Elektrisches Widerstands-Heizelement mit einer elektrischen Schutzeinrichtung und Verfahren zu dessen Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Widerstands-Heizelement mit einer elektrischen Schutzeinrichtung und ein Herstellungsverfahren die ses Heizelementes.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, sogenannte gedruckte Schaltungen als Raum-Heizelemente zu verwenden, welche einen Leiter von grosser Ober fläche und geringer Dicke, z. B. aus Metallfolie oder Metallniederschlag, auf einer isolierenden Unterlage, in ein Muster geformt enthalten :und so entworfen sind, dass von diesem Muster eine ähnliche Wänneabgabe, an den Raum erfolgt wie von einer gleich. grossen Tafel, die z. B. mit Heisswasser von einem Kessel für Raumheizzwecke gespeist wird.
Um mit bestem Wirkungsgrad betrieben werden zu können und Wärme rasch an den Raum abzuge ben, ist es wünschenswert, dass das Muster sich so nahe als möglich an der Oberfläche befindet. Dieses Erfordernis, ein, spannungführendes, Muster an oder nahe der Oberfläche vorzusehen, bringt ein Sicher heitsproblem mit sich, selbst wenn das Muster nicht blank ist: der verlangte Schutz muss genügende. me chanische Stärke besitzen, um selbst zufälligen Kon takt mit dem spannungführenden Element zu ver hüten, besonders falls das Element -unter einer deko rativen Hülle verborgen, ist, wie es der Fall ist, wenn ein-- dekorative Tapete über das gedruckte Metall muster anaebracht wird.
<B>C</B> Es kann zweckdienlich angenommen werden, dass die grösste Unfallgefahr vorhanden ist, wenn jemand einen Nagel in die Heiztapete schlägt, während sie angeschaltet ist, und sich auf diese Weise -einem elek trischen Schlag aussetzt; anderseits kann die Heiz- tapete von rückwärts durch ]Feuchtigkeit in der Wand beschädigt werden.
Man hat es daher für unvermeid- bar notwendig angesehen, das Heizelement in eine sehr starke und wasserdichte Umhüllung -aus nagel- festemMaterial einzuschliessen,-und. dieshatbishereine Hülle aus dicken Platten bedeutet, welche teuer und schwer sind und einen raschen Wärmedurchfluss ver hindern. Daher ist dieses ganze Heizsystem nicht be liebt.
Das erfindungsgemässe, elektrische Widerstands- Heizelement mit elektrischer Schutzeinrichtung ist da durch gekennzeichnet, dass das elektrische Wider- stands-Heizelement flach und mehrschichtig ist und einen elektrischen Heizleiter aus folienartigem Mate rial enthält, der sich mindestens über den grösseren Teil der Fläche des Heizelementes erstreckt, ferner einen zweiten flachen elektrischen Leiter als Teil der Schutzeinrichtung, der mindestens das Muster des Leiters überdeckt, wobei,
Isoliermatexial su zwi schen dem ersten und dem zweiten Leiter angeordnet ist, dass die beiden Schichten voneinander elektrisch isoliert sind, dass ferner die elektrische Schutzeinrich tung Mittel aufweist, um den Stromkreis zum ersten Leiter zu unterbrechen im Falle, dass durch äussere Einwirkung eine lokale elektrische Verbindun#g zwi schen einer Stelle der ersten Leiterschicht und der zweiten geerdeten LeiterschIcht entsteht.
Der erste metallische Leiter kann aus gekräusel tem oder ähnlich deformiertern Material sein. Dies gewährt eine gewisse Elastizität und Nachgiebigkeit in den Hauptrichtungen der Oberfläche des Elemen tes und ist besonders nützlich, wo das Heizelement stellenweise grossen Kräften ausgesetzt ist, wie z. B. wenn es unter einem Teppich liegt.
Dicke, Struktur und Material der zweiten Leiter schicht können so cewählt werden, in bezug auf die Ansprechzeit der Unterbrechungsmittel, dass ein Kon takt zwischen der ersten und der zweiten Leifterschicht so lange dauert, bis die Unterbrechungsmittel zur Wirkung kommen.
Es ist keine Notwendigkeit mehr vorhanden, dass der zweite Leiter nagelfest sein muss, und obwohl er, wie eingesehen werden wird, in seiner Oberflächen gestalt als ein Ebenbild des Musters des ersten Lei ters, das er überdeckt, sein kann, ist es in der Praxis viel einfacher und aus anderen Gränden vorzuziehen, ihn als ein zusammenhängendes Blatt auszuführen. Er kann sehr wohl eine Metallfolie sein, z. B. eine Kupfer- oder Aluminiumfolie, die dick genug ist, um selbsttragend zu sein. Eine<B>0,05</B> mm dicke Folie z. B.
erfällt diese Bedingungen und kann mit einer Kunst- stoff-Isolations-Zwischenlage auf das Heizleiter- Muster aufgebracht werden. In diesem Falle bildet die geerdete Metallfolie und das an das Netz ange schlossen-, metallische Heizmuster einen Kondensator von angemessener Kapazität.
Im allgemeinen wird an der Rückseite des ersten metallischen Leiters,<B>d.</B> h. an der Seite, die bei einem an der Wand befestigten Element der Wand zuge kehrt ist, eine Isolierung vorgesehen. Diese Isolielung ist vor allem eine Wärme- und Feuchtigkeits-Isola- tion.
