite
liegen kann, ergibt sich im Vergleich zur Ausführungsform
nach Fig. 4 eine höhere Flächendichte von Befestigungsstellen
für den in den ebenen Oberflächenbereich der Noppen 51 einzupressenden
Heizleiter.The schematic representation in FIG. 5 shows sections
the surface of an insulating
Bei den Ausführungsformen nach den Fign. 3 bis 5, deren Isolierkörper aus dem gleichen Material wie diejenige nach Fig. 1 und 2 hergestellt sein kann, liegen die Vertiefungen als zusammenhängendes Netz vor, während sich in den Netzzwischenräumen die erhabenen Abschnitte befinden, die der Verankerung des Heizleiters dienen.In the embodiments according to FIGS. 3 to 5, their insulating body made of the same material as that according to Fig. 1 and 2 can be made, the wells are as connected network before, while in the network gaps the raised sections are located that of the anchoring serve the heating conductor.
Die beispielhaft gezeigten Ausführungsformen machen deutlich, daß durch die Erfindung universell verwendbare Isolierkörper geschaffen werden können, die insbesondere aufgrund ihrer netzartigen Oberflächenstrukturierung für die einpressende Befestigung von Heizleitern, insbesondere senkrecht stehenden Heizleiterbändern, hervorragend geeignet sind.The exemplary embodiments shown make it clear that by the invention universally usable insulating body can be created, in particular because of their net-like surface structuring for the press-in Attachment of heating conductors, especially vertical ones Heating conductor tapes are extremely suitable.
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