EP3573425A1 - Verfahren zur herstellung einer heizeinrichtung und damit hergestellte heizeinrichtung - Google Patents

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EP3573425A1
EP3573425A1 EP19175970.3A EP19175970A EP3573425A1 EP 3573425 A1 EP3573425 A1 EP 3573425A1 EP 19175970 A EP19175970 A EP 19175970A EP 3573425 A1 EP3573425 A1 EP 3573425A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carrier
heating
heating device
tube
severed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19175970.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Albert
Volker Block
Daniel Fuchs
Roland Mühlnikel
Kay Schmidt
Konrad SCHÖNEMANN
Alfred Suss
Michael Tafferner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Publication of EP3573425A1 publication Critical patent/EP3573425A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
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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 which is curved in its longitudinal course, ie along the longitudinal direction.
  • the heater can get a kind of gutter shape.
  • This heater can be used in a washing machine to heat water below a drum in the so-called bottom of the washing machine. Due to the curved shape, it can be adapted to the drum curvature and thus be well installed in this special space. Furthermore, a small amount of water can be stored or retained, as it were, by the gutter shape in which the bulge points downward in the installed state, which can then be heated and vaporized, for example for steaming laundry in the washing machine.
  • the invention has for its object to provide an aforementioned method for producing a heater and a corresponding heater, which can be solved with the problems of the prior art and it is particularly possible to produce a heater advantageous with little effort and the largest possible process safety.
  • the heating device has a carrier and at least one planar heating element arranged thereon.
  • This can be applied as a thick-film heating element be, ie in a thick-film process.
  • it may be another layer heating element that has been applied, for example, by other methods known per se, such as thin-film method, thermal spraying, wire spraying, plasma method.
  • the carrier is arched along one direction, in particular curved exclusively along one direction, ie only about a single axis. This axis then preferably runs parallel to a longitudinal direction of the carrier.
  • the carrier and / or the heating device itself are machined from a tube, in particular from a cylindrical or even circular cylindrical tube.
  • a pipe wall is cut in one direction, which does not have exclusively a circumferential direction component, preferably extends at least partially along the longitudinal direction or has a longitudinal direction component.
  • the pipe is not only cut to length or cut to cut a completely circumferential piece. It is so to speak then the carrier also obliquely or at right angles to severed.
  • the carrier is advantageously not circumferential or not ring-like closed.
  • the core of the invention is the severing of a tube to produce or obtain a carrier or heater so as to obtain a longitudinally arched carrier that forms a heater.
  • a bending of an originally flat carrier in the desired curved shape for the finished heater can be avoided, which may be expensive, especially if a uniform curvature is required.
  • methods for producing a tube in particular a cylindrical tube or a circular-cylindrical tube, are known and also perform well in terms of series technology.
  • a plurality of carriers can be cut out of such a tube, or the tube can be severed into a plurality of individual carriers.
  • Heating elements can thus be made by a combination of axial and radial cuts in such a tube. Alternatively, they can be made by oblique or spiral cuts or only by axial cuts.
  • the tube is severed at least once along a direction that runs exactly parallel or at an angle up to 15 ° to a central longitudinal axis of the tube.
  • the tube can thus be severed exactly in a variant in the longitudinal direction.
  • each carrier additionally in each case exactly once along the circumferential direction can be severed.
  • a carrier or a heater thus produced is shorter than the entire tube, for example, has a very fractional part of its length. So a longer pipe can be prepared as so-called multiple benefits. From this individual carriers or individual heating devices are then separated, in which layers or components or functional units are already contained on the carrier.
  • a tube can only be cut in the direction from one end to the other end, in particular parallel to a longitudinal direction, so that the two ends of the tube each form two opposite end edges of the carrier.
  • the tube may have a circular cross section, in particular circular cylindrical.
  • a circular cross section in particular circular cylindrical.
  • Such a tube is obviously very easy to produce serially and then has a very smooth course.
  • the heating device or the carrier of the heating device has a length that is greater than the width, in particular greater than the width corresponding along a partial circumference.
  • a heating device or the corresponding carrier can be curved transversely with uniform curvature along the longitudinal direction, so that the curvature can be present about an axis parallel to the longitudinal direction of the heating device or of the carrier.
  • a pipe is severed or isolated in individual heaters or carriers that no residue remains, in particular no remainder to rounding of corners. This is the best possible material utilization possible.
  • An aforementioned heating element can preferably be provided or applied on an outer side of the curved heating device or the curved support, this being a convex outer side.
  • This convexly curved outer side can be easily produced both in a single carrier with a curved shape, in a closed tube anyway.
  • the heater is at least with many or with all components or functional units that must be applied over a large area or as a layer is prepared by appropriate application before the tube is severed as a separation.
  • these components or functional units are advantageously provided on the convex curved outside of the heater. Then just done the separation, for which the pipe is cut. Then other components or functional units can be attached or attached to the heater, the but then preferably not be applied in layered construction, but as discrete components, in particular as SMD components and / or connection units.
  • the application of the layer-shaped components or functional units to the entire tube prior to severing or separating has the advantage that this can then, so to speak, be carried out on a multiple benefit, which may be simpler or more efficient.
  • Especially printing in the thick film process is possible with pipes, so that they can also be used as multiple uses.
  • a tube is severed several times as separation into a plurality of carriers, so that then each of the individual carriers, the aforementioned components or functional units can be applied, advantageously over a large area or as a layer.