Das Verfahren zur Herstellung des elektrischen Heizelementes zeichnet sich dadurch aus, dass das Leitermuster aus einer durchgehenden, auf einer iso lierenden Unterlage liegenden Metallüberzugsfläche herausgearbeitet wird, indem die nicht gewünschten Teile durch Anwendung von Reibungsenergie, aber ohne Verletzung der Unterlage, entfernt werden.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Heizelementes, und des Herstellungsverfahrens gemäss der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. <B>1</B> einen Querschnitt eines Teils einer ein fachen Ausführungsart des Heizelementes, Fig. 2 und<B>3</B> Querschnitte eines Teils einer wei teren Ausführungsart, welche besonders gegen lokale überhitzung und andere Schäden Schutz gewährt, Fig. 4 ein Schaltbild des Heizelementes -samt elek trischer Schutzeinrichtung, Fig. <B>5, 6</B> und<B>7</B> Querschnitte anderer Ausfüh rungsbeispiele des Elementes, Fig. <B>8</B> und<B>9 je</B> eine Kombination des montierten Heizelementes mit Beleuchtungskörpern,
Fig. <B>10</B> eine schematische Ausführungsart des Musters für den Heizleiter, Fig. <B>11</B> eine andere Art von Muster, das beson ders für die Erzeugung in der Form eines un-unter- brochenen Bandes geeignet ist, welches dann in Stücke geschnitten wird, um den ersten, Heizleiter zu bilden, und Fig. 12 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer Maschine, welche zur Herstellung des Heizleitermusters der Elemente verwendet wer den kann.
Wie in Fig. <B>1</B> gezeigt, ist ein dünner metallischer Widerstand<B>11</B> von grosser Oberfläche, dessen Muster den grösseren Teil des Umrisses der von ihm bedeck- ten Fläche einnimmt, durch eine dünne elektrische Isolierschicht 12 von einer äusseren durchgehenden Metallfolie<B>13</B> getrennt und hat auf seiner Rückseite eine andere Schicht<B>10</B> von genügendem elektrischem Isolationswert, um die Teile des Musters<B>11</B> vor Kurzschluss zu bewahren. Das vollständige Muster<B>11</B> ist an geeigneten Stellen, die in der Fig. <B>1</B> nicht g,-- zeigt sind, mit Anschlussflächen an eine Stromquelle, wie z.
B. das Netz, versehen. Die Widerstands- Charakteristik des Musters ist so berechnet, dass es Wärme in dem gewünschten Grade und zeitlichem Verlauf entwickelt, wenn es an eine Stromquelle an geschaltet wird. Die Isolation 12 ist so, dass sie einer vorbestimmten Temperatur widersteht und minde stens die höchste normale Betriebsspannung oder eine etwa vorgeschriebene höhere Prüfspannung aushält.
Die Metallfolie<B>13</B> kann mit einer hier nicht ge zeigten dekorativen Tapete bekleidet oder in anderer Art dekoriert werden. Die Folie muss einen derart hohen Schmelzpunkt und eine derartige Stärke be sitzen, dass ein zufälliger Kontakt mit dem unter ihr liegenden Metallmuster<B>11,</B> z. B. durch einen sie durchdringenden, Nagel, sich nicht dahin auswirkt, dass ein Loch in sie gebrannt wird. Die geerdete Folie wird daher verhindern, dass eine Person, die einen Nagel durch das Element schlägt, einen elektrischen Schlag er-hält.
Dieser Schutz gegen die Folgen einer Verletzung der Folie<B>13</B> wird erreicht, wenn die Folie<B>13</B> gerade nur dieselbe Fläche überdeckt wie das Muster des ersten Leiters<B>11,</B> und in einigen Fällen kann eine solche Anordnung verwendet werden. Eine durch gehende, und zwar ununterbrochen-, nicht in ein Muster aufgelöst-, Folie<B>13</B> ist aber einfacher.
In Fig. 2 liegt eine Schicht 14 aus einer leicht schmelzbaren Metallverbindung unter dem Hez- muster <B>11,</B> von dem es durch Isolation distanziert ist. In dem Heizelement, welches die Heiztapete oder ein anderes Heizgerät ausmacht, bildet sie eine dritte, metallische Lage.
Sie hat die gleiche Muster-Konfigu- ration wie die Heizfolie<B>11,</B> welche gewöhnlich ein Mäandermuster ist, und Heiz- und Schmelzmetall- muster sind sehr genau übereinandergelegt. Das Schmelzmetallmuster ist aber nicht notwendigerweise ein Ebenbild des Heizmusters. Es kann mehr als einen Leiterteil unter jedem Heizleiterteil enthalten, z.
B. zwei, wie in Fig. <B>3,</B> oder es kann noch weiter unterteilt sein, und<B>-</B> sagen wir<B>-</B> vier oder noch mehr Teile innerhalb der Breite seines Heizleiterteils ent halten. Diese zwei oder mehr engen Teile können in Serie geschaltet sein oder zu paarweise angeordneten, parallelen Kreisen gehören.
Im allgemeinen kann man sagen, dass es um so wünschenswerter ist, das dritte Leitermuste#r in engere Linien zu unterteilen, je brei tere Linien das Heizmuster hat. Zweckmässigerweise ist das Heizmuster<B>11</B> ein sich regelmässig wiederho lendes Muster Die in den, Fig. 2 und<B>3</B> gezeigte Struktur schliesst eine gewellte oder geriefte Ausführung der rücksei tigen Unterlage ein, welche von einem Kreppapier oder ähnlichem Material abgeschlossen wird, wie es später mit Bezug auf Fig. <B>7</B> beschrieben wird. Das Heizmuster kann auch gekräuselt sein.
Die Kräusel- falten und Wellen laufen parallel zu der gezeigten Schnittebene.
Während die Wiederholungsmuster des Heiz- kreises gewöhnlich alle parallel an zwei Sammel schienen liegen, die längs aller Muster verlaufen, sind die Paare der Schmelzmetallmuster, auch parallel, zu vier oder drei Sammelschienengeführt. Die Bestand teile des Heizelementes samt Schutzeinrichtung sind in Fig. 4 dargestellt.
