Biegsamer, wasserdichter und abriebfester elektrischer Heizkörper Die bisher bekanntgewordenen biegsamen, was serdichten elektrischen Heizkörper finden sich vor wiegend in Form von Heizkissen. Sie bestehen aus in Gummi- oder Kunststoffplatten bzw. Kunststoff streifen eingebetteten elektrischen Widerstandsdrähten aus hochwertigen, für diesen Zweck geeigneten Le gierungen, vorzugsweise Eisen- oder Nickellegierun gen. Die Widerstandsdrähte sind wendelartig auf einem Träger verlegt. Da der in dieser Weise an geordnete Heizdraht den Druck- bzw. Biegebean spruchungen, denen die Heizeinrichtung während ihres Gebrauches unterworfen wird, auf die Dauer nicht gewachsen ist, entstehen Unterbrechungen, die das Heizgerät unbrauchbar machen und daher seine Anwendung wegen der durch den Drahtbruch be dingten Gefahren einer Funkenbildung verbieten.
Die Lebensdauer derartiger Heizeinrichtungen ist somit in vielen Fällen nicht ausreichend.
Die Erfindung löst die Aufgabe, nicht nur die sen Mängeln in biegsamen, wasserdichten elektri schen Heizkörpern zu begegnen, sondern schafft auch noch die Möglichkeit, den letzteren ein sehr breites Anwendungsgebiet als Elektrowärmegerät zu er schliessen, ohne dabei eine Umgestaltung der platten- bzw. bandartigen Grundform des elektrischen Heiz körpers vornehmen zu müssen.
Erreicht ist dies er findungsgemäss dadurch, dass draht- oder bandför mige Heizleiter im wesentlichen parallel zueinander verlaufend, zwischen Kunststoffolien mit einer Stärke von 0,5 bis l mm blank eingelegt und die Kunst stoffolien miteinander verschweisst sind. Ein Zwi schenraum zwischen den Heizleitern und dem sie um gebenden und sie einbettenden Kunststoff darf nicht vorhanden sein.
Wenn auch die aus Folien hergestellten Heiz- leiterbänder die in der Praxis bevorzugteste Aus- führungsform darstellen, können die Heizleiter in Form von dünnen Schichten aus Metall durch Auf dampfen, Aufsprühen oder Aufstreichen von Wider standsmaterial auf die Innenfläche der Tragfolien erlangt werden.
Ein derartiges Gebilde stellt einen Heizkörper dar und ist ähnlich wie ein Textilstoff nach den drei Dimensionen des Raumes, also allseitig, beweg lich und durch die Möglichkeit der Faltenbildung an irgendwelche gekrümmten Körperformen anpas sungsfähig. Es erlaubt .eine Aufhängung und ein Aufrollen, so dass es als elektrischer Raumheizofen, Strahischirm, Heizdecke, Heizteppich, Wandheiz körper, Tauchsieder, Heizelement in Aquarien und für sehr viele Zwecke Anwendung finden kann.
Durch die Verschweissung der Kunststoffolien mitsamt den darin eingebetteten Heizbändern bzw. Heizdrähten gelingt es, eine ebene, faltenlose glatte Fläche in Form einer Platte oder eines Bandes zu erzeugen. Der ganze Heizkörper mitsamt den Heiz- leitern und gegebenenfalls Heizleiterträgern sind durch eine solche Verschweissung zu einem dichtgepackten, untrennbaren und freiraumfreien Körper geworden.
Ausser Polyvinylchlorid können vorteilhaft Poly äthylen, chloriertes und fluoriertes Polyäthylen, Polyamide, Silicone und beispielsweise unter der Bezeichnung Teflon, Hostaflon, Hypalon oder Neo- pren im Handel bekanntgewordene, elektrisch gut iso lierende und wärmebeständige Kunststoffe Anwen dung finden.
überraschenderweise hat sich bei der Herstel lung des erfindungsgemässen Heizkörpers gezeigt, dass die Wärmeverluste, die bisher die Fachwelt immer wieder davon abgehalten haben, Kunststoff als Trä ger oder Hüllen für elektrische Heizleiter zu be nutzen, im vorliegenden Fall praktisch unbeachtlich klein sind. Sie bewegen sich bei der Wahl von Iso- lierstoffolien mit einer Dicke von 0,5 bis 1 mm, vorzugsweise von 0,8 mm, in äusserst mässigen Gren zen und stehen der Einführung und der allgemeinen Benutzung derartiger Heizgeräte nicht mehr im Wege.
