EP1053658B1 - Flat heating element and use of flat heating elements - Google Patents

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EP1053658B1
EP1053658B1 EP99932426A EP99932426A EP1053658B1 EP 1053658 B1 EP1053658 B1 EP 1053658B1 EP 99932426 A EP99932426 A EP 99932426A EP 99932426 A EP99932426 A EP 99932426A EP 1053658 B1 EP1053658 B1 EP 1053658B1
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EP
European Patent Office
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heating element
resistance layer
resistance
electrodes
layer
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99932426A
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German (de)
French (fr)
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EP1053658A1 (en
Inventor
Hans Oppitz
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Scaldaline Ltd
Latec AG
Original Assignee
Elsasser Manfred
Latec AG
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Filing date
Publication date
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Application filed by Elsasser Manfred, Latec AG filed Critical Elsasser Manfred
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Publication of EP1053658A1 publication Critical patent/EP1053658A1/en
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Publication of EP1053658B1 publication Critical patent/EP1053658B1/en
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/58Heating hoses; Heating collars
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2053Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B3/0095Heating devices in the form of rollers
    • HELECTRICITY
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/146Conductive polymers, e.g. polyethylene, thermoplastics
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Definitions

  • the invention relates to a surface heating element, in particular a resistance heating element, and applications of surface heating element.
  • Resistance heating elements are used in various areas to generate heat. These heating elements generally require high voltages in the heating element in order to generate a sufficient temperature. However, these high voltages can pose safety risks, particularly when used to heat media or when in contact with the human body. In addition, conventional resistance heating elements are mostly only suitable for low temperatures due to the materials used therein, particularly in long-term operation. Other proposals of the prior art require a complex structure of the resistance heating element and thus restrict the possible uses of the resistance heating element.
  • a heating element with a centimeter-thick, thermally insulating resistance layer is known, which is made of granular and / or spherical insulating materials, e.g. pre-expanded polystyrene or the like.
  • the insulating materials are in turn connected to one another by a binding agent - optionally an intrinsically electrically conductive plastic.
  • a flat heating element is known from patent specification FR 1 347 047, in which a plurality of electrodes are arranged on both sides of the resistance layer, offset from one another. Through this arrangement of the electrodes, the voltage prevailing at the respective zones of the resistance layer is correspondingly reduced by series connection in a manner known per se.
  • the object of the present invention is to provide a heating element with which high area outputs and thus high temperatures can be generated even in long-term operation and at the same time low voltages prevail in the heating element. Furthermore, the heating element should be versatile and easy to contact.
  • the invention thus further relates to a heatable tube in which a resistance heating element is used.
  • Pipes become versatile, e.g. used for media forwarding. If these pipes are e.g. laid underground or in cold regions outdoors, there is a risk that the medium in the pipe will solidify due to the low temperature and blockage of the pipe will occur.
  • the invention further relates to a heatable transport device for media.
  • the invention further relates to a heating roller, in particular for use as a copying or foiling roller.
  • heating rollers In many areas of thermal engineering it is necessary to provide a roller that can be heated to a certain temperature. So far, such heating rollers have been produced by heating elements in which resistance wires are embedded in an insulating mass. Another variant, heating rollers, which e.g. can be used in copiers, is to provide a halogen lamp in the roller. Both variants have the disadvantage that they are either very expensive to manufacture or have poor heat transfer efficiency.
  • the present invention has for its object to provide a heating roller that has a simple construction, can be operated with low voltage and at the same time a high efficiency Has heat transfer. Furthermore, the heating roller should be versatile.
  • the invention is based on the knowledge that these objects can be achieved by a resistance heating element in which a suitable resistance mass is optimally flowed through by the heating current.
  • the invention is also based on the knowledge that the further objects can be achieved in particular by a tube, a transport device and a heating roller which are provided with a resistance heating element, the resistance heating element having a suitable resistance mass, the heating current flowing through it being optimally flat and a ensures uniform heat emission over the surface.
  • the first of the further objects of the invention is achieved by a heatable tube in which an inner tube is at least partially covered on the outside thereof directly or via an intermediate layer with a thin resistance layer, which comprises an intrinsically electrically conductive polymer, and at least two on the outside of the resistance layer , the resistance layer at least partially covering, flat electrodes are arranged spaced apart.
  • a heatable transport device for media which comprises a container for receiving the medium, the container at least partially on its outside directly or via an intermediate layer is covered with a thin resistance layer, which comprises an intrinsically electrically conductive polymer, and on the outside of the resistance layer at least two flat electrodes, which at least partially cover the resistance layer, are arranged spaced apart from one another.
  • the container can be easily and reliably heated by the transport device according to the invention.
  • a heating roller which comprises a roller shell and at least one flat resistance heating element arranged on the inside of the roller shell, the resistance heating element comprising at least two flat electrodes and a thin resistance layer which comprises an intrinsically electrically conductive polymer, consists.
  • the resistance layer comprises an intrinsically electrically conductive polymer.
  • These polymers used in the resistance layer according to the invention are designed so that the current flows along the polymer molecules. Due to the polymer structure, the heating current is conducted along the polymers through the resistance layer. Due to the electrical resistance of the polymers, heat is generated which can be given off to an object to be heated, to the inner tube to be heated, to the container to be heated or to the roller jacket to be heated.
  • the heating current cannot take the shortest path between the two electrodes, but follows the structure of the polymer structure. The length of the current path is thus predetermined by the polymers, so that even with thin layers, relatively high voltages can be applied without the voltage breaking through. Burning out is not to be feared even at high currents, for example inrush currents.
  • the resistance heating element Due to the polymers used according to the invention, it is possible to use the resistance heating element, the tube, the transport device and the heating roller even at high voltages, e.g. To operate mains voltage. Since the achievable heating power increases with the square of the operating voltage, it is possible to achieve high heating powers and thus high temperatures with the resistance heating element according to the invention, the tube, the transport device or the heating roller.
  • the current density is minimized according to the invention by providing a relatively long current path along the electrically conductive polymers or by creating at least two zones which are electrically connected in series and have the intrinsically electrically conductive polymer used according to the invention.
  • the electrically conductive polymers used according to the invention are long-term stable. This stability is mainly due to the fact that the polymers are stretchable, so that when the temperature rises, the polymer chains do not tear off and the current path is not interrupted. Even with repeated temperature fluctuations, the polymer chains are not damaged.
  • conventional resistance heating elements or when using them for heatable pipes, for heatable transport devices or heating rollers, in which the conductivity, For example, generated by soot structures, such thermal expansion would result in a break in the current path and thus in a. Cause overheating. This would result in strong oxidation and lead to the resistance layer burning out.
  • the intrinsically electrically conductive polymer used according to the invention is not subject to such signs of aging.
  • the intrinsically conductive polymers used according to the invention are also resistant to aging in a reactive environment, for example atmospheric oxygen. Furthermore, the type of conduction of the current through the resistance mass is an electron conduction. Self-destruction of the resistance layer by electrolysis reactions under the influence of electrical currents does not occur in the resistance heating element according to the invention, the tube, the transport device or the heating roller. In the resistance heating element according to the invention, the pipe, the transport device or the heating roller, the losses in the surface heating power over time are very low even at high temperatures of, for example, 500 ° C. and high surface heating powers of, for example, 50 kW / m 2 , and are approximately zero.
  • the resistance layer used according to the invention has a homogeneous structure due to the use of intrinsically electrically conductive polymers, which allows uniform heating over the entire layer.
  • the resistance heating element By providing the resistance heating element on the inside of the roll shell, it is protected against mechanical stress during operation.
  • the resistance heating element with electrically conductive polymer can serve as a "black body". This body can emit radiation of all wavelengths. As the temperature decreases, the wavelength of the emitted radiation shifts more and more towards the infrared. If the roller is made of a material that transmits this radiation, e.g. Glass or plastic, the infrared radiation from the roller can affect the material to be heated. Due to the depth effect, no high temperatures are required in the resistance layer itself.
  • the resistance layer is arranged between the electrodes connected to a current source, which at least partially cover the resistance layer.
  • a current source which at least partially cover the resistance layer.
  • the roll shell itself serve as an electrode.
  • the resistance layer with a predetermined thickness is applied directly to the inside of the roller.
  • a counter electrode is then arranged on the side of the resistance layer facing away from the roll shell.
  • the heating current applied to the electrode and the roller jacket serving as the electrode essentially flows through the resistance mass in its thickness. This construction ensures good heat transfer to the material to be heated, because the roller jacket is in direct contact with the resistance layer.
  • a flat electrode can also be arranged on the inside of the roll shell, the electrode on the roller shell opposite side is covered with a resistance layer. The further electrode is then arranged on this resistance layer.
  • the heating current flows between the two electrodes and the roller surface can be kept free of tension.
  • the at least two flat electrodes are arranged spaced apart from one another on the side of the resistance layer facing away from the roller shell.
  • the resistance heating element, the tube, the transport device and the roller are contacted by two electrodes, which are preferably made of a material with high electrical conductivity and are arranged on one side of the resistance layer.
  • This type of contacting allows the mode of action of the intrinsically conductive polymers used according to the invention to be used particularly advantageously.
  • the applied current is initially distributed in the first electrode, then flows through the thickness of the resistance layer along the polymer structure, in order then to be conducted to the second contacted electrode.
  • the current path is therefore longer compared to a structure in which the two electrodes enclose the resistance layer between them. Due to this current flow, the thickness of the resistance layer can be kept small - particularly small in the case of the roller.
  • the heating element according to the invention, the tube, the transport device or this embodiment of the heating roller also has the advantage that it or it is versatile.
  • the electrodes are contacted via one side of the resistance layer. This is facing away from the inner tube, the container or the roller jacket and thus for contacting easily accessible.
  • the opposite side of the resistance layer is thus free of contact connections and can therefore be pronounced.
  • Such a flat surface allows direct application to the body to be heated, to the inner tube, to the container or to the roller jacket. Since the contact surface between the resistance heating element and the body to be heated, the inner tube, the container or the roller jacket is not interrupted by contact connections, an ideal heat transfer is possible, with the roller jacket up to 98%. In addition, uniform heat transfer from the resistance heating element to the roller jacket and thus to the material to be heated can take place reliably.
  • the inner tube can already be provided with the resistance layer and the electrodes as well as, if necessary, the intermediate layer at the place of manufacture and can be installed in the pipeline on site in this finished state.
  • a flat floating electrode is arranged on the side of the resistance layer opposite the two flat electrodes.
  • this or this has an intermediate layer of material that has a high electrical conductivity between the inner tube or the container and the resistance layer.
  • This intermediate layer serves as a floating electrode.
  • an intermediate layer made of a material with high electrical conductivity can be provided between the resistance layer and the roller shell.
  • This intermediate layer also serves as a floating electrode.
  • the resistance layer in this embodiment of the Apply the roller directly to the roller jacket. Electrical insulation of the intermediate layer or the resistance layer from the roll shell can also be achieved by simple means, for example by a film.
  • a floating electrode is an electrode that is not contacted with the current source. This can have insulation that prevents electrical contact with a power source.
  • This floating electrode supports the flow of current through the resistance layer.
  • the current is distributed in the first electrode, flows from it through the thickness of the resistance layer to the opposite floating electrode, is passed on in this, and then through the thickness of the resistance layer to the further electrode which is on the side of the resistance layer where the first electrode is arranged or which is facing away from the tube or container.
  • the intermediate layer or can be isolated from the inner tube or the container by foils.
  • the non-contacted intermediate layer can be insulated using known films made of polyimide, polyester and silicone rubber.
  • the current flows essentially perpendicular to the surface of the resistance layer through its thickness. Essentially two zones are formed in the resistance layer. In the first zone, the current flows essentially perpendicularly from the first contacted electrode to the floating electrode and in the second zone essentially perpendicularly from the floating electrode to the second contacted electrode. With this arrangement, a series connection of several resistors is achieved. Has this phenomenon as a result, the partial voltage that prevails in the individual zones is reduced compared to the applied voltage. In this embodiment of the invention, the voltage prevailing in the individual zones is therefore half of the voltage applied.
  • the heating element can also be used for devices in which it comes into direct contact with a medium to be heated, or must be touched by the people who operate or use the device.
  • the pipe according to the invention can be used in wet areas or, for example, in moist soil, or can be used in which people have to touch the pipe.
  • the transport device according to the invention can thus also be used in which people have to touch the container. When transporting media, the device according to the invention is exposed to the weather conditions. The device can therefore come into contact with water, in particular in the event of rain or snow.
  • the device according to the invention can operate by means of a conventional voltage source, for example a battery. This can be easily attached to the railway wagon or truck. In the latter case, the device according to the invention can also be supplied with voltage by the battery of the truck, which represents an additional design simplification.
  • a conventional voltage source for example a battery. This can be easily attached to the railway wagon or truck. In the latter case, the device according to the invention can also be supplied with voltage by the battery of the truck, which represents an additional design simplification.
  • the intermediate space between the contacted electrodes acts as an additional parallel resistor. If air is chosen as insulation in this space, the resistance becomes determined by the distance between the electrodes and thus by the surface resistance of the resistance layer.
  • the distance is preferably greater than the thickness of the resistance layer and is, for example, twice the thickness of the resistance layer.
  • the electrodes and the floating electrode preferably have good thermal conductivity. This can be greater than 200 W / m ⁇ K, preferably greater than 250 W / m ⁇ K. Local overheating can be quickly dissipated thanks to this good thermal conductivity in the electrodes. Overheating can therefore only occur in the direction of the layer thickness and does not have a negative effect due to the small layer thickness that can be achieved with the resistance heating element according to the invention, the transport device, the heating roller or the tube.
  • Another advantage of the resistance heating element, the transport device, the heating roller or the tube is that one from the outside or from the inside, e.g.
  • Such temperature increases can also take place from the inside, e.g. occur with only partially filled containers, since the heat transfer from the container to the air is lower in the areas filled with air. They can also be caused from the inside, e.g. if there is a build-up of heat in the roller. For this reason, an insulating material can be provided inside the roller. They can also e.g. occur with pipes that are only partially filled, since the heat transfer from the pipe to the air is lower in the areas filled with air.
  • the heatable tube, the heatable transport device or the heatable heating roller also has the advantage that the resistance layer is arranged on the inner tube, the container or the roller shell is able to withstand heavy loads without causing local temperature increases.
  • the resistance layer is arranged directly on the inner tube or container, which consists of an electrically conductive material.
  • the current flow from one electrode to the next is conducted via the resistance mass and the inner tube or container.
  • the inclusion of the inner tube which in this case acts as a floating electrode, can be used to conduct the current without safety risks.
  • the heat generated in this embodiment can be given off well to the medium located in the pipe or container.
  • the inner tube or container can be completely covered with the resistance layer and the electrodes can cover it essentially completely. The distance between the electrodes to be provided for electrical reasons is also present in this embodiment.
  • the resistance layer and the electrodes arranged thereon extend longitudinally in the axial direction and the electrodes are arranged on the resistance layer at a distance from one another in the circumferential direction.
  • the resistance heating element formed Due to the longitudinal extent of the resistance layer and the electrodes as well as, if necessary, the resistance heating element formed, a certain length or area of the tube or the container can be heated, the current supply only having to take place at one point of the two electrodes.
  • the resistance layer covers only a partial area of the circumference of the inner tube or the container and extends longitudinally in the axial direction.
  • the length of the resistance layer and the electrodes preferably corresponds to the length of the tube or the container.
  • heat can be emitted to the tube or the container over a defined area in which the resistance layer or, if appropriate, the intermediate layer is applied to the inner tube or container.
  • the heat given off by the resistance layer is distributed over the entire circumference of the inner pipe or the container and can thus the medium located in the pipe or in the container heat completely.
  • the medium is heated well with little construction effort.
  • this embodiment is only possible with a construction of the heatable pipe or transport device according to the invention. Only with such a structure can a high area performance be achieved without the resistance layer being used over a longer period of time and under the influence of reactive substances such as Operating time and under the influence of reactive substances such as water or atmospheric oxygen.
  • the resistance layer preferably covers a partial area of the circumference, which lies on the lower side of the tube in the installed state. This ensures that the medium to be heated is in contact with this subarea even in the case of a pipe which is not completely filled, and is thus heated reliably and quickly.
  • the electrodes which are attached to the side of the resistance layer facing away from the roll shell, can extend essentially over the entire circumference and are arranged axially spaced from one another.
  • This arrangement is advantageous because, in the case of a heating roller which is rotating in use, current can be supplied from the two roller ends.
  • the electrodes and the floating electrode of the resistance heating element or the intermediate layer of the tube, the transport device or the roller are preferably formed from a material with a high electrical conductivity.
  • the specific electrical resistance of the electrodes can be less than 10 -4 ⁇ ⁇ cm, preferably less than 10 -5 ⁇ ⁇ cm. Suitable materials are, for example, aluminum or copper.
  • the choice of such an electrode material ensures that the current applied is passed on in the flat electrode, that is to say it is distributed in the latter before it flows through the resistance layer. In this way, a uniform flow through the resistance layer through the heating current and thus a uniform and essentially complete heating of the resistance layer is achieved. With such a resistance heating element, heat can therefore be generated and emitted evenly.
  • By choosing one Such electrode material makes it possible to produce large resistance heating elements without the electrodes having to be subjected to voltage at several points along their length or width.
  • Pipes are usually used to manufacture pipes, e.g. Pipelines used. Since the resistance layer and the electrodes in such a pipeline, which consists of pipes according to the invention, have long lengths, it is advantageous if the electrical resistance of the electrodes is low.
  • Containers for transport devices are usually made in a long length. Since the resistance heating element in such a transport device has long lengths, it is advantageous if the electrical resistance of the electrodes is low.
  • Heating rollers, e.g. used as a copying or foiling roller must heat up quickly and have a uniform temperature over the entire length.
  • the conductivity ensures a rapid distribution of the current in the electrode, which permits rapid, uniform heating of essentially the entire resistance layer and thus the length of the tube, the container or the roller, without the electrodes over their length or Width must be applied to voltage in several places.
  • a routing of power supply lines along the surface of the resistance heating element is therefore unnecessary, or a routing along the tube or the container may therefore be unnecessary.
  • Such multiple contacting is selected according to the invention only in embodiments in which the resistance heating element covers a large area or length, for example in areas of more than 60 cm 2 , preferably more than 80 cm 2 .
  • the size of the resistance heating element from which a multiple contact makes sense depends not only on the choice of the electrode material but also on the location of the contact.
  • Such pipes or containers can have a length of up to 1 m.
  • Such multiple contacting is selected according to the invention only in embodiments in which the container has a great length. The length from which a multiple contact makes sense depends not only on the choice of the electrode material but also on the location of the contact. Thus, multiple contacting can also be dispensed with in the case of larger areas than those mentioned above, if the electrode is accessible in the middle of its area and can be contacted there.
  • the size of the resistance heating element which can be operated with a simple contact, the length of the tube which can be operated with a simple contact, the length of the transport device which can be operated with a simple contact or the heating speed and temperature generation over the surface in the roller depend on the thickness of the electrodes selected .
  • the electrodes and the floating electrode or the intermediate layer each have a thickness in the range from 50 to 150 ⁇ m, preferably from 75 to 100 ⁇ m. These small layer thicknesses are further advantageous in that the heat generated by the resistance layer can be easily released by this or the intermediate layer to the body to be heated, the tube, the container or the roller jacket.
  • thin electrodes are more flexible, which prevents the electrodes from flaking off the resistance layer and thereby breaking the electrical contact when the resistance layer is thermally expanded.
  • the resistance layer is thin according to the invention. It is limited at the bottom only by the breakdown voltage and has a thickness of 0.1 to 2 mm, preferably 1 mm.
  • the advantage of a low layer thickness of the resistance layer is the short heating-up time, rapid heat emission and high surface heating capacity.
  • Such a layer thickness is, however, only possible with a resistance heating element according to the invention or only with the intrinsically conductive polymer used and can be further improved by the type of contacting.
  • the current path in the resistance layer is predetermined by the polymers used according to the invention and, even with small layer thicknesses, can have a sufficient length to prevent the voltage from breaking through.
  • the one-sided contacting of the resistance heating element allows the resistance layer to be divided into zones with a lower voltage, which further reduces the risk of breakdown.
  • the advantages of the resistance heating element according to the invention, the tube, the transport device or the roller are further increased if the resistance layer has a positive temperature coefficient of electrical resistance (PTC).
  • PTC positive temperature coefficient of electrical resistance
  • a self-regulating effect with regard to the maximum achievable temperature is hereby achieved. Through this effect local overheating of the container, the pipe or the roller jacket can be prevented.
  • This effect is due to the fact that, due to the PTC of the resistance layer, the current flow through the resistance mass is regulated as a function of the temperature. The higher the temperature rises, the lower the current intensity until it is finally immeasurably small at a certain thermal equilibrium. Local overheating and melting of the resistance mass can therefore be reliably prevented.
  • This self-regulating effect is of great importance for the heating element according to the invention, since local temperature increases can occur, for example, if the heating element according to the invention does not come into sufficient contact with a body to be heated and the resultant low heat transfer.
  • This effect is also of particular importance in the present invention of the tube, the transport device or the roller. If, for example, the inner tube or the container is only half full with a liquid medium, the heat can be dissipated better in this area of the tube or the container than in the area in which air is in the tube or the container. Due to the lack of heat dissipation, a conventional resistance heating element would heat up and possibly melt. In the heatable pipe or container according to the invention, however, this melting is avoided by the self-regulating effect.
  • the choice of a PTC material as the material for the resistance layer thus also has the consequence that the entire resistance layer is heated to substantially the same temperature.
  • This enables a uniform heat emission, which can be essential for individual areas of application of the resistance heating element, the tube, the container or the roller, for example when temperature-sensitive media are passed or transported through the tube or in the container or because some of them are otherwise Place, for example, the film to be applied by the roller not adhering to the substrate, since it has not been heated sufficiently.
  • the resistance layer can be metallized on its surfaces facing the electrodes and optionally the floating electrode or the intermediate layer. Due to the metallization, metal is deposited on the surface of the resistance layer and thus improves the current flow between the electrodes or the floating electrode and the resistance layer. In addition, in this embodiment, the heat transfer from the resistance layer to the floating electrode and thus to the body or object to be heated, the inner tube, the container or the roller jacket is also improved.
  • the surface can be metallized by spraying metal. Such metallization is only possible with the material of the resistance layer used according to the invention. A complex metallization step by e.g. Electroplating is therefore unnecessary and considerably reduces the manufacturing costs.
  • the intrinsically electrically conductive polymer is preferably produced by doping a polymer.
  • the doping can be a metal or semi-metal doping.
  • the interfering conductor is chemically bound to the polymer chain and creates an interfering point.
  • the doping atoms and the matrix molecule form a so-called charge transfer complex.
  • electrons are transferred from filled bands of the polymer to the doping material.
  • the electron holes created in this way give the polymer semiconductor-like electrical properties.
  • a metal or semimetal atom is incorporated or attached to the polymer structure by chemical reaction in such a way that free charges are generated thereby, which enable current to flow along the polymer structure.
  • the free charges are in the form of free electrons or holes. An electron conductor is thus created.
  • the doping material was preferably added to the polymer in such an amount that the ratio of atoms of the doping material to the number of polymer molecules is at least 1: 1, preferably between 2: 1 and 10: 1. This ratio ensures that essentially all polymer molecules are doped with at least one atom of the doping material. By choosing the ratio, the conductance of the polymers and thus the resistance layer, as well as the temperature coefficient of the resistance of the resistance layer can be adjusted.
  • the resistance layer can additionally have graphite particles. These particles can contribute to the conductivity of the entire resistance layer and preferably do not touch and in particular do not form a lattice or skeleton structure.