Hier ist das Heizmuster wieder <B>11;</B> der geerdete zweite Leiter<B>13</B> ist als durchge hende feste Folie angedeutet, und 14 ist das dritte Muster aus Schmelzmetall (oder aus einer Schmelz- metallegierung), welches durch eine Mittelanzapfung in jedem Wiederholungsfeld in ein Paar gespalten ist.
Die Heizmuster<B>11</B> sind an zwei Sammelschienen <B>15</B> angeschlossen, welche über einen Doppelpolschal- ter <B>16</B> zum Netz führen. Die Schaltung enthält die weiter unten beschriebenen Sicherheitsvorkehrungen.
Die eine Hälfte jedes Paares, in welches, die Wie derholungsfelder des Musters 14 aufgeteilt sind, ist an eine erste Sammelschiene<B>17</B> und durch die Mittel- anzapfung an die über<B>25</B> geerdete Sammelschiene <B>18</B> geführt, und die andere Hälfte ist an eine zweite Sammelschiene<B>19</B> und auch wieder an die geerdete Schiene<B>18</B> geleitet. Beide Hälften haben gleichen Widerstand und sind nur von einem kleinen Strom durchflossen. Die Sammelschienen<B>17, 18</B> werden von einer Stromquelle mit geeigneter, vorzugsweise nied riger Spannung versorgt, welche z. B. von einem Transformator 20 geliefert wird.
Die Speiseleitungen zu den Schienen<B>17, 18</B> sind gegensinnig um den Eisenkern eines doppelpoligen Stromkreisunterbre- chers <B>23</B> gewunden, so dass sich die Felder beider Wicklungen aufheben, solange in jeder Wicklung derselbe Strom fliesst, welcher die Summe der Ströme in allen Hälften aller Paare 14 der vom Unterbrecher <B>23</B> überwachten Isolation ist. Falls dieser Summen strom um die Grösse,des Stromes, der in einer Hälfte irgendeines Paares der Installation fliesst, verringert wird, ist dieses Gleichgewicht gestört und der Unter brecher<B>23</B> schaltet den Hauptheizstrom ab.
Eine Unterbrechung in irgendeinem Leiterteil des Schmelzmetallmusters 14 genügt daher, die Installa tion vom Netz automatisch abzuschalten. Eine solche Unterbrechung kann durch die Entwicklung einer lokalen überhitzung im Heizmuster oder in einer an deren Lage verursacht werden, oder durch Feuer oder einen anderen Einfluss von aussen. Oder aber sie kann von einer Durchlöcherung der Tapete herrühren. SchmeIzmetallmuster mit schmalen, Teilen reagieren sofort oder jedenfalls rascher auf Verletzung durch kleinere Löcher, als es Muster mit breiten Teilen tun.
Das Schmelzmetallmuster kann z. B. ein Muster aus einer Folie oder einem Belag aus Zinn oder Blei oder einer für Sicherungen vorgeschlagenen Metall verbindung aus zwei oder drei Metallen und derglei- C chen sein. Es mag auf einem Kunststoffilm oder Blatt Papier liegen, welches auch- dazu dient, das Schmelz- metal#l vom Heizmuster zu distanzieren. Jede dünne isolierende Unterlage oder Schicht kann hierfür die nen, aber wenn man einen thermoplastischen Film, der bei der kritischen Temperatur erweicht, verwen det, kann man eine weitere Sicherheitsmassnahme treffen.
Ein solcher thermoplastischer Film kann auch als Zwischenschicht zwischen dem Heizmuster und dem geerdeten zweiten Leiter, z. B. einer Aluminium folie, verwendet werden (und es ist entschieden vor zuziehen, ihn dort statt zwischen Heiz- und Schmelz- metallmuster einzuordnen). Es mag ein richtiger Iso- lierfilm sein oder ein mit Kohlekörnern oder Graphit pigmentierter oder ein elektrisch halbleitender Film, der<B>-</B> mit oder ohne Pigment<B>-</B> einen geeigneten, temperaturbedingten Verlauf seines Widerstandswer tes hat.
Dieser Widerstand des Films muss so gross sein, dass normalerweise nur ein kleiner Ableitungs strom durch ihn zum zweiten, Leiter fliesst. Seine Er weichung bei der kritischen Temperatur bewirkt ent weder einen direkten Kontakt zwischen dem Heiz- muster <B>11</B> und dem zweiten Leiter<B>13</B> mit den glei chen Folgen, wie wenn ein Nagel durch beide Lei terschichten getrieben worden, wäre, oder sie bewirkt eine drastische Erniedrigung des Widerstandes zwi schen beiden, Leiterschichten. Dies würdle veranlassen, dass z.
B. entweder die Sicherungen, 24 in beiden Polen schmelzen oder die Installation mit Hilfe einer weiteren Strornunterbrecher-Wicklung <B>25</B> vom Netz automatisch abgeschaltet wird-. Gleichzeitiges Schmel zen beider Sicherungen kann dadurch erzielt werden, dass Foliensicherungen oder ähnliche Typen an beiden Seiten einer dünnen Isoherhaut angeordnet sind. Das Erweichen des Films kann eine Folge einer lokalen Überhitzung oder durch äussere Kräfte verursacht sein.
Durch übermässigen Druck bewirkte Erweichung des plastischen Films kann praktisch auch Kontakt oder eine Annäherung nahe einem Kontakt zwischen der ersten und zweiten Leiterschicht mit sich bringen; jeder Zusammenbruch des hohen Widerstandes des Films, sei er durch mechanische Kräfte bewirkt oder rühre er von der temperaturempfindlichen Natur des isolierenden, hochohmigen Widerstands- oder halb leitenden Material des Films her, kann dazu ausge nützt werden, ein Relais zu betätigen, welches wieder eine Abschaltung vom Netz und auch ein Alarm signal veranlassen kann.
