EP2772563A1 - Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung und Heizeinrichtung - Google Patents

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EP2772563A1
EP2772563A1 EP14155884.1A EP14155884A EP2772563A1 EP 2772563 A1 EP2772563 A1 EP 2772563A1 EP 14155884 A EP14155884 A EP 14155884A EP 2772563 A1 EP2772563 A1 EP 2772563A1
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EP
European Patent Office
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heating
carrier
coating
medium side
functional
Prior art date
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EP14155884.1A
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English (en)
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Volker Block
Michael Tafferner
Roland Mühlnikel
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EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a heating device and to a heating device produced therewith.
  • a heating device with a carrier made of stainless steel, wherein the heating device is designed for heating a liquid medium and to a surface is provided as a medium side.
  • This surface is both corrosion resistant and provided with a functional coating with anti-adhesion effect, in particular, the functional coating consists of an amorphous carbon-hydrogen network.
  • Such layers are also referred to as DLC layer and are for example from the WO 99/60183 A1 basically known.
  • the invention has for its object to provide an aforementioned method for producing a heater and a heater thus produced, with which problems of the prior art can be avoided and it is particularly possible to produce a heater useable, durable and cost-effective.
  • the heating device has a carrier, in which a heating element is applied to a heating side.
  • a heating element is applied only to this heating side.
  • the other side of the carrier is designed as a medium side and serves for preferably direct heating of a liquid medium, preferably water or a washing or rinsing liquid in a water-conducting household appliance.
  • This is the surface of the carrier provided with a functional coating with anti-adhesion effect, using a functional material or a corresponding coating material is used. So should essentially an adhesion of dirt and deposits, especially a calcification, be avoided. As a result, otherwise the heating device can be negatively affected in its efficiency, which under certain circumstances can even go so far that the heater is damaged.
  • the surface of the carrier is treated at least on the medium side before the application of the functional coating, ie before the application of the functional material or coating material.
  • the functional coating with the anti-adhesion effect is good and durable on the medium side. This good and lasting existence of the functional layer should be achieved or improved by the surface treatment according to the invention.
  • the heating element on the heating side there are several possibilities. Particularly preferably, it is a flat heating element or it is a plurality of flat distributed heating elements. For this purpose, so-called layer heating elements, in particular thick-film heating elements are suitable. These can be applied directly to the carrier or its surface with a conventional thick-film process.
  • the carrier is metallic or a suitably suitable stainless steel, as he, for example, from the aforementioned DE 10119348 A1 is known. At least when the heating element is manufactured by a thick film process, heating takes place in order to convert and burn a thick film paste applied to the surface of the carrier.
  • a metallic carrier oxidizes, even if it consists of a correspondingly suitable thick-layer steel or stainless steel.
  • This oxide layer on the surface of the carrier has the disadvantage that some functional materials or coating materials which are fundamentally suitable for functional coating with anti-adhesion effect do not adhere so well and can be detached more easily, since they themselves do not adhere so firmly to an oxide layer.
  • the oxide layer can detach from the carrier, at least in some areas. Then in these free areas, the anti-adhesion effect would no longer exist without functional coating. Thus, a particularly fast and strong calcification can take place here.
  • such an oxide layer on the surface of the carrier can be at least partially removed, advantageously completely removed.
  • a surface treatment which can be done in different ways.
  • the surface ie the medium side of the carrier, can be processed mechanically.
  • brushing, grinding or polishing are suitable as abrasive methods.
  • a jet method in particular as glass bead blasting or as wet blasting. In such a mechanical processing, of course, must be taken to ensure that existing on the heating side heating elements are not damaged or negatively affected.
  • the surface treatment for removing the oxide layer may be a chemical treatment.
  • the one hand pickling on the one hand and etching on the other hand offer.
  • Etching is again advantageously carried out as plasma etching, which is generally known to the person skilled in the art.
  • the surface can be processed or treated with a so-called electro-polishing.
  • electro-polishing a complete removal of the oxide layer is also possible in large-scale technical process for a well-adherent and durable coating with the functional coating with anti-adhesion effect.
  • Methods for electro-polishing are known in the art.
  • a so-called plasma polishing can be used.
  • the electrolytes used should be selected according to the material of the carrier to be processed, suitable mixtures of phosphoric acid and / or sulfuric acid are considered.
  • the electro-polishing can be carried out so that only the medium side comes into contact with the electrolyte, so as to protect the heating side and especially the heating element.
  • the surface treatment for removing the oxide layer may be performed with a laser.
  • so-called clean laser processes are suitable. These can even take place under a protective gas atmosphere in order to prevent new oxide layer formation on the medium side.