  • the graphite particles are not firmly integrated into the polymer structure, but are freely movable. If a graphite particle is in contact with two polymer molecules, the current can jump from one chain over the graphite to the next chain. The conductivity of the resistance layer can be increased in this way.
  • the graphite particles can reach their surface and there improve the contact with the electrodes or the floating electrode, the intermediate layer, the inner tube, the container or the roller jacket.
  • the graphite particles are preferably present in an amount of at most 20 vol%, particularly preferably at most 5 vol%, based on the total volume of the resistance layer and have an average diameter of at most 0.1 ⁇ m. Due to this small amount of graphite and the small diameter, the formation of a graphite grid, which would lead to a conduction of the current through these grids, can be avoided. It is thus ensured that the current continues to flow essentially via the polymer molecules through electron conduction and the above-mentioned advantages can thus be achieved. In particular, the line does not have to be made via a graphite grid or skeleton in which the graphite particles have to touch and which is easily destroyed under mechanical and thermal stress, but takes place along the stretchable and aging-resistant polymer.
  • Intrinsically electrically conductive polymers which can be used are both electrically conductive polymers such as polystyrene, polyvinyl resins, polyacrylic acid derivatives and copolymers thereof, and also electrically conductive polyamides and their derivatives, polyfluorocarbons, epoxy resins and polyurethanes.
  • Polyamides, polymethyl methacrylates, epoxies, polyurethanes and polystyrene or mixtures thereof can preferably be used.
  • polyamides additionally have good adhesive properties which are necessary for the production of the resistance heating element according to the invention, the tube, the transport device or the roller of. The advantage is that this makes it easier to apply to the inner tube, the container, the roller jacket or the intermediate layer.
  • Some polymers, such as polyacetylenes are ruled out for use in accordance with the invention due to their low aging resistance due to their reactivity with oxygen.
  • the length of the polymer molecules used varies in large ranges depending on the type and structure of the polymer, but is preferably at least 500, particularly preferably at least 4000 ⁇ .
  • the resistance layer of the resistance heating element, the tube, the transport device or the heating roller has a support material.
  • This support material can serve on the one hand as a carrier material of the intrinsically conductive polymer and on the other hand acts as a spacer, in particular between the electrodes and the floating electrode, the intermediate layer, the electronically conductive inner tube, the container or the roller jacket.
  • the support material also gives the resistance layer a stiffness on the basis of which it can withstand mechanical loads. Such can e.g. by pressing devices, e.g. Clamping rings, for pressing the heating element against the roller jacket.
  • the layer thickness of the resistance layer can be set precisely.
  • the support material can be glass balls, glass fibers, rock wool, ceramics, e.g.
  • the support material is in the form of a fabric or mat, for example made of glass fibers, it can be immersed in a mass consisting of the intrinsically electrically conductive polymer, i.e. are soaked with the intrinsically electrically conductive polymer.
  • the layer thickness is determined by the thickness of the grid or mat. Methods such as racking, spreading or known screen printing methods can also be used.
  • the support material is preferably a flat, porous, electrically insulating material. Such a material can additionally prevent the heating current from flowing through the support material instead of through the polymer structure.
  • the possibility of producing layers that only have minimal tolerances, e.g. 1% deviate from the desired layer thickness, is particularly important in the case of the layer thicknesses according to the invention, since otherwise there is fear of direct contact between the contacted electrode and the floating electrode, intermediate layer, inner tube, container or roller shell.
  • a fluctuation in the layer thickness over the surface can also affect the temperature generated and lead to an uneven temperature distribution.
  • the support material also has the effect that the current flow cannot take the shortest path between the electrodes and the floating electrode, the intermediate layer, the inner tube, the container or the roller jacket, but is deflected or split up on the filling material. This ensures optimal use of the energy supplied.
  • the heating element 1 has a thin resistance layer 2 and two flat electrodes 3 and 4, which are arranged next to one another at a distance and essentially completely cover the resistance layer.
  • a floating electrode 5 is arranged on the opposite side of the resistance layer 2 and covers the resistance layer over the entire area formed by the electrodes 3 and 4 and the distance between them. If the electrodes 3 and 4 are contacted with a current source (not shown), the current is initially distributed in the Electrode 3 then flows through the resistance layer 2 substantially perpendicular to its surface to the floating electrode 5, is passed on in this and flows through the resistance layer 2 to the electrode 4 and is removed from there. Depending on the contacting of the electrodes 3 and 4, the current flow can also take place in the opposite direction. In the embodiment shown, the insulation between the electrodes 3 and 4 is formed by an air gap.
  • FIG. 2 shows a heating element in which there is a thin resistance layer 2.
  • Two flat electrodes 3 and 4 and a plurality of floating electrodes 5 arranged between them are provided on one side of the resistance layer 2.
  • the electrodes 3, 4 and the floating electrodes 5 are spaced apart and offset from the floating electrodes 5 arranged on the opposite side of the resistance layer 2.
  • the current applied to the electrodes 3, 4 flows through the resistance layer 2 and the floating electrodes 5 in the direction indicated by arrows in the drawing.
  • the resistance layer 2 serves as a series connection of a plurality of electrical resistors, as a result of which high performance can be achieved and at the same time a low voltage prevails in the individual regions or zones of the resistance layer.
  • both the resistance in the thickness of the resistance layer 2 and the surface resistance in the distances between the floating electrodes 5 or the floating electrode 5 and the electrodes 3 or 4 are used.
  • the large spatial distance between the contacted electrodes has the advantage that direct contact between them can be avoided.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram on the basis of which the electrotechnical dimensioning of an embodiment of the resistance heating element according to the invention is to be explained.
  • the surface heating power of the entire resistance heating element is first determined from the quotient of the total voltage to be applied to the contacted electrodes and the uniform maximum partial voltage applied to the individual partial zones which are always connected in series.
  • the width of the individual electrodes or floating electrodes arranged alternately on one and the other surface of the resistance layer results from the sum of two zone widths and the distance A of the electrodes arranged on one side of the resistance layer.
  • the electrodes and the floating electrode can be used in the heating element according to the invention e.g. consist of metal foils or metal sheets.
  • the electrically conductive layer can be coated with a black plastic on the side facing away from the resistance layer.
  • the heating element according to the invention can assume the function of a black radiator and produce a depth effect of the radiation generated.
  • a plurality of electrodes can be provided on one side of the resistance layer.
  • a plurality of electrodes which are separated from one another by insulations and are arranged next to one another and each serve as pairs of electrodes which can be subjected to voltages, zone-by-zone heating of the heating element can be achieved.
  • the resistance layer can be used or the floating electrode can be coated with polyester, PTFE, polyimide and other foils.
  • polyester, PTFE, polyimide and other foils are used in the heating element according to the invention in that the floating electrode is not provided with contacts and thus has a smooth surface.
  • the heating element can have a wide variety of shapes.
  • the resistance heating element can be in the form of a band, the length of which is greater than its width and in which the electrodes represent strips which extend over the entire length of the band and which are arranged next to one another in the width direction of the resistance heating element.
  • Square shapes are also possible with the heating element according to the invention.
  • the resistance heating element can e.g. be attached inside or outside on a pipe.
  • the one-sided contacting of the heating element is of particular advantage here, since the heat transfer from the resistance heating element to the body to be heated, e.g. a pipe, not hindered by contacts.
  • the electrical insulation between the body to be heated and the resistance heating element is also simplified by the elimination of contact points on the electrically conductive layer.
  • the heatable tube 10 consists of an inner tube 11 and a resistance layer 12 arranged thereon, which completely covers the inner tube 11.
  • Two electrodes 13 and 14 are arranged on the resistance layer 12, which are flat and are separated from one another by electrical insulation 16. If current is applied to the electrodes 13, 14 from a current source (not shown), it flows through the resistance layer 12 and passes from the one electrode 13 to the inner tube 11.
  • the inner tube 11 is preferably made of an electrically conductive material. The current is passed on in the wall of the inner tube 11 and flows through the resistance layer 12 to the second electrode 14. The entire resistance layer 12 is heated by this heating current and can release this heat to the inside of the tube via the inner tube 11.
  • a resistance heating element 12, 13, 14, 15, 16 is applied to part of the circumference of the inner tube 11.
  • This has an electrically conductive layer 15 facing the inner tube 11.
  • This layer 15 is flat and is covered with a resistance layer 12 on the side facing away from the inner tube 11.
  • Two electrodes 13 and 14 are spaced apart from one another on the resistive layer 12.
  • the inner tube 11 is covered with a heat insulation layer 17 over the area that is not in contact with the resistance heating element.
  • An insulating shell 18 is arranged around this thermal insulation layer 17, which encloses both the thermal insulation layer 17 and the resistance heating element 12, 13, 14, 15, 16.
  • the tube also has power supply devices 19.
  • the power supply devices 19 are connected to feed lines 19 a, which run parallel to the axis of the inner tube 11 through the insulating shell 18.
  • leads 19a extend through the entire length of the tube and can be connected to a power source (not shown) at the end of the tube or can be contacted with the leads 19a of the next tube.
  • Materials for improving the heat transfer can be provided between the electrically conductive layer 12 facing the inner tube 11 and the inner tube 11. These can be: thermal paste, pillows with heat-conducting material, silicone rubber and others.
  • the resistance heating element 12, 13, 14, 15, 16 in this embodiment can also be applied to the curvature of the inner tube 11 be adapted, whereby an immediate heat transfer is guaranteed.
  • the electrodes 13, 14 extend in the longitudinal direction of the tube and are arranged circumferentially next to one another. However, it is also within the scope of the invention to arrange the electrodes 13, 14 on the resistance layer 12 such that they extend in the direction of the circumference of the tube and are arranged axially next to one another.
  • the pipe according to the invention can be any length of pipe.
  • Such pipe sections can optionally be connected to further pipes according to the invention or with conventional non-heatable pipe sections to form a pipeline. It is therefore possible to heat only those areas of the line where a certain temperature has to be set, e.g. to avoid freezing. This selective heating allows the costs for a pipeline to be optimized.
  • Pipes according to the invention can be produced in lengths of 10 cm, but also up to 2 m.
  • a cathodic protective voltage can be generated on the inner tube, which prevents corrosion of the tube.
  • Pipelines will also be installed in areas where there is a risk of pipe freezing.
  • the device 20 consists of a tubular container 21 and a resistance layer 22 arranged thereon, which completely covers the container 21.
  • the container 21 in this embodiment preferably consists of an electrically conductive material. The current is passed on in the wall of the container 21 and flows through the resistance layer 22 to the second electrode 24. This heating current heats the entire resistance layer 22 and can release this heat to the interior of the container via the container 21.
  • a resistance heating element is applied to a part of the circumference of a tubular container 21.
  • This has an electrically conductive layer 25 facing the container 21.
  • This layer 25 is flat and is covered on the side facing away from the container 21 with a resistance layer 22.
  • Two electrodes 23 and 24 are arranged at a distance from one another on the resistance layer 22.
  • the container 21 is covered with a thermal insulation layer 27 over the area that is not in contact with the resistance heating element.
  • An insulation shell 28 is arranged around this heat insulation layer 27, which encloses both the heat insulation layer 27 and the resistance heating element 22, 23, 24, 25, 26.
  • the device also has power supply devices 29.
  • the power supply devices 29 are connected to feed lines 29a which run through the insulating shell 28 parallel to the axis of the tubular container 21.
  • feed lines 29a extend through the entire length of the insulation shell 28 and can be connected at the end to a power source (not shown) or can be contacted with the feed lines 29a of a further insulation shell 28 with resistance heating element and heat insulation layer 27 arranged on the container 21.
  • a power source not shown
  • resistance heating element and heat insulation layer 27 arranged on the container 21.
  • Between the electrically conductive layer 25 facing the container 21 and the container 21 may be provided materials to improve heat transfer. These can be: thermal paste, pillows with heat-conducting material, silicone rubber and others.
  • the resistance heating element 22, 23, 24, 25, 26 can also be adapted to the curvature of the container 21, whereby an immediate heat transfer is ensured.
  • the electrodes 23, 24 extend in the longitudinal direction of the container 21 and are arranged next to one another in the circumferential direction. However, it is also within the scope of the invention to arrange the electrodes 23, 24 on the resistance layer 22 such that they extend in the direction of the circumference of the container 21 and are arranged axially next to one another.
  • the container 21 is surrounded over most of its length with an insulating shell 28.
  • the resistance heating element 22, 23, 24, 25, 26 as well as the feed lines 29a and the power supply devices 29 are arranged in the insulation shell 28.
  • the resistance heating element extends over a wide range of the length of the insulating shell 28 and ends in the insulating shell 28.
  • the feed lines 29a emerge at the end of the insulating shell and can be connected to a power source (not shown).
  • the fastening devices with which the transport device according to the invention can be arranged on a wagon or a truck are shown schematically in FIG. 8. These fastening devices are preferably arranged such that neither the insulating shell nor the resistance heating element is exposed to pressure loads due to the container resting on the fastening devices.
  • a plurality of pipe sections which have a structure according to the invention or a plurality of insulating shells with a resistance heating element and a thermal insulation layer can be arranged one behind the other or one behind the other on the container through the feed lines running parallel to the pipe axis or to the container axis and the power supply of the individual resistance heating elements are connected in parallel.
  • the supply lines are protected from damage or contact with e.g. Water protected.
  • the resistance heating element is preferably arranged in the insulating shell in such a way that it rests against the container at the bottom. This position of the heating element has the advantage that even with a container that is only filled to a small extent, the heat can be dissipated well from the heating element.
  • a resistance heating element as shown in FIG. 2 can also be used.
  • This resistance heating element is used in the tube according to the invention or in the transport device according to the invention such that the side of the resistance heating element on which the contacted electrodes are arranged faces away from the inner tube or the container.
  • the electrical. Dimensioning takes place when using such a resistance heating element according to the schematic diagram 3 and the associated calculation formulas.
  • This resistance heating element is used in the device according to the invention so that the side of the resistance heating element on which the electrodes are arranged faces away from the container.
  • the electrodes and floating electrodes are preferably arranged in a tube or in a cylindrical container so that they are apart from one another over the circumference of the container are spaced and extend in the axial direction. As a result, several zones are formed over the circumference, each of which has a lower voltage than the applied voltage.
  • the heat insulation layer serves to avoid heat losses due to radiation in the direction facing away from the inner tube or the container and to direct the heat generated by the resistance heating element predominantly in the direction of the inner tube or the container.
  • the heat insulation layer can consist of insulation materials and, if appropriate, an additional reflection layer.
  • the entire inner tube or the entire container is surrounded by the thermal insulation layer and the resistance layer as well as the flat electrodes and the intermediate layer are arranged in a longitudinal groove of the thermal insulation layer facing the inner tube or container.
  • the heat insulation layer prevents the release of heat over the remaining area of the circumference of the inner pipe, which is not covered by the resistance layer or the intermediate layer.
  • heat can be emitted to the container over a defined area in which the heating element rests on the container. At the same time, heat loss through the remaining area of the container through the thermal insulation layer is avoided.
  • the arrangement of the resistance heating element in the insulation layer ensures good contact of the insulation layer over the remaining area with the inner tube or container.
  • Such an embodiment of the transport device can also be used for devices in which the container has good thermal conductivity.
  • the heat generated by the resistance heating element is distributed over the entire surface of the container wall and can thus additionally heat the medium in the container.
  • the medium is heated on the one hand by infrared radiation from the resistance heating element and on the other hand is heated directly by the resistance heating element and the container wall.
  • the embodiments of the tube or the transport device shown in FIGS. 5 to 8 can additionally be provided with pressing devices. These pressing devices can optionally be applied externally to the heatable pipes or devices according to the invention shown in each case, e.g. by adhesive tapes or tension rings, or in the embodiment shown in FIG. 5 or in FIGS. 7 and 8 also be arranged directly on the outside of the resistance heating element. In the latter case, the devices can be made of foam rubber. In particular in the case of containers or large tubes, inflatable or foamable chambers can also be provided on the side of the resistance heating element facing away from the container or inner tube. The pressing devices ensure a constant contact pressure and thus good heat transfer from the resistance heating element to the container or inner tube.
  • the container is preferably tubular. But it can also have other forms, e.g. be rectangular.
  • the inner tube or the container in the heatable tube according to the invention or the transport device according to the invention can consist, for example, of metal or plastic, in particular or preferably polycarbenate. If a material is selected for the inner tube or the container that has no electrical conductivity, the resistance heating element can have an intermediate layer between the inner tube or container and the resistance layer. But it is also within the scope of the invention to provide such an inner tube or container a resistance heating element which only comprises the electrodes and the resistance layer. In this embodiment, the heating current is conducted from one electrode via the resistance mass of the resistance layer, ie via the electrically conductive polymer, to the other electrode. Such a flow of current is possible with the tube or device according to the invention, since the structure of the polymers causes a sufficient current flow through the resistance mass and thus sufficient heat generation.
  • conventional electrically insulating materials can also be used in the transport device, e.g. Air or conventional dielectrics, in particular plastics, are used in the tube according to the invention.
  • connections for supplying the heating element with current are made as required by any length of insulated strands, but also firmly glued contacts, whereby known contacting systems can be used.
  • the structure according to the invention with the insulating shell with a resistance heating element and a thermal barrier coating.
  • at least one resistance heating element can be arranged in the thermal insulation layer of the tube or the size of the resistance heating element can be selected depending on the application so that one or more resistance heating elements are arranged in the thermal insulation layer of the container can. In the case of a tube or tubular container, these can extend in the radial or axial direction.
  • the resistance heating elements can be arranged, for example, in a plurality of longitudinal grooves in an insulation layer.
  • the tube or the device can also have a structure in which the inner tube or the container is formed by a conventional tube or a conventional container and this is surrounded by two shell halves, at least one of the shell halves comprising a resistance heating element.
  • the shell halves are preferably made of insulating material such as Glass fibers or foam formed.
  • FIG. 9 shows a heating roller 30 in which the inside of the roller jacket 31 is covered by a flat electrode 33.
  • the resistance layer 32 is arranged on this electrode 33 and has a further electrode 34 on the side facing away from the electrode 33.
  • a thermal insulation material 37 is arranged in the interior of the roller, which completely fills the interior of the heating roller and bears against the inner electrode 34.
  • electrodes 33 and 34 are connected to a power source (not shown). The current flowing through the resistance layer 32 heats it up and thereby leads to a heating of the roll shell 31.
  • FIG. 10 shows an embodiment of the heating roller 30 according to the invention.
  • the resistance layer 32 is arranged directly on the roller shell 31 and is essentially completely covered on its side facing away from the roller shell 31 by two electrodes 33 and 34.
  • the electrodes 33 and 34 are electrically separated from one another by insulation 36.
  • dielectrics such as air or plastic can be used as the material for the insulation 36.
  • the electrode 34 can be connected to the power source (not shown) from the left side and the electrode 33 from the right side of the copying roller.
  • the heating current flows from the first electrode 33 to the roller shell, which is preferably made of a material which is a good electrical conductor, and from there through the resistance mass 32 back to the further electrode 34, or vice versa.
  • the heating current flows from an electrode through the resistance layer to the intermediate layer, is passed on in this and flows through the resistance layer to the another electrode. Due to the choice of the resistance material, it is also possible to work without an intermediate layer, even if the roller jacket is made of a non-conductive material. In this case, the heating current flows through the resistance layer, the entire resistance mass being heated due to the polymer structure.
  • the roll shell can also consist of conductive material and can be used to conduct the current. In this case, the current applied to the electrodes flows from one electrode through the resistance mass and is passed on in the roller jacket, in order then to reach the further electrode through the resistance mass.
  • the voltage prevailing in the zones is reduced by half in contrast to the two-sided current supply.
  • the distance provided between the electrodes acts as an additional parallel resistor. If air is selected as the insulation 36, the resistance is determined by the distance between the electrodes and thus by the surface resistance.
  • a resistance heating element as shown in FIG. 2 can also be used.
  • This resistance heating element is used in the heating roller according to the invention so that the side of the resistance heating element on which the contacted electrodes are arranged faces away from the roller shell.
  • the electrical dimensioning takes place when using such a resistance heating element in accordance with the schematic diagram 3 and the associated calculation formulas.
  • the surface of the heating roller is to be kept free of tension, known insulation in the form of polyester, polyimide and other foils can be provided between the resistance heating element and the roller shell.
  • the electrodes are preferably supplied with current via known contacting techniques for flat heating elements or slip rings or via bearings serving as electrical contacts.
  • metal foils or sheets can be used as electrodes. It is also within the scope of the invention to press the resistance heating element onto the roll shell by pressing devices. For example, clamping rings can be used as the pressing device, which can simultaneously serve as electrodes.
  • thermoplastic materials in the form of foils or heat-conducting pastes can be provided between the resistance heating element and the roller shell.
  • the roller according to the invention several resistance heating elements can be provided separately from one another in the interior of the roller over the length of the roller.
  • a continuous resistance layer in the interior of the roll to which a plurality of electrodes are applied in the form of segments. These segments extend over the entire inner circumference of the roll shell covered with the resistance layer and can be easily inserted into the roll. They therefore allow quick assembly.
  • a plurality of electrodes in the heating roller according to the invention each of which functions as an electrode pair and is optionally supplied with current, heating of individual regions of the roller can be achieved.
  • These electrodes also preferably extend over the entire circumference and are spaced apart from one another in the axial direction.
  • the edge regions of the roller can be additionally heated.
  • a uniform temperature distribution over the area which comes into contact with the material to be heated can be achieved, since lower temperatures in the edge area are compensated for by the additional heating.
  • a thermal insulation material can be provided which, if necessary, can completely fill the interior of the roller. This thermal insulation material prevents radiation of the heat from the resistance heating element in the direction of the interior of the roller and thus prevents heat accumulation in the roller.
  • the heating roller according to the invention is particularly suitable for use as a copying roller in a photocopier or as a foil roller for sealing materials with foils.
  • the material of the resistance layer can be selected so that the resistance mass used in accordance with the invention at a certain temperature, e.g. 80 ° C regulates back, so that from this temperature the temperature coefficient of the electrical resistance becomes positive.
  • the resistance layer of the resistance heating element, the tube, the transport device or the heating roller can have a structure in which different resistance materials with different specific electrical resistances are present in layers.
  • This embodiment of the resistance heating element, the tube or the transport device has the advantage that the side of the resistance layer is to be released from the heat to the body to be heated, the inner tube or the container by the appropriate choice of materials in the resistance layer Can have temperatures without having to conduct different heating currents separately, for example through heating wires in individual layers of the resistance layer.
  • This effect is achieved in that the specific electrical resistance of the polymer used is selected to be ever higher from the layer which lies against the electrodes to the side facing the body, tube or container to be heated.
  • the side of the resistance layer facing the interior of the roller can consist of a material which has a low resistance. On this layer, other materials are applied in layers, their specific resistance increases from layer to layer. In this arrangement, the side facing the roll shell has the highest specific resistance of the resistance layer, so that this surface is heated more, since the greater voltage drop occurs here.
  • the resistance heating element, the tube, the transport device or the roller according to the invention can be operated with low voltages of, for example, 24V and also with very high voltages of, for example, 240, 400 and up to 1000V due to the resistance layer used and the contacting.
  • surface heating outputs of greater than 10 kW / m 2 preferably greater than 30 kW / m 2 can be achieved.
  • outputs of up to 60 kW / m 2 can be achieved.
  • This heating output of up to 60 kW / m 2 can also be achieved with a layer thickness of the resistance layer of 1 mm.
  • the drop in performance over time can be less than 0.01% per year with a continuous exposure to a voltage of 240 V.
  • the temperature that can be achieved with the resistance heating element, the tube, the transport device or the roller is limited by the thermal properties of the polymer selected, but can be more than 240 ° C. and up to 500 ° C. In particular, the polymer should be selected so that the conduction continues to be carried out by electron conduction, even at the desired temperatures.
  • the electrically conductive polymer used in the resistance layers of the resistance heating element, the heatable tube and the heating roller are, in particular, those polymers which are conductive through metal or semimetal atoms which are attached to the polymers.
  • These polymers have a specific one Volume resistance in the range of values achieved by semiconductors. It can be up to 10 2 but at most 10 5 ⁇ ⁇ cm.
  • Such polymers can be obtained by a process in which polymer dispersions, polymer solutions or polymers are mixed with metal or semimetal compounds or their solution in an amount so that there is approximately one metal or semimetal atom on a polymer molecule. A small excess of a reducing agent is added to this mixture or metal or semimetal atoms are formed by known thermal decomposition. The ions formed or still present are then washed out and the dispersion solution or the granules can optionally be mixed with graphite or soot.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to uses of a flat heating element in a heatable pipe, a heatable transportation device and a heat roller, and to a flat heating element comprising a thin resistance layer containing an intrinsically electroconductive polymer and at least two flat electrodes arranged on one side of the resistance layer at a distance from each other.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flächenheizelement, insbesondere ein Widerstandsheizelement, und Anwendungen von Flächenheizelement.The invention relates to a surface heating element, in particular a resistance heating element, and applications of surface heating element.