  • a deformation of the carrier which may occur when severing the tube as separation into a plurality of carriers, take place at a time when no mechanically sensitive layers or components or functional units have yet been applied.
  • connection fields as electrical power connections for the at least one heating element.
  • these connection fields or electrical power connections are provided on one side of the tube or of the carrier, on which a heating element is also provided. So a supply line is easier to realize.
  • these connection fields preferably for all heating elements of a heating device, can be applied in a central region, which, viewed in the longitudinal direction of the heating device, is located centrally or centrally. It can therefore be a geometric central area or a central area.
  • Heating elements are then provided in the longitudinal direction on both sides of this central region, wherein a distribution of the heating power of the heating elements is particularly preferably such that it is approximately the same size on both sides of these connection fields. It can thereby be achieved that in this central region with the connection fields no temperature increase due to concentration of heat output, which is good for the mechanical stability or dimensional stability of the heater and for a uniform generation of heating power. Even with a heating element with several heating circuits on it, operated independently can be, but possibly also together, the respective or all electrical connections can be provided together in such a central area.
  • the heating device may have at least two separately operable heating elements on the single carrier, wherein these two separately operable heating elements are advantageously arranged in different areas on the carrier. They or their surfaces or heating areas do not overlap or overlap and are not entangled. So they are separated from each other by heating. But they can also work together in a joint operation and heat a common large area.
  • connection portion protrudes from the carrier in the lateral direction.
  • a longitudinal outer edge of the connection section can run in the direction of an outer edge of the carrier, preferably as a continuation or in a straight line, so to speak. Such a direction may be transverse to the longitudinal direction of the carrier.
  • the connection pads can be provided on this protruding connection section. If, therefore, the heating device or the carrier has a largely quadrangular, trapezoidal or even rectangular shape, the connection section can protrude from this shape or project beyond it. Thus, the remaining surface of the carrier is available as a heating surface. Furthermore, a temperature at the connection section or at the connection fields is somewhat reduced.
  • heating conductors of a heating element extend in the longitudinal direction of the carrier or the heating device and / or at a right angle to a top line of the heating device or of the carrier.
  • a meandering course can be achieved.
  • bends and U-shaped reversals can be provided that they are made by other contact material.
  • the material of the heating element itself does not have these bends or inversions, which is better for current conduction or generation of the heating power.
  • a circular cylindrical tube 11 is shown, advantageously consisting of metal or steel. It may be made of a rectangular sheet of metal by bending together and welding together at the abutting edges.
  • This tube 11 is intended to form carriers for heating devices according to the invention, which are constructed in accordance with the invention on this tube and then separated therefrom.
  • the tube 11 has an upper edge 12a and a lower edge 12b, each forming a circle.
  • the tube 11 is also cylindrical.
  • a spraying device 13a and a printing device 13b in order to be able to apply layers or functional units to the outside of the pipe 11.
  • the spray device 13a serves for thermal spraying or plasma spraying, as is known per se to those skilled in the art.
  • the printing device 13b likewise serves for applying layers or functional units and is in particular a screen printing device.
  • the corresponding processes are known to the person skilled in the art and, even the screen printing process, are also suitable for such pipes.
  • only one of the two application method is used, whereby a combination is possible.
  • heating elements 15a in an upper half and heating elements 15b in a lower half.
  • Dashed lines 20 divides the tube once in half along its length, so that in the upper half of the heating elements 15a are formed. In the lower half, the heating elements 15b are formed.
  • the corresponding regions of the pipe wall or of the metal sheet then form the respective carrier of the respective heating element.
  • separating lines 20 is severed by means of a separating laser 22, here just after partial or complete completion of the imprints or the structure of the layers thereon.
  • an alternative heating element 15b is shown in the Fig. 2 in the lower part of the tube 11.
  • this two terminal panels 18b are provided in a central region along its length, on both sides extend meandering heat conductor 17b.
  • a better distribution of the heating power can be achieved on a finished flat heating device.
  • a heating power concentration can otherwise occur with local overheating, since the distance to the outer regions or outer edges is greatest here, and thus heat dissipation is the smallest.
  • connection pad 18b could be provided in the middle region, so that the two heating conductors 17b can be jointly guided to a single connection pad 18b with one end each. The respective other end can then be guided in each case to its own connection field 18b, so that the two heating conductors 17b can also be operated independently of one another and thus individually in addition to a common operation.
  • a heating device 24 is obtained accordingly Fig. 3 ,
  • This has a support 16 which is curved and has a rectangular shape in the flat rolled-out state. He is just a part of the wall of the tube 11 from Fig. 2 , The corners could be rounded, but this does not have to be.
  • the rectangular shape makes it possible to optimally use the tube 11 as a multiple use with the same orientation of all heating elements 15 thereon. It could also be separated out trapezoidal support or heaters, which would allow an optimal because complete use of the surface of the tube. In this case, heating elements or other functional units provided thereon would then have to be provided rotated by 180 ° in the case of adjacent carriers or heating devices.
  • the heating element 15a on the carrier 16 has near the upper edge 12a on the left and right by far two connection fields 18a and 18b. Between these extends a heating conductor 17a, here in a meandering shape, to cover the surface of the carrier 16 with only a single heating conductor.
