EP1313352A2 - Beheizbares Flächenelement mit einem plattenförmige Wärmeträger und einem darin eingebetteten Heizleiter - Google Patents

Beheizbares Flächenelement mit einem plattenförmige Wärmeträger und einem darin eingebetteten Heizleiter Download PDF

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EP1313352A2
EP1313352A2 EP02090184A EP02090184A EP1313352A2 EP 1313352 A2 EP1313352 A2 EP 1313352A2 EP 02090184 A EP02090184 A EP 02090184A EP 02090184 A EP02090184 A EP 02090184A EP 1313352 A2 EP1313352 A2 EP 1313352A2
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EP
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shaped
heat transfer
transfer medium
plate
surface element
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Uwe Lucht Jun.
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Lucht Lhz & Co KG GmbH
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
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    • H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic

Definitions

  • the invention relates to an electrically heatable surface element with a plate-shaped heat transfer medium and a heating conductor embedded therein.
  • Heated surface elements are used, for example, in electrical heaters for use.
  • a preferred area of application is so-called Area storage heaters in which they serve by feeding electrical energy to first absorb and store heat and then release it to the environment, especially if the Electron energy supply is interrupted.
  • EP 1 089 594 A2 recently describes a heating plate with a plate-shaped heating block in which a heating coil is embedded.
  • the plate-shaped heating block consists of an upper and a lower block level, each with flat surfaces.
  • the heating coil is embedded between these block levels.
  • such heating plates do not have the desired heat output.
  • the object of the invention is therefore to provide a heatable surface element to provide the type mentioned at the beginning, which with good heat absorption and storage has an improved heat emission.
  • the object is achieved by a heatable surface element solved the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments of the heatable surface element according to the invention result from the Features of claims 2 to 6.
  • the surfaces of the two larger opposite sides of the plate-shaped heat transfer medium are waffle-like.
  • the surfaces of the narrow side surfaces in the longitudinal direction of the surface element are flat and therefore allow several surface elements according to the invention to be positioned next to one another without large gaps.
  • the waffle-like surface structure is advantageously formed by pyramid-shaped, truncated pyramid-shaped or cuboid elements each having a prismatic base area or approximately hemispherical elements having an adequate circular base area.
  • the different prismatic bases can have, for example, a square, rectangular, pentagonal or hexagonal shape.
  • Another preferred embodiment of the invention Surface element provides for the waffle-like surface of the plate-shaped Heat transfer medium with a glaze coating of matt and possibly colored Seal the structure using a ceramic firing process. This glaze cover seals the natural roughness and porosity of the ceramic carrier additionally from.
  • the plate-shaped heat transfer medium takes up only slightly, up to a maximum of 2%, moisture.
  • the heated surface element is in this respect Particularly suitable for electrical heaters that are intended for use in Wet rooms are provided.
  • the heatable surface element provides the heat transfer medium from a mixture consisting of raw clay, refractory raw clay, fine glass / porcelain flour (sodium silicate) and Talcum powder (magnesium silicate) by known ceramic Manufacturing process.
  • the preparation of the invention Surface element made from such a mixture leads to a product high density and hardness with very low porosity, which the absorption of Prevents moisture. This is not only the advantage of one much better heat absorption and thermal conductivity, but the Surface elements according to the invention have high transport security and tight connections for the electrical power supply. You leave also manufacture with a dimensional accuracy of ⁇ 1 mm.
  • the plate-shaped heat transfer medium 1 exhibits a width of 15 cm, a length of 26.5 cm and a thickness of 1.8 cm.
  • the surface structure of the large-area sides 7 and 8 of the plate-shaped Heat transfer medium 1 is formed by truncated pyramid-like elements 9 square base with a side length of approx. 4 mm each three-dimensional.