Zur Erzeugung von Wärme werden Widerstandsheizelemente in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Diese Heizelemente benötigen zur Erzeugung einer ausreichenden Temperatur in der Regel hohe Spannungen in dem Heizelement. Diese hohen Spannungen können aber insbesondere bei Verwendung zur Erwärmung von Medien oder bei Kontakt mit dem menschlichen Körper Sicherheitsrisiken darstellen. Zudem sind herkömmliche Widerstandsheizelementen aufgrund der darin verwendeten Materialien, insbesondere im Langzeitbetrieb, meist nur für geringe Temperaturen geeignet. Andere Vorschläge des Standes der Technik erfordern einen komplexen Aufbau des Widerstandsheizelementes und schränken so die Einsatzmöglichkeiten des Widerstandsheizelement ein.Resistance heating elements are used in various areas to generate heat. These heating elements generally require high voltages in the heating element in order to generate a sufficient temperature. However, these high voltages can pose safety risks, particularly when used to heat media or when in contact with the human body. In addition, conventional resistance heating elements are mostly only suitable for low temperatures due to the materials used therein, particularly in long-term operation. Other proposals of the prior art require a complex structure of the resistance heating element and thus restrict the possible uses of the resistance heating element.

Aus der Patentanmeldung DE 35 02 838 A1 ist ein Heizelement mit einer zentimeterdicken, thermisch isolierenden Widerstandsschicht bekannt, die aus korn- und bzw. oder kugelförmigen Isoliermaterialien, z.B. vorgeschäumtem Polystyrol oder dergleichen, gebildet wird. Die Isoliermaterialen werden ihrerseits von einem Bindemittel - gegebenenfalls einem intrinsisch elektrisch leitenden Kunststoff - miteinander verbunden.From the patent application DE 35 02 838 A1 a heating element with a centimeter-thick, thermally insulating resistance layer is known, which is made of granular and / or spherical insulating materials, e.g. pre-expanded polystyrene or the like. The insulating materials are in turn connected to one another by a binding agent - optionally an intrinsically electrically conductive plastic.

Aus der Patentschrift AT 313 588 sind drei beispielhafte Auflistungen der Ingredienzien für die Herstellung eines Polymers bekannt, welches durch eine Dotierung mit Metall- oder Halbmetallatomen, in einem Verhältnis eins zu eins zu der Anzahl der Polymermoleküle, in einen intrinsisch elektrisch leitenden Kunststoff umgewandelt wird.From the patent specification AT 313 588 three exemplary lists of the ingredients for the production of a polymer are known, which is converted into an intrinsically electrically conductive plastic by doping with metal or semimetal atoms, in a ratio of one to one to the number of polymer molecules.

Aus der Patentschrift FR 1 347 047 ist ein flächiges Heizelement bekannt, bei dem mehrere Elektroden auf beiden Seiten der Widerstandsschicht - gegeneinander versetzt - angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Elektroden wird die an den jeweiligen Zonen der Widerstandsschicht herrschende Spannung durch Serienschaltung in an sich bekannter Weise entsprechend reduziert.A flat heating element is known from patent specification FR 1 347 047, in which a plurality of electrodes are arranged on both sides of the resistance layer, offset from one another. Through this arrangement of the electrodes, the voltage prevailing at the respective zones of the resistance layer is correspondingly reduced by series connection in a manner known per se.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Heizelement zu schaffen, mit dem auch im Langzeitbetrieb hohe Flächenleistungen und damit hohe Temperaturen erzeugt werden können und gleichzeitig niedrige Spannungen in dem Heizelement herrschen. Weiterhin soll das Heizelement vielseitig einsetzbar und einfach kontaktierbar sein.The object of the present invention is to provide a heating element with which high area outputs and thus high temperatures can be generated even in long-term operation and at the same time low voltages prevail in the heating element. Furthermore, the heating element should be versatile and easy to contact.

Weitere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus Anwendungen des Heizelements, wie sie den nachstehenden Ausführungsbeispielen entnehmbar sind.Further objects of the invention result from applications of the heating element, as can be gathered from the exemplary embodiments below.

Die Erfindung betrifft somit weiterhin ein beheizbares Rohr bei dem ein Widerstandsheizelement verwendet wird.The invention thus further relates to a heatable tube in which a resistance heating element is used.

Rohre werden vielseitig, z.B. für die Weiterleitung von Medien, verwendet. Werden diese Rohre z.B. unter der Erde oder in kalten Regionen im Freien verlegt, so besteht die Gefahr, daß das im Rohr befindliche Medium aufgrund der geringen Temperatur erstarrt und es zu Verstopfungen des Rohres kommt.Pipes become versatile, e.g. used for media forwarding. If these pipes are e.g. laid underground or in cold regions outdoors, there is a risk that the medium in the pipe will solidify due to the low temperature and blockage of the pipe will occur.

Daher ist es weitere Aufgabe der Erfindung, ein Rohr zu schaffen, das mit einfachen Mitteln beheizt werden kann und vielseitig einsetzbar ist.It is therefore a further object of the invention to provide a tube which can be heated with simple means and is versatile.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine beheizbare Transportvorrichtung für Medien.The invention further relates to a heatable transport device for media.

Medien wie z.B. Gase oder Flüssigkeiten werden häufig in Tanks transportiert, die auf Eisenbahnwaggons oder Lastkraftwagen befestigt sind. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen kann das Medium in dem Tank gefrieren und dadurch der Tank gegebenenfalls sogar beschädigt werden. Das Anbringen von Heizelementen an solche Wagons stellt hohe Anforderungen an das Heizelement, sowie an die zwischen dem Heizelement und dem Wagon mögliche Wärmeübertragung. In solchen Tanks werden zum Teil gefährliche Substanzen transportiert Hierbei ist es wichtig, daß es nicht durch das Heizelement zu lokalen Temperaturerhöhungen kommt. Auch ein Versagen des Heizelementes aufgrund von z.B. einer Ablösung vom Tank muß vermieden werden um ein Einfrieren des Mediums zu verhindern.Media such as gases or liquids are often transported in tanks that are attached to railroad cars or trucks. At low ambient temperatures, the medium in the tank can freeze and the tank may even be damaged. The Attaching heating elements to such wagons places high demands on the heating element, as well as on the possible heat transfer between the heating element and the wagon. Hazardous substances are sometimes transported in such tanks. It is important that the heating element does not cause local temperature increases. Failure of the heating element due to, for example, detachment from the tank must also be avoided in order to prevent the medium from freezing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ferner, eine Transportvorrichtung für Medien zu schaffen, mit der ein Medium während des Transports auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden kann, ohne Sicherheitsrisiken wie z.B. Einfrieren, eine Explosion oder einen Brand hervorzurufen.It is therefore an object of the present invention to provide a transport device for media, with which a medium can be kept at a predetermined temperature during transport, without security risks such as e.g. Freezing, causing an explosion or fire.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Heizwalze, insbesondere für die Verwendung als Kopier- oder Folierwalze.The invention further relates to a heating roller, in particular for use as a copying or foiling roller.

Auf vielen Gebieten der Wärmetechnik ist es notwendig, eine Walze zur Verfügung zu stellen, die auf eine gewisse Temperatur aufgeheizt werden kann. Bislang wurden solche Heizwalzen durch Heizelemente, bei denen in einer isolierenden Masse Widerstandsdrähte eingebettet sind, hergestellt. Eine andere Variante, Heizwalzen, die z.B. in Kopierern verwendet werden können, zu betreiben, ist, einen Halogenstrahler in der Walze vorzusehen. Beide Varianten haben den Nachteil, dass sie entweder sehr teuer in der Herstellung sind oder einen schlechten Wirkungsgrad der Wärmeübertragung aufweisen.In many areas of thermal engineering it is necessary to provide a roller that can be heated to a certain temperature. So far, such heating rollers have been produced by heating elements in which resistance wires are embedded in an insulating mass. Another variant, heating rollers, which e.g. can be used in copiers, is to provide a halogen lamp in the roller. Both variants have the disadvantage that they are either very expensive to manufacture or have poor heat transfer efficiency.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizwalze zu schaffen, die eine einfache Konstruktion aufweist, mit geringer Spannung betrieben werden kann und gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung aufweist. Des weiteren soll die Heizwalze vielseitig einsetzbar sein.The present invention has for its object to provide a heating roller that has a simple construction, can be operated with low voltage and at the same time a high efficiency Has heat transfer. Furthermore, the heating roller should be versatile.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgaben durch ein Widerstandsheizelement gelöst werden kann, bei dem eine geeignete Widerstandsmasse optimal vom Heizstrom durchflossen wird.The invention is based on the knowledge that these objects can be achieved by a resistance heating element in which a suitable resistance mass is optimally flowed through by the heating current.

Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, daß die weiteren Aufgaben insbesondere durch ein Rohr, eine Transportvorrichtung und eine Heizwalze gelöst werden können, die mit einem Widerstandsheizelement versehen sind, wobei das Widerstandsheizelement eine geeignete Widerstandsmasse aufweist optimal vom Heizstrom durchflossen wird flächig ausgebildet ist und eine gleichmäßige Wärmeabgabe über die Fläche gewährleistet.The invention is also based on the knowledge that the further objects can be achieved in particular by a tube, a transport device and a heating roller which are provided with a resistance heating element, the resistance heating element having a suitable resistance mass, the heating current flowing through it being optimally flat and a ensures uniform heat emission over the surface.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Flächenheizelement, gemäß anspruch 1 gelöst.The objects are achieved according to the invention by a surface heating element.

Die erste der weiteren Aufgaben der Erfindung wird durch ein beheizbares Rohr gelöst bei dem ein Innenrohr an seiner Außenseite zumindest teilweise direkt oder über eine Zwischenschicht mit einer dünnen Widerstandsschicht, die ein intrinsisch elektrisch leitendes Polymer umfaßt, bedeckt ist und an der Außenseite der Widerstandsschicht mindestens zwei, die Widerstandsschicht zumindest teilweise bedeckende, flächige Elektroden voneinander beabstandet angeordnet sind.The first of the further objects of the invention is achieved by a heatable tube in which an inner tube is at least partially covered on the outside thereof directly or via an intermediate layer with a thin resistance layer, which comprises an intrinsically electrically conductive polymer, and at least two on the outside of the resistance layer , the resistance layer at least partially covering, flat electrodes are arranged spaced apart.

Die zweite der weiteren Aufgaben der Erfindung wird durch eine beheizbare Transportvorrichtung für Medien, die einen Behälter zur Aufnahme des Mediums umfaßt, wobei der Behälter an seiner Außenseite zumindest teilweise direkt oder über eine Zwischenschicht mit einer dünnen Widerstandsschicht, die ein intrinsisch elektrisch leitendes Polymer umfaßt, bedeckt ist und an der Außenseite der Widerstandsschicht mindestens zwei, die Widerstandsschicht zumindest teilweise bedeckende, flächige Elektroden voneinander beabstandet angeordnet sind.The second of the further objects of the invention is achieved by a heatable transport device for media, which comprises a container for receiving the medium, the container at least partially on its outside directly or via an intermediate layer is covered with a thin resistance layer, which comprises an intrinsically electrically conductive polymer, and on the outside of the resistance layer at least two flat electrodes, which at least partially cover the resistance layer, are arranged spaced apart from one another.

Durch die erfindungsgemäße Transportvorrichtung kann der Behälter einfach und zuverlässig beheizt werden.The container can be easily and reliably heated by the transport device according to the invention.

Die dritte der weiteren Aufgaben der Erfindung wird durch eine Heizwalze gelöst, die einen Walzenmantel und mindestens ein an der Innenseite des Walzenmantels angeordnetes flächiges Widerstandsheizelement umfaßt, wobei das Widerstandsheizelement aus mindestens zwei flächigen Elektroden und einer dünnen Widerstandsschicht, die ein intrinsisch elektrisch leitendes Polymer umfaßt, besteht.The third of the further objects of the invention is achieved by a heating roller which comprises a roller shell and at least one flat resistance heating element arranged on the inside of the roller shell, the resistance heating element comprising at least two flat electrodes and a thin resistance layer which comprises an intrinsically electrically conductive polymer, consists.

Bei dem erfindungsgemäßen Heizelement, bei dem erfindungsgemäßen Rohr, bei der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung und bei der erfindungsgemäßen Walze umfaßt die Widerstandsschicht ein intrinsisch elektrisch leitendes Polymer.In the heating element according to the invention, in the pipe according to the invention, in the transport device according to the invention and in the roller according to the invention, the resistance layer comprises an intrinsically electrically conductive polymer.

Diese erfindungsgemäß in der Widerstandsschicht verwendeten Polymere sind so beschaffen, daß der Strom entlang den Polymermolekülen fließt. Durch die Polymerstruktur wird der Heizstrom entlang den Polymeren durch die Widerstandsschicht geleitet. Aufgrund des elektrischen Widerstandes der Polymere wird Wärme erzeugt, die an einen zu beheizenden Gegenstand, an das zu beheizende Innenrohr, an den zu beheizenden Behälter bzw. an den zu beheizenden Walzenmantel abgegeben werden kann. Hierbei kann der Heizstrom nicht den kürzesten Weg zwischen den beiden Elektroden nehmen, sondern folgt der Struktur des Polymeraufbaus. Die Länge des Strompfades ist somit durch die Polymere vorgegeben, so daß auch bei geringen Schichtdicken verhältnismäßig hohe Spannungen angelegt werden können, ohne, daß es zum Durchschlagen der Spannung kommt. Auch bei hohen Strömen, z.B. Einschaltströmen ist ein Durchbrennen nicht zu befürchten ist.These polymers used in the resistance layer according to the invention are designed so that the current flows along the polymer molecules. Due to the polymer structure, the heating current is conducted along the polymers through the resistance layer. Due to the electrical resistance of the polymers, heat is generated which can be given off to an object to be heated, to the inner tube to be heated, to the container to be heated or to the roller jacket to be heated. The heating current cannot take the shortest path between the two electrodes, but follows the structure of the polymer structure. The length of the current path is thus predetermined by the polymers, so that even with thin layers, relatively high voltages can be applied without the voltage breaking through. Burning out is not to be feared even at high currents, for example inrush currents.

Weiterhin wird durch das Verteilen des Stromes in der ersten Elektrode und anschließender Leitung durch die Widerstandsschicht entlang der Polymerstruktur eine homogene Temperaturverteilung in der Widerstandsschicht erzielt. Diese stellt sich unmittelbar nach dem Anlegen der Spannung an die Elektroden ein.Furthermore, by distributing the current in the first electrode and then conducting it through the resistance layer along the polymer structure, a homogeneous temperature distribution in the resistance layer is achieved. This occurs immediately after the voltage is applied to the electrodes.

Aufgrund der erfindungsgemäß verwendeten Polymere ist es möglich das Widerstandsheizelement, das Rohr, die Transportvorrichtung und die Heizwalze auch bei hohen Spannungen, z.B. Netzspannung zu betreiben. Da die erzielbare Heizleistung mit dem Quadrat der Betriebsspannung ansteigt ist mit dem erfandungsgemäßen Widerstandsheizelement, dem Rohr, der Transportvorrichtung bzw. der Heizwalze das Erzielen hoher Heizleistungen und somit hoher Temperaturen möglich. Die Stromdichte wird erfindungsgemäß durch das Bereitstellen eines relativ langen Strompfades entlang der elektrisch leitenden Polymere bzw. durch das Erzeugen wenigsten zweier elektrisch in Serie geschalteter Zonen, die das erfindungsgemäß verwendete intrinsisch elektrisch leitende Polymer aufweisen, minimiert.Due to the polymers used according to the invention, it is possible to use the resistance heating element, the tube, the transport device and the heating roller even at high voltages, e.g. To operate mains voltage. Since the achievable heating power increases with the square of the operating voltage, it is possible to achieve high heating powers and thus high temperatures with the resistance heating element according to the invention, the tube, the transport device or the heating roller. The current density is minimized according to the invention by providing a relatively long current path along the electrically conductive polymers or by creating at least two zones which are electrically connected in series and have the intrinsically electrically conductive polymer used according to the invention.

Weiterhin sind die erfindungsgemäß verwendeten elektrisch leitenden Polymere langzeitstabil. Diese Stabilität begründet sich vor allem dadurch, daß die Polymere dehnbar sind, so daß bei Temperaturerhöhung ein Abreißen der Polymerketten und dadurch eine Unterbrechung des Strompfades nicht auftritt. Selbst bei mehrmaliger Temperaturschwankung sind die Polymerketten nicht beschädigt. Bei herkömmlichen Widerstandsheizelementen, bzw. bei deren Verwendung für beheizbare Rohre, für beheizbare Transportvorrichtungen oder Heizwalzen hingegen, bei denen die Leitfähigkeit, z.B. durch Rußgerüste erzeugt wird, würde sich eine solche thermische Ausdehnung zu einem Abriß des Strompfades und damit zu einer. Überhitzung führen. Dadurch würde eine starke Oxidation eintreten und zum Durchbrennen der Widerstandsschicht führen. Solchen Alterungserscheinungen unterliegt das erfindungsgemäß verwendete intrinsisch elektrisch leitende Polymer nicht.Furthermore, the electrically conductive polymers used according to the invention are long-term stable. This stability is mainly due to the fact that the polymers are stretchable, so that when the temperature rises, the polymer chains do not tear off and the current path is not interrupted. Even with repeated temperature fluctuations, the polymer chains are not damaged. In contrast, with conventional resistance heating elements, or when using them for heatable pipes, for heatable transport devices or heating rollers, in which the conductivity, For example, generated by soot structures, such thermal expansion would result in a break in the current path and thus in a. Cause overheating. This would result in strong oxidation and lead to the resistance layer burning out. The intrinsically electrically conductive polymer used according to the invention is not subject to such signs of aging.

Die erfindungsgemäß verwendeten intrinsisch leitenden Polymere sind auch in reaktiver Umgebung, z.B. Luftsauerstoff, alterungsbeständig. Weiterhin handelt es sich bei der Art der Leitung des Stromes durch die Widerstandsmasse um eine Elektronen-Leitung. So tritt auch eine Selbstzerstörung der Widerstandsschicht durch Elektrolysereaktionen unter Einwirkung elektrischer Ströme bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsheizelement, dem Rohr, der Transportvorrichtung bzw. der Heizwalze nicht auf. Bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsheizelement dem Rohr, der Transportvorrichtung bzw. der Heizwalze sind die Verluste in der Flächenheizleistung über die Zeit auch bei hohen Temperaturen von beispielsweise 500°C und hohen Flächenheizleistungen von beispielsweise 50 kW/m2 sehr gering, und annähernd gleich Null.The intrinsically conductive polymers used according to the invention are also resistant to aging in a reactive environment, for example atmospheric oxygen. Furthermore, the type of conduction of the current through the resistance mass is an electron conduction. Self-destruction of the resistance layer by electrolysis reactions under the influence of electrical currents does not occur in the resistance heating element according to the invention, the tube, the transport device or the heating roller. In the resistance heating element according to the invention, the pipe, the transport device or the heating roller, the losses in the surface heating power over time are very low even at high temperatures of, for example, 500 ° C. and high surface heating powers of, for example, 50 kW / m 2 , and are approximately zero.

Diese Langzeitbeständigkeit bzw. Alterungsbeständigkeit ist für das erfindungsgemäße Rohr von besonderer Bedeutung, da beheizbare Rohre, z.B. im Erdreich oder an anderen schwer zugänglichen Orten verwendet werden und eine häufige Reparatur unerwünscht, wenn nicht sogar unmöglich ist.This long-term resistance or aging resistance is of particular importance for the pipe according to the invention, since heatable pipes, e.g. in the ground or in other hard to reach places and frequent repairs are undesirable, if not impossible.

Insgesamt weist die erfindungsgemäß verwendete Widerstandsschicht durch den Einsatz intrinsisch elektrisch leitender Polymere einen homogenen Aufbau auf, der eine gleichmäßige Erwärmung über der gesamten Schicht erlaubt.Overall, the resistance layer used according to the invention has a homogeneous structure due to the use of intrinsically electrically conductive polymers, which allows uniform heating over the entire layer.

Bei einer erfindungsgemäßen Heizwalze ist durch die Wahl eines elektrisch intrinsish elektrisch leitenden Polymers als Material der Widerstandsschicht der Heizwalze zum einen eine ausreichende Flexibilität des Heizelementes gewährleistet, wodurch sich dieses gut an die Innenfläche einer Walze anlegen läßt, und zum anderen wird über eine große Fläche gleichmäßig Wärme erzeugt. Mit dem Vorsehen des Widerstandsheizelementes an der Innenseite des Walzenmantels wird dieses in Betrieb vor mechanischer Belastung geschützt.In a heating roller according to the invention, the choice of an electrically intrinsically electrically conductive polymer as the material of the resistance layer the heating roller on the one hand ensures sufficient flexibility of the heating element, as a result of which it can be placed well on the inner surface of a roller, and on the other hand heat is generated uniformly over a large area. By providing the resistance heating element on the inside of the roll shell, it is protected against mechanical stress during operation.

Zudem kann das Widerstandsheizelement mit elektrisch leitendem Polymer als "schwarzer Körper" dienen. Dieser Körper kann Strahlungen aller Wellenlängen abgeben. Mit abnehmender Temperatur verschiebt sich die Wellenlänge der abgestrahlten Strahlung immer mehr zum Infrarot. Besteht die Walze aus einem Material, das diese Strahlungen transmittiert, wie z.B. Glas oder Kunststoff, so können die Infrarotstrahlungen von der Walze auf das zu beheizende Gut einwirken. Durch die Tiefenwirkung sind in der Widerstandsschicht selber keine hohen Temperaturen erforderlich.In addition, the resistance heating element with electrically conductive polymer can serve as a "black body". This body can emit radiation of all wavelengths. As the temperature decreases, the wavelength of the emitted radiation shifts more and more towards the infrared. If the roller is made of a material that transmits this radiation, e.g. Glass or plastic, the infrared radiation from the roller can affect the material to be heated. Due to the depth effect, no high temperatures are required in the resistance layer itself.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Widerstandsschicht zwischen den an einer Stromquelle angeschlossenen Elektroden angeordnet, die die Widerstandsschicht zumindest teilweise bedecken. Bei dieser Ausführungsform kann z.B. der Walzenmantel selber als eine Elektrode dienen. Dabei wird die Widerstandsschicht mit vorgegebener Dicke unmittelbar auf die Walzeninnenseite aufgebracht. Auf der dem Walzenmantel abgewandten Seite der Widerstandsschicht wird dann eine Gegenelektrode angeordnet. Der an die Elektrode und den als Elektrode dienenden Walzenmantel angelegte Heizstrom durchfließt die Widerstandsmasse im wesentlichen in der Dicke. Durch diesen Aufbau wird eine gute Wärmeübertragung an das zu erwärmende Gut gewährleistet, weil der Walzenmantel in unmittelbaren Kontak mit der Widerstandsschicht steht.According to one embodiment, the resistance layer is arranged between the electrodes connected to a current source, which at least partially cover the resistance layer. In this embodiment e.g. the roll shell itself serve as an electrode. The resistance layer with a predetermined thickness is applied directly to the inside of the roller. A counter electrode is then arranged on the side of the resistance layer facing away from the roll shell. The heating current applied to the electrode and the roller jacket serving as the electrode essentially flows through the resistance mass in its thickness. This construction ensures good heat transfer to the material to be heated, because the roller jacket is in direct contact with the resistance layer.

Gemäß dieser Ausführungsform kann aber auch an der Innenseite des Walzenmantels eine flächige Elektrode angeordnet sein, die auf ihrer dem Walzenmantel abgewandten Seite mit einer Widerstandsschicht bedeckt ist. Auf dieser Widerstandsschicht wird dann die weitere Elektrode angeordnet. In diesem Fall fließt der Heizstrom zwischen den beiden Elektroden, und die Walzenoberfläche kann spannungsfrei gehalten werden. Diese Ausführungsform ist vor allem bei Anwendungen von Vorteil, in denen ein unmittelbarer Kontakt zwischen der Heizwalze und z.B. dem Benutzer der Vorrichtung auftreten kann.According to this embodiment, however, a flat electrode can also be arranged on the inside of the roll shell, the electrode on the roller shell opposite side is covered with a resistance layer. The further electrode is then arranged on this resistance layer. In this case the heating current flows between the two electrodes and the roller surface can be kept free of tension. This embodiment is particularly advantageous in applications in which direct contact between the heating roller and, for example, the user of the device can occur.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die mindestens zwei flächigen Elektroden auf der dem Walzenmantel abgewandten Seite der Widerstandsschicht voneinander beabstandet angeordnet.According to a further embodiment, the at least two flat electrodes are arranged spaced apart from one another on the side of the resistance layer facing away from the roller shell.

Das Widerstandsheizelement, das Rohr, die Transportvorrichtung und die Walze wird erfindungsgemäß durch zwei Elektroden, die vorzugsweise aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit bestehen und auf einer Seite der Widerstandsschicht angeordnet sind, kontaktiert. Durch diese Art der Kontaktierung kann die Wirkungsweise der erfindungsgemäß verwendeten intrinsisch leitenden Polymere besonders vorteilhaft genutzt werden. Der angelegte Strom verteilt sich zunächst in der ersten Elektrode, durchfließt anschließend entlang der Polymerstruktur die Dicke der Widerstandsschicht, um dann zu der zweiten kontaktierten Elektrode geleitet zu werden. Der Strompfad ist daher gegenüber einem Aufbau, bei dem die beiden E-lektroden die Widerstandsschicht zwischen sich einschließen zusätzlich verlängert. Aufgrund dieses Stromflußes kann die Dicke der Widerstandsschicht gering - bei der Walze besonders gering - gehalten werden.According to the invention, the resistance heating element, the tube, the transport device and the roller are contacted by two electrodes, which are preferably made of a material with high electrical conductivity and are arranged on one side of the resistance layer. This type of contacting allows the mode of action of the intrinsically conductive polymers used according to the invention to be used particularly advantageously. The applied current is initially distributed in the first electrode, then flows through the thickness of the resistance layer along the polymer structure, in order then to be conducted to the second contacted electrode. The current path is therefore longer compared to a structure in which the two electrodes enclose the resistance layer between them. Due to this current flow, the thickness of the resistance layer can be kept small - particularly small in the case of the roller.