  • Fig. 1 to 3 From the Fig. 1 to 3 is easy to see that it would be possible in principle, from the circular cylindrical tube 11 of the Fig. 1 equal by means of a separating laser 22 individual, slightly curved carrier accordingly Fig. 3rangeenburgirenen, but still without layer structure or without functional units on it. Heating conductor 17a and terminal panels 18a can then be applied afterwards.
  • at least one insulating layer or dielectric layer can be applied beforehand on the side of the separated-out carrier to which the further structure is to come. It can also be provided intermediate forms. For example, it may be provided that corresponds to a complete tube Fig. 1 an insulating layer and / or dielectric layer are applied flat.
  • They can be over the entire surface, alternatively they can be recessed in narrow areas along the later parting line 20.
  • a surface may possibly even be provided that it is applied to the entire tube, then this is severed into individual carriers, on which in turn, in particular to said applied planar layer, further functional units such as heating conductors and connections can be applied.
  • Fig. 4 From the top view of Fig. 4 is the curved profile of the heater 24 can be seen.
  • the heating element 15a is applied, ie on the convexly outwardly curved side. Basically it could be the other side or even on both sides. But it is from the Fig. 1 to 4 recognizable that on the inside in the tube 11 only with great effort a functional unit can be printed with a filigree structure. If functional units are to be provided here, it is advisable to apply them only after the separation of the tube 11 or separation of carriers.
  • Fig. 5 is a modification of a heater 124 shown with a support 116 which is largely a curved rectangle corresponding to the heater 24 of 3 and 4 , At the bottom right, however, stands to the side of a connection section 125 in the manner of a rectangular field or a broad flag.
  • connection section 125 two narrow elongated connection fields 118 are provided, which extend to the edge of the connection section 125 pointing in the direction of rotation. From these two connection fields 118, a heating conductor 117 goes off, which in turn, similar to in the Fig. 3 has a meandering shape.
  • the surface of the carrier 116 can be largely covered with a single heat conductor for a uniformly distributed surface heating power.
  • a connector not shown, can be plugged as an electrical connection.
  • connector housings with metallic contacts could be welded to these connection panels 18 or to connection fields of the heating element 15b.
  • step of cutting into individual carriers is first carried out in a tube, and only further layers or functional components are applied thereafter, a deformation of the individual carrier, which is curved on itself, can still be carried out after severing and prior to further application. After the application of layers or functional components on this, this is usually no longer possible because they would otherwise be damaged or even destroyed.

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung, die einen entlang einer Richtung gewölbten Träger und mindestens ein darauf angeordnetes flächiges Dickschichtheizelement aufweist, werden der Träger und/oder die Heizeinrichtung selbst aus einem Rohr, insbesondere aus einem kreiszylindrischen Rohr, herausgearbeitet. Dazu wird eine Rohrwandung in eine Richtung durchtrennt, die nicht ausschließlich eine Umfangsrichtungskomponente aufweist, so dass der Träger kein umlaufendes Rohr ist. Das Dickschichtheizelement kann vor oder nach dem Durchtrennen aufgebracht werden.

Description

    Anwendungsgebiet und Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung sowie eine damit hergestellte Heizeinrichtung.
  • Aus der EP 2215301 A1 ist eine Heizeinrichtung bekannt, die in ihrem Längsverlauf, also entlang der Längsrichtung, gewölbt ist. So kann die Heizeinrichtung eine Art Rinnenform erhalten. Auf einer Seite, vorzugsweise auf der nach außen gewölbten Seite, sind mehrere längliche Heizelemente aufgebracht. Diese Heizeinrichtung kann in einer Waschmaschine eingesetzt werden, um unterhalb einer Trommel im sogenannten Sumpf der Waschmaschine Wasser zu erhitzen. Durch die gewölbte Form kann sie an die Trommelwölbung angepasst sein und somit auch gut in diesem speziellen Bauraum eingebaut werden. Des Weiteren kann durch die Rinnenform, bei der im Einbauzustand die Wölbung nach unten weist, eine geringe Menge Wasser sozusagen gespeichert oder zurückgehalten werden, die dann erhitzt und verdampft werden kann, beispielsweise für eine Dampfbehandlung von Wäsche in der Waschmaschine.
    • Aufgabe und Lösung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung sowie eine entsprechende Heizeinrichtung zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, eine Heizeinrichtung vorteilhaft herstellen zu können mit geringem Aufwand und möglichst großer Prozesssicherheit.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine entsprechend hergestellte Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11. 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 genannt. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für die Heizeinrichtung selbstständig und unabhängig voneinander gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Es ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung einen Träger und mindestens ein darauf angeordnetes flächiges Heizelement aufweist. Dieses kann als Dickschichtheizelement aufgebracht sein, also in einem Dickschichtverfahren. Alternativ kann es ein sonstiges Schichtheizelement sein, das beispielsweise durch andere an sich bekannte Verfahren aufgebracht worden ist wie Dünnschichtverfahren, thermisches Spritzen, Drahtspritzen, Plasmaverfahren. Der Träger ist dabei gewölbt entlang einer Richtung, insbesondere ausschließlich entlang einer Richtung gewölbt, also nur um eine einzige Achse. Diese Achse verläuft dann bevorzugt parallel zu einer Längsrichtung des Trägers.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Träger und/oder die Heizeinrichtung selbst aus einem Rohr herausgearbeitet sind, insbesondere aus einem zylindrischen oder sogar kreiszylindrischen Rohr. Für dieses Herausarbeiten wird eine Rohrwandung in einer Richtung durchtrennt, die nicht ausschließlich eine Umfangsrichtungskomponente aufweist, vorzugsweise zumindest teilweise entlang der Längsrichtung verläuft bzw. eine Längsrichtungskomponente aufweist. Dies bedeutet, dass das Rohr nicht nur sozusagen abgelängt wird bzw. durchtrennt wird, um ein ganz umlaufendes Stück abzuschneiden. Es ist sozusagen dann der Träger auch einmal schräg oder rechtwinklig dazu durchtrennt. Des Weiteren ist der Träger vorteilhaft nicht umlaufend bzw. nicht ringartig geschlossen.