  • the heatable surface element according to the invention has a total of 441 on an area of 10 cm x 10 cm pyramid-shaped elements. Which is significant in this way enlarged surface gives the heatable surface element the opposite the state of the art significantly improved heat emission.
  • the heating conductor 2 consisting of material known per se, such as tungsten, as with the heating plates according to the prior art, serpentine and Large area embedded in the plate-shaped heat transfer medium 1 and thereby ensures when supplying the electrical energy for the most uniform heating possible of the heat transfer medium 1.
  • this was made from a mixture consisting of 34% raw clay, 35% refractory raw clay, 28% precious glass / porcelain flour (Sodium silicate) and 3% talc flour (magnesium silicate) first poured in a ceramic way, dried and then at approx. Fired at 1040 ° C.
  • composition according to the invention and the manufacturing process give the heatable surface element a specific weight of approx. 3 g / cm 3 .
  • the heatable surface element according to the invention is therefore particularly large also for equipping electrical heating devices, in particular Surface storage heaters, but also as a heating surface for other electrical Devices such as contact grills, pizza heaters and waffle irons are suitable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein beheizbares Flächenelement mit einem plattenförmigen schamottehaltigen Wärmeträger und einem darin eingebetteten Heizleiter, wobei zur Vergrößerung der Oberfläche mindestens eine Seite des Wärmeträgers eine waffelartig ausgebildete dreidimensionale Oberflächenstruktur aufweist. Diese kann aus pyramidenförmigen, pyramidenstumpfförmigen oder quaderförmigen Elementen mit jeweils prismatischer, vorzugsweise quadratischer Grundfläche, oder annähernd halbkugelförmigen Elementen bestehen. Sie bewirkt eine wesentlich verbesserte Wärmeabgabe bei gleichzeitig guter Wärmeaufnahme und -speicherung.
Der Wärmeträger besteht aus einem gebrannten Gemisch aus Rohton, schamottiertem Rohton, Edelglas-/Porzellanmehl (Natriumsilikat) und Talkummehl (Magnesiumsilikat). Er weist eine hohe Dichte und Härte bei sehr geringer Porosität auf mit den Vorzügen einer hohen Transportsicherheit, festsitzenden Anschlüssen für die Elektroenergieversorgung und einer Fertigungsmaßgenauigkeit von ± 1 mm. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die Oberfläche mit einer keramischen Glasurschicht zu versehen. Der Wärmeträger nimmt dadurch nur geringfügig, bis maximal 2 %, Feuchtigkeit auf. Entsprechende bestückte Heizgeräte sind daher für den Feuchtraumeinsatz besonders geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch beheizbares Flächenelement mit einem plattenförmigen Wärmeträger und einem darin eingebetteten Heizleiter. Derartige beheizbare Flächenelemente kommen zum Beispiel in elektrischen Heizungen zum Einsatz. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet sind sogenannte Flächenteilspeicherheizungen, in denen sie dazu dienen, durch Zuführung elektrischer Energie zunächst Wärme aufzunehmen sowie zu speichern und diese dann an die Umgebung abzugeben, vor allem dann, wenn die Elektronenergiezufuhr unterbrochen wird.
Beheizbare Flächenelemente mit eingebetteten Heizleitern sind seit langem bekannt.
Die EP 1 089 594 A2 beschreibt neuerdings eine Heizplatte mit einem plattenförmigen Heizblock, in welchem eine Heizschlange eingebettet ist. Der plattenförmige Heizblock besteht aus einer oberen und einer unteren Blockebene mit jeweils planen Oberflächen. Zwischen diesen Blockebenen ist die Heizschlange eingebettet. Derartige Heizplatten weisen jedoch nicht die gewünschte Wärmeabgabe auf.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein beheizbares Flächenelement der eingangs genannten Art bereitzustellen, das bei guter Wärmeaufnahme und - speicherung eine verbesserte Wärmeabgabe aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein beheizbares Flächenelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen beheizbaren Flächenelementes ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6.
Es hat sich gezeigt, dass durch die waffelartig ausgebildete Oberflächenstruktur die für den Wärmeübergang wirksame Oberfläche des beheizbaren Flächenelementes gegenüber den planen Oberflächen der bekannten Heizplatten erheblich vergrößert wird. Durch die größere Oberfläche ergibt sich eine wesentlich verbesserte Wärmeabgabe bei gleichzeitig guter Wärmeaufnahme und -speicherung. Elektrische Heizgeräte, die mit den erfindungsgemäßen beheizbaren Flächenelementen bestückt sind, weisen daher gegenüber Heizgeräten mit Heizplatten nach dem Stand der Technik einen höheren Gebrauchswert auf.