  • a surface treatment can be carried out thermally or at elevated temperature.
  • a so-called blank annealing which is also known as recrystallization annealing from metal processing.
  • a temperature may be between 550 ° C and 700 ° C for a steel or stainless steel.
  • a protective gas atmosphere worked to prevent re-oxidation.
  • the surface treatment may be a diffusion of nickel.
  • a nickel indiffusion also causes a significantly improved adhesion of the functional coating, in particular a DLC coating.
  • a tarnish protection can be brought to the surface of the carrier on the medium side before a thermal process for applying the heating element to the heating side, ie in particular before a thick-film method, especially if the carrier made of steel or Stainless steel exists.
  • This anti-tarnish coating prevents oxidation of the medium side, so that afterwards an applied functional coating adheres well and permanently.
  • oxidation of the medium side of the carrier by the thermal process for applying the heating element is not prevented and the oxide layer is not removed. Rather, an adhesion promoter is brought to the oxide layer or oxides of the surface of the carrier before coating with the functional material or coating material.
  • a coupling agent can be applied in various ways, for example by metal vacuum evaporation or by sputtering of high-energy particles in a sputtering process, advantageously of metal particles in a vacuum.
  • a coating can also be effected by thermal spraying. Suitable materials are tungsten carbide or titanium dioxide. Under certain circumstances, a diffusion of nickel as adhesion promoter can also take place here. This is on the DE 10126118 A1 directed. All processes are known to those skilled in principle from other technical applications for surface coating.
  • a material from the group DLC, nano-coating, metal oxide or SiOx coating or ceramic or enamel are used, and this is explicitly to the aforementioned DE 10126118 A1 referred, in particular with respect to DLC layers.
  • the other functional materials or coating materials are preferred. Nano-coatings can be applied in the sol-gel process.
  • the carrier can have any desired shape.
  • it is bent or not flat, ie, for example, like a channel or with a part-circular cross-section.
  • the carrier is tubular and thus also the entire heater, so that an inside and an outside is given.
  • the outside of the carrier advantageously forms the heating side and carries the one or more heating elements.
  • the inside of the carrier which corresponds to a partially arched side, forms the medium side and has the functional coating with anti-adhesion effect.
  • Such tubular supports may be used as known flow heaters.
  • Another application is a heated Pumpenschdung, as for example from the DE 102011003464 A1 evident.
  • a functional coating with anti-adhesion effect of particular advantage to prevent calcification of the inner wall of the pump chamber, which could lead to malfunction.
  • a heater 11 according to the invention is shown with a slightly curved support 12, which consists of an aforementioned, suitable for thick-film application steel or stainless steel.
  • the underside of the carrier 12 is the heating side 13 and carries a dashed line shown heating element 14, which is formed in thick-film technology or produced with a conventional and known to those skilled in the process, which among other things, a heating to several 100 ° C for a long time or for several hours.
  • the heating element 14 may be flat, as shown here, or extend distributed in a planar manner, for example in strip form or the like, see Fig. 3 ,
  • the top of the carrier 12 is the medium side 16, with the example of water or the like. is heated, which flows along the heater 11 or is collected.
  • the support 12 is made of stainless steel, its surface oxidizes during the thermal treatment in the thick-film process in the manner described in the introduction. At the bottom or the heating side 13, the oxide layer formed thereby does not interfere. On the other hand, it interferes with the medium side 16, since it is then intended to apply a previously described functional coating with anti-adhesion effect, in particular to prevent troublesome limescale and dirt deposits.
  • a treatment device 20 is shown with an elongated holder 21, which carries a working head 22 at its end.
  • the treatment device 20 can be moved with the working head 22 versatile and advantageous as desired over the medium side 16 or directly adjacent to this.
  • the working head 22 is respectively formed accordingly. So he can for example Alternatively, it may have discharge openings or nozzles for an aforementioned jet method. He can also wear or have a laser. For processing under a protective gas atmosphere, this process, which is easy to imagine, takes place in a room under protective gas. Similarly, the above-described blank annealing for removing the oxide layer takes place in a corresponding furnace.
  • the working head can apply the carrier material for the nickel or the diffusion material in a planar manner.
  • the working head 22 can serve both to dispense the chemicals and, possibly with some distance on the holder 21, have the electrode for electrical contacting for electro-polishing.
  • the entire heater 11 are immersed in a bath with the collected chemistry.
  • seals can be brought to the peripheral sides, which prevent the chemistry from reaching the heating side 13 and in particular the heating element 14.
