EP2285180A1 - Elektrischer Heizleiter - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an electrical heating conductor, which consists in the form of a stranded conductor of a plurality of stranded, copper and steel-containing wires ( DE 41 24 684 A1 ).
- Such a heating element is used for example in surface heating elements and in particular in heaters of seats of cars. He is subject in particular in a seat heating constantly changing mechanical loads.
- the heating element must therefore be flexible but also tensile and resistant to bending, so that a equipped with the same heating element has a sufficiently long life.
- a heating wire which is composed of individual wires, which are constructed in the form of a mixed strand of steel and copper.
- several heater wires are electrically connected in parallel and cold pressed at their ends with individual conductors, which are arranged in the edge regions of the surface heating element.
- individual conductors which are arranged in the edge regions of the surface heating element.
- the invention has for its object to make the initially described heating element so that it can be installed as a single element in a heated surface and survives mechanical alternating loads permanently unscathed.
- the heat conductor constructed in the specified frame made of copper and steel satisfies all mechanical requirements, in particular because of the higher proportion of steel compared to copper. He is well bendable because of the strand construction, but also tensile and bending resistant.
- By suitable variation of the proportions of copper and steel it is easily possible to set different values for the electrical resistance of the heating conductor without impairing its mechanical properties. It can be arranged as a single element on or in any areas and only has to be connected at its ends to a voltage source. Since each of the copper wires is surrounded by a preferably applied by painting insulating, it is also ensured that caused by different chemical potentials corrosion can not occur. It can also occur no so-called "hot spots" with a selectively increased electrical resistance and correspondingly increased heat development.
- a section of a heating element H is shown schematically, having an electrically conductive core 1 and a surrounding casing 2 made of temperature-resistant insulating material.
- the shell 2 can also be omitted with appropriate processing of the heating element H at the site.
- the core 1 is made of copper wires and steel wires, for example, as follows:
- central element 4 is arranged, which is surrounded by units 5, in which a plurality of steel wires 6 are stranded together.
- the units 5 are stranded with the central element 4.
- the diameter of the respective individual wires made of copper or steel can advantageously be between 0.01 mm and 0.1 mm.
- the soul 1 consists, according to the basic representation in Fig. 2 , in a preferred embodiment of a central element 4 and six stranded around the same units 5. These seven stranding - central element 4 and 5 units - have all advantageously the same diameter, so that there is a symmetrically constructed soul 1.
- each of the stranding elements 4 and 5 twelve wires are stranded together in a preferred embodiment.
- Each of the copper wires 3 of the central element 4 is surrounded by an insulating layer 7, which is preferably applied by painting.
- an insulating layer 7 As a material for the insulating layer 7, a lacquer based on polyurethane is preferably used. The thickness of the insulating layer 7 is for example 4 microns.
- the copper wires 3 are insulated by the insulating layers 7 with respect to the surrounding steel wires 6, so that no chemically induced corrosion between the different wires can occur.
- the steel wires 6 of the units 5 as well as the copper wires 3 can all be provided with an insulating layer surrounding them.
- On the separate outer shell 2 ( Fig. 1 ) can be dispensed with in such an embodiment of the heating element H.
- the heating conductor H or its core 1 has an electrical resistance of 500 ohms / km, with a steel content of 85% and a copper content of 15%. It can be set to values between 100 ohms / km and 1000 ohms / km by appropriate variation of the proportions of copper and steel. For this purpose, the proportion of steel on the heating element 1 between 60% and 90% can be changed, whereby analogously, the proportion of copper between 40% and 10%.
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Abstract
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 durchFig. 1 längs der Linie II - II in prinzipieller, vergrößerter Darstellung. -
Fig. 3 einen Schnitt durchFig. 1 längs der Linie II - II in genauerer, ebenfalls vergrößerter Darstellung. -
Fig. 4 eine Einzelheit ausFig. 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 (4)
- 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.
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- 2009-08-13 EP EP09305756.0A patent/EP2285180B1/de not_active Not-in-force
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