Das erfindungsgemäße Heizelement, das Rohr, die Transportvorrichtung bzw. diese Ausführungsform der Heizwalze weist weiterhin den Vorteil auf, daß es bzw. sie vielseitig einsetzbar ist. Die Kontaktierung der Elektroden erfolgt über eine Seite der Widerstandsschicht. Diese ist die dem Innenrohr, dem Behälter bzw. dem Walzenmantel abgewandt und somit für die Kontaktierung leicht zugänglich. Die gegenüberliegende Seite der Widerstandsschicht ist somit frei von Kontaktanschlüssen und kann damit eben ausgeprägt sein. Eine solche ebene Oberfläche erlaubt ein direktes Anlegen an den zu beheizenden Körper, an das Innenrohr, an den Behälter bzw. an den Walzenmantel. Da die Berührungsfläche zwischen dem Widerstandsheizelement und dem zu beheizenden Körper dem Innenrohr, dem Behälter bzw. dem Walzenmantel nicht durch Kontaktanschlüße unterbrochen ist wird ein idealer Wärmeübergang, beim Walzenmantel bis zu 98 %, ermöglicht. Zudem kann eine gleichmäßige Wärmeübertragung von dem Widerstandsheizelement auf den Walzenmantel und damit auf das zu beheizende Gut zuverlässig erfolgen.The heating element according to the invention, the tube, the transport device or this embodiment of the heating roller also has the advantage that it or it is versatile. The electrodes are contacted via one side of the resistance layer. This is facing away from the inner tube, the container or the roller jacket and thus for contacting easily accessible. The opposite side of the resistance layer is thus free of contact connections and can therefore be pronounced. Such a flat surface allows direct application to the body to be heated, to the inner tube, to the container or to the roller jacket. Since the contact surface between the resistance heating element and the body to be heated, the inner tube, the container or the roller jacket is not interrupted by contact connections, an ideal heat transfer is possible, with the roller jacket up to 98%. In addition, uniform heat transfer from the resistance heating element to the roller jacket and thus to the material to be heated can take place reliably.

Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau können Rohre einfach beheizt werden. Das Innenrohr kann bereits am Herstellungsort mit der Widerstandsschicht und den Elektroden sowie gegebenenfalls der Zwischenschicht versehen werden und in diesem fertigen Zustand vor Ort in die Rohrleitung eingebaut werden.This construction according to the invention enables pipes to be easily heated. The inner tube can already be provided with the resistance layer and the electrodes as well as, if necessary, the intermediate layer at the place of manufacture and can be installed in the pipeline on site in this finished state.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Heizelements ist an der, den beiden flächigen Elektroden gegenüberliegenden, Seite der Widerstandsschicht eine flächige schwimmende Elektrode angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohres bzw. der Transportvorrichtung weist dieses bzw. dieser eine Zwischenschicht aus Material, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, zwischen dem Innenrohr bzw. dem Behälter und der Widerstandsschicht auf. Diese Zwischenschicht dient als schwimmende Elektrode. Auf der den Elektroden abgewandten Seite der Widerstandsschicht der Walze kann eine Zwischenschicht aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zwischen der Widerstandsschicht und dem Walzenmantel vorgesehen sein. Auch diese Zwischenschichtdient alsschwimmendeElektrode. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung die Widerstandsschicht bei dieser Ausführungsform der Walze unmittelbar auf den Walzenmantel aufzubringen. Auch eine elektrische Isolierung der Zwischenschicht bzw. der Widerstandsschicht vom Walzenmantel kann durch einfache Mittel, z.B. durch eine Folie, verwirklicht werden.According to a preferred embodiment of the heating element, a flat floating electrode is arranged on the side of the resistance layer opposite the two flat electrodes. According to one embodiment of the tube or the transport device according to the invention, this or this has an intermediate layer of material that has a high electrical conductivity between the inner tube or the container and the resistance layer. This intermediate layer serves as a floating electrode. On the side of the resistance layer of the roller facing away from the electrodes, an intermediate layer made of a material with high electrical conductivity can be provided between the resistance layer and the roller shell. This intermediate layer also serves as a floating electrode. But it is also within the scope of the invention, the resistance layer in this embodiment of the Apply the roller directly to the roller jacket. Electrical insulation of the intermediate layer or the resistance layer from the roll shell can also be achieved by simple means, for example by a film.

Als schwimmende Elektrode wird im Sinne der Erfindung eine Elektrode bezeichnet, die nicht mit der Stromquelle kontaktiert wird. Diese kann eine Isolierung aufweisen, die einen elektrischen Kontakt mit einer Stromquelle verhindert.For the purposes of the invention, a floating electrode is an electrode that is not contacted with the current source. This can have insulation that prevents electrical contact with a power source.

Diese schwimmende Elektrode unterstützt den Stromfluß durch die Widerstandsschicht. Bei dieser Ausführungsform verteilt sich der Strom in der ersten Elektrode, fließt von dieser durch die Dicke der Widerstandsschicht zu der gegenüberliegenden schwimmenden Elektrode, wird in dieser weitergeleitet, um dann durch die Dicke der Widerstandsschicht zu der weiteren Elektrode, die sich auf der Seite der Widerstandsschicht an der die erste Elektrode angeordnet bzw. die dem Rohr oder Behälter abgewandt ist befindet, zu gelangen. Die Zwischenschicht bzw. kann von dem Innenrohr bzw. dem Behälter durch Folien isoliert werden. Die Isolation der nicht kontaktierten Zwischenschicht kann durch bekannte Folien aus Polyimid, Polyester und Silikonkautschuk erfolgen.This floating electrode supports the flow of current through the resistance layer. In this embodiment, the current is distributed in the first electrode, flows from it through the thickness of the resistance layer to the opposite floating electrode, is passed on in this, and then through the thickness of the resistance layer to the further electrode which is on the side of the resistance layer where the first electrode is arranged or which is facing away from the tube or container. The intermediate layer or can be isolated from the inner tube or the container by foils. The non-contacted intermediate layer can be insulated using known films made of polyimide, polyester and silicone rubber.

Bei dieser Ausführungsform des Heizelements, des beheizbaren Rohrs, der beheizbaren Transportvorrichtung bzw. der Heizwalze fließt der Strom im wesentlichensenkrecht zur Fläche der Widerstandsschicht durch deren Dicke. Es bilden sich im wesentlichen zwei Zonen in der Widerstandsschicht aus. In der ersten Zone fließt der Strom im wesentlichen senkrecht von der ersten kontaktierten Elektrode zu der schwimmenden Elektrode und in der zweiten Zone im wesentlichen senkrecht von der schwimmenden Elektrode zu der zweiten kontaktierten Elektrode. Durch diese Anordnung wird also eine Serienschaltung mehrerer Widerstände erzielt. Dieses Phänomen hat zur Folge, daß die Teilspannung die in den einzelnen Zonen herrscht gegenüber der angelegten Spannung verringert ist. Die in den einzelnen Zonen herrschende Spannung beträgt bei dieser Ausführungsform der Erfindung somit die Hälfte der angelegten Spannung. Sicherheitsrisiken können bei dem erfindungsgemäßen Heizelement, Rohr, Transporteinrichtung bzw. Heizwalze aufgrund der in der Widerstandsschicht herrschenden geringen Spannung vermieden werden und die Einsatzmöglichkeiten sind somit vielfältig. So kann das Heizelement auch für Vorrichtungen verwendet werden, in denen dieses unmittelbar mit einem zu beheizenden Medium in Kontakt tritt, oder von den Personen, die die Vorrichtung bedienen bzw. benutzen, berührt werden müssen. Das erfindungsgemäße Rohr kann in Naßbereichen oder z.B. im feuchten Erdreich eingesetzt werden, oder Verwendungen zugeleitet werden in denen Personen das Rohr berühren müssen. Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung kann so auch Verwendungen zugeleitet werden in denen Personen den Behälter berühren müssen. Beim Transport von Medien ist die erfindungsgemäße Vorrichtung den Witterungsbedingungen ausgesetzt. Insbesondere bei Regen oder Schneefall kann die Vorrichtung somit mit Wasser in Kontakt treten. Durch, die extrem niedrige Spannung, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Widerstandsschicht vorliegt, tritt dadurch aber kein Sicherheitsrisiko auf. Weiterhin ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine herkömmliche Spannungsquelle z.B. eine Batterie zu betreiben. Diese kann in einfacher Weise auf dem Eisenbahnwaggon oder dem Lastkraftfahrzeug angebracht werden. Im letzteren Fall kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch durch die Batterie des Lastkraftfahrzeuges mit Spannung versorgt werden, was eine zusätzliche konstruktive Vereinfachung darstellt.In this embodiment of the heating element, the heatable tube, the heatable transport device or the heating roller, the current flows essentially perpendicular to the surface of the resistance layer through its thickness. Essentially two zones are formed in the resistance layer. In the first zone, the current flows essentially perpendicularly from the first contacted electrode to the floating electrode and in the second zone essentially perpendicularly from the floating electrode to the second contacted electrode. With this arrangement, a series connection of several resistors is achieved. Has this phenomenon as a result, the partial voltage that prevails in the individual zones is reduced compared to the applied voltage. In this embodiment of the invention, the voltage prevailing in the individual zones is therefore half of the voltage applied. Safety risks can be avoided in the heating element, tube, transport device or heating roller according to the invention due to the low voltage prevailing in the resistance layer, and the possible uses are therefore diverse. Thus, the heating element can also be used for devices in which it comes into direct contact with a medium to be heated, or must be touched by the people who operate or use the device. The pipe according to the invention can be used in wet areas or, for example, in moist soil, or can be used in which people have to touch the pipe. The transport device according to the invention can thus also be used in which people have to touch the container. When transporting media, the device according to the invention is exposed to the weather conditions. The device can therefore come into contact with water, in particular in the event of rain or snow. As a result of the extremely low voltage that is present in the resistance layer in the device according to the invention, there is no safety risk as a result. Furthermore, it is possible to operate the device according to the invention by means of a conventional voltage source, for example a battery. This can be easily attached to the railway wagon or truck. In the latter case, the device according to the invention can also be supplied with voltage by the battery of the truck, which represents an additional design simplification.

Weiterhin wirkt der zwischen den kontaktierten Elektroden vorgeschene Zwischenraum als zusätzlicher parallel geschalteter Widerstand. Wird Luft als Isolierung in diesem Zwischenraum gewählt, so wird der Widerstand durch den Abstand der Elektroden zueinander und damit durch den Oberflächenwiderstand der Widerstandsschicht bestimmt. Der Abstand ist vorzugsweise größer als die Dicke der Widerstandsschicht und beträgt beispielsweise das zweifache der Dicke der Widerstandsschicht.Furthermore, the intermediate space between the contacted electrodes acts as an additional parallel resistor. If air is chosen as insulation in this space, the resistance becomes determined by the distance between the electrodes and thus by the surface resistance of the resistance layer. The distance is preferably greater than the thickness of the resistance layer and is, for example, twice the thickness of the resistance layer.

Die Elektroden und die schwimmende Elektrode weisen vorzugsweise eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Diese kann größer als 200 W/m·K, vorzugsweise größer als 250 W/m·K, sein. Örtliche Überhitzungen können durch diese gute Wärmeleitfähigkeit in den Elektroden schnell abgeleitet werden. Überhitzungen können somit nur in Richtung der Schichtdicke auftreten und wirken sich aber aufgrund der bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsheizelement, der Transportvorrichtung, der Heizwalze bzw. dem Rohr realisierbaren, geringen Schichtdicke nicht negativ aus. Ein weiterer Vorteil des Widerstandsheizelementes, der Transportvorrichtung, der Heizwalze bzw. des Rohrs liegt darin, daß auch eine von außen bzw. von innen, z.B. von dem zu beheizenden Körper, von der Umgebung durch Sonneneeinstrahlung, von dem zu beheizenden Gut bzw. von dem zu beheizenden Innenrohr, hervorgerufene lokale Temperaturerhöhung durch das Widerstandsheizelement ideal ausgeglichen werden kann. Solche Temperaturerhöhungen können auch von innen, z.B. bei nur teilweise gefüllten Behältern auftreten, da an den mit Luft gefüllten Bereichen die Wärmeübertragung vom Behälter an die Luft geringer ist. Sie können auch von innen hervorgerufen werden, wenn es z.B. zu einem Wärmestau in der Walze kommt. Aus diesem Grund kann ein Dämmaterial im Inneren der Walze vorgesehen sein. Auch können sie z.B. bei nur teilweise gefüllten Rohren auftreten, da an den mit Luft gefüllten Bereichen die Wärmeübertragung vom Rohr an die Luft geringer ist.The electrodes and the floating electrode preferably have good thermal conductivity. This can be greater than 200 W / m · K, preferably greater than 250 W / m · K. Local overheating can be quickly dissipated thanks to this good thermal conductivity in the electrodes. Overheating can therefore only occur in the direction of the layer thickness and does not have a negative effect due to the small layer thickness that can be achieved with the resistance heating element according to the invention, the transport device, the heating roller or the tube. Another advantage of the resistance heating element, the transport device, the heating roller or the tube is that one from the outside or from the inside, e.g. from the body to be heated, from the environment by solar radiation, from the material to be heated or from the inner tube to be heated, local temperature increase caused by the resistance heating element can be compensated for in an ideal manner. Such temperature increases can also take place from the inside, e.g. occur with only partially filled containers, since the heat transfer from the container to the air is lower in the areas filled with air. They can also be caused from the inside, e.g. if there is a build-up of heat in the roller. For this reason, an insulating material can be provided inside the roller. They can also e.g. occur with pipes that are only partially filled, since the heat transfer from the pipe to the air is lower in the areas filled with air.

Das beheizbare Rohr, die beheizbare Transportvorrichtung bzw. die beheizbare Heizwalze weist weiterhin den Vorteil auf, daß die Widerstandsschicht, die auf dem Innenrohr, dem Behälter bzw. dem Walzenmantel angeordnet ist, auch starken Belastungen standhalten kann, ohne daß es zu lokalen Temperaturerhöhungen kommt. Die mechanischen Belastungen, die auf ein Rohr im eingebauten Zustand insbesondere unter der Erde, auf den Behälter bzw. auf den Walzenmantel einwirken können, treten in der Regel in radialer Richtung auf. Diese Richtung entspricht der Richtung des Stromflusses in der Widerstandsschicht des Widerstandsheizelementes. Bei einer solchen Belastung kommt es daher nicht zur Erhöhung des Widerstandes an den Stellen, an denen der Druck auftritt, wie dies bei einem Widerstandsheizelement der Fall wäre, bei dem der Strom senkrecht zur Druckbelastung fließen würde.The heatable tube, the heatable transport device or the heatable heating roller also has the advantage that the resistance layer is arranged on the inner tube, the container or the roller shell is able to withstand heavy loads without causing local temperature increases. The mechanical loads that can act on a pipe in the installed state, in particular under the ground, on the container or on the roller shell, generally occur in the radial direction. This direction corresponds to the direction of the current flow in the resistance layer of the resistance heating element. With such a load, there is therefore no increase in the resistance at the points where the pressure occurs, as would be the case with a resistance heating element in which the current would flow perpendicular to the pressure load.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen beheizbaren Rohres bzw. der erfindungsgemäßen beheizbaren Transportvorrichtung ist die Widerstandsschicht unmittelbar auf dem Innenrohr bzw. Behälter angeordnet, das aus einem elektrisch leitenden Material besteht.In a further embodiment of the heatable tube according to the invention or the heatable transport device according to the invention, the resistance layer is arranged directly on the inner tube or container, which consists of an electrically conductive material.

Der Stromfluß von einer Elektrode zur nächsten wird bei dieser Ausführungsform über die Widerstandsmasse und das Innenrohr bzw. Behälter geleitet. Aufgrund der bei dem erfindungsgemäßen Rohr bzw. Transportvorrichtung in der Widerstandsschicht herrschenden niedrigen Spannungen kann die Einbeziehung des Innenrohres, das in diesem Fall als schwimmende Elektrode wirkt, zur Leitung des Stromes ohne Sicherheitsrisiken erfolgen. Zugleich kann die erzeugte Wärme bei dieser Ausführungsform gut an das im Rohr bzw. Behälter befindliche Medium abgegeben werden. Bei dieser Ausgestaltung kann das Innenrohr bzw. Behälter vollumfänglich mit der Widerstandsschicht bedeckt sein und die Elektroden diese im wesentlichen vollständig bedecken. Der aus elektrischen Gründen vorzusehende Abstand zwischen den Elektroden liegt aber auch bei dieser Ausführungsform vor.In this embodiment, the current flow from one electrode to the next is conducted via the resistance mass and the inner tube or container. Due to the low voltages prevailing in the resistance layer in the tube or transport device according to the invention, the inclusion of the inner tube, which in this case acts as a floating electrode, can be used to conduct the current without safety risks. At the same time, the heat generated in this embodiment can be given off well to the medium located in the pipe or container. In this embodiment, the inner tube or container can be completely covered with the resistance layer and the electrodes can cover it essentially completely. The distance between the electrodes to be provided for electrical reasons is also present in this embodiment.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich die Widerstandsschicht, sowie die darauf angeordneten Elektroden, in axialer Richtung längs und die Elektroden sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet auf der Widerstandsschicht angeordnet.According to a further embodiment, the resistance layer and the electrodes arranged thereon extend longitudinally in the axial direction and the electrodes are arranged on the resistance layer at a distance from one another in the circumferential direction.

Durch die Längserstreckung des Widerstandsschicht und der Elektroden sowie ggf der Zwischenschicht gebildeten Widerstandsheizelementes kann eine bestimmte Länge bzw. Bereich des Rohres bzw. des Behälters beheizt werden, wobei die Stromzuführung nur an jeweils einer Stelle der beiden Elektroden zu erfolgen braucht.Due to the longitudinal extent of the resistance layer and the electrodes as well as, if necessary, the resistance heating element formed, a certain length or area of the tube or the container can be heated, the current supply only having to take place at one point of the two electrodes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bedeckt die Widerstandsschicht nur einen Teilbereich des Umfangs des Innenrohres bzw. des Behälters bedeckt und erstreckt sich in axialer Richtung längs. Vorzugsweise entspricht die Länge der Widerstandsschicht und der Elektroden der Länge des Rohres bzw. des Behälters.According to a preferred embodiment, the resistance layer covers only a partial area of the circumference of the inner tube or the container and extends longitudinally in the axial direction. The length of the resistance layer and the electrodes preferably corresponds to the length of the tube or the container.

Bei dieser Ausführungsform kann über einen definierten Bereich, in dem die Widerstandsschicht oder gegebenenfalls die Zwischenschicht an dem Innenrohr bzw. Behälter anliegt, Wärme an das Rohr bzw. den Behälter abgegeben werden. Bei Rohren bzw. bei Transportvorrichtungen, bei denen das Innenrohr bzw. der Behälter eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, wird die von der Widerstandsschicht abgegebene Wärme über den gesamten Umfang des Innenrohres bzw. des Behälters verteilt und kann so das im Rohr bzw. im Behälter befindliche Medium vollumfänglich erwärmen. Durch diesen Aufbau erfolgt somit eine gute Erwärmung des Mediums bei geringem konstruktiven Aufwand. Diese Ausführungsform ist aber nur mit einem erfindungsgemäßen Aufbau des beheizbaren Rohres bzw. Transportvorrichtung möglich. Nur mit einem solchen Aufbau kann eine hohe Flächenleistung erzielt werden, ohne daß die Widerstandsschicht bei längerer Betriebsdauer und unter Einflüssen von reaktiven Stoffen wie Betriebsdauer und unter Einflüssen von reaktiven Stoffen wie Wasser oder Luftsauerstoff beschädigt wird.In this embodiment, heat can be emitted to the tube or the container over a defined area in which the resistance layer or, if appropriate, the intermediate layer is applied to the inner tube or container. In the case of pipes or in transport devices in which the inner pipe or the container has good thermal conductivity, the heat given off by the resistance layer is distributed over the entire circumference of the inner pipe or the container and can thus the medium located in the pipe or in the container heat completely. With this structure, the medium is heated well with little construction effort. However, this embodiment is only possible with a construction of the heatable pipe or transport device according to the invention. Only with such a structure can a high area performance be achieved without the resistance layer being used over a longer period of time and under the influence of reactive substances such as Operating time and under the influence of reactive substances such as water or atmospheric oxygen.

Die Widerstandsschicht bedeckt vorzugsweise einen Teilbereich des Umfanges, der an der im eingebauten Zustand unteren Seite des Rohres liegt. Hierdurch wird gewährleistet, daß auch bei einem nicht vollständig gefüllten Rohr das zu beheizende Medium mit diesem Teilbereich in Kontakt steht und so zuverlässig und schnell erwärmt wird.The resistance layer preferably covers a partial area of the circumference, which lies on the lower side of the tube in the installed state. This ensures that the medium to be heated is in contact with this subarea even in the case of a pipe which is not completely filled, and is thus heated reliably and quickly.

Erfindungsgemäß können die Elektroden, die auf der dem Walzenmantel abgewandten Seite der Widerstandsschicht angebracht sind, sich im wesentlichen über den gesamten Umfang erstrecken und axial von einander beabstandet angeordnet sind.According to the invention, the electrodes, which are attached to the side of the resistance layer facing away from the roll shell, can extend essentially over the entire circumference and are arranged axially spaced from one another.

Diese Anordnung ist vorteilhaft, da bei einer Heizwalze, die im Einsatz in Drehbewegung ist, eine Stromzuführung von den beiden Walzenenden erfolgen kann.This arrangement is advantageous because, in the case of a heating roller which is rotating in use, current can be supplied from the two roller ends.

Die Elektroden und die schwimmende Elektrode des Widerstandsheizelements oder die Zwischenschicht des Rohrs, der Transportvorrichtung, bzw. der Walze sind vorzugsweise aus einem Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit gebildet. So kann der spezifische elektrische Widerstand der Elektroden weniger als 10-4 Ω·cm, vorzugsweise weniger als 10-5 Ω·cm, betragen. Geeignete Werkstoffe sind beispielsweise Aluminium oder Kupfer. Durch die Wahl eines solchen Elektrodenmaterials wird gewährleistet, daß der angelegte Strom in der flächigen Elektrode weitergeleitet wird, sich also in dieser verteilt, bevor er die Widerstandsschicht durchfließt. Hierdurch wird ein gleichmäßiges Durchströmen der Widerstandsschicht durch den Heizstrom und dadurch ein gleichmäßiges und im wesentlichen vollständiges Erwärmen der Widerstandsschicht erzielt. Durch ein solches Widerstandsheizelement kann daher gleichmäßig Wärme erzeugt une abgegeben werden. Insbesondere ist aber durch die Wahl eines solchen Elektrodenmaterials die Herstellung großer Widerstandsheizelemente möglich, ohne, daß die Elektroden über ihre Länge bzw. Breite an mehreren Stellen mit Spannung beaufschlagt werden müssen.The electrodes and the floating electrode of the resistance heating element or the intermediate layer of the tube, the transport device or the roller are preferably formed from a material with a high electrical conductivity. The specific electrical resistance of the electrodes can be less than 10 -4 Ω · cm, preferably less than 10 -5 Ω · cm. Suitable materials are, for example, aluminum or copper. The choice of such an electrode material ensures that the current applied is passed on in the flat electrode, that is to say it is distributed in the latter before it flows through the resistance layer. In this way, a uniform flow through the resistance layer through the heating current and thus a uniform and essentially complete heating of the resistance layer is achieved. With such a resistance heating element, heat can therefore be generated and emitted evenly. In particular, by choosing one Such electrode material makes it possible to produce large resistance heating elements without the electrodes having to be subjected to voltage at several points along their length or width.

Auch bei dem Rohr, der Transportvorrichtung bzw. der Walze gemäß der Erfindung ist dies von besonderer Bedeutung. Rohre werden in der Regel zum Fertigen von Rohrleitungen, z.B. Pipelines verwendet. Da die Widerstandsschicht und die Elektroden bei einer solchen Rohrleitung, die aus erfindungsgemäßen Rohren besteht, große Längen aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn der elektrische Widerstand der Elektroden gering ist. Behälter für Transportvorrichtungen werden in der Regel in einer großen Länge gefertigt. Da das Widerstandsheizelement bei einer solchen Transportvorrichtung große Längen aufweist ist es vorteilhaft, wenn der elektrische Widerstand der Elektroden gering ist. Heizwalzen, die z.B. als Kopier- oder Folierwalze eingesetzt werden müssen sich schnell aufheizen und über der gesamten Länge eine gleichmäßige Temperatur aufweisen.This is also of particular importance in the case of the tube, the transport device or the roller according to the invention. Pipes are usually used to manufacture pipes, e.g. Pipelines used. Since the resistance layer and the electrodes in such a pipeline, which consists of pipes according to the invention, have long lengths, it is advantageous if the electrical resistance of the electrodes is low. Containers for transport devices are usually made in a long length. Since the resistance heating element in such a transport device has long lengths, it is advantageous if the electrical resistance of the electrodes is low. Heating rollers, e.g. used as a copying or foiling roller must heat up quickly and have a uniform temperature over the entire length.