  • FIGS. 2 and 3 From the FIGS. 2 and 3 can be seen in a similar manner, as a heater 111 with a tubular support 112 looks and is surface-treated. Again, the tubular support 112 has a heating side 113 with a heating element 114, which is here the outside. For the divided into several strips heating element 114 are in Fig. 3 even electrical connections 115 are shown at least schematically.
  • the medium side 116 is processed inside the carrier 112 accordingly.
  • This can be done in the aforementioned manner, and it is precisely because of the closed construction of the tubular support 112 that the chemical processes, in particular electro-polishing, can be carried out relatively easily.
  • the carrier 112 only needs to be closed on one of the two sides and can then be filled upright filled with the appropriate chemistry. Alternatively, it can be easily closed at both ends to then introduce the chemistry.
  • the heating element 114 already exists, so that here the oxide layer on the medium side 116 is either removed or coated with a coupling agent.
  • This primer can be applied to the working head 122 and dries due to either addition of a solvent or can be thermally dried or baked.
  • Alternative processes which may also be practiced include the foregoing, such as metal vacuum deposition, sputtering, or thermal spraying of suitably high energy particles or materials.
  • Fig. 4 is still no heating element applied to the support 212 for the heater 211.
  • the medium side 216 is provided inside the tubular support 212 with an anti-tarnish coating, which can be applied by one of the aforementioned methods and which can not be shown here by nature, but is present. If then then on the outside of the support 212 and on the heating side 213, a heating element is applied in a thick-film process, so if a thermal treatment takes place, which normally causes an oxidation of the stainless steel surface of the carrier 212, so takes place according to the invention no oxidation on the Medium side 216. If a functional coating with anti-adhesion effect is then applied as described above, then it adheres permanently.
  • a functional coating with anti-adhesion effect can be applied.
  • a corresponding treatment device can be used, which corresponds to the illustrated substantially.
  • so-called batch vacuum methods can be used for application methods of DLC and SiOx layers, in particular PE-CVD methods.
  • the atomization or coating can then either targeted with nozzles on working heads or the like. take place, alternatively by distributed in an interior of a vacuum chamber introduced or sprayed materials.
  • the heating side together with heating element can be either shielded or covered or subsequently cleaned again.

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Abstract

Zur Herstellung einer Heizeinrichtung mit Träger und einem auf einer Heizseite aufgebrachten Heizelement, wobei die andere Seite des Trägers als Mediumseite zur Beheizung von Wasser ausgebildet ist, wird die Oberfläche des Trägers mit einer Funktionsbeschichtung mit Anti-HaftWirkung mit einem Funktionsmaterial bzw. Beschichtungsmaterial versehen. Dabei wird die Oberfläche des Trägers zumindest auf der Mediumseite vor dem Aufbringen der Funktionsbeschichtung behandelt, wobei eine Oxidschicht entweder vermieden wird, entfernt wird oder mit einem Haftvermittler für die Funktionsbeschichtung vorbereitet wird.

Description

    Anwendungsgebiet und Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung sowie eine damit hergestellte Heizeinrichtung.
  • Aus der DE 10119348 A1 ist es bekannt, eine Heizeinrichtung mit einem Träger aus Edelstahl herzustellen, wobei die Heizeinrichtung zur Beheizung eines flüssigen Mediums ausgebildet ist und dazu eine Oberfläche als Mediumseite vorgesehen ist. Diese Oberfläche wird sowohl korrosionsbeständig gemacht als auch mit einer Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung versehen, wobei insbesondere die Funktionsbeschichtung aus einem amorphen Kohlenstoff-Wasserstoff-Netzwerk besteht. Derartige Schichten werden auch als DLC-Schicht bezeichnet und sind beispielsweise aus der WO 99/60183 A1 grundsätzlich bekannt.
    • Aufgabe und Lösung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung zu schaffen sowie eine damit hergestellte Heizeinrichtung, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und es insbesondere möglich ist, eine Heizeinrichtung gebrauchstauglich, beständig und kostengünstig herzustellen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für das Verfahren oder nur für die Heizeinrichtung beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für die Heizeinrichtung selbstständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Es ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung einen Träger aufweist, bei dem auf einer Heizseite ein Heizelement aufgebracht ist. Vorteilhaft ist nur auf diese Heizseite ein Heizelement aufgebracht. Die andere Seite des Trägers ist als Mediumseite ausgebildet und dient zur vorzugsweise direkten Beheizung eines flüssigen Mediums, vorzugsweise Wasser bzw. eine Wasch- oder Spülflüssigkeit in einem wasserführenden Haushaltsgerät. Dazu ist die Oberfläche des Trägers mit einer Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung versehen, wozu ein Funktionsmaterial bzw. ein entsprechendes Beschichtungsmaterial verwendet wird. So soll im Wesentlichen ein Anhaften von Schmutz und Ablagerungen, insbesondere ein Verkalken, vermieden werden. Dadurch kann nämlich sonst die Heizeinrichtung in ihrem Wirkungsgrad negativ beeinträchtigt werden, was unter Umständen sogar so weit gehen kann, dass die Heizeinrichtung beschädigt wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Oberfläche des Trägers zumindest auf der Mediumseite vor dem Aufbringen der Funktionsbeschichtung behandelt, also vor dem Aufbringen des Funktionsmaterials bzw. Beschichtungsmaterials. Für diese Behandlung gibt es mehrere grundsätzliche Alternativen, die nachfolgend noch näher ausgeführt werden. Allen diesen Alternativen ist gemein, dass die Funktionsbeschichtung mit der Anti-Haft-Wirkung gut und dauerhaft auf der Mediumseite besteht. Dieses gute und dauerhafte Bestehen der Funktionsschicht soll durch die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung erreicht bzw. verbessert werden.
