EP2285180A1

EP2285180A1 - Elektrischer Heizleiter

Info

Publication number: EP2285180A1
Application number: EP09305756A
Authority: EP
Inventors: Henning Tepe
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2009-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2029-08-13
Also published as: EP2285180B1

Abstract

Es wird ein elektrischer Heizleiterangegeben, der in Form eines Litzenleiters aus einer Vielzahl von miteinander verseilten, Kupferund Stahl enthaltenden Drähten besteht. Im Zentrum des Heizleiters (H) ist ein Zentralelement vorgesehen, welches aus miteinander verseilten Drähtenaus Kupferund/oder einer Kupferlegierung besteht, von denen jeder von einer Isolierschicht umgeben ist. Um das Zentralelementherum sind mit demselben verseilte Enheiten angeordnet, in denen jeweilsaus Stahl und/oder Eisen und/oder Legierungenderselben bestehende Drähte (6) miteinander verseilt sind. Der Stahl-bzw. Eisen-bzw. Legierung santeil des Heizleiters (H) liegt zwischen 60 % und 90 % und der Anteilan Kupferbzw. Kupferlegierung zwischen 40 % und 10 %.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Heizleiter, der in Form eines Litzenleiters aus einer Vielzahl von miteinander verseilten, Kupfer und Stahl enthaltenden Drähten besteht ( DE 41 24 684 A1 ).
Ein derartiger Heizleiter wird beispielsweise in Flächenheizelementen und insbesondere in Beheizungen von Sitzen von Kraftwagen eingesetzt. Er unterliegt besonders in einer Sitzheizung dauernd wechselnden mechanischen Belastungen. Der Heizleiter muß daher flexibel aber auch zugfest und biegefest sein, damit ein mit demselben ausgerüstetes Heizelement eine ausreichend lange Lebensdauer hat.
In der eingangs erwähnten DE 41 24 684 A1 ist ein Heizdraht beschrieben, der aus Einzeldrähten zusammengesetzt ist, die in Form einer Mischlitze aus Stahl und Kupfer aufgebaut sind. In einem Flächenheizelement sind mehrere Heizdrähte elektrisch parallel geschaltet und dazu an ihren Enden mit Einzelleitern kalt verpreßt, die in den Randbereichen des Flächenheizelements angeordnet sind. Über den genaueren Aufbau des Heizdrahts bzw. der Einzeldrähte ist in der Schrift nichts erwähnt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs geschilderten Heizleiter so zu gestalten, daß er als Einzelelement in einer zu beheizenden Fläche verlegt werden kann und mechanische Wechselbelastungen auf Dauer unbeschadet übersteht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

daß im Zentrum des Heizleiters ein Zentralelement vorgesehen ist, welches aus miteinander verseilten Drähten aus Kupfer und/oder einer Kupferlegierung besteht, von denen jeder von einer Isolierschicht umgeben ist,
daß um das Zentralelement herum mit demselben verseilte Einheiten angeordnet sind, in denen jeweils aus Stahl und/oder Eisen und/oder Legierungen derselben bestehende Drähte miteinander verseilt sind, und
daß der Stahl- bzw. Eisen- bzw. Legierungsanteil des Heizleiters zwischen 60 % und 90 % und der Anteil an Kupfer bzw. Kupferlegierung zwischen 40 % und 10 % liegen.