Vorzugsweise sind nur die Oberflächen der beiden größeren sich gegenüberliegenden Seiten des plattenförmigen Wärmeträgers waffelartig ausgebildet. Die Oberflächen der schmalen Seitenflächen in Längsrichtung des Flächenelementes sind plan und gestatten daher, mehrere erfindungsgemäße Flächenelemente ohne größere Zwischenräume nebeneinander zu positionieren.
Die waffelartige Oberflächenstruktur wird vorteilhaft durch aus pyramidenförmigen, pyramidenstumpfförmigen oder quaderförmigen Elementen mit jeweils prismatischer Grundfläche oder aus annähernd halbkugelförmigen Elementen mit adäquater kreisförmiger Grundfläche gebildet. Die unterschiedlichen prismatischen Grundflächen können beispielsweise eine quadratische, rechteckige, fünf- oder sechseckige Gestalt besitzen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flächenelements sieht vor, die waffelartige Oberfläche des plattenförmigen Wärmeträgers mit einem Glasurüberzug von matter und gegebenenfalls farbiger Struktur mittels keramischem Brennprozess zu versiegeln. Dieser Glasurüberzug dichtet die natürliche Rauhigkeit und Porosität des keramischen Trägerstoffes zusätzlich ab. Der plattenförmige Wärmeträger nimmt dadurch nur geringfügig, bis maximal 2 %, Feuchtigkeit auf. Das beheizbare Flächenelement ist insofern besonders für elektrische Heizgeräte geeignet, die für den Einsatz in Feuchträumen vorgesehen sind.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des beheizbaren Flächenelementes sieht vor, den Wärmeträger aus einem Gemisch, bestehend aus Rohton, schamottiertem Rohton, Edelglas-/Porzellanmehl (Natriumsilikat) und Talkummehl (Magnesiumsilikat) durch an sich bekannten keramischen Brennprozess herzustellen. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Flächenelementes aus einem derartigen Gemisch führt zu einem Erzeugnis mit hoher Dichte und Härte bei sehr geringer Porosität, welche die Aufnahme von Feuchtigkeit verhindert. Damit verbindet sich nicht nur der Vorteil einer wesentlich besseren Wärmeaufnahme und Wärmeleitfähigkeit, sondern die erfindungsgemäßen Flächenelemente besitzen eine hohe Transportsicherheit und gut festsitzende Anschlüsse für die Elektroenergieversorgung. Sie lassen sich zudem mit einer Maßgenauigkeit von ± 1 mm fertigen.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1
die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes beheizbares Flächenelement
Fig. 2
die Seitenansicht des beheizbaren Flächenelementes nach Fig. 1
Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich ist, besteht das erfindungsgemäße beheizbare Flächenelement aus dem plattenförmigen schamottehaltigen Wärmeträger 1 und dem darin eingebetteten Heizleiter 2 mit den Kontakten 6 für die Zuführung der Elektroenergie.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der plattenförmige Wärmeträger 1 bei einer Breite von 15 cm eine Länge von 26,5 cm und eine Dicke von 1,8 cm auf. Die Oberflächenstruktur der großflächigen Seiten 7 und 8 des plattenförmigen Wärmeträgers 1 ist durch pyramidenstumpfartige Elemente 9 mit einer quadratischen Grundfläche mit einer Seitenlänge von jeweils ca. 4 mm dreidimensional ausgebildet. Das erfindungsgemäße beheizbare Flächenelement weist auf einer Fläche von 10 cm x 10 cm insgesamt 441 pyramidenstumpfförmige Elemente auf. Die auf diese Weise erheblich vergrößerte Oberfläche verleiht dem beheizbaren Flächenelement die gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserte Wärmeabgabe.
Der aus an sich bekanntem Material, wie Wolfram, bestehende Heizleiter 2 ist, wie bei den Heizplatten nach dem Stand der Technik, schlangenförmig und großflächig in den plattenförmigen Wärmeträger 1 eingebettet und sorgt dadurch bei Zuführung der Elektroenergie für eine möglichst gleichmäßige Erwärmung des Wärmeträgers 1. Dieser wurde im vorliegenden Beispiel aus einem Gemisch, bestehend aus 34 % Rohton, 35 % schamottiertem Rohton, 28 % Edelglas/Porzellanmehl (Natriumsilikat) und 3 % Talkummehl (Magnesiumsilikat) zunächst auf keramische Weise gegossen, getrocknet und anschließend bei ca. 1040°C gebrannt.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung und der Fertigungsprozess geben dem beheizbaren Flächenelement ein spezifisches Gewicht von ca. 3 g/cm3. Durch die gute Härte und sehr geringe Porosität des plattenförmigen Wärmeträgers 1 werden neben der guten Wärmespeichereigenschaft und Wärmeleitfähigkeit eine hohe Stabilität und Transportsicherheit sowie festsitzende Anschlusskontakte 6 gewährleistet.
Das erfindungsgemäße heizbare Flächenelement ist daher in besonderem Maße auch für die Bestückung elektrischer Heizgeräte, insbesondere Flächenteilspeicherheizungen, aber auch als Heizfläche für andere elektrische Geräte, wie Kontaktgrill, Pizzaheizung und Waffeleisen, geeignet.
BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG
1
Wärmeträger
2
Heizleiter
3
Seite
4
Seite
5
Elemente
6
Kontakte