Mit einem Elektrodenmaterial mit einem solchen spezifischen Widerstand kann ein Spannungsabfall über die Fläche der Elektrode, der zu einem gesamten Leistungsabfall und zu unterschiedlichen Temperaturen über die Fläche führen würde, vermieden werden. Zudem ist durch die Leitfähigkeit ein schnelles Verteilen des Stromes in der Elektrode gewährleistet, der eine schnelle gleichmäßige Aufheizung im wesentlichen der gesamten Widerstandsschicht und damit der Länge des Rohres, des Behälters bzw. der Walze erlaubt, ohne, daß die Elektroden über ihre Länge bzw. Breite an mehreren Stellen mit Spannung beaufschlagt werden müssen.With an electrode material with such a specific resistance, a voltage drop across the surface of the electrode, which would lead to a total power drop and to different temperatures over the surface, can be avoided. In addition, the conductivity ensures a rapid distribution of the current in the electrode, which permits rapid, uniform heating of essentially the entire resistance layer and thus the length of the tube, the container or the roller, without the electrodes over their length or Width must be applied to voltage in several places.

Eine Führung von Stromversorgungsleitungen entlang der Fläche des Widerstandsheizelements ist daher entbehrlich, bzw eine Führung entlang des Rohres oder des Behälters kann daher entbehrlich sein. Eine solche mehrfache Kontaktierung wird erfindungsgemäß nur bei Ausführungsformen gewählt bei denen das Widerstandsheizelement eine große Fläche oder Länge bedeckt, z.B. bei Flächen von mehr als 60 cm2, vorzugsweise mehr als 80 cm2. Die Größe des Widerstandsheizelement ab der eine Mehrfachkontaktierung sinnvoll ist hängt neben der Wahl des Elektrodenmaterials auch vom Ort der Kontaktierung ab. Solche Rohre bzw. Behälter können eine Länge von bis zu 1 m aufweisen. Eine solche mehrfache Kontaktierung wird erfindungsgemäß nur bei Ausführungsformen gewählt bei denen der Behälter eine große Länge aufweist. Die Länge ab der eine Mehrfachkontaktierung sinnvoll ist hängt neben der Wahl des Elektrodenmaterials auch vom Ort der Kontaktierung ab. So kann eine mehrfache Kontaktierung auch bei größeren Flächen, als den oben genannten entbehrlich sein, wenn die Elektrode in ihrer Flächenmitte zugänglich ist und dort kontaktiert werden kann.A routing of power supply lines along the surface of the resistance heating element is therefore unnecessary, or a routing along the tube or the container may therefore be unnecessary. Such multiple contacting is selected according to the invention only in embodiments in which the resistance heating element covers a large area or length, for example in areas of more than 60 cm 2 , preferably more than 80 cm 2 . The size of the resistance heating element from which a multiple contact makes sense depends not only on the choice of the electrode material but also on the location of the contact. Such pipes or containers can have a length of up to 1 m. Such multiple contacting is selected according to the invention only in embodiments in which the container has a great length. The length from which a multiple contact makes sense depends not only on the choice of the electrode material but also on the location of the contact. Thus, multiple contacting can also be dispensed with in the case of larger areas than those mentioned above, if the electrode is accessible in the middle of its area and can be contacted there.

Weiterhin hängt die Größe des mit einer einfachen Kontaktierung betreibbaren Widerstandsheizelements, die Länge des mit einer einfachen Kontaktierung betreibbaren Rohrs, die Länge der mit einer einfachen Kontaktierung betreibbaren Transportvorrichtung bzw. die Aufheizgeschwindigkeit und Temperaturerzeugung über die Fläche in der Walze von der Dicke der gewählten Elektroden ab. Gemäß einer Ausführungsform weisen die Elektroden und die schwimmende Elektrode bzw. die Zwischenschicht je eine Dicke im Bereich von 50 bis 150 µm, vorzugsweise von 75 bis 100 um auf. Diese geringe Schichtdicken sind weiterhin dahingehend von Vorteil, daß die von der Widerstandsschicht erzeugte Wärme von dieser bzw. der Zwischenschicht leicht abgegeben an den zu beheizenden Körper, das Rohr, den Behälter bzw. den Walzenmantel werden kann. Zudem sind dünne Elektroden flexibler, wodurch bei thermischer Ausdehnung der Widerstandsschicht ein Abplatzen der Elektroden von der Widerstandsschicht und dadurch eine Unterbrechung des elektrischen Kontaktes vermieden wird.Furthermore, the size of the resistance heating element which can be operated with a simple contact, the length of the tube which can be operated with a simple contact, the length of the transport device which can be operated with a simple contact or the heating speed and temperature generation over the surface in the roller depend on the thickness of the electrodes selected , According to one embodiment, the electrodes and the floating electrode or the intermediate layer each have a thickness in the range from 50 to 150 μm, preferably from 75 to 100 μm. These small layer thicknesses are further advantageous in that the heat generated by the resistance layer can be easily released by this or the intermediate layer to the body to be heated, the tube, the container or the roller jacket. In addition, thin electrodes are more flexible, which prevents the electrodes from flaking off the resistance layer and thereby breaking the electrical contact when the resistance layer is thermally expanded.

Bei Rohrleitungen bzw. Behältern großer Länge kann dennoch eine mehrfache Kontaktierung der Elektroden notwendig sein. Diese kann bei einem Rohr bzw. einer Transportvorrichtung gemäß der Erfindung aber leicht zur Verfügung gestellt werden. Die Elektroden werden nur von der Außenseite kontaktiert, so daß diese leicht zugänglich sind. Bei einer Rohrleitung bzw. einem Behälter kann somit eine Stromleitung vorgesehen sein, die sich längs des Rohrs bzw. des Behälters erstreckt und die Elektroden in Abständen an die Spannungsquelle anschließt. Hierdurch können beliebig lange erfindungsgemäße Rohr bzw. Transportvorrichtungen betrieben werden.In the case of pipelines or containers of great length, multiple contacting of the electrodes may still be necessary. However, this can easily be provided in the case of a pipe or a transport device according to the invention. The electrodes are only contacted from the outside, so that they are easily accessible. In the case of a pipeline or a container, a power line can thus be provided which extends along the tube or the container and connects the electrodes at intervals to the voltage source. As a result, pipe or transport devices according to the invention can be operated as long as desired.

Die Widerstandsschicht ist erfindungsgemäß dünn. Sie ist nach unten lediglich durch die Durchschlagsspannung begrenzt und weist eine Dicke von 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 1 mm, auf. Vorteil einer geringen Schichtdicke der Widerstandsschicht ist die dadurch ermöglichte kurze Aufheizzeit, schnelle Wärmeabgabe und hohe Flächenheizleistung. Eine solche Schichtdicke ist aber nur mit einem erfindungsgemäßen Widerstandsheizelement bzw. nur mit dem verwendeten intrinsisch leitenden Polymer möglich und kann durch die Art der Kontaktierung noch verbessert werden. Durch die erfindungsgemäß verwendeten Polymere ist zum einen der Strompfad in der Widerstandsschicht vorbestimmt und kann auch bei geringen Schichtdicken eine ausreichende Länge aufweisen um ein Durchschlagen der Spannung zu verhindern. Zum anderen erlaubt die einseitige Kontaktierung des Widerstandsheizelementes eine Aufteilung der Widerstandsschicht in Zonen mit geringerer Spannung wodurch das Risiko des Durchschlagens noch zusätzlich verringert wird.The resistance layer is thin according to the invention. It is limited at the bottom only by the breakdown voltage and has a thickness of 0.1 to 2 mm, preferably 1 mm. The advantage of a low layer thickness of the resistance layer is the short heating-up time, rapid heat emission and high surface heating capacity. Such a layer thickness is, however, only possible with a resistance heating element according to the invention or only with the intrinsically conductive polymer used and can be further improved by the type of contacting. On the one hand, the current path in the resistance layer is predetermined by the polymers used according to the invention and, even with small layer thicknesses, can have a sufficient length to prevent the voltage from breaking through. On the other hand, the one-sided contacting of the resistance heating element allows the resistance layer to be divided into zones with a lower voltage, which further reduces the risk of breakdown.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Widerstandsheizelementes, des Rohrs, der Transportvorrichtung bzw. der Walze werden noch verstärkt, wenn die Widerstandsschicht einen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (PTC) aufweist. Hierdurch wird ein Selbstregeleffekt bezüglich der maximal erreichbaren Temperatur erzielt. Durch diesen Effekt können lokale Überhitzungen des Behälters, des Rohres bzw. des Walzenmantels verhindert werden. Dieser Effekt ist dadurch bedingt, daß aufgrund des PTC der Widerstandsschicht der Stromfluß durch die Widerstandsmasse sich in Abhängigkeit von der Temperatur regelt. Je höher die Temperatur ansteigt, umso geringer wird die Stromstärke, bis sie schließlich bei einem bestimmten thermischen Gleichgewicht unmessbar klein ist. Eine lokale Überhitzung und ein Schmelzen der Widerstandsmasse kann daher zuverlässig verhindert werden. Dieser Selbstregeleffekt ist für das erfindungsgemäße Heizelement von großer Bedeutung, da es z.B. bei ungenügendem Kontakt des erfindungsgemäßen Heizelementes mit einem zu beheizenden Körper und einem dadurch verursachten geringen Wärmeübergang zu lokalen Temperaturerhöhungen kommen kann. Dieser Effekt ist auch bei der vorliegenden Erfindung des Rohrs, der Transportvorrichtung bzw. der Walze von besonderer Bedeutung. Ist das Innenrohr bzw. der Behälter z.B. nur zur Hälfte mit einem flüssigen Medium gefüllt, so kann die Wärme in diesem Bereich des Rohrs bzw. des Behälters besser abgeführt werden als in dem Bereich, in dem Luft in dem Rohr bzw. dem Behälter ist. Aufgrund der mangelnden Wärmeabfuhr würde sich ein herkömmliches Widerstandsheizelement erhitzen und gegebenenfalls schmelzen. Bei dem erfindungsgemäßen beheizbaren Rohr bzw. Behälter hingegen wird dieses Schmelzen durch den Selbstregeleffekt vermieden.The advantages of the resistance heating element according to the invention, the tube, the transport device or the roller are further increased if the resistance layer has a positive temperature coefficient of electrical resistance (PTC). A self-regulating effect with regard to the maximum achievable temperature is hereby achieved. Through this effect local overheating of the container, the pipe or the roller jacket can be prevented. This effect is due to the fact that, due to the PTC of the resistance layer, the current flow through the resistance mass is regulated as a function of the temperature. The higher the temperature rises, the lower the current intensity until it is finally immeasurably small at a certain thermal equilibrium. Local overheating and melting of the resistance mass can therefore be reliably prevented. This self-regulating effect is of great importance for the heating element according to the invention, since local temperature increases can occur, for example, if the heating element according to the invention does not come into sufficient contact with a body to be heated and the resultant low heat transfer. This effect is also of particular importance in the present invention of the tube, the transport device or the roller. If, for example, the inner tube or the container is only half full with a liquid medium, the heat can be dissipated better in this area of the tube or the container than in the area in which air is in the tube or the container. Due to the lack of heat dissipation, a conventional resistance heating element would heat up and possibly melt. In the heatable pipe or container according to the invention, however, this melting is avoided by the self-regulating effect.

Die Wahl eines PTC Materials als Material für die Widerstandsschicht hat somit auch zur Folge, daß die gesamte Widerstandsschicht auf im wesentlichen die gleiche Temperatur erwärmt wird. Dadurch wird eine gleichmäßige Wärmeabgabe ermöglicht, die für einzelne Einsatzgebiete des Widerstandsheizelementes, des Rohres, des Behälters bzw. der Walze wesentlich sein kann, z.B., wenn temperaturempfindliche Medren durch das Rohr oder in dem Behälter geleitet bzw. transportiert werden oder da sonst an einigen Stellen z.B. die durch die Walze aufzubringende Folie nicht an dem Substrat haftet, da sie nicht hinreichend erwärmt wurde.The choice of a PTC material as the material for the resistance layer thus also has the consequence that the entire resistance layer is heated to substantially the same temperature. This enables a uniform heat emission, which can be essential for individual areas of application of the resistance heating element, the tube, the container or the roller, for example when temperature-sensitive media are passed or transported through the tube or in the container or because some of them are otherwise Place, for example, the film to be applied by the roller not adhering to the substrate, since it has not been heated sufficiently.

Erfindungsgemäß kann die Widerstandsschicht an ihren den Elektroden und gegebenenfalls der schwimmenden Elektrode bzw. der Zwischenschicht zugewandten Oberflächen metallisiert sein. Durch die Metallisierung lagert sich Metall an der Oberfläche der Widerstandsschicht an und verbessert so den Stromfluß zwischen den Elektroden bzw. der schwimmenden Elektrode und der Widerstandsschicht. Zudem wird bei dieser Ausführungsform auch der Wärmeübergang von der Widerstandsschicht zu der schwimmenden Elektrode und damit zu dem zu beheizenden Körper oder Gegenstand, dem Innenrohr, dem Behälter bzw. dem Walzenmantel verbessert. Die Metallisierung der Oberfläche kann durch Aufspritzen von Metall erfolgen. Eine solche Metallisierung ist nur bei dem erfindungsgemäß verwendeten Material der Widerstandsschicht möglich. Ein aufwendiger Metallisierungsschritt durch z.B. Galvanisieren ist somit entbehrlich und verringert die Herstellungskosten erheblich.According to the invention, the resistance layer can be metallized on its surfaces facing the electrodes and optionally the floating electrode or the intermediate layer. Due to the metallization, metal is deposited on the surface of the resistance layer and thus improves the current flow between the electrodes or the floating electrode and the resistance layer. In addition, in this embodiment, the heat transfer from the resistance layer to the floating electrode and thus to the body or object to be heated, the inner tube, the container or the roller jacket is also improved. The surface can be metallized by spraying metal. Such metallization is only possible with the material of the resistance layer used according to the invention. A complex metallization step by e.g. Electroplating is therefore unnecessary and considerably reduces the manufacturing costs.

Das intrinsisch elektrisch leitende Polymer ist vorzugsweise durch Dotierung eines Polymers erzeugt. Die Dotierung kann eine Metall- oder Halbmetall-Dotierung sein. Bei diesen Polymeren ist der Störleiter chemisch an die Polymerkette gebunden und erzeugt eine Störstelle. Die Dotierungsatome und das Matrixmolekül bilden einen sogenannten Charge-Transfer Komplex. Bei der Dotierung werden Elektronen werden aus gefüllten Bändern des-Polymers auf das Dotierungsmaterial übertragen. Durch die so entstandenen Elektronenlöcher erhält das Polymer halbleiterähnliche elektrische Eigenschaften. Durch chemische Reaktion wird bei dieser Ausführungsform ein Metall- oder Halbmetallatom so in die Polymerstruktur einbezogen bzw. an diese angelagert, daß hierdurch freie Ladungen erzeugt werden, die den Stromfluß entlang der Polymerstruktur ermöglichen. Die freien Ladungen liegen in Form von freien Elektronen oder Löchern vor. Es entsteht somit eine Elektronenleiter.The intrinsically electrically conductive polymer is preferably produced by doping a polymer. The doping can be a metal or semi-metal doping. With these polymers, the interfering conductor is chemically bound to the polymer chain and creates an interfering point. The doping atoms and the matrix molecule form a so-called charge transfer complex. When doping, electrons are transferred from filled bands of the polymer to the doping material. The electron holes created in this way give the polymer semiconductor-like electrical properties. In this embodiment, a metal or semimetal atom is incorporated or attached to the polymer structure by chemical reaction in such a way that free charges are generated thereby, which enable current to flow along the polymer structure. The free charges are in the form of free electrons or holes. An electron conductor is thus created.

Vorzugsweise wurde das Polymer zum Dotieren mit einem Dotierungsmaterial in einer solchen Menge versetzt, daß das Verhältnis von Atomen des Dotierungsmaterials zu der Anzahl der Polymermoleküle mindestens 1:1, vorzugsweise zwischen 2:1 und 10:1, beträgt. Durch dieses Verhältnis wird erzielt, daß im wesentlichen alle Polymermoleküle zumindest mit einem Atom des Dotierungsmaterials dotiert sind. Durch Wahl des Verhältnisses kann der Leitwert der Polymere und dadurch der Widerstandsschicht, sowie der Temperaturkoeffizient des Widerstandes der Widerstandsschicht eingestellt werden.The doping material was preferably added to the polymer in such an amount that the ratio of atoms of the doping material to the number of polymer molecules is at least 1: 1, preferably between 2: 1 and 10: 1. This ratio ensures that essentially all polymer molecules are doped with at least one atom of the doping material. By choosing the ratio, the conductance of the polymers and thus the resistance layer, as well as the temperature coefficient of the resistance of the resistance layer can be adjusted.

Obwohl das erfindungsgemäß verwendete intrinsisch elektrisch leitende Polymer auch ohne Zusatz von Graphit in dem erfindungsgemäßen Widerstandsheizelement, dem Rohr, der Transportvorrichtung und der Walze als Material für die Widerstandsschicht eingesetzt werden kann, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform die Widerstandschicht zusätzlich Graphitpartikel aufweisen. Diese Partikel können zu der Leitfähigkeit der gesamten Widerstandsschicht beitragen und berühren sich vorzugsweise nicht und bilden insbesondere keine Gitter- oder Skelett-Struktur aus. Die Graphitpartikel sind nicht fest in die Polymerstruktur eingebunden, sondern liegen frei beweglich vor. Befindet sich ein Graphitpartikel im Kontakt mit zwei Polymermolekülen, so kann der Strom von der einen Kette über das Graphit auf die nächste Kette überspringen. Die Leitfähigkeit der Widerstandsschicht kann so noch erhöht werden. Zugleich können die Graphitpartikel aufgrund ihrer freien Beweglichkeit in der Widerstandsschicht an deren Oberfläche gelangen und dort eine Verbesserung des Kontaktes mit den Elektroden oder der schwimmenden Elektrode, der Zwischenschicht, dem Innenrohr, dem Behälter bzw. dem Walzenmantel bewirken.Although the intrinsically electrically conductive polymer used according to the invention can also be used as material for the resistance layer without adding graphite in the resistance heating element according to the invention, the tube, the transport device and the roller, according to a further embodiment the resistance layer can additionally have graphite particles. These particles can contribute to the conductivity of the entire resistance layer and preferably do not touch and in particular do not form a lattice or skeleton structure. The graphite particles are not firmly integrated into the polymer structure, but are freely movable. If a graphite particle is in contact with two polymer molecules, the current can jump from one chain over the graphite to the next chain. The conductivity of the resistance layer can be increased in this way. At the same time, due to their free mobility in the resistance layer, the graphite particles can reach their surface and there improve the contact with the electrodes or the floating electrode, the intermediate layer, the inner tube, the container or the roller jacket.

Die Graphitpartikel liegen vorzugsweise in einer Menge von maximal 20 vol%, besonders bevorzugt maximal 5 vol%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Widerstandsschicht vor und weisen einen mittleren Durchmesser von maximal 0,1 µm auf. Durch diese geringe Menge an Graphit und den geringen Durchmesser kann das Ausbilden eines Graphitgitters, das zu einer Leitung des Stromes über diese Gitter führen würde vermieden werden. Es wird somit sichergestellt, daß der Stromfluß weiterhin im wesentlichen über die Polymermoleküle durch Elektronenleitung erfolgt und so die oben genannten Vorteile erzielt werden können. Insbesondere muß die Leitung nicht über ein Graphitgitter bzw. Skelett erfolgen, bei dem sich die Graphitpartikel berühren müssen und das bei mechanischer und thermischer Belastung leicht zerstört wird, sondern sie erfolgt entlang dem dehnbaren und alterungsbeständigen Polymer.The graphite particles are preferably present in an amount of at most 20 vol%, particularly preferably at most 5 vol%, based on the total volume of the resistance layer and have an average diameter of at most 0.1 μm. Due to this small amount of graphite and the small diameter, the formation of a graphite grid, which would lead to a conduction of the current through these grids, can be avoided. It is thus ensured that the current continues to flow essentially via the polymer molecules through electron conduction and the above-mentioned advantages can thus be achieved. In particular, the line does not have to be made via a graphite grid or skeleton in which the graphite particles have to touch and which is easily destroyed under mechanical and thermal stress, but takes place along the stretchable and aging-resistant polymer.

Als intrinsisch elektrisch leitende Polymere können sowohl elektrisch leitende Polymerisate wie Polystyrol, Polyvinylharze, Polyacrylsäure-Derivate und Mischpolymerisate derselben, als auch elektrisch leitende Polyamide und deren Derivate, Polyfluorkohlenwasserstoffe, Epoxyharze und Polyurethane verwendet werden. Bevorzugt können Polyamide, Polymethylmethacrylate, Epoxide, Polyurethane sowie Polystyrol oder Mischungen davon verwendet. Hierbei weisen Polyamide zusätzlich gute Klebeigenschaften auf, die für die Herstellung des erfindungsgemäßen Widerstandsheizelementes, des Rohrs, der Transportvorrichtung bzw. der Walze von. Vorteil sind, da hierdurch das Auftragen auf dem Innenrohr, dem Behälter, dem Walzenmantel oder der Zwischenschicht erleichtert wird. Einige Polymere, wie z.B. Polyacetylene scheiden aufgrund ihrer geringen Alterungsbeständigkeit durch Reaktionsfreudigkeit mit Sauerstoff für den erfindungsgemäßen Einsatz aus.Intrinsically electrically conductive polymers which can be used are both electrically conductive polymers such as polystyrene, polyvinyl resins, polyacrylic acid derivatives and copolymers thereof, and also electrically conductive polyamides and their derivatives, polyfluorocarbons, epoxy resins and polyurethanes. Polyamides, polymethyl methacrylates, epoxies, polyurethanes and polystyrene or mixtures thereof can preferably be used. Here, polyamides additionally have good adhesive properties which are necessary for the production of the resistance heating element according to the invention, the tube, the transport device or the roller of. The advantage is that this makes it easier to apply to the inner tube, the container, the roller jacket or the intermediate layer. Some polymers, such as polyacetylenes, are ruled out for use in accordance with the invention due to their low aging resistance due to their reactivity with oxygen.

Die Länge der verwendeten Polymermoleküle variiert in großen Bereichen abhängig von der Art und der Struktur des Polymers, liegt aber vorzugsweise mindestens bei 500 , besonders bevorzugt bei mindestens 4000 Å.The length of the polymer molecules used varies in large ranges depending on the type and structure of the polymer, but is preferably at least 500, particularly preferably at least 4000 Å.

In einer Ausführungsform weist die Widerstandsschicht des Widerstandsheizelements, des Rohrs, der Transportvorrichtung bzw. der Heizwalze ein Stützmaterial auf. Dieses Stützmaterial kann zum einen als Trägermaterial des intrinsisch leitenden Polymers dienen und wirkt zum anderen als Abstandhalter, insbesondere zwischen den Elektroden und der schwimmenden Elektrode, der Zwischenschicht, dem elektronisch leitfähigem Innenrohr, dem Behälter bzw. dem Walzenmantel. Das Stützmaterial verleiht der Widerstandsschicht zudem eine Steifigkeit aufgrund derer dieses mechanischen Belastungen standhalten kann. Solche können z.B. durch Andrückvorrichtungen, wie z.B. Spannringe, zum Anpressen des Heizelementes an den Walzenmantel erzeugt werden. Weiterhin kann bei Verwendung eines Stützmaterials die Schichtdicke der Widerstandsschicht präzise eingestellt werden. Das Stützmaterial kann Glaskugeln, Glasfasern, Steinwolle, Keramiken, z.B. Barium-Titanat oder Kunststoffe sein. Liegt das Stützmaterial in Form eines Gewebes oder einer Matte, beispielsweise aus Glasfasern vor, so kann diese in eine Masse bestehend aus dem intrinsisch elektrisch leitenden Polymer eingetaucht, d.h. mit dem intrinsisch elektrisch leitenden Polymer getränkt werden. Die Schichtdicke wird dabei durch die Dicke des Gitters oder der Matte bestimmt. Es können auch Verfahren wie Rackeln, Aufstreichen oder bekannte Siebdruck-Verfahren verwendet werden.In one embodiment, the resistance layer of the resistance heating element, the tube, the transport device or the heating roller has a support material. This support material can serve on the one hand as a carrier material of the intrinsically conductive polymer and on the other hand acts as a spacer, in particular between the electrodes and the floating electrode, the intermediate layer, the electronically conductive inner tube, the container or the roller jacket. The support material also gives the resistance layer a stiffness on the basis of which it can withstand mechanical loads. Such can e.g. by pressing devices, e.g. Clamping rings, for pressing the heating element against the roller jacket. Furthermore, when using a support material, the layer thickness of the resistance layer can be set precisely. The support material can be glass balls, glass fibers, rock wool, ceramics, e.g. Barium titanate or plastics. If the support material is in the form of a fabric or mat, for example made of glass fibers, it can be immersed in a mass consisting of the intrinsically electrically conductive polymer, i.e. are soaked with the intrinsically electrically conductive polymer. The layer thickness is determined by the thickness of the grid or mat. Methods such as racking, spreading or known screen printing methods can also be used.