Die Verwendung derartig dünner Kunststoff träger für die Heizleiter setzt aber für die letzteren voraus, dass sie ebenfalls sehr dünn sind. Die zum Aufbau der elektrischen Heizkörper verwendeten Heizleiter haben vorteilhaft eine Dicke von 0,008, 0,013, 0,025 bis 0,05 mm und eine Breite von etwa 10 bis 20 mm. Sie finden in diesem Fall somit als Heizbänder Anwendung. Werden sie als Drähte aus gebildet, weisen diese einen Durchmesser von etwa 0,12 mm auf.
Während ein Heizleiterband von bisher 0,5 mm Dicke, wie es für die elektrische Ausrüstung von Heizöfen vielfach benutzt worden ist, 45 Biegungen um einen Radius von 5 mm aushält, wächst die Biege zahl der Heizleiterbänder mit der obenerwähnten Dicke von 0,05 bis 0,025 mm auf 3467, wobei die Zusammensetzung und die Glühung der Bänder in beiden Fällen dieselben sind.
Unter Verwendung der vorgenannten Heizleiter von äusserst geringer Stärke und der ebenfalls sehr dünnen Kunststoffolie gelingt es, einen Heizkörper herzustellen, dessen Dicke nur 1 bis 4 mm, vorzugs weise aber nur 1 mm beträgt. Er zeichnet sich durch ein geringes Gewicht und grosse Anschmiegbarkeit aus und lässt sich ohne Änderung seiner Grundform als verschiedenartiges Heizgerät verwenden.
Die wärme abstrahlende Oberfläche des mit Heizleitern ausge rüsteten Heizkörpers kann unter Anwendung der vorerwähnten Massnahmen 70 bis 90% seiner ge- samten Oberfläche ausmachen.
Werden als Heizleiter dünne Drähte mit etwa gleichem Querschnitt wie die Heizbänder, also mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,13 mm be nutzt, so erfolgt deren Verlegung auf einer beson deren Kunststoffolie, der Tragfolie, von möglichst noch geringerer Dicke als die Hüllfolien - beispiels weise von nur 0,1 mm Dicke - die zwischen die beiden Tragfolien eingelegt und mit diesen ver schweisst wird. Der Heizdraht wird vorher auf die Tragfolie aufgenäht. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, den Draht hierbei auf die Spule des Schiffchens einer Nähmaschine aufzubringen, wäh rend ein Garn aus Kunststoff oder auch aus Texti lien der Nähnadel in üblicher Weise von oben zu geführt wird.
Derartige Heizkörper sind vorwiegend zum Anschluss an Normalspannungen bis 220 Volt und mehr geeignet. Es können je nach Bedarf auch Heizleiter in Bandform und als Drähte in einen Heizkörper eingebaut werden.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Anwendung des erfindungsgemässen elektrischen Heizkörpers dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt einen Heizkörper, der zum Teil geöffnet ist. Die Fig.2 ist ein Querschnitt durch einen sol chen Heizkörper. Der Heizkörper besteht aus zwei Kunststoffolien<I>a</I> und<I>b.</I> Zwischen diesen beiden Folien findet sich ein bandförmiger Heizleiter c ver legt. Die beiden Folien sind miteinander verschweisst. Hierdurch verleihen sie dem elektrischen Heizkörper die Fähigkeit, vollkommen wasserdicht zu sein und in der dargestellten Form als Heizelement, beispiels weise in Aquarien, Verwendung zu finden. Da sich der Heizkörper dank einer geringen Dicke je nach Bedarf biegen und auch sehr stark krümmen lässt, kann sich derselbe den zu beheizenden Körperteilen bequem anschmiegen und ist infolgedessen als Heiz kissen besonders gut geeignet.
Das Gewicht eines solchen Heizkissens beträgt unter Einhaltung der Abmessungen der bisher allgemein üblichen derartigen Heizeinrichtungen etwa 180 g gegenüber 330 g der mit Wendeln ausgerüsteten handelsüblichen bekann ten Stoffheizkissen.
In der Fig. 3 ist eine Heizbinde veranschaulicht. Sie ist in der gleichen Weise aus den Teilen<I>a</I> und<I>b</I> aufgebaut wie der Heizkörper nach den Fig. 1 und 2, nur ist sie länger und schmaler gestaltet. Das Heiz- band d kann entweder in der Längsrichtung der Binde oder quer dazu angeordnet sein. An den Umkehr stellen wird es wie ein Papierstreifen durch Falzen umgebogen.