  • Es ist bei der Erfindung also zweitrangig, ob das mindestens eine flächige Heizelement vor dem Durchtrennen oder nach dem Durchtrennen auf das Rohr bzw. auf den Träger aufgebracht wird. Kern der Erfindung ist das Durchtrennen eines Rohres, um einen Träger bzw. die Heizeinrichtung herzustellen oder zu erhalten, so dass man einen in Längsrichtung gewölbten Träger erhält, der eine Heizeinrichtung bildet. So kann ein Biegen eines ursprünglich flachen Trägers in die gewünschte gewölbte Form für die fertige Heizeinrichtung vermieden werden, was unter Umständen aufwendig ist, insbesondere wenn eine gleichmäßige Wölbung gefordert ist. Verfahren zur Herstellung eines Rohres, insbesondere eines zylindrischen Rohres bzw. eines kreiszylindrischen Rohres, sind dagegen bekannt und auch gut serientechnisch durchzuführen. Aus einem solchen Rohr wiederum können dann erfindungsgemäß mehrere Träger herausgeschnitten werden bzw. das Rohr kann in mehrere einzelne Träger durchtrennt werden. Heizelemente können also durch eine Kombination von axialen und radialen Schnitten in ein solches Rohr hergestellt werden. Alternativ können sie durch schräge oder spiralförmige Schnitte hergestellt werden oder nur durch axiale Schnitte.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rohr mindestens einmal entlang einer Richtung durchtrennt wird, die exakt parallel oder in einem Winkel bis zu 15° zu einer Mittellängsachse des Rohrs verläuft. Das Rohr kann also genau in einer Variante in Längsrichtung durchtrennt werden. Vorzugsweise wird nur entlang dieser Richtung bzw. Längsrichtung durchtrennt, wobei pro Träger jeweils zusätzlich genau einmal entlang der Umfangsrichtung durchtrennt werden kann. Dadurch ist es möglich, dass ein Träger bzw. eine damit hergestellte Heizeinrichtung kürzer ist als das gesamte Rohr, beispielsweise einen ganzteiligen Bruchteil von dessen Länge aufweist. So kann ein längeres Rohr als sogenannter Mehrfachnutzen vorbereitet werden. Daraus werden dann einzelne Träger oder einzelne Heizeinrichtungen vereinzelt werden, bei denen auf dem Träger bereits Schichten oder Bauteile bzw. Funktionseinheiten enthalten sind. Alternativ kann ein Rohr nur in Richtung von einen Ende zum anderen Ende durchtrennt werden, insbesondere parallel zu einer Längsrichtung, so dass die beiden Enden des Rohrs jeweils zwei gegenüberliegende Endkanten des Trägers bilden.
  • Vorteilhaft kann das Rohr einen kreisrunden Querschnitt aufweisen, insbesondere kreiszylindrisch sein. Ein derartiges Rohr ist offensichtlich sehr leicht serientechnisch herzustellen und weist dann auch einen sehr gleichmäßigen Verlauf auf.
  • Bevorzugt weist die Heizeinrichtung bzw. der Träger der Heizeinrichtung eine Länge auf, die größer ist als die Breite, insbesondere größer als die Breite entsprechend entlang einem Teilumfang. Dabei kann eine solche Heizeinrichtung bzw. der entsprechende Träger quer gewölbt sein mit gleichmäßiger Wölbung entlang der Längsrichtung, so dass die Wölbung um eine Achse parallel zur Längsrichtung der Heizeinrichtung bzw. des Trägers vorliegen kann.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Rohr derart durchtrennt wird bzw. vereinzelt wird in einzelne Heizeinrichtungen oder Träger, dass kein Rest verbleibt, insbesondere kein Rest bis auf Abrundungen von Ecken. Damit ist eine möglichst gute Materialausnutzung möglich.
  • Ein vorgenanntes Heizelement, alternativ auch eine sonstige Funktionseinheit, kann bevorzugt auf einer Außenseite der gewölbten Heizeinrichtung bzw. des gewölbten Trägers vorgesehen sein oder aufgebracht werden, wobei dies eine konvexe Außenseite ist. Diese konvex gewölbte Außenseite kann sowohl bei einem vereinzelten Träger mit gewölbter Form leicht hergestellt werden, bei einem geschlossenen Rohr ohnehin.