  • Für die Ausbildung des Heizelements auf der Heizseite gibt es mehrere Möglichkeiten. Besonders bevorzugt ist es ein flächiges Heizelement bzw. sind es mehrere, flächig verteilte Heizelemente. Dafür eignen sich sogenannte Schicht-Heizelemente, insbesondere Dickschicht-Heizelemente. Diese können mit einem üblichen Dickschichtverfahren auf den Träger bzw. dessen Oberfläche direkt aufgebracht werden. Vorteilhaft ist der Träger metallisch bzw. ein entsprechend geeigneter Edelstahl, wie er beispielsweise aus der eingangs genannten DE 10119348 A1 bekannt ist. Zumindest bei einer Herstellung des Heizelements durch ein Dickschichtverfahren erfolgt eine Erwärmung, um eine auf die Oberfläche des Trägers aufgebrachte Dickschichtpaste umzuwandeln und einzubrennen. Bei dieser Erwärmung bzw. diesem thermischen Prozess oxidiert ein metallischer Träger, auch wenn er aus einem entsprechend geeigneten Dickschichtstahl bzw. Edelstahl besteht. Diese Oxidschicht auf der Oberfläche des Trägers weist den Nachteil auf, dass manche grundsätzlich zur Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung geeigneten Funktionsmaterialien bzw. Beschichtungsmaterialien nicht so gut haften und leichter abgelöst werden können, da sie selbst nicht so fest auf einer Oxidschicht haften. Des Weiteren kann es auch Probleme geben, da sich die Oxidschicht vom Träger lösen kann, zumindest bereichsweise. Dann wäre in diesen freien Bereichen die Anti-Haft-Wirkung ohne Funktionsbeschichtung nicht mehr gegeben. Somit kann hier ein besonders schnelles und starkes Verkalken erfolgen.
  • In einer ersten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann eine solche Oxidschicht auf der Oberfläche des Trägers zumindest teilweise entfernt werden, vorteilhaft vollständig entfernt werden. Dies wird mit einer Oberflächenbehandlung gemacht, welche auf verschiedene Art und Weise ablaufen kann. Gemäß einer ersten Möglichkeit kann die Oberfläche, also die Mediumseite des Trägers, mechanisch bearbeitet werden. Hierfür eignen sich als abtragende Verfahren Bürsten, Schleifen bzw. Polieren. Möglich ist auch ein Strahl-Verfahren, insbesondere als Glasperlen-Strahlen oder als Nass-Strahlen. Bei einem solchen mechanischen Bearbeiten muss natürlich darauf geachtet werden, dass auf der Heizseite vorhandene Heizelemente nicht beschädigt oder negativ beeinträchtigt werden.
  • Gemäß einer zweiten Möglichkeit kann die Oberflächenbehandlung zum Entfernen der Oxidschicht eine chemische Behandlung sein. Hierfür bieten sich grundsätzlich einerseits ein Beizen und andererseits ein Ätzen an. Ein Ätzen erfolgt wiederum vorteilhaft als Plasma-Ätzen, was dem Fachmann grundsätzlich ja bekannt ist.
  • Gemäß einer dritten Möglichkeit kann die Oberfläche mit einem sogenannten Elektro-Polieren bearbeitet werden bzw. behandelt werden. Damit ist auch im großserientechnischen Verfahren eine vollständige Entfernung der Oxidschicht möglich für eine gut haftende und beständige Beschichtung mit der Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung. Verfahren zum Elektro-Polieren sind dem Fachmann bekannt. Alternativ kann auch ein sogenanntes Plasma-Polieren verwendet werden. Die eingesetzten Elektrolyte sollten nach dem zu bearbeitenden Material des Trägers ausgewählt werden, geeignet werden Gemische aus Phosphorsäure und/oder Schwefelsäure angesehen. Das Elektro-Polieren kann dabei so durchgeführt werden, dass nur die Mediumseite mit dem Elektrolyten in Berührung kommt, um so die Heizseite und vor allem das Heizelement zu schützen.