Werden .elektrische Heizkörper entsprechend der Fig. 1 grossflächig ausgebildet, so können sie auch als Sitzkissen sehr vorteilhaft z. B. in Kraftfahrzeugen benutzt werden. Die Grösse der Heizkörper kann so mit je nach Bedarf verschieden gewählt werden. Der Heizkörper kann daher auch als elektrisch beheizte Tapete oder in Operationssälen zur Wand- bzw. Deckenbeheizung benutzt werden, da der Kunststoff abwaschbar ist und der Einwirkung chemischer Reagenzien widersteht.
Wird der Heizkörper zur Fussbodenbeheizung ver wendet, bestehen hierfür vorzugsweise zwei Mög lichkeiten. Der Kunststoffheizkörper kann als fester Belag auf jeden Fussboden aufgebracht, beispiels weise aufgeklebt werden. Im Belag befinden sich die Heizkörper unverrückbar und ohne jeglichen Zwi schenraum gegenüber dem Kunststoff eingebettet. Der Heizkörper kann aber auch in Form eines rollbaren Teppichs ausgebildet sein. Die Rollfähigkeit befähigt den Heizkörper, auch in Gestalt elektrischer Raum heizöfen Verwendung zu finden.
Die Fig.4 veranschaulicht eine diesbezügliche Möglichkeit. Ein oder zwei oder auch mehrere elek trische Heizkörper f entsprechend der Bauweise in den Fig. 1 und 2 sind an einem Gestell e aufgehängt und wirken beiderseitig als Wärmestrahlfläche.
Die Fig.5 lässt in Ansicht und die Fig.6 im Grundriss eine andere Anordnung des Heizkörpers erkennen unter Ausnutzung seiner Rollbarkeit. Zwei Heizkörper f werden zwischen zwei beweglichen Säulen g und<I>h,</I> deren Füsse<I>i</I> zweckmässig zur Erzie lung einer ausreichenden Standfestigkeit entspre chend schwer ausgebildet sind, angebracht und kön- nen auf die eine Säule mehr oder weniger weit unter gleichzeitiger Bewegung der anderen Tragsäule auf gewickelt werden.
Vorteilhaft ist es, die Breite des Heizkörpers ver schieden gross zu wählen und gegebenenfalls auch mehr als zwei Heizkörper übereinander oder auch nebeneinander anzuordnen und dieselben im letzteren Falle in einem Gestell festzuhalten bzw. auswechsel bar einzuhängen. Derartige Heizeinrichtungen können als leicht transportable Heizöfen von einem Raum in einen anderen gebracht und aufgestellt werden.
In der Fig. 7 ist ferner ein Heizkörper dargestellt, der als Tauchsieder gestaltet ist. Ein Heizband k ist wiederum zwischen Kunststoffolien<I>l</I> und<I>m</I> durch Verschweissen lagesicher und wasserdicht eingeschlos sen, so dass das ganze Gerät zum Erwärmen einer Flüssigkeit in dieselbe eingetaucht werden kann.
Es besteht auch die Möglichkeit, entsprechend der Ausführung nach der Fig. 8 einen grossflächigen Tauchsieder dadurch herzustellen, dass der Heizkör per n spiralartig zusammengerollt wird. Die Windun gen können einen verschieden grossen Abstand auf weisen, um die Berührungsfläche mit der zu behei zenden Flüssigkeit möglichst gross zu erhalten.
Sofern als Heizleiter ein gerade ausgestreckter Draht o in Form einer bifilaren Wicklung auf eine Kunststoffolie p aufgenäht wird, wie dies die Fig. 9 erkennen lässt, entsteht der Tragkörper für den oder die Heizleiter beispielsweise eines Heizkissens, das direkt an Netzspannungen, beispielsweise 110 bzw. 220 V, angeschlossen werden kann und das unter Verwendung von Reglern q sich auf eine bestimmte Temperatur einstellen lässt. Die Stärke der Kunst stofftragfolie p wird tunlichst mit 0,1 bis 0,3 mm be messen. Sie wird in Kunststoffhüllfolien eingeschweisst.
Einen Querschnitt durch ein solches Heizkissen ohne Hüllfolien zeigt die Fig. 10. Auf dem Heiz- leiterträger p wird der Draht o mittels ,eines Halte fadens t unter Anwendung einer Nähmaschine be festigt. Ferner kann der beschriebene elektrische Heiz körper auch in Kleidungsstücke eingenäht oder ein geklebt werden, wie z. B. in Anzüge für Flieger oder Motorradfahrer. Der Heizkörper eignet sich ferner auch als Einlegesohle in Schuhe für Motorradfahrer sowie als beheizter Gürtel.