Wo das Heizelement auf einer Unterlage aufge bracht werden soll, deren Beschaffenheit so ist, dass kein Kurzschluss im Muster des ersten Leiters und kein chemischer oder physikalischer Schadeneinfluss zu befürchten ist, dann kann man von eine17 eigenen Isolationsschicht auf der Rückseite des Elementes absehen; im allgemeinen aber wird die Anbringung eines gewissen Schutzes notwendig sein.
Eine grosse Zahl verschiedener Arten von Schichten zwischen dem Heizmuster und der Wand oder ande ren Unterlagen ist möglich. Zum Beispiel ist in Fig. <B>5</B> das Heizmuster<B>11</B> zwischen zwei Isolierschichten<B>26,</B> die z. B. Papier sein können, und zwei Folienstreffen <B>27</B> eingeschlossen. Die Folien sind an den Rändern <B>28</B> miteinander nahtverschweisst oder auf andere Weise fest vereint. Sie sind vom Heizmuster isoliert und umhüllen es hermetisch von allen, Seiten. Jede der beiden Folien kann als zweiter Leiter dienen, und der Aufbau des Elements kann vollkommen sym metrisch sein,<B>d.</B> h. beide Papiere und Aussenfolien können identisch gleich sein.
Die dekorative Behandlung,der MetaUfolien, die eine vollkommene Umhüllung bilden, kann so abge stimmt werden, dass, wenn gewünscht, die Wärme abgabe nach einer Seite begünstigt wird, indem man z. B. der vorderen Folie eine gut abstrahlende Ober fläche gibt, und der rückwärtigen, etwa zur Wand gerichteten Folie eine schlecht Wärme abstrahlende Oberfläche. Die Farb- und Oberflächenverschieden heiten dieser Behandlung ist aber nicht so erfolgreich, wo eine richtungsmässig stark unterschiedliche Wärmeabgabe erzielt werden, soll, wie es für ein Heiz element an der Wand gewünscht wird.
Hierfür ist eine strukturelle Verschiedenheit zwischen Vorder- und Rückseite der Heiztapete nötig, und meist wird die Hauptwärmeabgabe durch die Vorderfälie verlangt.
Eine vollkommene Umhüllung in Metallfolie zur Schutzsicherunu ist hier unnötig; die Anordnung von geerdeten Metallfolienstreifen an der Vorderseite ge nügt. An der Rückseite des spannungführenden me tallischen Heizmusters, das ist an der der Wand<B>zu-</B> gekehrten Seite, kann, wie in Fig. <B>1,</B> jede Schicht an geordnet werden, die genügend elektrische Isolierung gibt, um Kurzschluss innerhalb und zum Muster zu verhindern, die gute Wärmeisolation und Schutz vor Feuchtigkeit gewährt und die womöglich einen her metischen Verschluss mit der Folie der Vorderseite an den Rändern des Elements,
das vorzugsweise in Bandforin ist, ermöglicht. Wasserdichtes Papier, lackiertes Papier und poröse Kunststoffe sind Bei spiele für geeignete Deckschichten an der Rückseite des Elements.
In Fig. <B>6</B> ist das Band<B>29,</B> aus gewelltem Papier oder Wellblech, mit der zu erdenden Vorderfolie<B>31</B> an den Rändern des Bandes verklebt oder ver schweisst (die Fig. <B>6</B> und<B>7</B> sind sehr verkürzte Schnitte in der Längsrichtung des Elements, während die Fig. <B>1,</B> 2,<B>3</B> und<B>5</B> Schnitte in der Richtung der Elementbreite sind).
Das gewellte Papier<B>29</B> kann mit einem Kunst stoffilm oder einer Lackschicht bedeckt, oder imprä gniert sein, um wasserdicht zu sein.
Fig. <B>7</B> zeigt die Anordnung eines dehnbaren Materials<B>32,</B> z. B. Kreppapiers, womöglich wasser dicht und wasserfest gemacht, welches an das Well- papier <B>29</B> angeklebt ist, das eine Art Verbindung zwischen,den Kämmen an der Aussenseite des Well- papiers bildet. Das glatte Grundpapier<B>33</B> an der Innenseite des Wellpapiers ist an das metallische Heizmuster<B>11</B> geklebt.
Das Kreppapier hat seine Kräuselfalten parallel mit den Wellen des Materials <B>29</B> und ermöglicht es daher, das ganze Band biegsam zu halten, so dass es gerollt und aufgewickelt werden kann. Wenn das Heizmuster <B>11</B> gekräuselt ist, dann sind auch seine Kräuselfalten vorzugsweise parallel zu den Wellen<B>29.</B>
Würden die Kämme der Wellen mit einem glatten statt Kreppapier verbunden, so würde diese Schicht das Ganze versteifen und das Aufrollen und Auf wickeln eines langen Streifens erschweren.
Das Heizelement kann direkt an eine Wand an- Cr grösserer Abstand von geklebt werden, oder falls ein<B>'</B> der Wand gewünscht wird, als durch das gewellte Material direkt geschaffen wird, kann es mittels Lei sten an der Wand befestigt werden, so dass eine wei tere abgeschlossene Luftschicht als Wärmeisolation zwischen dem Element und der Wand entsteht.
Die Distanzierung kann im Falle der Befestigung an einer Zimmerdecke 34 (Fig. <B>8)</B> durch die Reflek toren von Lampen, z. B. von rohrförmigen Gasent- ladüngslampen <B>36,</B> oder ähnlichen Beleuchtungskör pern erfolgen. Die Ränder der Elemente<B>37</B> können direkt daran befestigt sein und auf diese Weise kom binierte Heiz- und Beleuchtungsgeräte bilden. Wenn man die Lampen<B>36</B> hinter die Ränder<B>38</B> der Heiz- elemen,ts#treifen <B>37</B> versetzt, wie es Fig. <B>9</B> andeutet, kann man Lichteffekte mit verborgenen Lichtquellen erreichen.