Vorzugsweise ist das Stützmaterial ein flächiges, poröses, elektrisch isolierendes Material. Durch ein solches Material kann zusätzlich verhindert werden, daß der Heizstrom statt durch die Polymerstruktur durch das Stützmaterial fließt.The support material is preferably a flat, porous, electrically insulating material. Such a material can additionally prevent the heating current from flowing through the support material instead of through the polymer structure.

Die Möglichkeit der Herstellung von Schichten, die über die Fläche lediglich in minimalen Toleranzen, z.B. 1 % von der angestrebten Schichtdicke abweichen, ist insbesondere bei den erfindungsgemäß geringen Schichtdicken von besonderer Bedeutung, da anderenfalls ein unmittelbarer Kontakt zwischen kontaktierter Elektrode und schwimmender Elektrode, Zwischenschicht, Innenrohr, Behälter bzw. Walzenmantel zu befürchten ist. Auch kann sich eine Schwankung in der Schichtdicke über die Fläche auf die erzeugte Temperatur auswirken und zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung führen.The possibility of producing layers that only have minimal tolerances, e.g. 1% deviate from the desired layer thickness, is particularly important in the case of the layer thicknesses according to the invention, since otherwise there is fear of direct contact between the contacted electrode and the floating electrode, intermediate layer, inner tube, container or roller shell. A fluctuation in the layer thickness over the surface can also affect the temperature generated and lead to an uneven temperature distribution.

Das Stützmaterial bewirkt weiterhin, daß der Stromfluß nicht den kürzesten Weg zwischen den Elektroden und der schwimmenden Elektrode, der Zwischenschicht, dem Innenrohr, dem Behälter bzw. dem Walzenmantel nehmen kann, sondern an dem Füllmaterial abgelenkt oder aufgespalten wird. Dadurch wird eine optimale Ausnutzung der zugeführten Energie erzielt.The support material also has the effect that the current flow cannot take the shortest path between the electrodes and the floating electrode, the intermediate layer, the inner tube, the container or the roller jacket, but is deflected or split up on the filling material. This ensures optimal use of the energy supplied.

Der Gegenstand der Erfindung - das erfindungsgemäße Heizelement, das erfindungsgemäße Rohr, die erfindungsgemäße Transportvorrichtung und die erfindungsgemäße Walze - wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.The subject matter of the invention - the heating element according to the invention, the tube according to the invention, the transport device according to the invention and the roller according to the invention - is explained below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:

Figur 1
einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizelementes;
Figur 2
schematische Seitenansicht einer Ausführungsform mit mehreren schwimmenden Elektroden.
Figur 3
Prinzipskizze der sich bei einer Ausführungsform gemäß Figur 2 ausbildenden Zonen.
Fig. 4
Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohres ohne Wärmedämmschicht
Fig. 5
Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohres mit einer Wärmedämmschicht;
Fig. 6
Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Wärmedämmschicht;
Fig. 7
Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem in die Wärmedämmschicht eingebrachten Widerstandsheizelement;
Fig. 8
perspektivische Ansicht der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 9
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizwalze mit einer zwischen den Elektroden eingeschlossenen Widerstandsschicht;
Figur 10
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Heizwalze mit zwei nebeneinander angeordneten Elektroden auf einer Seite der Widerstandsschicht;
Show it:
Figure 1
a partial section through an embodiment of the heating element according to the invention;
Figure 2
schematic side view of an embodiment with several floating electrodes.
Figure 3
Schematic diagram of the zones forming in an embodiment according to FIG. 2.
Fig. 4
Sectional view of an embodiment of a pipe according to the invention without a thermal barrier coating
Fig. 5
Sectional view of an embodiment of a pipe according to the invention with a thermal barrier coating;
Fig. 6
Sectional view of an embodiment of a device according to the invention without a thermal barrier coating;
Fig. 7
Sectional view of an embodiment of a device according to the invention with a resistance heating element introduced into the thermal insulation layer;
Fig. 8
perspective view of the embodiment of a device according to the invention shown in FIG. 7;
Figure 9
an embodiment of the heating roller according to the invention with a resistance layer enclosed between the electrodes;
Figure 10
a longitudinal section through a heating roller according to the invention with two electrodes arranged side by side on one side of the resistance layer;

Das Heizelement 1 weist eine dünne Widerstandsschicht 2 und zwei flächige Elektroden 3 und 4, die in einem Abstand nebeneinander angeordnet sind und die Widerstandsschicht im wesentlichen vollständig bedecken, auf. Auf der gegenüberliegenden Seite der Widerstandsschicht 2 ist eine schwimmende Elektrode 5 angeordnet, die die Widerstandsschicht über die gesamte, von den Elektroden 3 und 4 sowie dem Abstand zwischen diesen gebildete, Fläche bedeckt. Werden die Elektroden 3 und 4 mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) kontaktiert, so verteilt sich der Strom zunächst in der Elektrode 3 fließt dann durch die Widerstandsschicht 2 im wesentlichen senkrecht zu deren Fläche zu der schwimmenden Elektrode 5, wird in dieser weitergeleitet und durchfließt die Widerstandsschicht 2 zu der Elektrode 4 und wird von dort abgeführt. Je nach Kontaktierung der Elektroden 3 und 4 kann der Stromfluß auch in der entgegengesetzten Richtung erfolgen. In der dargestellten Ausführungsform wird die Isolierung zwischen den Elektroden 3 und 4 durch einen Luftspalt gebildet.The heating element 1 has a thin resistance layer 2 and two flat electrodes 3 and 4, which are arranged next to one another at a distance and essentially completely cover the resistance layer. A floating electrode 5 is arranged on the opposite side of the resistance layer 2 and covers the resistance layer over the entire area formed by the electrodes 3 and 4 and the distance between them. If the electrodes 3 and 4 are contacted with a current source (not shown), the current is initially distributed in the Electrode 3 then flows through the resistance layer 2 substantially perpendicular to its surface to the floating electrode 5, is passed on in this and flows through the resistance layer 2 to the electrode 4 and is removed from there. Depending on the contacting of the electrodes 3 and 4, the current flow can also take place in the opposite direction. In the embodiment shown, the insulation between the electrodes 3 and 4 is formed by an air gap.

In Figur 2 ist ein Heizelement gezeigt, bei dem eine dünne Widerstandsschicht 2 vorliegt. Auf einer Seite der Widerstandsschicht 2 sind zwei flächige Elektroden 3 und 4 und mehrere dazwischen angeordnete schwimmende Elektroden 5 vorgesehen. Die Elektroden 3, 4 und die schwimmenden Elektroden 5 sind voneinander beabstandet und zu den an der gegenüberliegenden Seite der Widerstandsschicht 2 angeordneten schwimmenden Elektroden 5 versetzt. Der an die Elektroden 3, 4 angelegte Strom durchfließt bei diesem Aufbau die Widerstandsschicht 2 und die schwimmenden Elektroden 5 in der Richtung, die in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist. Bei diesem Stromfluß dient die Widerstandsschicht 2 als eine Serienschaltung mehrerer elektrischer Widerstände, wodurch eine hohe Leistung erzielt werden kann und gleichzeitig in den einzelnen Bereichen bzw. Zonen der Widerstandsschicht eine geringe Spannung herrscht. Hierbei wird sowohl der Widerstand in der Dicke der Widerstandsschicht 2, als auch der Oberflächenwiderstand in den Abständen zwischen den schwimmenden Elektroden 5 bzw. der schwimmenden Elektrode 5 und der Elektrode 3 bzw. 4 genutzt. Zudem bietet der große räumliche Abstand zwischen den kontaktierten Elektroden den Vorteil, daß eine unmittelbare Berührung zwischen diesen vermieden werden kann.FIG. 2 shows a heating element in which there is a thin resistance layer 2. Two flat electrodes 3 and 4 and a plurality of floating electrodes 5 arranged between them are provided on one side of the resistance layer 2. The electrodes 3, 4 and the floating electrodes 5 are spaced apart and offset from the floating electrodes 5 arranged on the opposite side of the resistance layer 2. In this construction, the current applied to the electrodes 3, 4 flows through the resistance layer 2 and the floating electrodes 5 in the direction indicated by arrows in the drawing. With this current flow, the resistance layer 2 serves as a series connection of a plurality of electrical resistors, as a result of which high performance can be achieved and at the same time a low voltage prevails in the individual regions or zones of the resistance layer. Here, both the resistance in the thickness of the resistance layer 2 and the surface resistance in the distances between the floating electrodes 5 or the floating electrode 5 and the electrodes 3 or 4 are used. In addition, the large spatial distance between the contacted electrodes has the advantage that direct contact between them can be avoided.

Figur 3 zeigt eine Prinzipskizze anhand derer die elektrotechnische Dimensionierung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Widerstandsheizelementes erläutert werden soll. Ausgehend von der im Einzelfall gewünschten Flächenheizleistung des gesamten Widerstandsheizelementes wird zunächst aus dem Quotienten der an den kontaktierten Elektroden anzulegender Gesamtspannung und der an den einzelnen stets in Serie geschalteten Teilzonen anliegenden einheitlichen maximalen Teilspannung die Anzahl der in der Breite des Widerstandsheizelement erforderlichen Heizzonen ermittelt. Die Länge der Heizzone wird mit S bezeichnet, die Breite Z der einzelnen Zonen selbst wird nach folgendem Ansatz berechnet: Z= B-n · A / 2 - 2 · K n FIG. 3 shows a schematic diagram on the basis of which the electrotechnical dimensioning of an embodiment of the resistance heating element according to the invention is to be explained. Based on the desired in individual cases The surface heating power of the entire resistance heating element is first determined from the quotient of the total voltage to be applied to the contacted electrodes and the uniform maximum partial voltage applied to the individual partial zones which are always connected in series. The number of heating zones required in the width of the resistance heating element. The length of the heating zone is designated S, the width Z of the individual zones themselves is calculated using the following approach: Z = BnA / 2 - 2K n

Wobei:

B =
Gesamtbreite des Flächenheizelementes (mm)
A =
Abstand zwischen den schwimmenden Elektroden bzw. der schwimmende Elektrode und der Elektrode auf einer Seite der Widerstandsschicht (mm)
K =
Breite des Randstreifens (mm)
n =
Anzahl der einzelnen in Serie geschalteten Heizzonen
In which:
B =
Total width of the surface heating element (mm)
A =
Distance between the floating electrodes or the floating electrode and the electrode on one side of the resistance layer (mm)
K =
Edge strip width (mm)
n =
Number of individual heating zones connected in series

Die Breite der einzelnen abwechselnd an der einen und anderen Oberfläche der Widerstandsschicht angeordneten Elektroden bzw. schwimmenden Elektroden ergibt sich aus der Summe zweier Zonenbreiten und dem Abstand A der auf einer Seite der Widerstandsschicht angeordneten Elektroden.The width of the individual electrodes or floating electrodes arranged alternately on one and the other surface of the resistance layer results from the sum of two zone widths and the distance A of the electrodes arranged on one side of the resistance layer.

Die Heizleistung Nz einer einzelnen Zone des Widerstandsheizelementes ergibt sich aus: N Z = U Z · I G = U Z 2 · L = U Z 2 · S · Z/ρ · D The heating power N z of an individual zone of the resistance heating element results from: N Z = U Z · I G = U Z 2 · L = U Z 2 · S · Z / ρ · D

Wobei

U =
aufgrund der im einzelnen Anwendungsfall erforderlichen elektrische Isolation (Durchschlagfestigkeit) der Widerstandsheizschicht am Teilwiderstand anliegende, zulässige maximale elektrische Zonenspannung (V)
I =
Stromstärke, die aufgrund der Serienschaltung an allen Teilwiderständen konstant und gleich dem Gesamtstrom ist (A)
L =
elektrischer Leitwert der intrinsisch leitenden Polymer-Widerstandsschicht (S)
ρ =
spezifischer Widerstand der Polymerschicht (Ω · mm)
S =
Länge der Elektrode des Widerstandsheizelementes (mm)
Z =
Breite der einzelnen Heizzonen (mm)
D =
Dicke der Widerstandsschicht (mm)
In which
U =
due to the required electrical insulation (dielectric strength) of the resistance heating layer at the partial resistor, permissible maximum electrical zone voltage (V)
I =
Amperage that is constant due to the series connection of all partial resistors and equal to the total current (A)
L =
electrical conductivity of the intrinsically conductive polymer resistance layer (S)
ρ =
specific resistance of the polymer layer (Ω · mm)
S =
Length of the electrode of the resistance heating element (mm)
Z =
Width of the individual heating zones (mm)
D =
Resistance layer thickness (mm)

Die Elektroden sowie die schwimmende Elektrode können bei dem erfindungsgemäßen Heizelement z.B. aus Metallfolien oder Metallblechen bestehen. Weiterhin kann die elektrisch leitende Schicht an der der Widerstandsschicht abgewandten Seite mit einem schwarzen Kunststoff beschichtet sein. Durch diese zusätzliche Schicht kann das erfindungsgemäße Heizelement die Funktion eines schwarzen Strahlers annehmen und eine Tiefenwirkung der erzeugten Strahlung erzeugen.The electrodes and the floating electrode can be used in the heating element according to the invention e.g. consist of metal foils or metal sheets. Furthermore, the electrically conductive layer can be coated with a black plastic on the side facing away from the resistance layer. Through this additional layer, the heating element according to the invention can assume the function of a black radiator and produce a depth effect of the radiation generated.

Bei dem erfindungsgemäßen Heizelement können eine Vielzahl von Elektroden auf der einen Seite der Widerstandsschicht vorgesehen sein. Durch däs Vorsehen mehrerer Elektroden, die durch Isolierungen voneinander getrennt sind nebeneinander angeordnet und jeweils als Elektrodenpaare dienen, die mit Spannungen beaufschlagt werden können, kann eine zonenweise Erwärmung des Heizelementes erzielt werden.In the heating element according to the invention, a plurality of electrodes can be provided on one side of the resistance layer. By providing a plurality of electrodes which are separated from one another by insulations and are arranged next to one another and each serve as pairs of electrodes which can be subjected to voltages, zone-by-zone heating of the heating element can be achieved.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Isolierung zwischen den Elektroden durch ein Isoliermaterial, das in den zwischen den Elektroden bestehenden Spalt eingebracht wird, zu verwirklichen. Als Isoliermaterial können herkömmliche Dielektrika, insbesondere Kunststoffe verwendet werden.It is also within the scope of the invention to realize the insulation between the electrodes by means of an insulating material which is introduced into the gap existing between the electrodes. Conventional dielectrics, in particular plastics, can be used as the insulating material.

Falls die Oberfläche des Heizelementes, die dem zu beheizenden Körper zugewandt ist, spannungsfrei gehalten werden soll, kann die Widerstandsschicht bzw. die schwimmende Elektrode durch Polyester-, PTFE-, Polyimid- und anderen Folien beschichtet sein. Die Verwendung dieser herkömmlichen Isoliermaterialien und der einfachen Form, z.B. einer Folie, wird bei dem erfindungsgemäßen Heizelement dadurch möglich, daß die schwimmende Elektrode nicht mit Kontakten versehen ist und somit eine glatte Oberfläche aufweist.If the surface of the heating element facing the body to be heated is to be kept stress-free, the resistance layer can be used or the floating electrode can be coated with polyester, PTFE, polyimide and other foils. The use of these conventional insulating materials and the simple shape, for example a film, is possible in the heating element according to the invention in that the floating electrode is not provided with contacts and thus has a smooth surface.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäß eingesetzten Widerstandsschicht kann das Heizelement unterschiedlichste Formen aufweisen. Das Widerstandsheizelement kann in Form eines Bandes vorliegen, dessen Länge größer als dessen Breite ist und bei dem die Elektroden Streifen darstellen, die sich über die gesamte Länge des Bandes erstrecken und die in Breitenrichtung des Widerstandsheizelementes nebeneinander angeordnet sind. Auch quadratische Formen sind mit dem erfindungsgemäßen Heizelement möglich.By using the resistance layer used according to the invention, the heating element can have a wide variety of shapes. The resistance heating element can be in the form of a band, the length of which is greater than its width and in which the electrodes represent strips which extend over the entire length of the band and which are arranged next to one another in the width direction of the resistance heating element. Square shapes are also possible with the heating element according to the invention.

Das Widerstandsheizelement kann z.B. innen oder außen an einem Rohr angebracht werden. Hierbei ist die einseitige Kontaktierung des Heizelementes von besonderem Vorteil, da der Wärmeübergang von dem Widerstandsheizelement zu dem zu beheizenden Körper, z.B. einem Rohr, nicht durch Kontakte behindert wird. Auch die elektrische Isolierung zwischen dem zu beheizenden Körper und dem Widerstandsheizelement wird durch den Wegfall von Kontaktstellen an der elektrisch leitenden Schicht vereinfacht.The resistance heating element can e.g. be attached inside or outside on a pipe. The one-sided contacting of the heating element is of particular advantage here, since the heat transfer from the resistance heating element to the body to be heated, e.g. a pipe, not hindered by contacts. The electrical insulation between the body to be heated and the resistance heating element is also simplified by the elimination of contact points on the electrically conductive layer.

In Fig. 4 besteht das beheizbare Rohr 10 aus einem Innenrohr 11 und einer auf diesem angeordneten Widerstandsschicht 12, die das Innenrohr 11 vollumfänglich bedeckt. Auf der Widerstandsschicht 12 sind zwei Elektroden 13 und 14 angeordnet, die flächig ausgestaltet sind und durch eine elektrische Isolierung 16 voneinander getrennt sind. Wird Strom von einer Stromquelle (nicht gezeigt) an die Elektroden 13, 14 angelegt, so durchfließt dieser die Widerstandsschicht 12 und gelangt von der einen Elektrode 13 zum Innenrohr 11. Das Innenrohr 11 besteht bei dieser Ausführungsform vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material. Der Strom wird in der Wand des Innenrohres 11 weitergeleitet und fließt durch die Widerstandsschicht 12 zu der zweiten Elektrode 14. Durch diesen Heizstrom wird die gesamte Widerstandsschicht 12 erwärmt und kann über das Innenrohr 11 diese Wärme an das Innere des Rohres abgeben.4, the heatable tube 10 consists of an inner tube 11 and a resistance layer 12 arranged thereon, which completely covers the inner tube 11. Two electrodes 13 and 14 are arranged on the resistance layer 12, which are flat and are separated from one another by electrical insulation 16. If current is applied to the electrodes 13, 14 from a current source (not shown), it flows through the resistance layer 12 and passes from the one electrode 13 to the inner tube 11. In this embodiment, the inner tube 11 is preferably made of an electrically conductive material. The current is passed on in the wall of the inner tube 11 and flows through the resistance layer 12 to the second electrode 14. The entire resistance layer 12 is heated by this heating current and can release this heat to the inside of the tube via the inner tube 11.

In Fig. 5 ist an einen Teil des Umfangs des Innenrohres 11 ein Widerstandsheizelement 12, 13, 14, 15, 16 angelegt. Dieses weist eine dem Innenrohr 11 zugewandte elektrisch leitende Schicht 15 auf. Diese Schicht 15 ist eben ausgebildet und auf der dem Innenrohr 11 abgewandten Seite mit einer Widerstandsschicht 12 bedeckt. Auf der Widerstandsschicht 12sind zwei Elektroden 13 und 14 voneinander beabstandet angeordnet. Das Innenrohr 11 ist über den Bereich, der nicht mit dem Widerstandsheizelement in Kontakt steht, mit einer Wärmedämmschicht 17 bedeckt. Um diese Wärmedämmschicht 17 ist eine Dämmschale 18 angeordnet, die sowohl die Wärmedämmschicht 17 als auch das Widerstandsheizelement 12, 13, 14, 15, 16 umschließt. Das Rohr weist weiterhin Stromversorgungseinrichtungen 19 auf. Die Stromversorgungseinrichtungen 19 sind mit Zuleitungen 19a verbunden, die parallel zu der Achse des Innenrohres 11 durch die Dämmschale 18 verlaufen. Diese Zuleitungen 19a erstrecken sich durch die gesamte Länge des Rohres und können am Ende des Rohres an eine Stromquelle (nicht dargestellt) angeschlossen oder mit den Zuleitungen 19a des nächsten Rohres kontaktiert werden. Zwischen der dem Innenrohr 11 zugewandten elektrisch leitenden Schicht 12 und dem Innenrohr 11 können Materialien zur Verbesserung des Wärmeübergangs vorgesehen sein. Diese können sein: Wärmeleiterpasten, Kissen mit wärmeleitendem Material, Silikongummi und andere. Das Widerstandsheizelement 12, 13, 14, 15, 16 kann bei dieser Ausführungsform aber auch an die Krümmung des Innenrohres 11 angepaßt sein, wodurch ein unmittelbarer Wärmeübergang gewährleistet wird.5, a resistance heating element 12, 13, 14, 15, 16 is applied to part of the circumference of the inner tube 11. This has an electrically conductive layer 15 facing the inner tube 11. This layer 15 is flat and is covered with a resistance layer 12 on the side facing away from the inner tube 11. Two electrodes 13 and 14 are spaced apart from one another on the resistive layer 12. The inner tube 11 is covered with a heat insulation layer 17 over the area that is not in contact with the resistance heating element. An insulating shell 18 is arranged around this thermal insulation layer 17, which encloses both the thermal insulation layer 17 and the resistance heating element 12, 13, 14, 15, 16. The tube also has power supply devices 19. The power supply devices 19 are connected to feed lines 19 a, which run parallel to the axis of the inner tube 11 through the insulating shell 18. These leads 19a extend through the entire length of the tube and can be connected to a power source (not shown) at the end of the tube or can be contacted with the leads 19a of the next tube. Materials for improving the heat transfer can be provided between the electrically conductive layer 12 facing the inner tube 11 and the inner tube 11. These can be: thermal paste, pillows with heat-conducting material, silicone rubber and others. The resistance heating element 12, 13, 14, 15, 16 in this embodiment can also be applied to the curvature of the inner tube 11 be adapted, whereby an immediate heat transfer is guaranteed.

Die Elektroden 13,14 erstrecken sich bei den gezeigten Ausführungsformen in Längsrichtung des Rohres und sind umfänglich nebeneinander angeordnet. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die Elektroden 13, 14 auf der Widerstandsschicht 12 so anzuordnen, daß diese sich in Richtung des Umfangs des Rohres erstrecken und axial nebeneinander angeordnet sind.In the embodiments shown, the electrodes 13, 14 extend in the longitudinal direction of the tube and are arranged circumferentially next to one another. However, it is also within the scope of the invention to arrange the electrodes 13, 14 on the resistance layer 12 such that they extend in the direction of the circumference of the tube and are arranged axially next to one another.

Das erfindungsgemäße Rohr kann ein beliebig langes Rohrstück sein. Solche Rohrstücke können wahlweise mit weiteren erfindungsgemäßen Rohren oder mit herkömmlichen nicht beheizbaren Rohrstücken zu einer Rohrleitung verbunden werden. Somit ist es möglich, ausschließlich die Bereiche der Leitung zu beheizen, bei denen eine gewisse Temperatur eingestellt werden muß, um z.B. ein Einfrieren zu vermeiden. Durch diese selektive Beheizung können die Kosten für eine Rohrleitung optimiert werden. Es können erfindungsgemäße Rohre in Längen von 10 cm, aber auch bis zu 2 m hergestellt werden.The pipe according to the invention can be any length of pipe. Such pipe sections can optionally be connected to further pipes according to the invention or with conventional non-heatable pipe sections to form a pipeline. It is therefore possible to heat only those areas of the line where a certain temperature has to be set, e.g. to avoid freezing. This selective heating allows the costs for a pipeline to be optimized. Pipes according to the invention can be produced in lengths of 10 cm, but also up to 2 m.

Werden die Elektroden des Heizelementes mit Gleichstrom beaufschlagt und besteht das Innenrohr aus einem elektrisch leitenden Material, so kann an dem Innenrohr eine kathodische Schutzspannung erzeugt werden, die eine Korrosion des Rohres verhindert.If direct current is applied to the electrodes of the heating element and the inner tube is made of an electrically conductive material, then a cathodic protective voltage can be generated on the inner tube, which prevents corrosion of the tube.

Mit einem Rohr gemäß der vorliegenden Erfindung können z.B. Pipelines auch in Gebieten verlegt werden, wo ein Einfrieren von Rohren befürchtet werden muß.With a pipe according to the present invention e.g. Pipelines will also be installed in areas where there is a risk of pipe freezing.