Ein Heizkörper nach Art der Erfindung in Fahrzeugen kann dank seiner grossen Biegsamkeit und Schmiegsamkeit direkt an die ge krümmte Wand der Fahrzeuge angepasst werden. Seine Aufbringung erfolgt gegebenenfalls durch ein faches Aufkleben.
Flexible, waterproof and abrasion-resistant electric heating elements The previously known flexible, waterproof electric heating elements are mainly found in the form of heating pads. They consist of electrical resistance wires embedded in rubber or plastic plates or plastic strips made of high-quality alloys suitable for this purpose, preferably iron or nickel alloys. The resistance wires are laid helically on a carrier. Since the heating wire arranged in this way, the pressure or Biegebean stresses to which the heater is subjected during its use, is not able to cope in the long run, there are interruptions that make the heater unusable and therefore its application because of the broken wire forbid the dangers of sparking.
The service life of such heating devices is therefore in many cases insufficient.
The invention solves the problem of not only countering these deficiencies in flexible, waterproof electrical radiators, but also creates the possibility of the latter having a very wide range of applications as an electric heating device, without redesigning the plate or ribbon-like To have to make the basic shape of the electric heating body.
This is achieved according to the invention in that wire or band-shaped heating conductors run essentially parallel to one another, are inserted bare between plastic films with a thickness of 0.5 to 1 mm and the plastic films are welded together. An intermediate space between the heat conductors and the surrounding and embedding plastic must not be present.
Even if the heating conductor strips made from foils represent the most preferred embodiment in practice, the heating conductors can be obtained in the form of thin layers of metal by vapor deposition, spraying or brushing of resistance material onto the inner surface of the carrier foils.
Such a structure represents a radiator and is similar to a textile according to the three dimensions of the room, so on all sides, movable Lich and adaptable to any curved body shapes due to the possibility of wrinkling. It can be hung up and rolled up, so that it can be used as an electric room heater, radiant screen, electric blanket, heated carpet, wall heater, immersion heater, heating element in aquariums and for many purposes.
By welding the plastic films together with the heating strips or heating wires embedded therein, it is possible to create a flat, smooth surface without wrinkles in the form of a plate or strip. The entire radiator including the heating conductors and, if applicable, heating conductor supports have become a tightly packed, inseparable and free space-free body through such a weld.
In addition to polyvinyl chloride, polyethylene, chlorinated and fluorinated polyethylene, polyamides, silicones and, for example, under the name Teflon, Hostaflon, Hypalon or neoprene, which have become known in the trade, have good electrical insulation and are heat-resistant plastics, can advantageously be used.
Surprisingly, it has been shown in the manufacture of the radiator according to the invention that the heat losses, which have hitherto kept experts from using plastic as carriers or sheaths for electrical heating conductors, are practically insignificant in the present case. When choosing insulating films with a thickness of 0.5 to 1 mm, preferably 0.8 mm, they are within extremely moderate limits and no longer stand in the way of the introduction and general use of such heating devices.
The use of such thin plastic carriers for the heating conductors assumes that the latter are also very thin. The heating conductors used to construct the electrical heating element advantageously have a thickness of 0.008, 0.013, 0.025 to 0.05 mm and a width of approximately 10 to 20 mm. In this case they are used as heating tapes. If they are formed as wires, they have a diameter of about 0.12 mm.
While a heating conductor tape of previously 0.5 mm thickness, as it has been widely used for the electrical equipment of heating ovens, withstands 45 bends around a radius of 5 mm, the number of bending heat conductor tapes with the above-mentioned thickness of 0.05 to 0.025 increases mm to 3467, the composition and annealing of the ribbons being the same in both cases.
Using the aforementioned heating conductor of extremely low thickness and the also very thin plastic film, it is possible to produce a radiator whose thickness is only 1 to 4 mm, but preferably only 1 mm. It is characterized by its low weight and great flexibility and can be used as a different heating device without changing its basic shape.
The heat radiating surface of the radiator equipped with heating conductors can make up 70 to 90% of its entire surface when the measures mentioned above are applied.