Für derartige Geräte ist es möglich, das Metallmuster des Heizelements als Teil der Kapazi tät und Induktivität zu benützen, welche zum Betrieb der fluoreszierenden Gasentladungsröhren nötig sind.
Bei dieser Gelegenheit sei auch darauf hingewie sen, dass die relativ hohe Kapazität des Heizelementes auch für die Verbesserung des Leistungsfaktors in Wechselstromnetzen wünschenswert ist, besonders bei Heizsystemen, die Transformatoren mit niedrigem Leistungsfaktor verwenden, wie sie im Schweizer Patent Nr. <B>368863</B> beschrieben sind.
Jedies Wiederholungsmuster des ersten Leiters<B>11</B> wird im allgemeinen ein Mäandermuster sein, und Fig. <B>10</B> illustriert eine einfache und zweckdienliche Form. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine kon tinuierliche metallische Folie von gegeneinander ver setzten, aber sonst identischen Reihen von Schlitzen 42 durchbrochen. In Fig. <B>10</B> und<B>11</B> haben diese Schlitze eine ovale Form und sind in der Längsrich- tuno, stark- verkürzt gezeigt. In der Praxis sind die Schlitze eng und lang.
Sie erzeugen eine Reihe von Mäandern, wie sie durch die Pfeillinien 43 angedeu tet werden, die zwischen den beiden Seitenrandflä- chen 44 laufen, so dass die letzteren als Sammelschie- neu für jegliche Anzahl von Heizleiterteilen dienen, die elektrisch parallel geschaltet sind. Weiterhin ist die Zahl von parallelen Teilen proportional zur Folien- länge, so dass die Gesamtlast an einer gegebenen elek trischen Spannung zur Gesamtfläche proportional ist.
Wenn also alle anderen Bedingungen gleich blei ben, gibt ein solches Muster pro Flächeneinheit eine im wesentlichen gleiche Wärmemenge ab. Wenn die Folie gekräuselt ist, dann soll die Kräuselung vorzugs weise quer zur Hauptrichtung der Mäanderwindun- gen verlaufen, das heisst in der Fig. <B>10</B> quer zur <B>C</B> Längsrichtung der Schlitze und der Folie, von der einen Randfläche, 44 zur anderen.
Dieses Muster kann jedoch, so entwickelt werden, dass Variationen, in >der Belastung möglich, sind. Zum Beispiel, wie Fig. <B>11</B> zeigt, ist das Wiederholungs muster nach dem Vorbild der Fig. <B>10</B> ausgeführt, aber es ist zusätzlich bei 45 geschlitzt, so dass es in eine Zickzack-Folge aufgeteilt ist. Die Wiederholungsein heit kann in Stufen von<B>je</B> ein paar Zentimeter<B>ge-</B> wählt werden. Dieses Muster wird von einer Unter lage 46 getragen. An beiden Rändern des Musters läuft ein elektrisch leitender Streifen 47 und das Muster bildet einen kontinuierlichen Widerstand, der aus mehreren<B>'</B> parallel laufenden Mäanderwindungen besteht.
Das hiuster kann jedoch mit beiden Linien 47 bei jeder Einheits-Wiederholungs-Distanz verbun den werden, wie es bei 48 angedeutet ist, und auf diese Weise wird es möglich, den Streifen in lose Stücke zu schneiden, welche ein Vielfaches der Wie derholungseinheit bilden.
Fig. <B>11</B> entspricht im wesentlichen dem Muster in Fig. <B>10.</B> Aber in dem Mass, in dem die Verbindun gen 48 zahlenmässig reduziert werden, werden pro portional mehr Wiederholungseinheiten von Mäan- derwindungen in Zickzack zwischen,die Schienen 47 hintereinande,rgeschaltet. Auf diese Weise kann die Belastung reduziert werden.
Bei dem gezeigten Mu ster kann jeder zwischen den Verbindungen 48 lie gende Zweig des Musters nur aus einer ungeraden Zahl von Zickzack-Gliedern bestehen, aber andere Muster können entwickelt werden, die es ermög lichen, Zweige mit geraden Zahlen von Gliedern<B>zu-</B> sätzlich oder an ihrer Stelle in das Heizelement ein zugliedern. Es können auch mehrere längsweise lau fende Sammelschienen vorgesehen werden, z. B. eine weitere entlang der Mitte. Die Verbindlungen 48 zwi schen Zickzack-Gliedern und Randlinien 47 können durch Montage befestigt werden, z.
B. durch Lötung von Verbindungsstreifen, oder vorzugsweise durch schmelzbare Elemente, wie Foliensicherungen, wel che auf dem Band fixiert werden, bevor es in lose Stücke geschnitten wird.
Als Alternative kann das Wiederholungsmuster schon mit den Streifen, die als Sammelschienen ent lang der Ränder des Streifens laufen (und/oder bei sehr breiten Bändern auch mit den längsweise lau fenden Mittelschienen) durch Verbindungen, welche Teile des Musters selbst sind, verbunden sein. Diese Verbindungsglieder können entweder ganz oder zum Teil schmelzbare Elemente (Sicherungen) sein,<B>d.</B> h. sie sind so dimensioniert, dass der in einem früheren Abschnitt beschriebene Erdschlussstrom sie schmel zen kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel geschieht die Serienverbindung der gewählten Zahl von Zick- zackgliedern dadurch, dass man das Band dort, wo die betreffenden nicht gewollten, Verbindungsglieder placiert sind, durchschneidet und perforiert, oder das Verbindungsglied auf sonstige Weise entfernt.