In Fig. 6 besteht die Vorrichtung 20 aus einem rohrförmigen Behälter 21 und einer auf diesem angeordneten Widerstandsschicht 22, die den Behälter 21 vollumfänglich bedeckt. Auf der Widerstandsschicht 22 sind zwei Elektroden 24 und 24 angeordnet, die flächig ausgestaltet sind und durch eine elektrisch Isolierung 26 voneinander getrennt sind. Wird Strom von einer Stromquelle (nicht gezeigt) an die Elektroden 23, 24 angelegt, so durchfließt dieser die Widerstandsschicht 22 und gelangt von der einen Elektrode 23 zum Behälter 21. Der Behälter 21 besteht bei dieser Ausführungsform vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material. Der Strom wird in der Wand des Behälters 21 weitergeleitet und fließt durch die Widerstandsschicht 22 zu der zweiten Elektrode 24. Durch diesen Heizstrom wird die gesamte Widerstandsschicht 22 erwärmt und kann über den Behälter 21 diese Wärme an das Innere des Behälters abgeben.6, the device 20 consists of a tubular container 21 and a resistance layer 22 arranged thereon, which completely covers the container 21. There are two electrodes on the resistance layer 22 24 and 24 are arranged, which are flat and are separated from one another by electrical insulation 26. If current is applied to the electrodes 23, 24 from a current source (not shown), it flows through the resistance layer 22 and reaches the container 21 from one electrode 23. The container 21 in this embodiment preferably consists of an electrically conductive material. The current is passed on in the wall of the container 21 and flows through the resistance layer 22 to the second electrode 24. This heating current heats the entire resistance layer 22 and can release this heat to the interior of the container via the container 21.

In Fig. 7 ist an einen Teil des Umfangs eines rohrformigen Behälters 21 ein Widerstandsheizelement angelegt. Dieses weist eine dem Behälter 21 zugewandte elektrisch leitende Schicht 25 auf. Diese Schicht 25 ist flach ausgebildet und auf der dem Behälter 21 abgewandten Seite mit einer Widerstandsschicht 22 bedeckt. Auf der Widerstandsschicht 22 sind zwei Elektroden 23 und 24 voneinander beabstandet angeordnet. Der Behälter 21 ist über den Bereich, der nicht mit dem Widerstandsheizelement in Kontakt steht, mit einer Wärmedämmschicht 27 bedeckt. Um diese Wärmedämmschicht 27 ist eine Dämmschale 28 angeordnet, die sowohl die Wärmedämmschicht 27 als auch das Widerstandsheizelement 22, 23, 24, 25, 26 umschließt. Die Vorrichtung weist weiterhin Stromversorgungseinrichtungen 29 auf. Die Stromversorgungseinrichtungen 29 sind mit Zuleitungen 29a verbunden, die parallel zu der Achse des rohrförmigen Behälters 21 durch die Dämmschale 28 verlaufen. Diese Zuleitungen 29a erstrecken sich durch die gesamte Länge der Dämmschale 28 und können am Ende an eine Stromquelle (nicht dargestellt) angeschlossen oder mit den Zuleitungen 29a einer weiteren auf dem Behälter 21 angeordneten Dämmschale 28 mit Widerstandsheizelement und Wärmedämmschicht 27 kontaktiert werden. Zwischen der dem Behälter 21 zugewandten elektrisch leitenden Schicht 25 und dem Behälter 21 können Materialien zur Verbesserung des Wärmeübergangs vorgesehen sein. Diese können sein: Wärmeleiterpasten, Kissen mit wärmeleitendem Material, Silikongummi und andere. Das Widerstandsheizelement 22,23,24,25,26 kann bei dieser Ausführungsform aber auch an die Krümmung des Behälters 21 angepaßt sein, wodurch ein unmittelbarer Wärmeübergang gewährleistet wird.In Fig. 7, a resistance heating element is applied to a part of the circumference of a tubular container 21. This has an electrically conductive layer 25 facing the container 21. This layer 25 is flat and is covered on the side facing away from the container 21 with a resistance layer 22. Two electrodes 23 and 24 are arranged at a distance from one another on the resistance layer 22. The container 21 is covered with a thermal insulation layer 27 over the area that is not in contact with the resistance heating element. An insulation shell 28 is arranged around this heat insulation layer 27, which encloses both the heat insulation layer 27 and the resistance heating element 22, 23, 24, 25, 26. The device also has power supply devices 29. The power supply devices 29 are connected to feed lines 29a which run through the insulating shell 28 parallel to the axis of the tubular container 21. These feed lines 29a extend through the entire length of the insulation shell 28 and can be connected at the end to a power source (not shown) or can be contacted with the feed lines 29a of a further insulation shell 28 with resistance heating element and heat insulation layer 27 arranged on the container 21. Between the electrically conductive layer 25 facing the container 21 and the container 21 may be provided materials to improve heat transfer. These can be: thermal paste, pillows with heat-conducting material, silicone rubber and others. In this embodiment, the resistance heating element 22, 23, 24, 25, 26 can also be adapted to the curvature of the container 21, whereby an immediate heat transfer is ensured.

Die Elektroden 23, 24 erstrecken sich bei den gezeigten Ausführungsformen in Längsrichtung des Behälters 21 und sind in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die Elektroden 23, 24 auf der Widerstandsschicht 22 so anzuordnen, daß diese sich in Richtung des Umfangs des Behälters 21 erstrecken und axial nebeneinander angeordnet sind.In the embodiments shown, the electrodes 23, 24 extend in the longitudinal direction of the container 21 and are arranged next to one another in the circumferential direction. However, it is also within the scope of the invention to arrange the electrodes 23, 24 on the resistance layer 22 such that they extend in the direction of the circumference of the container 21 and are arranged axially next to one another.

In Fig. 8 ist der Behälter 21 über den größten Teil seiner Länge mit einer Dämmschale 28 umgeben. In der Dämmschale 28 ist das Widerstandsheizelement 22,23,24,25,26 sowie die Zuleitungen 29a und die Stromversorgungseinrichtungen 29 angeordnet. Das Widerstandsheizelement erstreckt sich über einen weiten Bereich der Länge der Dämmschale 28 und endet in der Dämmschale 28. Die Zuführungen 29a treten am Ende der Dämmschale aus und können an eine Stromquelle (nicht dargestellt) angeschlossen werden. Die Befestigungsvorrichtungen, mit denen die erfindungsgemäße Transportvorrichtung auf einem Waggon oder einem Lastkraftwagen angeordnet werden kann, sind in Fig. 8 schematisch dargestellt. Diese Befestigungsvorrichtungen sind vorzugsweise so angeordnet, daß weder die Dämmschale noch das Widerstandsheizelement durch das Aufliegen des Behälters auf den Befestigungsvorrichtungen Druckbelastungen ausgesetzt wird.8, the container 21 is surrounded over most of its length with an insulating shell 28. The resistance heating element 22, 23, 24, 25, 26 as well as the feed lines 29a and the power supply devices 29 are arranged in the insulation shell 28. The resistance heating element extends over a wide range of the length of the insulating shell 28 and ends in the insulating shell 28. The feed lines 29a emerge at the end of the insulating shell and can be connected to a power source (not shown). The fastening devices with which the transport device according to the invention can be arranged on a wagon or a truck are shown schematically in FIG. 8. These fastening devices are preferably arranged such that neither the insulating shell nor the resistance heating element is exposed to pressure loads due to the container resting on the fastening devices.

Bei einem erfindungsgemäßen Rohr und einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung können durch die parallel zu der Rohrachse bzw. zu der Behälterachse verlaufenden Zuleitungen mehrere Rohrstücke, die einen erfindungsgemäßen Aufbau aufweisen, bzw. mehrere Dämmschalen mit einem Widerstandsheizelement und einer Wärmedämmschicht hintereinander bzw. hintereinander auf dem Behälter angeordnet werden und die Stromversorgung der einzelnen Widerstandsheizelemente parallel geschaltet werden. Die Zuleitungen sind durch die Dämmschale vor Beschädigungen bzw. Kontakt mit z.B. Wasser geschützt.In the case of a pipe according to the invention and a transport device according to the invention, a plurality of pipe sections which have a structure according to the invention or a plurality of insulating shells with a resistance heating element and a thermal insulation layer can be arranged one behind the other or one behind the other on the container through the feed lines running parallel to the pipe axis or to the container axis and the power supply of the individual resistance heating elements are connected in parallel. The supply lines are protected from damage or contact with e.g. Water protected.

Bei einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung ist das Widerstandsheizelement vorzugsweise so in der Dämmschale angeordnet, daß es unten an dem Behälter anliegt. Diese Position des Heizelementes weist den Vorteil auf, daß auch bei einem Behälter, der nur in geringem Maße gefüllt ist, die Wärme von dem Heizelement gut abgeführt werden kann.In a transport device according to the invention, the resistance heating element is preferably arranged in the insulating shell in such a way that it rests against the container at the bottom. This position of the heating element has the advantage that even with a container that is only filled to a small extent, the heat can be dissipated well from the heating element.

Bei einem erfindungsgemäßen Rohr und einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtüng können auch ein Widerstandsheizelement wie in Figur 2 gezeigt Anwendung finden. Dieses Widerstandsheizelement wird in dem erfindungsgemäßen Rohr bzw. in der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung so verwendet, daß die Seite des Widerstandsheizelementes, an der die kontaktierten Elektroden angeordnet sind dem Innenrohr bzw. dem Behälter abgewandt ist. Die elektrische. Dimensionierung erfolgt bei Verwendung eines solchen Widerstandsheizelementes entsprechend der Prinzipskizze 3 und der dazugehörigen Berechnungsformeln. Dieses Widerstandsheizelement wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung so verwendet, daß die Seite des Widerstandsheizelementes, an der die Elektroden angeordnet sind dem Behälter abgewandt ist. Die Elektroden und schwimmenden Elektroden werden bei einem Rohr bzw. bei einem zylindrischen Behälter vorzugsweise so angeordnet, daß sie über den Umfang des Behälters voneinander beabstandet sind und sich in axialer Richtung erstrecken. Hierdurch werden über den Umfang mehrere Zonen gebildet in denen jeweils eine gegenüber der angelegten Spannung geringere Spannung herrscht.In a pipe according to the invention and a transport device according to the invention, a resistance heating element as shown in FIG. 2 can also be used. This resistance heating element is used in the tube according to the invention or in the transport device according to the invention such that the side of the resistance heating element on which the contacted electrodes are arranged faces away from the inner tube or the container. The electrical. Dimensioning takes place when using such a resistance heating element according to the schematic diagram 3 and the associated calculation formulas. This resistance heating element is used in the device according to the invention so that the side of the resistance heating element on which the electrodes are arranged faces away from the container. The electrodes and floating electrodes are preferably arranged in a tube or in a cylindrical container so that they are apart from one another over the circumference of the container are spaced and extend in the axial direction. As a result, several zones are formed over the circumference, each of which has a lower voltage than the applied voltage.

Die Wärmedämmschicht dient dazu, Wärmeverluste durch Abstrahlung in die dem Innenrohr bzw. dem Behälter abgewandte Richtung zu vermeiden und die von dem Widerstandsheizelement erzeugte Wärme vorwiegend in Richtung des Innenrohres bzw. des Behälters zu lenken. Die Wärmedämmschicht kann aus Isolationsmaterialien und gegebenenfalls zusätzlich einer Reflektionsschicht bestehen.The heat insulation layer serves to avoid heat losses due to radiation in the direction facing away from the inner tube or the container and to direct the heat generated by the resistance heating element predominantly in the direction of the inner tube or the container. The heat insulation layer can consist of insulation materials and, if appropriate, an additional reflection layer.

Es ist auch möglich, daß das gesamte Innenrohr bzw. der gesamte Behälter von der Wärmedämmschicht umgeben ist und die Widerstandsschicht sowie die flächigen Elektroden und die Zwischenschicht in einer dem Innenrohr bzw. Behälter zugewandten Längsnut der Wärmedämmschicht angeordnet sind. Beim Rohr wird die Abgabe von Wärme über den restlichen Bereich des Umfangs des Innenrohres, der nicht von der Widerstandsschicht bzw. der Zwischenschicht bedeckt ist, durch die Wärmedämmschicht vermieden. Bei dieser Ausführungsform der Transportvorrichtung kann über einen definierten Bereich, in dem das Heizelement an dem Behälter anliegt, Wärme an den Behälter abgegeben werden. Gleichzeitig wird ein Wärmeverlust über den restlichen Bereich des Behälters durch die Wärmedämmschicht vermieden. Durch die Anordnung des Widerstandsheizelementes in der Dämmschicht wird ein guter Kontakt der Dämmschicht über den restlichen Bereich mit dem Innenrohr bzw. Behälter gewährleistet.It is also possible that the entire inner tube or the entire container is surrounded by the thermal insulation layer and the resistance layer as well as the flat electrodes and the intermediate layer are arranged in a longitudinal groove of the thermal insulation layer facing the inner tube or container. In the case of the pipe, the heat insulation layer prevents the release of heat over the remaining area of the circumference of the inner pipe, which is not covered by the resistance layer or the intermediate layer. In this embodiment of the transport device, heat can be emitted to the container over a defined area in which the heating element rests on the container. At the same time, heat loss through the remaining area of the container through the thermal insulation layer is avoided. The arrangement of the resistance heating element in the insulation layer ensures good contact of the insulation layer over the remaining area with the inner tube or container.

Eine solche Ausführungsform der Transportvorrichtung kann auch für Vorrichtungen, bei denen der Behälter eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, verwendet werden. Bei diesen Behältern wird die durch das Widerstandsheizelement erzeugte Wärme über die gesamte Fläche der Behälterwand verteilt und kann so das im Behälter befindliche Medium zusätzlich erwärmen. Durch diesen Aufbau erfolgt somit zum einen eine Erwärmung des Mediums durch Infrarotstrahlung vom Widerstandsheizelement und zum anderen eine unmittelbare Erwärmung durch das Widerstandsheizelement und die Behälterwand.Such an embodiment of the transport device can also be used for devices in which the container has good thermal conductivity. With these containers, the heat generated by the resistance heating element is distributed over the entire surface of the container wall and can thus additionally heat the medium in the container. With this construction, the medium is heated on the one hand by infrared radiation from the resistance heating element and on the other hand is heated directly by the resistance heating element and the container wall.

Die in Fig. 5 bis 8 gezeigten Ausführungsformen des Rohrs bzw. der Transportvorrichtung können zusätzlich mit Anpreßvorrichtungen versehen sein. Diese Anpreßvorrichtungen können wahlweise außen auf die jeweils dargestellten beheizbaren Rohren bzw. erfindungsgemäßen Vorrichtungen aufgebracht werden, z.B. durch Klebebänder oder Spannringe, oder bei der in Fig. 5 bzw. in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform auch unmittelbar an der Außenseite des Widerstandsheizelementes angeordnet sein. Im letzteren Fall können die Vorrichtungen aus Schaumgummi bestehen. Insbesondere bei Behältern bzw. grossen Rohren können auch aufblasbare oder ausschäumbare Kammern an der dem Behälter bzw. Innenrohr abgewandten Seite des Widerstandsheizelementes vorgesehen sein. Durch die Anpressvorrichtungen wird ein konstanter Anpressdruck und dadurch ein guter Wärmeübergang vom Widerstandsheizelement zum Behälter bzw. Innenrohr gewährleistet.The embodiments of the tube or the transport device shown in FIGS. 5 to 8 can additionally be provided with pressing devices. These pressing devices can optionally be applied externally to the heatable pipes or devices according to the invention shown in each case, e.g. by adhesive tapes or tension rings, or in the embodiment shown in FIG. 5 or in FIGS. 7 and 8 also be arranged directly on the outside of the resistance heating element. In the latter case, the devices can be made of foam rubber. In particular in the case of containers or large tubes, inflatable or foamable chambers can also be provided on the side of the resistance heating element facing away from the container or inner tube. The pressing devices ensure a constant contact pressure and thus good heat transfer from the resistance heating element to the container or inner tube.

Der Behälter ist vorzugsweise rohrförmig. Er kann aber auch andere Formen haben, z.B. rechteckig sein.The container is preferably tubular. But it can also have other forms, e.g. be rectangular.

Das Innenrohr bzw. der Behälter kann bei dem erfindungsgemäßen beheizbaren Rohr bzw. der-erfindungsgemäßen Transportvorrichtung z.B. aus Metall oder Kunststoff, insbesondere bzw. bevorzugt Polycarbenat, bestehen. Wird für das Innenrohr bzw. den Behälter ein Material gewählt, das keine elektrische Leitfähigkeit aufweist, so kann das Widerstandsheizelement ei ne Zwischenschicht zwischen dem Innenrohr bzw. Behälter und der Widerstandsschicht aufweisen. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, bei einem solchen Innenrohr bzw. Behälter ein Widerstandsheizelement vorzusehen, das nur die Elektroden und die Widerstandsschicht umfaßt. Bei dieser Ausführungsform wird der Heizstrom von der einen Elektrode über die Widerstandsmasse der Widerstandsschicht, d.h. über das elektrisch leitende Polymer, zu der anderen Elektrode geleitet. Eine solche Stromführung ist bei dem erfindungsgemäßen Rohr bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, da die Struktur der Polymere einen ausreichenden Stromfluß durch die Widerstandsmasse und so eine ausreichende Wärmeerzeugung bewirkt.The inner tube or the container in the heatable tube according to the invention or the transport device according to the invention can consist, for example, of metal or plastic, in particular or preferably polycarbenate. If a material is selected for the inner tube or the container that has no electrical conductivity, the resistance heating element can have an intermediate layer between the inner tube or container and the resistance layer. But it is also within the scope of the invention to provide such an inner tube or container a resistance heating element which only comprises the electrodes and the resistance layer. In this embodiment, the heating current is conducted from one electrode via the resistance mass of the resistance layer, ie via the electrically conductive polymer, to the other electrode. Such a flow of current is possible with the tube or device according to the invention, since the structure of the polymers causes a sufficient current flow through the resistance mass and thus sufficient heat generation.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Zuleitungen, die über die Stromversorgungseinrichtungen mit den Elektroden des Widerstandsheizelementes verbunden sind, auf der äußeren Oberfläche der Dämmschale zu führen.It is within the scope of the invention to lead the leads, which are connected to the electrodes of the resistance heating element via the power supply devices, on the outer surface of the insulating shell.

Als Isolationsstück zwischen den mit Strom kontaktierten Elektroden können bei der Transportvorrichtung herkömmliche elektrisch isolierende Materialien aber auch z.B. Luft bzw. beim erfindungsgemäßen Rohr herkömmliche Dielektrika, insbesondere Kunststoffe, dienen.As an insulation piece between the electrodes contacted with current, conventional electrically insulating materials can also be used in the transport device, e.g. Air or conventional dielectrics, in particular plastics, are used in the tube according to the invention.

Die Anschlüsse zur Versorgung des Heizelementes mit Strom werden je nach Bedarf durch beliebig lange isolierte Litzen, aber auch fest angeklebte Kontakte, hergestellt, wobei bekannte Kontaktierungssysteme eingesetzt werden können.The connections for supplying the heating element with current are made as required by any length of insulated strands, but also firmly glued contacts, whereby known contacting systems can be used.

Es ist auch möglich, nur einen Teil der Länge des Innenrohrs bzw. des Behälters mit dem erfindungsgemäßen Aufbau mit der Dämmschale mit Widerstandsheizelement und Wärmedämmschicht zu versehen. Weiterhin kann wenigstens ein Widerstandsheizelement in der Wärmedämmschicht des Rohrs angeordnet sein bzw. die Größe des Widerstandsheizelementes je nach Anwendung so gewählt werden, daß ein oder mehrere Widerstandsheizelemente in der Wärmedämmschicht des Behälters angeordnet seien können. Diese können sich bei einem Rohr bzw. rohrförmigen Behälter in radialer oder in axialer Richtung erstrecken. Hierbei können die Widerstandsheizelemente z.B. in mehreren Längsnuten einer Dämmschicht angeordnet sein.It is also possible to provide only part of the length of the inner tube or of the container with the structure according to the invention with the insulating shell with a resistance heating element and a thermal barrier coating. Furthermore, at least one resistance heating element can be arranged in the thermal insulation layer of the tube or the size of the resistance heating element can be selected depending on the application so that one or more resistance heating elements are arranged in the thermal insulation layer of the container can. In the case of a tube or tubular container, these can extend in the radial or axial direction. The resistance heating elements can be arranged, for example, in a plurality of longitudinal grooves in an insulation layer.

Das Rohr bzw. die Vorrichtung kann auch einen solchen Aufbau aufweisen, bei dem das Innenrohr bzw. der Behälter durch ein herkömmliches Rohr bzw. einen herkömmlichen Behälter gebildet wird und dieser von zwei Schalenhälften umgeben ist, wobei mindestens eine der Schalenhälften ein Widerstandsheizelement umfaßt. Die Schalenhälften sind vorzugsweise aus Dämmaterial wie z.B. Glasfasern oder Schaumstoff gebildet.The tube or the device can also have a structure in which the inner tube or the container is formed by a conventional tube or a conventional container and this is surrounded by two shell halves, at least one of the shell halves comprising a resistance heating element. The shell halves are preferably made of insulating material such as Glass fibers or foam formed.

In Figur 9 ist eine Heizwalze 30 dargestellt, bei der die Innenseite des Walzenmantels 31 von einer flächigen Elektrode 33 bedeckt ist. Auf dieser Elektrode 33 ist die Widerstandsschicht 32 angeordnet und weist auf der der Elektrode 33 abgewandten Seite eine weitere Elektrode 34 auf. Im Inneren der Walze ist ein Wärmedämmstoff 37 angeordnet, der den Innenraum der Heizwalze vollständig ausfüllt und an der inneren Elektrode 34 anliegt. Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Elektroden 33 und 34 an eine Stromquelle (nicht dargestellt) angeschlossen. Der durch die Widerstandsschicht 32 fließende Strom erwärmt diese und führt dadurch zu einer Erwärmung des Walzenmantels 31.FIG. 9 shows a heating roller 30 in which the inside of the roller jacket 31 is covered by a flat electrode 33. The resistance layer 32 is arranged on this electrode 33 and has a further electrode 34 on the side facing away from the electrode 33. A thermal insulation material 37 is arranged in the interior of the roller, which completely fills the interior of the heating roller and bears against the inner electrode 34. In the illustrated embodiment, electrodes 33 and 34 are connected to a power source (not shown). The current flowing through the resistance layer 32 heats it up and thereby leads to a heating of the roll shell 31.

In Figur 10 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizwalze 30 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Widerstandsschicht 32 unmittelbar auf dem Walzenmantel 31 angeordnet und wird auf ihrer dem Walzenmantel 31 abgewandten Seite von zwei Elektroden 33 und 34 im wesentlichen vollständig bedeckt. Die Elektroden 33 und 34 sind durch eine Isolierung 36 elektrisch voneinander getrennt.FIG. 10 shows an embodiment of the heating roller 30 according to the invention. In this embodiment, the resistance layer 32 is arranged directly on the roller shell 31 and is essentially completely covered on its side facing away from the roller shell 31 by two electrodes 33 and 34. The electrodes 33 and 34 are electrically separated from one another by insulation 36.

Als Material filr die Isolierung 36 können herkömmliche Dielektrika wie Luft oder Kunststoff Anwendung finden.Conventional dielectrics such as air or plastic can be used as the material for the insulation 36.

Die Elektrode 34 kann von der linken Seite und die Elektrode 33 von der rechten Seite der Kopierwalze mit der Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden werden. Der Heizstrom fließt bei dieser Ausführungsform von der ersten Elektrode 33 zu dem Walzenmantel, der vorzugsweise aus einem gut elektrisch leitenden Material besteht, und von diesem durch die Widerstandsmasse 32 zurück zu der weiteren Elektrode 34, oder umgekehrt.The electrode 34 can be connected to the power source (not shown) from the left side and the electrode 33 from the right side of the copying roller. In this embodiment, the heating current flows from the first electrode 33 to the roller shell, which is preferably made of a material which is a good electrical conductor, and from there through the resistance mass 32 back to the further electrode 34, or vice versa.

Werden die mindestens zwei Elektroden auf einer Seite der Widerstandsschicht angeordnet und auf der gegenüberliegenden Seite eine Zwischenschicht aus Material mit hoher Leitfähigkeit vorgesehen, so fließt der Heizstrom von einer Elektrode durch die Widerstandsschicht zu der Zwischenschicht, wird in dieser weitergeleitet und fließt durch die Widerstandsschicht zu der weiteren Elektrode. Aufgrund der Wahl des Widerstandsmaterials ist es aber auch möglich, ohne Zwischenschicht zu arbeiten, selbst wenn der Walzenmantel aus einem nicht leitenden Material besteht. Der Heizstrom fließt in diesem Fall durch die Widerstandsschicht, wobei es aufgrund der Polymerstruktur zu einer Erwärmung der gesamten Widerstandsmasse kommt. Schließlich kann auch der Walzenmantel aus leitendem Material bestehen und zur Leitung des Stromes verwendet werden. Der an die Elektroden angelegte Strom fließt in diesem Fall von einer Elektrode durch die Widerstandsmasse und wird in dem Walzenmantel weitergeleitet, um dann durch die Widerstandsmasse zu der weiteren Elektrode zu gelangen.If the at least two electrodes are arranged on one side of the resistance layer and an intermediate layer made of material with high conductivity is provided on the opposite side, the heating current flows from an electrode through the resistance layer to the intermediate layer, is passed on in this and flows through the resistance layer to the another electrode. Due to the choice of the resistance material, it is also possible to work without an intermediate layer, even if the roller jacket is made of a non-conductive material. In this case, the heating current flows through the resistance layer, the entire resistance mass being heated due to the polymer structure. Finally, the roll shell can also consist of conductive material and can be used to conduct the current. In this case, the current applied to the electrodes flows from one electrode through the resistance mass and is passed on in the roller jacket, in order then to reach the further electrode through the resistance mass.