  • Gemäß einer weiteren vierten Möglichkeit kann die Oberflächenbehandlung zur Entfernung der Oxidschicht mit einem Laser durchgeführt werden. Hier eignen sich sogenannte Clean-Laser-Verfahren. Diese können sogar unter Schutzgas-Atmosphäre erfolgen, um eine neue Oxidschichtbildung auf der Mediumseite zu verhindern.
  • Als fünfte Möglichkeit kann eine Oberflächenbehandlung thermisch durchgeführt werden bzw. mit erhöhter Temperatur. Hier eignet sich ein sogenanntes Blank-Glühen, das auch als Rekristallisationsglühen aus der Metallverarbeitung bekannt ist. Eine Temperatur kann für einen Stahl bzw. Edelstahl zwischen 550°C und 700°C liegen. Auch hier wird vorteilhaft mit einer Schutzgas-Atmosphäre gearbeitet, um ein erneutes Oxidieren zu verhindern. Auch wenn diese Glüh-Verfahren häufig zur Wiederherstellung der Verformbarkeit nach einer Kaltumformung dient, kann damit eben auch sehr gut eine beschriebene Oxidschicht entfernt werden.
  • Gemäß einer sechsten Möglichkeit kann die Oberflächenbehandlung ein Eindiffundieren von Nickel sein. Eine solche Nickel-Eindiffusion bewirkt auch eine deutlich verbesserte Haftung der Funktionsbeschichtung, insbesondere einer DLC-Beschichtung.
  • Gemäß einer weiteren grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann vor einem thermischen Prozess zur Aufbringung des Heizelements auf die Heizseite, also insbesondere vor einem vorgenannten Dickschicht-Verfahren, ein Anlaufschutz auf die Oberfläche des Trägers auf der Mediumseite gebracht werden, insbesondere wenn der Träger aus Stahl bzw. Edelstahl besteht. Diese Anlaufschutz-Beschichtung verhindert eine Oxidation der Mediumseite, so dass danach eine aufgebrachte Funktionsbeschichtung gut und dauerhaft haftet.
  • Gemäß einer nochmals weiteren grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Oxidation der Mediumseite des Trägers durch den thermischen Prozess zur Aufbringung des Heizelements nicht verhindert und die Oxidschicht nicht entfernt. Vielmehr wird auf die Oxidschicht bzw. Oxide der Oberfläche des Trägers ein Haftvermittler gebracht vor einer Beschichtung mit dem Funktionsmaterial bzw. Beschichtungsmaterial. Ein solcher Haftvermittler kann auf verschiedene Art und Weise aufgebracht werden, beispielsweise durch Metall-Vakuum-Bedampfung oder durch Aufstäuben von energiereichen Teilchen in einem Sputter-Verfahren, vorteilhaft von Metallteilchen in Vakuum. Schließlich kann eine Beschichtung auch durch thermisches Spritzen erfolgen. Geeignete Materialien sind Wolframcarbid oder Titandioxid. Unter Umständen kann auch hier ein Eindiffundieren von Nickel als Haftvermittler erfolgen. Hierzu wird auf die DE 10126118 A1 verwiesen. Sämtliche Verfahren sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt aus anderen technischen Anwendungen zur Oberflächenbeschichtung.
  • Grundsätzlich kann als Funktionsmaterial bzw. Beschichtungsmaterial für die Funktionsschicht ein Material aus der Gruppe DLC, Nano-Beschichtung, Metalloxid- bzw. SiOx-Beschichtung oder Keramik bzw. Emaille verwendet werden, auch hierzu wird explizit auf die vorgenannte DE 10126118 A1 verwiesen, insbesondere bzgl. DLC-Schichten. Bei den beiden Letztgenannten besteht jedoch teilweise die Einschränkung, dass sie bei manchen Anwendungen in den eingangs genannten Elektro-Haushaltsgeräten, insbesondere in einer Spülmaschine, im Betrieb auf Dauer abgelöst werden, und zwar entweder durch abrasive Teilchen in der Flüssigkeit oder durch saure oder basische Flüssigkeiten. Deswegen werden die anderen Funktionsmaterialien bzw. Beschichtungsmaterialien bevorzugt. Nano-Beschichtungen können im Sol-Gel-Verfahren aufgebracht werden.