  • In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass die Heizeinrichtung zumindest mit vielen oder mit sämtlichen Bauteilen oder Funktionseinheiten, die großflächig oder als Schicht aufgetragen werden müssen, hergestellt wird durch entsprechendes Auftragen, bevor das Rohr durchtrennt wird als Vereinzelung. Dabei sind diese Bauteile oder Funktionseinheiten vorteilhaft auf der konvex gewölbten Außenseite der Heizeinrichtung vorgesehen. Danach erfolgt eben die Vereinzelung, wofür das Rohr durchtrennt wird. Dann können noch weitere Bauteile oder Funktionseinheiten an der Heizeinrichtung angebracht bzw. befestigt werden, die dann aber bevorzugt nicht in Schichtbauweise aufgebracht werden, sondern als diskrete Bauteile, insbesondere als SMD-Bauteile und/oder Anschlusseinheiten.
  • Das Aufbringen der schichtförmigen Bauteile oder Funktionseinheiten auf das gesamte Rohr vor einem Durchtrennen bzw. Vereinzeln weist den Vorteil auf, dass dies dann sozusagen an einem Mehrfachnutzen durchgeführt werden kann, was möglicherweise einfacher bzw. effizienter ist. Gerade auch ein Bedrucken im Dickschichtverfahren ist bei Rohren möglich, so dass diese auch als Mehrfachnutzen verwendet werden können.
  • In einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird ein Rohr mehrfach durchtrennt als Vereinzelung in mehrere Träger, so dass dann auf jeweils einzelne Träger die vorgenannten Bauteile oder Funktionseinheiten aufgebracht werden können, vorteilhaft großflächig oder als Schicht. So kann eine Verformung des Trägers, die beim Durchtrennen des Rohrs als Vereinzelung in mehrere Träger auftreten kann, zu einem Zeitpunkt erfolgen, wenn noch keine mechanisch empfindlichen Schichten oder Bauteile bzw. Funktionseinheiten aufgebracht sind. Des Weiteren ist es zusätzlich noch möglich, vereinzelte Träger etwas zu verformen in eine Form, die sich nicht ausschließlich durch Durchtrennen des Rohres ergeben würde.
  • Bei beiden vorgenannten Alternativen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn eben die Bauteile oder Funktionseinheiten auf der konvexen Außenseite angeordnet werden oder aufgebracht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, Anschlussfelder als elektrische Leistungsanschlüsse für das mindestens eine Heizelement vorzusehen. Vorteilhaft sind diese Anschlussfelder bzw. elektrische Leistungsanschlüsse auf einer Seite des Rohrs oder des Trägers vorgesehen, auf der auch ein Heizelement vorgesehen ist. So ist eine Zuleitung einfacher zu realisieren. Gemäß einer ersten Variante der Erfindung können diese Anschlussfelder, vorzugsweise für alle Heizelemente einer Heizeinrichtung, in einem Zentralbereich aufgebracht werden, der in Längsrichtung der Heizeinrichtung gesehen eben zentral oder mittig liegt. Es kann also ein geometrischer Zentralbereich bzw. ein Mittenbereich sein. In Längsrichtung beidseitig dieses Zentralbereichs sind dann Heizelemente vorgesehen, wobei besonders bevorzugt eine Verteilung der Heizleistung der Heizelemente so ist, dass sie zu beiden Seiten dieser Anschlussfelder etwa gleich groß ist. Dadurch kann erreicht werden, dass in diesem Zentralbereich mit den Anschlussfeldern keine Temperaturüberhöhung durch Konzentration von Heizleistung entsteht, was gut ist für die mechanische Stabilität bzw. Formstabilität der Heizeinrichtung und für eine gleichmäßige Erzeugung der Heizleistung. Auch bei einem Heizelement mit mehreren Heizkreisen darauf, die unabhängig voneinander betrieben werden können, ggf. aber auch gemeinsam, können die jeweiligen bzw. alle elektrischen Anschlüsse gemeinsam in einem solchen Zentralbereich vorgesehen sein.
  • Die Heizeinrichtung kann mindestens zwei getrennt betreibbare Heizelemente auf dem einzigen Träger aufweisen, wobei diese beiden getrennt betreibbaren Heizelemente vorteilhaft in unterschiedlichen Bereichen auf dem Träger angeordnet sind. Sie bzw. ihre Flächen oder Heizbereiche überlappen bzw. überdecken sich nicht und sind nicht verschränkt. Sie sind also heizwirkungstechnisch voneinander getrennt. Sie können aber auch im gemeinsamen Betrieb zusammenwirken und eine gemeinsame große Fläche beheizen.
  • Gemäß einer anderen zweiten Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Anschlussabschnitt von dem Träger in seitlicher Richtung absteht. Dabei kann eine Längsaußenkante des Anschlussabschnitts in Richtung einer Außenkante des Trägers verlaufen, bevorzugt sozusagen als Fortsetzung bzw. in gerader Linie. Eine solche Richtung kann quer zur Längsrichtung des Trägers sein. Auf diesem abstehenden Anschlussabschnitt können dann die genannten Anschlussfelder vorgesehen sein. Wenn also die Heizeinrichtung bzw. der Träger weitgehend viereckige, trapezförmige oder sogar rechteckige Form aufweisen, kann der Anschlussabschnitt aus dieser Form herausragen bzw. über sie überstehen. So steht die übrige Fläche des Trägers als Heizfläche zur Verfügung. Des Weiteren ist eine Temperatur am Anschlussabschnitt bzw. an den Anschlussfeldern etwas reduziert.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Heizleiter eines Heizelements in Längsrichtung des Trägers bzw. der Heizeinrichtung und/oder in einem rechten Winkel zu einer Scheitellinie der Heizeinrichtung bzw. des Trägers verlaufen. Dadurch kann ein mäanderartiger Verlauf erreicht werden. Für Abwinkelungen und U-förmige Umkehrungen kann vorgesehen sein, dass diese durch sonstiges Kontaktmaterial hergestellt werden. Somit weist das Material des Heizelements selbst nicht diese Abwinkelungen bzw. Umkehrungen auf, was besser für eine Stromführung bzw. Erzeugung der Heizleistung ist.