If thin wires with roughly the same cross-section as the heating strips, i.e. with a diameter of 0.13 mm, for example, are used as heating conductors, they are laid on a special plastic film, the carrier film, which is as thin as possible than the enveloping films - for example only 0.1 mm thick - which is inserted between the two carrier foils and welded to them. The heating wire is sewn onto the carrier foil beforehand. It has proven to be useful here to apply the wire to the spool of the shuttle of a sewing machine, while a yarn made of plastic or textiles of the sewing needle is fed in the usual way from above.
Such radiators are mainly suitable for connection to normal voltages of up to 220 volts and more. Depending on requirements, heating conductors can also be built into a radiator in strip form and as wires.
In the drawing, exemplary embodiments for the use of the electric heater according to the invention are shown.
Fig. 1 shows a radiator which is partially open. The Fig.2 is a cross section through a sol chen radiator. The radiator consists of two plastic films <I> a </I> and <I> b. </I> Between these two films there is a ribbon-shaped heating conductor c laid. The two foils are welded together. As a result, they give the electric heater the ability to be completely waterproof and to be used in the form shown as a heating element, for example in aquariums. Since the radiator, thanks to its small thickness, can be bent and bent very strongly as required, it can comfortably nestle against the parts of the body to be heated and is therefore particularly suitable as a heating pad.
The weight of such a heating pad is about 180 g compared to 330 g of the commercially available well-known fabric heating pads equipped with coils, in compliance with the dimensions of the previously common heating devices of this type.
In Fig. 3, a heating band is illustrated. It is constructed in the same way from the parts <I> a </I> and <I> b </I> as the radiator according to FIGS. 1 and 2, only it is designed longer and narrower. The heating band d can be arranged either in the longitudinal direction of the bandage or across it. At the reverse position it is bent over like a strip of paper by folding.
If electrical radiators are formed over a large area as shown in FIG. 1, they can also be used very advantageously as seat cushions, for. B. used in motor vehicles. The size of the radiator can thus be selected differently as required. The radiator can therefore also be used as electrically heated wallpaper or in operating theaters for heating walls or ceilings, since the plastic is washable and resists the action of chemical reagents.
If the radiator is used for underfloor heating, there are preferably two possibilities. The plastic radiator can be applied as a solid surface to any floor, for example glued on. The radiators are immovable in the covering and embedded in the plastic without any space in between. The radiator can also be designed in the form of a rollable carpet. The ability to roll enables the radiator to be used in the form of electric space heating stoves.
4 illustrates one possibility in this regard. One or two or more elec tric radiators f according to the design in FIGS. 1 and 2 are suspended from a frame e and act on both sides as a heat radiation surface.
FIG. 5 shows a different arrangement of the radiator in a view and FIG. 6 in plan, making use of its rollability. Two radiators f are attached between two movable columns g and <I> h, </I> whose feet <I> i </I> are appropriately designed to be heavy in order to achieve sufficient stability and can be placed on one of them Column can be wound up more or less while moving the other support column at the same time.
It is advantageous to choose the width of the radiator differently large and optionally also to arrange more than two radiators one above the other or next to each other and to hold the same in the latter case in a frame or to hang it in exchangeable bar. Such heating devices can be moved from one room to another and set up as easily transportable heating stoves.
In Fig. 7, a heater is also shown, which is designed as an immersion heater. A heating band k is in turn enclosed between plastic films <I> l </I> and <I> m </I> by welding in a secure and watertight manner, so that the entire device can be immersed in the same to heat a liquid.
There is also the possibility of producing a large-area immersion heater in accordance with the embodiment according to FIG. 8 in that the heating element is rolled up in a spiral manner. The windings can be spaced apart from one another in order to keep the contact area with the liquid to be heated as large as possible.
If a straight stretched wire o in the form of a bifilar winding is sewn onto a plastic film p as the heating conductor, as can be seen in FIG. 9, the support body for the heating conductor or conductors, for example a heating pad, is produced, which is directly connected to mains voltages, for example 110 or 220 V, can be connected and that can be set to a certain temperature using controls q. The thickness of the plastic carrier film p should be 0.1 to 0.3 mm if possible. It is welded into plastic wrapping films.
A cross section through such a heating pad without enveloping foils is shown in FIG. 10. The wire o is fastened to the heating conductor carrier p by means of a holding thread t using a sewing machine. Furthermore, the electrical heating body described can also be sewn into clothing or glued, such as. B. in suits for aviators or motorcyclists. The radiator is also suitable as an insole in shoes for motorcyclists and as a heated belt.
A radiator according to the invention in vehicles can, thanks to its great flexibility and pliability, be adapted directly to the curved wall of the vehicle. If necessary, it is applied by simply sticking it on.