Das metallische Leitermuster muss nicht unbedingt ein Mäandermuster sein, das keine nennenswerte In- duktivität besitzt. Es kann die Form einer Spule haben, und auf diese Weise ein kombiniertes Wider stands- und Induktionselement sein mit gleichzeitig beträchtlicher Kapazität, und alle diese Eigenschaf ten können für Heizzweck-- benützt werden. Ein Zwei-Lagen-Muster von S-Spiralen, völlig von Stahl streifen eingeschlossen, kann eine beträchtliche In duktion haben und einen, Teil seiner Wärme durch den in der metallischen Umhüllung induzierten Wir- belstirom. erzeugen.
Solch ein Zwei-Lagen-Muster kann erzeugt werden, indem man eine isolierende Schicht, die zwei Reihen von S-Spiralen Seite an Seite trägt# faltet, Beim anhand von Fig. 12 erläuterten Verfahren zur Herstellung des Heizelementes wird, das Leiter muster aus einer konünuierlichen, auf einer isolieren den Unterlage liegenden Metallüberzugsflache her ausgearbeitet, indem die nicht gewünschten Teile durch Anwendung von Reibungsenergie ohne Ver letzung der Unterlage -entfernt werden,. Diese Energie wird durch Bürsten, Polieren oder Reiben erzeugt.
Diese Reibungsenergie setzt nicht nur die Metallflä chen unter den Einfluss von mechanischen Kräften, sondern erzeugt auch Wärme, welche dazu dient, die angegriffenen Metall-teile zu entfernen.
Wie Fig. 12 zeigt, wird die metalltbekleidete, Un terlage<B>5 1,</B> bestehend, z. B. aus einer Bleifolie, die auf ein starkes Papier geklebt ist, über eine gebogene Bahn<B>52,</B> z. B. über eine Rolle geführt. Während das Papier auf der Rolle liegt, presst eine Schablone<B>53</B> gegen den Metalliiberzug. Die Schablone deckt alle Flächen des Metallübarzuges, die geschÜtzt werden sollen und welche in dem Muster bleiben sollen. An den anderen Flächen-, abgegrenzt durch Öffnun gen in der Schablone, liegt der Metallüberzug frei.
Durch diese Öffnungen, bearbeitet eine rotierende Bürste oder Scheuerlappen den Metalliiberzug. Die Bürste oder der Lappen, rotieren mit grosser<B>Ge-</B> schwindigkeit und teilweise schmelzen sie, teilweise reissen sie den exponierten Metallüberzug dort vom Isolator<B>51</B> weg, wo sie mit dem Metall in Kontakt kommen. Wenn statt Bleifolle eine andere Metallfolie oder Metallschicht von höherem Schmelzpunkt bear beitet wird, kann es wünschenswert sein, die Hitze, die durch die Reibung der Bürste erzeugt wird, zu vergrössern, indem man. eine Drahtbürste, verwendet oder eine Stichflamme vor der Bürste spielen lässt.
Anstatt einer rotierenden Bürste oder eines Lap pens kann ein Sandstrahl oder ein Strahl von hoher Energie und grosser Schmirgelwirkung auf den Metall überzug in den Öffnungen zur Einwirkung kommen.
Die Schablone<B>53</B> kann ein endloses Band, sein, kann aus starker Metallfolie von hohem Schmelz punkt hergestellt sein, z. B. Kupfer oder Nickel oder Stahl, und kann Brückenstücke enthalten, die sie stärker machen. Wenn Brückenstückc verwendet wer- den, wird das Muster in zwei Arbeitsgängen gemacht, wobei zwei Schablonen hintereinander verwendet werden. Sie müssen, auf demselben Streifen sinnge mäss zur Deckung gebracht werden, wobeidie zweite Schablone eine öffnung hat, wo die erste ein Brük- kenstück aufweist.
Eine zweckdienliche Herställungsweise für die Schablone ist, Kupferfolie auf eine zeitweilige Unter lage aufzubringen, das Muster der Schablone mit einer säurefesten Druckfarbe auf die Kupferoberfläche zu drucken oder es auf ihr phototechnisch zu reproduzie ren, die blanken Stellen, welche die öffnungenin der Schablone sind, wegzuätzen, und schliesslich die zeit weilige Unterlage zu entfernen. Die auf diese Weise aus Metallfolie erzeugte Schablone kann dann zu einer Schleife geschlossen werden, welche um die Bürste <B>läuft.</B>
Um das Muster genau abzugrenzen, ist es manch mal wünschenswert, die Schablone mit scharfen Rän dern und Schneidkanten an ihren öffnungen zu ver sehen, so dass der Metallüberzug, gegen den die Schablone beim Durchlauf gedrückt wird, entlang der Umfanj-Iinien des Musters eingekerbt oder einge schnitten wird. Die Bürste entfernt in diesem Fall das Metall in den öffnungen der Schablone mehr durch die mechanische, Aktion des Abziehens oder der gleichen als durch die Wärmewirkung der Reib energie.
Wenn die rotierende Drahtbürste,<B>55</B> erhitzt wer den soll, kann die Wärme durch die Bürstenachse zugeführt werden. Um Wärmeverluste, bevor die Hitze die Bürstenspitzen erreicht, zu vermindern, wird womöglich nicht nur eine Wärmeisolation, sondern ein Heizmantel 54 um die rotierende Drahtbürste herum angeordnet, so dass nur ein kleiner Winkel unbedeckt bleibt, in dem die Bürste die Schablone und das metallische Isolierband, das gemustert wer den soll, bestreicht.
Anstatt Bleifolienpapier kann als vorzuziehendes Ausgangsmaterial für das Leitermuster des Heizele ments ein Bleischlammpapier durch Reibungsenergie gemustert werden. Bleischlammpapier kann auf ähn liche Weise hergestellt werden, wie Zinnschlamm- papier. Es wird dadurch erzeugt, dass gewöhnliches Papier zunächst mit einer Mischung von Bleipulver und einer dünnen, wässerigen Klebeflüssigkeit bedeckt wird, und dass dann das Papier so heftig unter dem reiben den Druck von Zylindern gemangelt wurde, dass das Bleipulver sich auf einer Seite in eine zusammenhän gende Bedeckung zusammenfügt.