  • 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 Unterkombination 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 Schrägansicht auf ein kreiszylindrisches Rohr, auf dessen Außenseite Komponenten einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung aufgebracht werden,
    Fig. 2
    das Rohr aus Fig. 1 mit auf die Außenseite aufgebrachten schichtartigen Heizelementen und gestrichelten Trennlinien, die von einem Trennlaser durchtrennt werden sollen,
    Fig. 3
    eine aus dem Rohr der Fig. 2 mittels Durchtrennen vereinzelte Heizeinrichtung in Schrägansicht entsprechend Fig. 2,
    Fig. 4
    eine Ansicht der Heizeinrichtung aus Fig. 3 auf die Oberkante zur Darstellung der Wölbung und
    Fig. 5
    eine Abwandlung eines gewölbten Heizelements mit einem seitlich abstehenden Anschlussabschnitt zum elektrischen Anschluss.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der Fig. 1 ist ein kreiszylindrisches Rohr 11 dargestellt, vorteilhaft bestehend aus Metall bzw. Stahl. Es kann aus einem rechteckigen Metallblech hergestellt sein durch Zusammenbiegen und Zusammenschweißen an den aneinander anstoßenden Kanten. Dieses Rohr 11 soll Träger für erfindungsgemäße Heizeinrichtungen bilden, die auf erfindungsgemäße Art und Weise auf diesem Rohr aufgebaut werden und dann daraus vereinzelt werden.
  • Das Rohr 11 weist einen oberen Rand 12a und einen unteren Rand 12b auf, die jeweils einen Kreis bilden. Das Rohr 11 ist auch zylindrisch.
  • Schematisch bzw. stark vereinfacht dargestellt sind eine Spritzvorrichtung 13a und eine Druckvorrichtung 13b, um Schichten bzw. Funktionseinheiten auf die Außenseite des Rohrs 11 aufbringen zu können. Die Spritzvorrichtung 13a dient dabei zum thermischen Spritzen oder Plasmaspritzen, wie dies dem Fachmann an sich bekannt ist. Die Druckvorrichtung 13b dient ebenfalls zum Aufbringen von Schichten bzw. Funktionseinheiten und ist insbesondere eine Siebdruckvorrichtung. Die entsprechenden Verfahren sind dem Fachmann bekannt und, selbst das Siebdruckverfahren, auch für solche Rohre geeignet. Vorteilhaft wird nur eines der beiden Aufbringungsverfahren verwendet, wobei auch eine Kombination möglich ist.
  • In der Fig. 2 ist zu erkennen, wie auf das Rohr 11 mehrere Heizelemente aufgebracht sind, der Anschaulichkeit halber Heizelemente 15a in einer oberen Hälfte und Heizelemente 15b in einer unteren Hälfte. Gestrichelt dargestellte Trennlinien 20 teilen das Rohr einmal in der Hälfte entlang seiner Länge, so dass in der oberen Hälfte die Heizelemente 15a gebildet sind. In der unteren Hälfte sind die Heizelemente 15b gebildet. Die entsprechenden Bereiche der Rohrwandung bzw. des Metallblechs bilden dann den jeweiligen Träger des jeweiligen Heizelements. Entlang der gestrichelten Trennlinien 20 wird mittels eines Trennlasers 22 durchtrennt, hier eben nach teilweisem oder vollständigem Fertigstellen der Bedruckungen bzw. des Aufbaus der Schichten darauf.
  • In der Fig. 2 im unteren Bereich des Rohrs 11 ist ein alternatives Heizelement 15b dargestellt. Bei diesem sind zwei Anschlussfelder 18b in einem Mittelbereich entlang seiner Länge vorgesehen, zu beiden Seiten hin erstrecken sich mäanderförmig verlaufende Heizleiter 17b. Dadurch kann eine bessere Verteilung der Heizleistung auf einer fertigen flächigen Heizeinrichtung erreicht werden. Im Mittelbereich des entsprechenden Trägers, also zwischen den beiden Heizleitern 17b, kann ansonsten eine Heizleistungskonzentration auftreten mit lokaler Überhitzung, da hier der Abstand zu den Außenbereichen bzw. Außenkanten am größten ist und somit ein Wärmeabfluss am kleinsten ist.
  • In dem Mittelbereich könnte in einer weiteren vorgenannten Ausführung der Erfindung noch ein weiteres Anschlussfeld 18b vorgesehen sein, so dass die beiden Heizleiter 17b mit jeweils einem Ende gemeinsam an ein einziges Anschlussfeld 18b geführt sein können. Das jeweils andere Ende kann dann jeweils an ein eigenes Anschlussfeld 18b geführt sein, so dass die beiden Heizleiter 17b zusätzlich zu einem gemeinsamen Betrieb auch unabhängig voneinander und somit einzeln betrieben werden können.