Im folgenden werden der Einfachheit halber die Worte "Stahl", stellvertretend auch für Eisen und entsprechende Legierungen, sowie "Kupfer", stellvertretend auch für eine Kupferlegierung, verwendet.
Der im angegebenen Rahmen aus Kupfer und Stahl aufgebaute Heizleiter genügt insbesondere wegen des gegenüber Kupfer höheren Anteils an Stahl allen mechanischen Anforderungen. Er ist wegen des Litzenaufbaus gut biegbar, aber auch zugfest und biegefest. Durch geeignete Variation der Anteile von Kupfer und Stahl lassen sich auf einfache Weise unterschiedliche Werte für den elektrischen Widerstand des Heizleiters einstellen, ohne daß seine mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Er kann als Einzelelement auf bzw. in beliebigen Flächen angeordnet werden und muß nur an seinen Enden mit einer Spannungsquelle verbunden werden. Da jeder der Kupferdrähte von einer vorzugsweise durch Lackieren aufgebrachten Isolierschicht umgeben ist, ist außerdem sichergestellt, daß durch unterschiedliche chemische Potentiale bedingte Korrosion nicht auftreten kann. Es können dadurch außerdem keine sogenannten "Hotspots" mit einem punktuell erhöhten elektrischen Widerstand und entsprechend erhöhter Wärmeentwicklung auftreten.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 einen Abschnitt eines Heizleiters nach der Erfindung in einer Seitenansicht.
Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie II - II in prinzipieller, vergrößerter Darstellung.
Fig. 3 einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie II - II in genauerer, ebenfalls vergrößerter Darstellung.
Fig. 4 eine Einzelheit aus Fig. 3 in nochmals vergrößerter Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt eines Heizleiters H schematisch dargestellt, der eine elektrisch leitende Seele 1 und eine dieselbe umgebende Hülle 2 aus temperaturbeständigem Isoliermaterial aufweist. Die Hülle 2 kann bei entsprechender Verarbeitung des Heizleiters H am Einsatzort auch fortgelassen werden. Die Seele 1 ist aus Kupferdrähten und Stahldrähten aufgebaut, und zwar beispielsweise wie folgt:
In der Seele 1 ist ein aus mehreren, miteinander verseilten Kupferdrähten 3 bestehendes Zentralelement 4 angeordnet, das von Einheiten 5 umgeben ist, in denen mehrere Stahldrähte 6 miteinander verseilt sind. Die Einheiten 5 sind mit dem Zentralelement 4 verseilt. Der Durchmesser der jeweiligen Einzeldrähte aus Kupfer oder Stahl kann mit Vorteil zwischen 0,01 mm und 0,1 mm liegen.
Die Seele 1 besteht, entsprechend der prinzipiellen Darstellung in Fig. 2, in bevorzugter Ausführungsform aus einem Zentralelement 4 und sechs um dasselbe herum verseilte Einheiten 5. Diese sieben Verseilelemente - Zentralelement 4 und Einheiten 5 - haben mit Vorteil alle den gleichen Durchmesser, so daß sich eine symmetrisch aufgebaute Seele 1 ergibt.
In jedem der Verseilelemente 4 und 5 sind in bevorzugter Ausführungsform zwölf Drähte miteinander verseilt. Das bedeutet, daß das Zentralelement 4 zwölf Kupferdrähte 3 und jede Einheit 5 zwölf Stahldrähte 6 umfaßt, so wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
Jeder der Kupferdrähte 3 des Zentralelements 4 ist von einer Isolierschicht 7 umgeben, die vorzugsweise durch Lackieren aufgebracht ist. Als Material für die Isolierschicht 7 wird vorzugsweise ein Lack auf der Basis von Polyurethan eingesetzt. Die Dicke der Isolierschicht 7 liegt beispielsweise bei 4 µm. Die Kupferdrähte 3 sind durch die Isolierschichten 7 gegenüber den sie umgebenden Stahldrähten 6 isoliert, so daß keine chemisch bedingte Korrosion zwischen den unterschiedlichen Drähten auftreten kann.
Die Stahldrähte 6 der Einheiten 5 können ebenso wie die Kupferdrähte 3 alle mit einer sie umgebenden Isolierschicht versehen werden. Auf die gesonderte äußere Hülle 2 (Fig. 1) kann bei einer solchen Ausführungsform des Heizleiters H verzichtet werden.
Der Heizleiter H bzw. dessen Seele 1 hat beispielsweise einen elektrischen Widerstand von 500 Ohm/km, bei einem Stahlanteil von 85 % und einem Kupferanteil von 15 %. Er kann durch geeignete Variation der Anteile von Kupfer und Stahl auf Werte zwischen 100 Ohm/km und 1000 Ohm/km eingestellt werden. Dazu kann der Anteil von Stahl am Heizleiter 1 zwischen 60 % und 90 % verändert werden, wobei analog dazu der Anteil von Kupfer zwischen 40 % und 10 % liegt.

Claims

Elektrischer Heizleiter, der in Form eines Litzenleiters aus einer Vielzahl von miteinander verseilten, Kupfer und Stahl enthaltenden Drähten besteht, dadurch gekennzeichnet,
- daß im Zentrum des Heizleiters (H) ein Zentralelement (4) vorgesehen ist, welches aus miteinander verseilten Drähten (3) aus Kupfer und/oder einer Kupferlegierung besteht, von denen jeder von einer Isolierschicht (7) umgeben ist,

- daß um das Zentralelement (4) herum mit demselben verseilte Einheiten (5) angeordnet sind, in denen jeweils aus Stahl und/oder Eisen und/oder Legierungen derselben bestehende Drähte (6) miteinander verseilt sind, und

- daß der Stahl- bzw. Eisen- bzw. Legierungsanteil des Heizleiters (H) zwischen 60 % und 90 % und der Anteil an Kupfer bzw. Kupferlegierung zwischen 40 % und 10% liegen.
Heizleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Einheiten (5) aus Stahl- bzw. Eisen- bzw. Legierungsdrähten (6) eine dieselben gemeinsam umgebende äußere Hülle (2) aus Isoliermaterial angebracht ist.
Heizleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahl- bzw. Eisen- bzw. Legierungsdrähte (6) der Einheiten (5) von einer Isolierschicht umgeben sind.
Heizleiter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (3,6) des Zentralelements (4) und der Einheiten (5) mit einem Material auf Basis von Polyurethan lackiert sind.