Das Bleischlammpapier ist für Heizelemente bes ser geeignet als Zinnschlammpapier, da Blei einen höheren Schmelzpunkt, einen höheren elektrischen Widerstand und einen höheren Widerstand gegen Korrosion hat als Zinn.
Die beschriebenen Beispiele beschränken sich nicht auf diese verhältnismässig niedrig schmelzenden Metalle und Metallverbindungen. Das Verfahren der Entfernung von Teilen der metallischen Lage mittels Bürsten, Polieren oder Reiben durch die öffnungen einer geeig .,neten Schablone ist auch für höher schmel- zende Metalle anwendbar, besonders wenn die Ein kerbungen,
welche von der Schablone oder dem Ab- deckwerkzeug gemacht werden, ausgenützt werden, und wenn die Klebeschicht erweicht oder die Haft festigkeit zur Isolationsunterlage bei der durch die Reibungsenergie entwickelten Temperatur eingebüsst wird. Statt der beschriebenen Schablone können auch andere geeignete Abdeckvorrichtungen oder Führungen. für die abreibende Polier- oder Bürsten aktion verwendet werden.
Die beschriebenen, biegsamen Heizelemente, die <B>C</B> zusammengerollt werden können, lassen sich als Roll laden oder Jalousien vor Fenstern oder als Wand behang verwenden. Die vorderseitige Folie kann deko riert sein, entweder mit einem Bild, einer geographi schen Karte, einer Tapete, oder sie kann mit Flocken bestäubt sein, um den Anschein eines Wandteppichs zu geben. Elemente mit entsprechender Dekoration können an Wandschirrnen, Türen, auf Gestellen, an Rücken von Betten, Sofas und Stüh#len angebracht werden. Sie können als Wärmeplatten und geheizte Regale, z. B. bei Servierboys, zum Warmhalten von Speisen und dergleichen dienen.
Ganz mit Folien oder Dünnblech umhüllte, streifenförmige Heizelemente können auch in Heizmänteln, Tauchsiedern oder -er- hitzern und einer Reihe von speziellen Heizungsvor richtungen benutzt werden.
Electrical resistance heating element with an electrical protective device and method for its production The present invention relates to an electrical resistance heating element with an electrical protective device and a production method for this heating element.
It has already been proposed to use so-called printed circuits as space heating elements, which have a conductor of large upper surface and small thickness, for. B. made of metal foil or metal precipitate, on an insulating base, formed in a pattern: and are designed in such a way that a similar heat output to the room occurs from this pattern as from the same. large table, the z. B. is fed with hot water from a boiler for space heating purposes.
In order to be able to operate with the best efficiency and to quickly release heat to the room, it is desirable that the pattern is as close as possible to the surface. This requirement to provide a live pattern on or near the surface brings with it a safety problem, even if the pattern is not bare: the required protection must be sufficient. Have mechanical strength to prevent even accidental contact with the live element, especially if the element is hidden under a decorative cover, as is the case when a decorative wallpaper is attached over the printed metal pattern becomes.
<B> C </B> It can reasonably be assumed that the greatest risk of accidents is when someone hits a nail into the heated wallpaper while it is switched on and in this way exposes himself / herself to an electric shock; on the other hand, the heating wallpaper can be damaged from behind by] moisture in the wall.
It has therefore been considered to be unavoidably necessary to enclose the heating element in a very strong and watertight covering made of nail-proof material. this has so far meant an envelope made of thick plates, which are expensive and heavy and prevent rapid heat flow. Therefore this whole heating system is not popular.
The electrical resistance heating element according to the invention with electrical protection device is characterized in that the electrical resistance heating element is flat and multilayered and contains an electrical heating conductor made of foil-like material, which extends at least over the greater part of the surface of the heating element, also a second flat electrical conductor as part of the protective device, which covers at least the pattern of the conductor, wherein,
Isoliermatexial su is arranged between the first and the second conductor, that the two layers are electrically insulated from each other, that the electrical protection device further comprises means to interrupt the circuit to the first conductor in the event that a local electrical connection by external influence #g arises between a point of the first conductor layer and the second earthed conductor layer.
The first metallic conductor can be made of crimped or similarly deformed material. This grants a certain elasticity and resilience in the main directions of the surface of the Elemen tes and is particularly useful where the heating element is exposed to great forces in places, such. B. if it is under a carpet.
The thickness, structure and material of the second conductor layer can be selected in relation to the response time of the interruption means so that contact between the first and second conductor layers lasts until the interruption means take effect.
There is no longer a need for the second conductor to be nail-proof, and although it will be appreciated that its surface configuration can be a replica of the pattern of the first conductor it covers, in practice it is much easier, and preferable for other reasons, to run it as one continuous sheet. It can very well be a metal foil, e.g. B. a copper or aluminum foil that is thick enough to be self-supporting. A <B> 0.05 </B> mm thick film e.g. B.
If these conditions are met, it can be applied to the heating conductor pattern with a plastic insulation layer. In this case the grounded metal foil and the metal heating pattern connected to the network form a capacitor of adequate capacity.
In general, on the rear side of the first metallic conductor, <B> d. </B> h. Insulation is provided on the side that is turned toward the wall in a wall-mounted element. This insulation is above all a heat and moisture insulation.
The method for producing the electrical heating element is characterized in that the conductor pattern is worked out from a continuous metal coating surface lying on an insulating base by removing the unwanted parts by applying frictional energy, but without damaging the base.