  • Durch das Durchtrennen des Rohrs 11 bzw. das Heraustrennen erhält man eine Heizeinrichtung 24 entsprechend Fig. 3. Diese weist einen Träger 16 auf, der gewölbt ist und im flach ausgerollten Zustand eine Rechteckform aufweist. Er ist eben ein Teil der Wandung des Rohrs 11 aus Fig. 2. Die Ecken könnten abgerundet sein, dies muss aber nicht sein. Die Rechteckform ermöglicht es, das Rohr 11 als Mehrfachnutzen optimal zu nutzen bei gleicher Ausrichtung aller Heizelemente 15 darauf. Es könnten auch trapezförmige Träger bzw. Heizeinrichtungen herausgetrennt werden, die auch eine optimale weil vollständige Nutzung der Fläche des Rohrs ermöglichen würden. Dabei müssten dann darauf vorgesehene Heizelemente oder sonstige Funktionseinheiten bei benachbarten Trägern bzw. Heizeinrichtungen jeweils verdreht um 180° vorgesehen werden.
  • Das Heizelement 15a auf dem Träger 16 weist nahe des oberen Randes 12a links und rechts mit Abstand zwei Anschlussfelder 18a und 18b auf. Zwischen diesen erstreckt sich ein Heizleiter 17a, hier in Mäanderform, um die Fläche des Trägers 16 mit nur einem einzigen Heizleiter zu bedecken.
  • Aus den Fig. 1 bis 3 ist leicht zu ersehen, dass es grundsätzlich auch möglich wäre, aus dem kreiszylindrischen Rohr 11 der Fig. 1 gleich mittels eines Trennlasers 22 einzelne, leicht gewölbte Träger entsprechend Fig. 3 herauszutrennen, allerdings noch ohne Schichtaufbau oder ohne Funktionseinheiten darauf. Heizleiter 17a und Anschlussfelder 18a können dann danach aufgebracht werden. Genauso kann zuvor mindestens eine Isolierschicht oder Dielektrikumschicht auf derjenigen Seite des herausgetrennten Trägers aufgebracht werden, auf welche der weitere Aufbau kommen soll. Dabei können auch Zwischenformen vorgesehen sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass auf ein vollständiges Rohr entsprechend Fig. 1 eine Isolierschicht und/oder Dielektrikumschicht flächig aufgebracht werden. Sie können ganzflächig sein, alternativ können sie auch in schmalen Bereichen entlang der späteren Trennlinie 20 ausgespart sein. Für eine solche Fläche kann eventuell sogar vorgesehen sein, dass sie auf das gesamte Rohr aufgebracht wird, dann wird dieses in einzelne Träger durchtrennt, auf welche danach wiederum, insbesondere auf die genannte aufgebrachte flächige Schicht, weitere Funktionseinheiten wie Heizleiter und Anschlüsse aufgebracht werden können.
  • Aus der Draufsicht der Fig. 4 ist das gewölbte Profil der Heizeinrichtung 24 zu erkennen. Auf die hier nach unten weisende Seite des Trägers 16 ist das Heizelement 15a aufgebracht, also auf der konvex nach außen gewölbten Seite. Grundsätzlich könnte es auch die andere Seite sein oder sogar auf beiden Seiten. Dabei ist aber aus den Fig. 1 bis 4 erkennbar, dass auf die Innenseite in dem Rohr 11 nur mit größerem Aufwand eine Funktionseinheit aufgedruckt werden kann mit filigraner Struktur. Falls hier Funktionseinheiten vorgesehen sein sollen, so empfiehlt es sich, diese erst nach dem Vereinzeln des Rohres 11 bzw. Heraustrennen von Trägern aufzubringen.
  • In der Fig. 5 ist eine Abwandlung einer Heizeinrichtung 124 dargestellt mit einem Träger 116, der weitgehend ein gewölbtes Rechteck ist entsprechend der Heizeinrichtung 24 der Fig. 3 und 4. Unten rechts steht jedoch zur Seite ein Anschlussabschnitt 125 ab nach Art eines rechteckigen Feldes oder einer breiten Fahne. Auf diesem Anschlussabschnitt 125 sind zwei schmale längliche Anschlussfelder 118 vorgesehen, die bis zu der in Umlaufrichtung weisenden Kante des Anschlussabschnitts 125 reichen. Von diesen beiden Anschlussfeldern 118 geht ein Heizleiter 117 ab, der wiederum, ähnlich wie in der Fig. 3, eine Mäanderform aufweist. So kann die Fläche des Trägers 116 mit einem einzigen Heizleiter weitgehend gut überdeckt werden für eine möglichst gleichmäßig verteilte Flächenheizleistung. Auf diesen seitlich abstehenden Anschlussabschnitt 125 kann ein nicht dargestellter Anschlussstecker aufgesteckt werden als elektrischer Anschluss. Alternativ könnten an diese Anschlussfelder 18 oder an Anschlussfelder des Heizelements 15b Steckergehäuse mit metallischen Kontakten angeschweißt werden.
  • Auch wenn ein Rohr flächig beschichtet oder bedruckt wird, beispielsweise entsprechend Fig. 2, kann nach dem Vereinzeln entsprechend Fig. 3 oder 5 noch ein weiterer Schritt des Aufbringens einer Schicht oder von Bauteilen erfolgen, beispielsweise zur Individualisierung. Ebenso können nach dem Vereinzeln noch Schritte vorgenommen werden wie ein an sich bekanntes Abgleichen des Widerstandwerts eines Heizleiters 17 auf einen vorgegebenen Wert.