  • Grundsätzlich kann der Träger eine beliebige Form aufweisen. Vorteilhaft ist er gebogen bzw. nicht-eben, also beispielsweise rinnenartig oder mit einem teilkreisförmigen Querschnitt. Besonders vorteilhaft ist der Träger rohrförmig und somit auch die gesamte Heizeinrichtung, so dass eine Innenseite und eine Außenseite gegeben ist. Die Außenseite des Trägers bildet vorteilhaft die Heizseite und trägt das eine oder die mehreren Heizelemente. Die Innenseite des Trägers, welche einer teilweise umwölbten Seite entspricht, bildet die Mediumseite und weist die Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung auf. Derartige rohrförmige Träger bzw. rohrförmige Heizeinrichtungen können als bekannte Durchflussheizer verwendet werden. Eine andere Anwendung ist eine beheizte Pumpenkammerwandung, wie sie beispielsweise aus der DE 102011003464 A1 hervorgeht. Hier ist eine Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung von besonderem Vorteil, um ein Verkalken der Innenwandung der Pumpenkammer zu verhindern, welche zu Funktionsstörungen führen könnte.
  • Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1 Eine Schrägdarstellung einer gewölbt ausgebildeten Heizeinrichtung, bei der eine nach oben weisende Mediumseite behandelt wird mit einer Behandlungseinrichtung,
    • Fig. 2 eine Vorderansicht einer Heizeinrichtung entsprechend Fig. 2,
    • Fig. 3 eine Schrägdarstellung einer rohrförmigen Heizeinrichtung mit außen aufgebrachtem Heizelement, deren Innenseite als Mediumseite mit einer Behandlungseinrichtung bearbeitet wird und
    • Fig. 4 eine Abwandlung der Fig. 2, bei der eine Mediumseite innen in der rohrförmigen Heizeinrichtung bearbeitet wird, bevor auf der Außenseite als Heizseite ein Heizelement aufgebracht worden ist.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung 11 dargestellt mit einem leicht gewölbten Träger 12, der aus einem vorgenannten, für eine Dickschichtaufbringung geeigneten Stahl bzw. Edelstahl besteht. Hierzu wird sowohl auf die vorgenannte DE 10119348 A1 verwiesen als auch auf die EP 933626 A2 . Die Unterseite des Trägers 12 ist die Heizseite 13 und trägt ein gestrichelt dargestelltes Heizelement 14, welches in Dickschichttechnik ausgebildet bzw. hergestellt ist mit einem dafür üblichen und dem Fachmann bekannten Verfahren, welches unter anderem eine Erwärmung auf einige 100°C über längere Zeit bzw. für mehrere Stunden umfasst. Das Heizelement 14 kann flächig sein, wie hier dargestellt, oder flächig verteilt verlaufen, beispielsweise in Streifenform odgl., siehe Fig. 3. Die Oberseite des Trägers 12 ist die Mediumseite 16, mit der beispielsweise Wasser odgl. erhitzt wird, welches auf der Heizeinrichtung 11 entlangströmt oder gesammelt wird.
  • Da der Träger 12 aus Edelstahl besteht, oxidiert seine Oberfläche während der thermischen Behandlung beim Dickschichtverfahren auf eingangs beschriebene Art und Weise. An der Unterseite bzw. der Heizseite 13 stört die dadurch gebildete Oxidschicht nicht. An der Mediumseite 16 stört sie dagegen schon, da hier anschließend eine zuvor beschriebene Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung aufgebracht werden soll, insbesondere zur Verhinderung von störenden Kalk- und Schmutzablagerungen.
  • Schematisch ist hier eine Behandlungseinrichtung 20 dargestellt mit einem länglichen Halter 21, der an seinem Ende einen Arbeitskopf 22 trägt. Wie durch die Pfeile angedeutet ist, kann die Behandlungseinrichtung 20 mit dem Arbeitskopf 22 vielseitig und vorteilhaft beliebig bewegt werden über der Mediumseite 16 oder direkt an dieser anliegend. Für die verschiedenen, vorgenannten Bearbeitungsverfahren zur Behandlung der Oberfläche zum Entfernen einer Oxidschicht ist der Arbeitskopf 22 jeweils entsprechend ausgebildet. Er kann also beispielsweise Bürsten aufweisen, alternativ kann er Ausbringöffnungen bzw. Düsen für ein vorgenanntes Strahl-Verfahren aufweisen. Ebenso kann er einen Laser tragen bzw. aufweisen. Für eine Bearbeitung unter einer Schutzgas-Atmosphäre findet dieser Vorgang, leicht vorstellbar, in einem Raum unter Schutzgas statt. Ähnlich findet das vorbeschriebene Blank-Glühen zum Entfernen der Oxidschicht in einem entsprechenden Ofen statt. Für ein genanntes Eindiffundieren kann der Arbeitskopf das Trägermaterial für das Nickel bzw. das Diffusionsmaterial flächig aufbringen.