Claims (6)

  1. Beheizbares Flächenelement mit einem plattenförmigen schamottehaltigen Wärmeträger (1) und einem darin eingebetteten Heizleiter (2), dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung der Oberfläche mindestens eine Seite des plattenförmigen schamottehaltigen Wärmeträgers (1) eine waffelartig ausgebildete dreidimensionale Oberflächenstruktur aufweist.
  2. Beheizbares Flächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Seiten (3; 4) des plattenförmigen schamottehaltigen Wärmeträgers (1) die waffelartig ausgebildete Oberflächenstruktur aufweisen.
  3. Beheizbares Flächenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die waffelartig ausgebildete Oberflächenstruktur aus pyramidenförmigen, pyramidenstumpfförmigen oder quaderförmigen Elementen (5) mit jeweils prismatischer, vorzugsweise quadratischer Grundfläche, oder annähernd halbkugelförmigen Elementen besteht.
  4. Beheizbares Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des plattenförmigen schamottehaltigen Wärmeträgers (1) mit einer keramischen, vorzugsweise farbigen und matten Glasurschicht versehen ist.
  5. Beheizbares Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige schamottehaltige Wärmeträger (1) aus einem Gemisch enthaltend Rohton, schamottierten Rohton, Edelglasmehl und Talkumpulver gebrannt ist.
  6. Beheizbares Flächenelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsgemisch 30 % bis 34 % Rohton, 28 % bis 35 % schamottierten Rohton, 24 % bis 28 % Edelglasmehl und 1,5 % bis 3 % Magnesiumsilikat enthält.
EP02090184A 2001-11-14 2002-05-24 Beheizbares Flächenelement mit einem plattenförmige Wärmeträger und einem darin eingebetteten Heizleiter Withdrawn EP1313352A3 (de)

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