Bei allen diesen Ausführungsformen, in denen der Strom der Widerstandsmasse von einer Seite zugeführt wird, ist die in den Zonen herrschende Spannung im Gegensatz zu der zweiseitigen Stromzufuhr um die Hälfte reduziert.In all of these embodiments, in which the current is supplied to the resistance mass from one side, the voltage prevailing in the zones is reduced by half in contrast to the two-sided current supply.

Der zwischen den Elektroden vorgesehene Abstand wirkt als zusätzlicher parallel geschalteter Widerstand. Wird Luft als Isolierung 36 gewählt, so wird der Widerstand durch den Abstand der Elektroden zueinander und damit durch den Oberflächenwiderstand bestimmt.The distance provided between the electrodes acts as an additional parallel resistor. If air is selected as the insulation 36, the resistance is determined by the distance between the electrodes and thus by the surface resistance.

Es kann auch ein Widerstandsheizelement wie in Figur 2 gezeigt Anwendung finden. Dieses Widerstandsheizelement wird in der erfindungsgemäßen Heizwalze so verwendet, daß die Seite des Widerstandsheizelementes, an der die kontaktierten Elektroden angeordnet sind dem Walzenmantel abgewandt ist. Die elektrische Dimensionierung erfolgt bei Verwendung eines solchen Widerstandsheizelementes entsprechend der Prinzipskizze 3 und der dazugehörigen Berechnungsformeln.A resistance heating element as shown in FIG. 2 can also be used. This resistance heating element is used in the heating roller according to the invention so that the side of the resistance heating element on which the contacted electrodes are arranged faces away from the roller shell. The electrical dimensioning takes place when using such a resistance heating element in accordance with the schematic diagram 3 and the associated calculation formulas.

Falls die Oberfläche der Heizwalze spannungsfrei gehalten werden soll, so kann eine bekannte Isolierung in Form von Polyester-, Polyimid- und anderen Folien zwischen dem Widerstandsheizelement und dem Walzenmantel vorgesehen sein. Die Stromversorgung der Elektroden erfolgt vorzugsweise über bekannte Kontaktierungstechniken bei flächigen Heizelementen oder über Schleifringe oder über als elektrische Kontakte dienende Lager.If the surface of the heating roller is to be kept free of tension, known insulation in the form of polyester, polyimide and other foils can be provided between the resistance heating element and the roller shell. The electrodes are preferably supplied with current via known contacting techniques for flat heating elements or slip rings or via bearings serving as electrical contacts.

Als Elektroden können je nach Verwendungszweck beispielsweise Metallfolien oder Bleche verwendet werden. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, das Widerstandsheizelement durch Anpressvorrichtungen an den Walzenmantel anzupressen. Als Anpressvorrichtung können z.B. Spannringe verwendet werden, die gleichzeitig als Elektroden dienen können. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Widerstandsheizelement und dem Walzenmantel können thermoplastische Kunststoffe in Form von Folien oder wärmeleitende Pasten zwischen dem Widerstandsheizelement und dem Walzenmantel vorgesehen sein.Depending on the intended use, metal foils or sheets can be used as electrodes. It is also within the scope of the invention to press the resistance heating element onto the roll shell by pressing devices. For example, clamping rings can be used as the pressing device, which can simultaneously serve as electrodes. To improve the heat transfer between the resistance heating element and the roller shell, thermoplastic materials in the form of foils or heat-conducting pastes can be provided between the resistance heating element and the roller shell.

Bei der erfindungsgemäßen Walze können mehrere Widerstandsheizelemente getrennt voneinander über die Länge der Walze verteilt im Walzeninneren vorgesehen sein. Es liegt aber auch im Sinne der Erfindung, eine durchgehende Widerstandsschicht im Walzeninneren vorzusehen, auf die mehrere Elektroden in Form von Segmenten aufgebracht werden. Diese Segmente erstrecken sich über den gesamten Innenumfang des mit der Widerstandsschicht bedeckten Walzenmantels und können leicht in die Walze eingeführt werden. Sie erlauben somit eine schnelle Montage. Weiterhin kann durch das Vorsehen mehrerer Elektroden in der erfindungsgemäßen Heizwalze, die jeweils als Elektrodenpaare fungieren und wahlweise mit Strom beaufschlagt werden, eine Beheizung einzelner Bereiche der Walze erzielt werden. Auch diese Elektroden erstrecken sich vorzugsweise über den gesamten Umfang und sind in axialer Richtung voneinander beabstandet. Bei der Verwendung der Heizwalze als Folierwalze können beispielsweise die Randbereiche der Walze zusätzlich beheizt werden. Durch diese zusätzliche Wärmezufuhr kann eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den Bereich, der mit dem zu beheizenden Gut in Kontakt tritt, erzielt werden, da Temperaturerniedrigungen im Randbereich durch die zusätzliche Beheizung ausgeglichen werden.In the roller according to the invention, several resistance heating elements can be provided separately from one another in the interior of the roller over the length of the roller. However, it is also within the scope of the invention to provide a continuous resistance layer in the interior of the roll, to which a plurality of electrodes are applied in the form of segments. These segments extend over the entire inner circumference of the roll shell covered with the resistance layer and can be easily inserted into the roll. They therefore allow quick assembly. Furthermore, by providing a plurality of electrodes in the heating roller according to the invention, each of which functions as an electrode pair and is optionally supplied with current, heating of individual regions of the roller can be achieved. These electrodes also preferably extend over the entire circumference and are spaced apart from one another in the axial direction. When using the heating roller as a film roller, for example, the edge regions of the roller can be additionally heated. With this additional supply of heat, a uniform temperature distribution over the area which comes into contact with the material to be heated can be achieved, since lower temperatures in the edge area are compensated for by the additional heating.

Im Inneren der Walze kann auf der der Widerstandsschicht abgewandten Seite der Elektroden ein Wärmedämmstoff vorgesehen sein, der das Innere der Walze gegebenenfalls vollständig ausfüllen kann. Dieser Wärmedämmstoff verhindert eine Abstrahlung der Wärme vom Widerstandsheizelement in Richtung des Inneren der Walze und somit einen Wärmestau in der Walze.In the interior of the roller, on the side of the electrodes facing away from the resistance layer, a thermal insulation material can be provided which, if necessary, can completely fill the interior of the roller. This thermal insulation material prevents radiation of the heat from the resistance heating element in the direction of the interior of the roller and thus prevents heat accumulation in the roller.

Die erfindungsgemäße Heizwalze eignet sich besonders für die Verwendung als Kopierwalze in einem Photokopiergerät oder als Folierwalze zum Abdichten von Materialien mit Folien.The heating roller according to the invention is particularly suitable for use as a copying roller in a photocopier or as a foil roller for sealing materials with foils.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung ein Material für die Widerstandsschicht des Widerstandsheizelements, des Rohrs, der Transportvorrichtung und der Heizwalze zu verwenden, dessen Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes negativ ist.It is also within the scope of the invention to use a material for the resistance layer of the resistance heating element, the tube, the transport device and the heating roller, the temperature coefficient of the electrical resistance of which is negative.

Bei einem negativen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes wird ein sehr geringer Einschaltstrom benötigt. Zudem kann das Material der Widerstandsschicht so gewählt werden, daß sich die erfindungsgemäß verwendete Widerstandsmasse bei einer bestimmten Temperatur, z.B. 80°C zurück regelt, so daß ab dieser Temperatur der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes positiv wird.With a negative temperature coefficient of electrical resistance, a very low inrush current is required. In addition, the material of the resistance layer can be selected so that the resistance mass used in accordance with the invention at a certain temperature, e.g. 80 ° C regulates back, so that from this temperature the temperature coefficient of the electrical resistance becomes positive.

Die Widerstandsschicht des Widerstandsheizelements, des Rohrs, der Transportvorrichtung bzw. der Heizwalze kann einen Aufbau aufweisen, in dem verschiedene Widerstandsmaterialien mit unterschiedlichen spezifischen elektrischen Widerständen in Schichten vorliegen.The resistance layer of the resistance heating element, the tube, the transport device or the heating roller can have a structure in which different resistance materials with different specific electrical resistances are present in layers.

Diese Ausführungsform des Widerstandsheizelements, des Rohrs bzw. der Transportvorrichtung weist den Vorteil auf, daß durch die geeignete Wahl der Materialien in der Widerstandsschicht die Seite der Widerstandsschicht von der Wärme an den zu beheizenden Körper, das Innenrohr bzw. den Behälter abgegeben werden soll, höhere Temperaturen aufweisen kann, ohne unterschiedliche Heizströme gesondert z.B. durch Heizdrähte in einzelnen --Schichten der Widerstandsschicht führen zu müssen. Dieser Effekt wird dadurch erzielt, daß der spezifische elektrische Widerstand des verwendeten Polymers von der Schicht, die an den Elektroden anliegt, zu der dem zu beheizenden Körper, Rohr bzw. Behälter zugewandten Seite immer höher gewählt wird. Bei dieser Ausführungsform der Heizwalze kann die dem Walzeninneren zugewandte Seite der Widerstandsschicht aus einem Material bestehen, das einen geringen Widerstand aufweist. Auf dieser Schicht sind weitere Materialien in Schichten aufgebracht, deren spezifischer Widerstand von Schicht zu Schicht steigt. Die dem Walzenmantel zugewandte Seite weist bei dieser Anordnung den höchsten spezifischen Widerstand der Widerstandsschicht auf, so dass diese Oberfläche stärker erwärmt wird, da hier der größere Spannungsabfall auftritt.This embodiment of the resistance heating element, the tube or the transport device has the advantage that the side of the resistance layer is to be released from the heat to the body to be heated, the inner tube or the container by the appropriate choice of materials in the resistance layer Can have temperatures without having to conduct different heating currents separately, for example through heating wires in individual layers of the resistance layer. This effect is achieved in that the specific electrical resistance of the polymer used is selected to be ever higher from the layer which lies against the electrodes to the side facing the body, tube or container to be heated. In this embodiment of the heating roller, the side of the resistance layer facing the interior of the roller can consist of a material which has a low resistance. On this layer, other materials are applied in layers, their specific resistance increases from layer to layer. In this arrangement, the side facing the roll shell has the highest specific resistance of the resistance layer, so that this surface is heated more, since the greater voltage drop occurs here.

Das Widerstandsheizelement, das Rohr, die Transportvorrichtung, bzw. die Walze gemäß der Erfindung kann aufgrund der verwendeten Widerstandsschicht und der Kontaktierung sowohl mit niedrigen Spannungen von beispielsweise 24V als auch mit sehr hohen Spannungen von beispielsweise 240, 400 und bis zu 1000V betrieben werden.The resistance heating element, the tube, the transport device or the roller according to the invention can be operated with low voltages of, for example, 24V and also with very high voltages of, for example, 240, 400 and up to 1000V due to the resistance layer used and the contacting.

In dem Widerstandsheizelement, dem Rohr, der Transportvorrichtung, bzw. der Walze gemäß der Erfindung können Flächenheizleistungen von größer 10 kW/m2, vorzugsweise größer 30 kW/m2 erzielt werden. Mit der Heizwalze sind Leistungen bis zu 60kW/m2 erzielbar. Diese Heizleistung von bis zu 60 kW/m2 kann auch mit einer Schichtdicke der Widerstandsschicht von 1 mm erzielt werden. Der Leistungsabfall mit der Zeit kann kleiner als 0,01% pro Jahr bei einer Dauerbeaufschlagung mit einer Spannung von 240 V sein.In the resistance heating element, the pipe, the transport device or the roller according to the invention, surface heating outputs of greater than 10 kW / m 2 , preferably greater than 30 kW / m 2 can be achieved. With the heating roller, outputs of up to 60 kW / m 2 can be achieved. This heating output of up to 60 kW / m 2 can also be achieved with a layer thickness of the resistance layer of 1 mm. The drop in performance over time can be less than 0.01% per year with a continuous exposure to a voltage of 240 V.

Die mit dem Widerstandsheizelement, dem Rohr, der Transportvorrichtung, bzw. der Walze erzielbare Temperatur ist durch die thermischen Eigenschaften des gewählten Polymers begrenzt, kann aber mehr als 240°C und bis zu 500°C betragen. Insbesondere ist das Polymer so zu wählen, dass auch bei den angestrebten Temperaturen die Leitung weiterhin durch Elektronen-Leitung erfolgt.The temperature that can be achieved with the resistance heating element, the tube, the transport device or the roller is limited by the thermal properties of the polymer selected, but can be more than 240 ° C. and up to 500 ° C. In particular, the polymer should be selected so that the conduction continues to be carried out by electron conduction, even at the desired temperatures.

Als elektrisch leitendes Polymer können erfindungsgemäß in den Widerstandsschichten des Widerstandsheizelementes, des beheizbaren Rohres und der Heizwalze insbesondere solche Polymere verwendet werden, die durch Metall- oder Halbmetallatome, die an die Polymere angelagert sind, leitfähig sind. Diese Polymere besitzen einen spezifischen Durchgangswiderstand im Bereich der Werte, die von Halbleitern erzielt werden. Er kann bis zu 102 aber höchstens 105 Ω·cm betragen. Solche Polymere können durch ein Verfahren erhalten werden, bei dem Polymer-Dispersionen, Polymer-Lösungen oder Polymere mit Metall- oder Halbmetallverbindungen oder deren Lösung in einer Menge versetzt werden, so daß auf ein Polymer-Molekül annähernd ein Metall- oder Halbmetallatom kommt. Dieser Mischung wird ein Reduktionsmittel in geringem Überschuß zugegeben oder durch bekannte thermische Zersetzung Metalloder Halbmetallatome gebildet. Anschließend werden die gebildeten oder noch vorhandenen Ionen ausgewaschen und die Dispersionslösung oder das Granulat kann gegebenenfalls mit Graphit oder Ruß versetzt werden.According to the invention, the electrically conductive polymer used in the resistance layers of the resistance heating element, the heatable tube and the heating roller are, in particular, those polymers which are conductive through metal or semimetal atoms which are attached to the polymers. These polymers have a specific one Volume resistance in the range of values achieved by semiconductors. It can be up to 10 2 but at most 10 5 Ω · cm. Such polymers can be obtained by a process in which polymer dispersions, polymer solutions or polymers are mixed with metal or semimetal compounds or their solution in an amount so that there is approximately one metal or semimetal atom on a polymer molecule. A small excess of a reducing agent is added to this mixture or metal or semimetal atoms are formed by known thermal decomposition. The ions formed or still present are then washed out and the dispersion solution or the granules can optionally be mixed with graphite or soot.

Die erfindungsgemäß eingesetzten elektrisch leitenden Polymere sind vorzugsweise frei von Ionen. Maximal beträgt der Gehalt an freien Ionen 1 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Widerstandsschicht. Die Ionen werden entweder wie oben beschrieben ausgewaschen oder es wird ein geeignetes Reduktionsmittel zugegeben. Das Reduktionsmittel wird in einem solchen Verhältnis zugegeben, daß die Ionen vollständig reduziert werden können. Der geringe Anteil an Ionen, vorzugsweise die Ionenfreiheit der erfindungsgemäß verwendeten elektrisch leitenden Polymere bewirkt eine lange Beständigkeit der Widerstandsschicht unter Einwirkung von elektrischen Strömen. Wie sich gezeigt hat, besitzen Polymere, die Ionen zu einem höheren Prozentsatz enthalten, eine nur geringe Alterungsbeständigkeit bei Einwirkung von elektrischen Strömen, da es durch Elektroylse-Reaktionen zur Selbstzerstörung der Widerstandsschicht kommt. Das erfindungsgemäß verwendete elektrisch leitende Polymer hingegen ist aufgrund der geringen Ionenkonzentration auch bei längerer Beaufschlagung mit Strom alterungsbeständig. Als Reducktionsmittel für das oben beschriebene beschriebene Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäß eingesetzten elektrisch leitenden Polymers werden solche Reduktionsmittel verwendet, die entweder keine Ionen bilden, weil sie thermisch bei der Verarbeitung zersetzt werden, wie z.B. Hydrazin, oder mit dem Polymer selbst chemisch reagieren, wie z.B. Formaldehyd oder solche, deren Überschuß oder Reaktionsprodukte sich leicht auswaschen lassen, wie z.B. Hypophosphite. Als Metall oder Halbmetalle werden vorzugsweise Silber, Arsen, Nickel, Graphit oder Molybdän verwendet. Besonders bevorzugt sind solche Metall oder Halbmetallverbindungen, die durch reine thermische Zersetzung das Metall oder Halbmetall ohne störende Reaktionsprodukte bilden. Insbesondere Arsenwasserstoff oder Nickelcarbonyl haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Die erfindungsgemäß verwendeten elektrisch leitenden Polymere können z.B. hergestellt werden, indem das Polymer mit 1-10 Gew-% (bezogen auf das Polymer) einer Vormischung, die nach einer der folgenden Rezepturen hergestellt wurde, versetzt wird.

Beispiel 1:
1470 Gew.Teile Dispersion von Fluorkohlenwasserpolymers (55 % Feststoff in Wasser), 1 Gew.-Teil Netzmittel, 28 Gew.-Teile Silbernitratlösung 10 %, 6 Gew.-Teile Kreide, 8 Gew.-Teile Ammoniak, 20 Gew.-Teile Ruß, 214 Gew.-Teile Graphit, 11 Gew.-Teile Hydrazinhydrat.
Beispiel 2:
1380 Gew.-Teile Acrylharzdispersion 60 Gew.-% in Wasser, 1 Gew.-Teil Netzmittel, 32 Gew.-Teile Silbernitratlösung 10 %ig, 10 Gew.-Teile Kreide, 12 Gew.-Teile Ammoniak, 6 Gew.-Teile Ruß, 310 Gew.-Teile Graphit, 14 Gew.-Teile Hy drazinhydrat.
Beispiel 3:
2200 Gew.-Teile dest. Wasser, 1000 Gew.-Teile Styrol (monomer), 600 Gew.-Teile Ampholytseife (15 %ig), 2 Gew.-Teile Natriumpyrophosphat, 2 Gew.-Teile Kaliumpersulfat, 60 Gew.-Teile Nickelsuflat, 60 Gew.-Teile Natriumhypophospit, 30 Gew.-Teile Adipinsäure, 240 Gew.-Teile Graphit.
The electrically conductive polymers used according to the invention are preferably free of ions. The maximum amount of free ions is 1% by weight based on the total weight of the resistance layer. The ions are either washed out as described above or a suitable reducing agent is added. The reducing agent is added in such a ratio that the ions can be completely reduced. The low proportion of ions, preferably the absence of ions, of the electrically conductive polymers used according to the invention brings about a long resistance of the resistance layer under the action of electrical currents. It has been shown that polymers which contain ions to a higher percentage have only a low resistance to aging under the action of electrical currents, since the resistance layer self-destructs as a result of electroysis reactions. The electrically conductive polymer used according to the invention, however, is resistant to aging due to the low ion concentration even when exposed to current for a long time. As reducing agents for the process described above for producing an electrically conductive polymer used according to the invention, those reducing agents are used which either do not form ions because they are thermally decomposed during processing, such as hydrazine, or react chemically with the polymer itself, such as formaldehyde or those whose excess or reaction products are easily washed out, such as hypophosphites. Silver, arsenic, nickel, graphite or molybdenum are preferably used as metal or semimetals. Those metal or semimetal compounds which form the metal or semimetal without disruptive reaction products by pure thermal decomposition are particularly preferred. In particular, arsine or nickel carbonyl have proven to be particularly advantageous. The electrically conductive polymers used according to the invention can be produced, for example, by adding 1-10% by weight (based on the polymer) of a premix which has been prepared according to one of the following recipes to the polymer.
Example 1:
1470 parts by weight dispersion of fluorocarbon polymer (55% solids in water), 1 part by weight of wetting agent, 28 parts by weight of silver nitrate solution 10%, 6 parts by weight of chalk, 8 parts by weight of ammonia, 20 parts by weight Carbon black, 214 parts by weight of graphite, 11 parts by weight of hydrazine hydrate.
Example 2:
1380 parts by weight of acrylic resin dispersion 60% by weight in water, 1 part by weight of wetting agent, 32 parts by weight of silver nitrate solution 10%, 10 parts by weight of chalk, 12 parts by weight of ammonia, 6 parts by weight Carbon black, 310 parts by weight of graphite, 14 parts by weight of hydrazine hydrate.
Example 3:
2200 parts by weight of dist. Water, 1000 parts by weight of styrene (monomeric), 600 parts by weight of ampholyte soap (15%), 2 parts by weight of sodium pyrophosphate, 2 parts by weight of potassium persulfate, 60 parts by weight of nickel sulfate, 60 parts by weight Sodium hypophosphite, 30 parts by weight of adipic acid, 240 parts by weight of graphite.

Claims (20)

  1. Flat heating element (1) comprising at least two flat electrodes (3, 4) and a resistance layer (2) containing an intrinsically electroconductive polymer having a metal or semimetal doping,
       characterized in that
    - the resistance layer (2) consists to at least 80 percent by volume of the intrinsically conductive polymer that has a specific resistance in the range of values achieved with semiconductors, but at most 105 Ω·cm, preferably at most 102 Ω·cm,
    - the resistance layer (2) has a thickness of 0.1 to 2 mm, preferably 1 mm,
    - the at least two flat electrodes (3, 4) are arranged on one side of the resistance layer (2) at a distance from each other.
  2. Heating element according to claim 1, characterized in that a flat floating electrode (5) is arranged on the side of the resistance layer (2) that is opposite to the two flat electrodes.
  3. Heating element according to claim 2, characterized in that the electrodes (3, 4, 5) consist of a material with a specific electric resistance of less than 10-4 Ω·cm, preferably of less than 10-5 Ω·cm.
  4. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes (3, 4, 5) have a thickness in the range of 50 to 150 µm, preferably of 75 to 100 µm.
  5. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance layer (2) has a positive temperature coefficient of electric resistance.
  6. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance layer (2) is metallized on its surfaces facing the electrodes (3, 4) and/or the floating electrode (5).
  7. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the electrodes (3, 4) on one side of the resistance layer (2) amounts to approximately twice the thickness of resistance layer (2).
  8. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of doping atoms to the number of polymer molecules is at least 2 : 1, and at most 10 : 1.
  9. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance layer (2) in addition contains graphite particles in an amount of preferably at most 20, more particularly of at most 5 percent by volume relative to the total volume of the resistance layer, the graphite particles having a mean diameter of at most 0.1 µm.
  10. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the content of free ions in the resistance layer is at most 1 percent by weight relative to the total weight of the resistance layer.
  11. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer is selected from the group consisting of polyamides, acrylic resins, epoxides, and polyurethanes.
  12. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance layer (2) comprises a support material that preferably is a flat porous, electrically insulating material.
  13. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance layer (12, 22, 32) is a multilayer structure where each individual layer comprises at least one resistive material that differs from that of the neighbouring layer and has a different specific electric resistance.
  14. Heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance layer (12, 22, 32) is applied to the surface of a hollow body that has an axis and is selected from the group consisting of a pipe (10), a container (21), and a heat roller shell (31).
  15. Heating element according to claim 14, characterized in that between the hollow body and the resistance layer (12, 22, 32) an intermediate layer (15, 25, 35) is arranged that consists of a material of high electric conductivity and the resistance layer (12, 22, 32) preferably is metallized at its surfaces facing the electrodes (13, 14; 23, 24; 33, 34) and/or the intermediate layer (15, 25, 35).
  16. Heating element according to claim 14 or 15, characterized in that the resistance layer (12, 22, 32) is arranged directly on the surface of the hollow body that consists of a material of high electric conductivity.
  17. Heating element according to one of claims 14 to 16, characterized in that the resistance layer (12, 22) and the electrodes (13, 14; 23, 24) arranged on it extend in an axial direction along the outer surface of the pipe (10) or container (21), and the electrodes (13, 14; 23, 24) are arranged on the resistance layer (12, 22) in a peripherally spaced apart relationship.
  18. Heating element according to one of claims 14 to 17, characterized in that it comprises a current feeder device (29) extending in an axial direction over the entire length of the hollow body on the outside of the hollow body, and contacting each of the electrodes (23, 24) in at least two points.
  19. Heating element according to one of claims 14 to 16, characterized in that the resistance layer (32) and the electrodes (33, 34) arranged on it extend in an axial direction along the inner surface of a heat roller shell (31), the electrodes (33, 34) being arranged in a peripherally spaced apart relationship on the side of the resistance layer (32) facing away from the heat roller shell (31).
  20. Heating element according to one of claims 14 to 16, characterized in that the resistance layer (32) and the electrodes (33, 34) arranged on it extend along the inner surface of a heat roller shell (31), the electrodes (33, 34) being arranged in an axially spaced apart relationship and extending over essentially the entire circumference.
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