  • Für die vorgenannten chemischen Oberflächenbehandlungen durch reine Chemie-Behandlung oder durch Elektro-Polieren kann der Arbeitskopf 22 sowohl zum Ausbringen der Chemikalien dienen als auch, eventuell mit etwas Abstand an dem Halter 21, die Elektrode zur elektrischen Kontaktierung für das Elektro-Polieren aufweisen. Dabei kann entweder die gesamte Heizeinrichtung 11 in ein Bad mit der gesammelten Chemie eingetaucht werden. Alternativ können an die umlaufenden Seiten Abdichtungen herangeführt werden, die verhindern, dass die Chemie auch auf die Heizseite 13 und insbesondere an das Heizelement 14 gelangt.
  • Aus den Fig. 2 und 3 ist in entsprechender Weise zu ersehen, wie eine Heizeinrichtung 111 mit einem rohrförmigen Träger 112 aussieht und oberflächenbehandelt wird. Auch hier weist der rohrförmige Träger 112 eine Heizseite 113 mit einem Heizelement 114 auf, welches hier die Außenseite ist. Für das in mehrere Streifen aufgeteilte Heizelement 114 sind in Fig. 3 sogar noch elektrische Anschlüsse 115 zumindest schematisch dargestellt.
  • Mit einer Behandlungseinrichtung 120 samt Halter 121 und Arbeitskopf 122 wird die Mediumseite 116 innen im Träger 112 entsprechend bearbeitet. Dies kann auf vorgenannte Art und Weise erfolgen, wobei gerade aufgrund der geschlossenen Bauweise des rohrförmigen Trägers 112 die chemischen Verfahren, insbesondere ein Elektro-Polieren, relativ leicht durchgeführt werden können. Dazu braucht nämlich der Träger 112 nur an einer der beiden Seiten verschlossen zu werden und kann dann aufrecht aufgestellt mit der entsprechenden Chemie gefüllt werden. Alternativ kann er leicht an beiden Enden verschlossen werden, um dann die Chemie einzubringen.
  • Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 114 schon vorhanden, so dass hier die Oxidschicht an der Mediumseite 116 entweder entfernt wird oder aber mit einem Haftvermittler beschichtet wird. Dieser Haftvermittler kann mit dem Arbeitskopf 122 aufgebracht werden und trocknet entweder aufgrund von Zugabe eines Lösungsmittels oder kann thermisch getrocknet bzw. eingebrannt werden. Alternative Verfahren, die ebenfalls durchgeführt werden können, sind die vorgenannten wie Metall-Vakuumbedampfung, Sputtern oder thermisches Spritzen von entsprechend geeigneten energiereichen Teilchen oder Materialien.
  • In Fig. 4 entsprechend der Darstellung aus Fig. 2 ist noch kein Heizelement auf den Träger 212 für die Heizeinrichtung 211 aufgebracht. Hier wird mit der Behandlungseinrichtung 220 die Mediumseite 216 innen im rohrförmigen Träger 212 mit einer Anlaufschutz-Beschichtung versehen, welche durch eines der vorgenannten Verfahren aufgebracht werden kann und welche hier naturgemäß nicht dargestellt werden kann, aber eben vorhanden ist. Wenn dann anschließend auf die Außenseite des Trägers 212 bzw. auf die Heizseite 213 ein Heizelement in einem Dickschichtverfahren aufgebracht wird, also wenn eine thermische Behandlung erfolgt, welche normalerweise ein Oxidieren der Edelstahl-Oberfläche des Trägers 212 bewirkt, so erfolgt erfindungsgemäß keine Oxidation auf der Mediumseite 216. Wird dann wie zuvor beschrieben eine Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung aufgebracht, so haftet diese dauerhaft.