  • Wird bei einem Rohr zuerst der Schritt des Durchtrennens in einzelne Träger vorgenommen, und werden danach erst weitere Schichten oder Funktionsbauteile aufgebracht, so kann nach dem Durchtrennen und vor dem weiteren Aufbringen noch eine Verformung des an sich gewölbten einzelnen Trägers vorgenommen werden. Nach dem Aufbringen von Schichten oder Funktionsbauteilen darauf ist dies in der Regel nicht mehr möglich, da diese ansonsten beschädigt oder sogar zerstört werden würden.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung, wobei die Heizeinrichtung aufweist:
    - einen Träger,
    - mindestens ein darauf angeordnetes flächiges Heizelement, insbesondere als Dickschichtheizelement aufgebracht,
    wobei der Träger gewölbt ist entlang einer Richtung,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Träger und/oder die Heizeinrichtung selbst aus einem Rohr herausgearbeitet sind, aufweisend dafür den Schritt, dass dazu eine Rohrwandung in einer Richtung durchtrennt wird, die nicht ausschließlich eine Umfangsrichtungskomponente aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr mindestens einmal entlang einer Richtung durchtrennt wird, die parallel ist zu einer Mittellängsachse des Rohrs, wobei vorzugsweise nur entlang dieser Richtung durchtrennt wird und zusätzlich einmal entlang der Umfangsrichtung durchtrennt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr kreisrunden Querschnitt aufweist, insbesondere kreiszylindrisch ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung bzw. der Träger eine Länge aufweisen, die größer ist als die Breite, wobei die Heizeinrichtung bzw. der Träger quer gewölbt sind mit gleichmäßiger Wölbung entlang der Längsrichtung, vorzugsweise um eine Achse parallel zur Längsrichtung.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Rohr mehrfach jeweils in Richtung parallel zu einer Längsmittelachse des Rohrs durchtrennt wird in mehrere Heizeinrichtungen, wobei insbesondere das Rohr auch mindestens einmal entlang der Umfangsrichtung nach Anspruch 2 durchtrennt wird, vorzugsweise in mehrere Heizeinrichtungen vereinzelt wird ohne Rest.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Heizelement ein Dickschichtheizelement ist, wobei insbesondere das flächige Heizelement auf der Außenseite der gewölbten Heizeinrichtung bzw. des gewölbten Trägers vorgesehen ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung zumindest mit sämtlichen Bauteilen oder Funktionseinheiten hergestellt wird, die großflächig oder als Schicht auf das Rohr aufgetragen werden, bevor das Rohr durchtrennt wird als Vereinzelung, wobei vorzugsweise die Bauteile oder Funktionseinheiten auf der Außenseite der gewölbten Heizeinrichtung bzw. des gewölbten Trägers nach Anspruch 6 vorgesehen sind.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung zumindest mit sämtlichen Bauteilen oder Funktionseinheiten hergestellt wird, die großflächig oder als Schicht auf den Träger aufgetragen werden, nachdem das Rohr durchtrennt worden ist als Vereinzelung, wobei vorzugsweise die Bauteile oder Funktionseinheiten auf der Außenseite der gewölbten Heizeinrichtung bzw. des gewölbten Trägers nach Anspruch 6 vorgesehen sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Bauteile oder Funktionseinheiten, die großflächig oder als Schicht auf dem Träger hergestellt worden sind, mittels Dickschichtverfahren aufgebracht werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussfelder als elektrische Leistungsanschlüsse für das mindestens eine Heizelement, vorzugsweise für alle Heizelemente einer Heizeinrichtung, in einem in Längsrichtung der Heizeinrichtung gesehenen Zentralbereich aufgebracht werden, wobei vorzugsweise diese Anschlussfelder auch in einem Zentralbereich der Verteilung der Heizelemente der Heizeinrichtung bzw. des Trägers liegen, wobei insbesondere die Anschlussfelder mittels Dickschichtverfahren aufgebracht werden.
  11. Heizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist.
  12. Heizeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussfelder als elektrische Leistungsanschlüsse für das mindestens eine Heizelement, vorzugsweise für alle Heizelemente einer Heizeinrichtung, in einem in Längsrichtung der Heizeinrichtung gesehenen Zentralbereich aufgebracht sind, wobei vorzugsweise diese Anschlussfelder auch in einem Zentralbereich der Verteilung der Heizelemente der Heizeinrichtung bzw. des Trägers liegen.
  13. Heizeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei getrennt betreibbare Heizelemente auf dem einzigen Träger aufweist, wobei die beiden getrennt betreibbaren Heizelemente in unterschiedlichen Bereichen auf dem Träger angeordnet sind und sich nicht überlappen bzw. überdecken und nicht verschränkt sind.
  14. Heizeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussabschnitt von dem Träger in seitlicher Richtung absteht, vorzugsweise mit einer Längsaußenkante in Richtung einer Außenkante des Trägers, insbesondere in Richtung quer zur Längsrichtung des Trägers absteht, wobei vorzugsweise auf dem Anschlussabschnitt Anschlussfelder als elektrische Leistungsanschlüsse für das mindestens eine Heizelement vorgesehen sind.
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