  • Nicht explizit dargestellt, aber ähnlich wie in den Figuren zu sehen, kann nach der Oberflächenbehandlung des Trägers bzw. der Heizeinrichtung auf der Mediumseite eine Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung aufgebracht werden. Auch hierfür kann eine entsprechende Behandlungseinrichtung verwendet werden, die der dargestellten im Wesentlichen entspricht. Alternativ können für Aufbringungsverfahren von DLC- und SiOx-Schichten sogenannte Batch-Vakuumverfahren benutzt werden, insbesondere PE-CVD-Verfahren. Die Zerstäubung bzw. Beschichtung kann dann entweder gezielt mit Düsen an Arbeitsköpfen odgl. erfolgen, alternativ auch durch in einen Innenraum einer Vakuumkammer verteilt eingebrachte oder eingesprühte Materialien. Hierfür kann die Heizseite samt Heizelement entweder abgeschirmt bzw. abgedeckt werden oder aber anschließend noch einmal gereinigt werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung, wobei die Heizeinrichtung einen Träger und mindestens ein auf einer Heizseite aufgebrachtes Heizelement aufweist, wobei die andere Seite des Trägers als Mediumseite zur Beheizung eines flüssigen Mediums, vorzugsweise Wasser, ausgebildet ist und dazu die Oberfläche des Trägers eine Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung aufweist mit einem Funktionsmaterial bzw. Beschichtungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Trägers zumindest auf der Mediumseite vor dem Aufbringen der Funktionsbeschichtung behandelt worden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Behandlung der Oberfläche eine durch Erwärmen entstandene Oxidschicht auf der Oberfläche des Trägers zumindest teilweise entfernt wird, vorzugsweise vollständig.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Oberfläche ein mechanisches Bearbeiten bzw. abtragendes Bearbeiten ist wie Bürsten, Schleifen bzw. Polieren oder ein Strahl-Verfahren, insbesondere Glasperlen-Strahlen oder Nass-Strahlen.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung chemisch erfolgt, insbesondere durch Beizen oder Ätzen, vorzugsweise Plasma-Ätzen.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung ein Elektro-Polieren ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung mit einem Laser durchgeführt wird, insbesondere als Clean-Laser-Verfahren, vorzugsweise unter Schutzgas-Atmosphäre.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung thermisch durchgeführt wird bzw. mit erhöhter Temperatur, insbesondere als Blank-Glühen.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung ein Eindiffundieren ist, insbesondere ein Eindiffundieren von Nickel.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem thermischen Prozess zur Aufbringung des Heizelements auf die Heizseite, insbesondere in einem Dickschicht-Verfahren, eine Anlaufschutz-Beschichtung zur Verhinderung der Oxidation der Edelstahl-Oberfläche bzw. der Oberfläche auf der Mediumseite des Trägers aufgebracht worden ist zumindest auf die Mediumseite.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einem thermischen Prozess zur Aufbringung des Heizelements auf die Heizseite, insbesondere in einem Dickschicht-Verfahren, oxidierte Oberfläche des Trägers auf der Mediumseite mit einem Haftvermittler beschichtet wird vor einer Beschichtung mit einem Funktionsmaterial bzw. Beschichtungsmaterial mit Anti-Haft-Wirkung, wobei vorzugsweise die Haftvermittler-Beschichtung durch Metall-Vakuumbedampfung, durch Aufstäuben von energiereichen Teilchen in einem Sputter-Verfahren oder durch thermisches Spritzen erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionsmaterial bzw. Beschichtungsmaterial verwendet wird aus der folgenden Gruppe DLC, Nano-Beschichtung, Metalloxid-Beschichtung, SiOx-Beschichtung, Keramik bzw. Emaille odgl..
  12. Heizeinrichtung zur Beheizung eines flüssigen Mediums, insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Träger, wobei der Träger eine Heizseite und eine Mediumseite aufweist, wobei auf der Heizseite mindestens ein Heizelement aufgebracht ist, vorzugsweise ein Dickschichtheizelement in einem Dickschicht-Verfahren aufgebracht ist, und wobei die Mediumseite zur Beheizung eines flüssigen Mediums, vorzugsweise Wasser, ausgebildet ist, wobei die Mediumseite eine Funktionsbeschichtung aufweist mit einem Funktionsmaterial bzw. Beschichtungsmaterial für eine Anti-Haft-Wirkung.
  13. Heizeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Mediumseite eine Oxidschicht unter der Funktionsbeschichtung ist, wobei eine Haftvermittlerschicht zwischen Oxidschicht und Funktionsbeschichtung vorgesehen ist.
  14. Heizeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Mediumseite des Trägers und der Funktionsbeschichtung keine Oxidschicht befindet, wobei sich direkt auf der Mediumseite ein Anlaufschutz befindet als Schutz vor einem Anlaufen bzw. Oxidieren bei einem thermischen Prozess zur Aufbringung des Heizelements auf die Heizseite, insbesondere in einem Dickschicht-Verfahren.
  15. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger gebogen bzw. nicht-eben ist, vorzugsweise rohrförmig ist, mit einer Innenseite und einer Außenseite, wobei die Außenseite des Trägers die Heizseite mit dem Heizelement ist und die Innenseite des Trägers die Mediumseite ist mit der Funktionsbeschichtung mit Anti-Haft-Wirkung.
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