The drawing shows exemplary embodiments of the heating element and the manufacturing method according to the invention. They show: FIG. 1 a cross section of part of a simple embodiment of the heating element, FIGS. 2 and 3 cross sections of a part of a further embodiment, which is particularly effective against local overheating and other damage protection is granted, Fig. 4 is a circuit diagram of the heating element - including electrical protective device, Fig. 5, 6 </B> and <B> 7 </B> cross-sections of other embodiments of the element, Fig. <B > 8 </B> and <B> 9 each </B> a combination of the mounted heating element with lighting fixtures,
FIG. 10 shows a schematic embodiment of the pattern for the heating conductor, FIG. 11 shows another type of pattern, which is particularly suitable for production in the form of an uninterrupted Tape is suitable, which is then cut into pieces to form the first heating conductor, and Fig. 12 is a schematic cross-section through part of a machine which can be used to produce the heating conductor pattern of the elements.
As shown in FIG. 1, a thin metallic resistor 11 has a large surface, the pattern of which takes up the greater part of the outline of the area covered by a thin one electrical insulating layer 12 separated from an outer continuous metal foil <B> 13 </B> and has another layer <B> 10 </B> on its rear side of sufficient electrical insulation value to cover the parts of the pattern <B> 11 </B> > to protect against short circuit. The complete pattern <B> 11 </B> is at suitable points, which are not shown in FIG. 1, with connection surfaces to a power source, such as a power supply.
B. the network provided. The resistive characteristic of the sample is calculated so that it develops heat to the desired degree and over time when it is switched on to a power source. The insulation 12 is such that it withstands a predetermined temperature and withstands at least the highest normal operating voltage or a possibly prescribed higher test voltage.
The metal foil <B> 13 </B> can be covered with a decorative wallpaper, not shown here, or decorated in another way. The film must have such a high melting point and such a thickness that accidental contact with the metal pattern below it. B. a piercing nail does not have the effect that a hole is burned in it. The grounded foil will therefore prevent a person who punches a nail through the element from receiving an electric shock.
This protection against the consequences of damaging the foil <B> 13 </B> is achieved when the foil <B> 13 </B> just covers only the same area as the pattern on the first conductor <B> 11, </ B > and in some cases such an arrangement can be used. A continuous, and uninterrupted, foil <B> 13 </B> is not broken down into a pattern, however, is simpler.
In FIG. 2, a layer 14 made of an easily fusible metal compound lies under the Hez pattern 11, from which it is separated by insulation. In the heating element that makes up the heating wallpaper or another heating device, it forms a third, metallic layer.
It has the same pattern configuration as the heating foil <B> 11 </B>, which is usually a meander pattern, and heating and melting metal patterns are superimposed very precisely. However, the molten metal pattern is not necessarily an image of the heating pattern. It may contain more than one conductor part under each heating conductor part, e.g.
B. two, as in Fig. 3, or it can be further subdivided, and <B> - </B> let's say <B> - </B> four or even more parts within keep the width of its heating element part ent. These two or more narrow parts can be connected in series or belong to parallel circles arranged in pairs.
In general, it can be said that the wider the lines of the heating pattern, the more desirable it is to divide the third conductor pattern into narrower lines. The heating pattern 11 is expediently a regularly repeating pattern. The structure shown in FIGS. 2 and 3 includes a corrugated or corrugated design of the rear underlay, which from a crepe paper or similar material, as will be described later with reference to FIG. 7. The heating pattern can also be puckered.
The crimps and waves run parallel to the cutting plane shown.
While the repeating patterns of the heating circuit are usually all parallel to two busbars that run along all of the patterns, the pairs of molten metal patterns, also parallel, are routed to four or three busbars. The constituent parts of the heating element together with the protective device are shown in FIG.
Here the heating pattern is again <B> 11; </B> the grounded second conductor <B> 13 </B> is indicated as a continuous solid foil, and 14 is the third pattern made of molten metal (or a molten metal alloy) which is split into a pair by a center tap in each repeating field.
The heating patterns <B> 11 </B> are connected to two busbars <B> 15 </B>, which lead to the network via a double-pole switch <B> 16 </B>. The circuit includes the safety precautions described below.
One half of each pair, into which the repetition fields of the pattern 14 are divided, is connected to a first busbar <B> 17 </B> and through the central tap to the busbar that is earthed via <B> 25 </B> <B> 18 </B>, and the other half is routed to a second busbar <B> 19 </B> and also back to the grounded bar <B> 18 </B>. Both halves have the same resistance and only a small current flows through them. The busbars <B> 17, 18 </B> are supplied from a power source with a suitable, preferably low voltage, which z. B. is supplied by a transformer 20.
The feed lines to the rails <B> 17, 18 </B> are wound in opposite directions around the iron core of a double-pole circuit breaker <B> 23 </B>, so that the fields of both windings cancel each other as long as the same current in each winding flows, which is the sum of the currents in all halves of all pairs 14 of the insulation monitored by the interrupter <B> 23 </B>. If this total current is reduced by the amount of current that flows in one half of any pair of the installation, this balance is disturbed and the interrupter <B> 23 </B> switches off the main heating current.
An interruption in any conductor part of the molten metal pattern 14 is therefore sufficient to automatically switch off the installation from the network. Such an interruption can be caused by the development of local overheating in the heating pattern or in another location, or by fire or some other external influence. Or it can result from perforation in the wallpaper. Molten metal patterns with narrow parts react immediately, or at least more quickly, to damage from smaller holes than patterns with wide parts.
The molten metal pattern can e.g. B. a pattern made of a foil or a coating made of tin or lead or a metal compound proposed for fuses made of two or three metals and the like. It may lie on a piece of plastic film or a piece of paper, which also serves to distance the molten metal from the heating pattern. Any thin insulating pad or layer can do this, but if you use a thermoplastic film that softens at the critical temperature, you can take another safety measure.
Such a thermoplastic film can also be used as an intermediate layer between the heating pattern and the grounded second conductor, e.g. B. an aluminum foil can be used (and it is decidedly preferable to classify it there instead of between heating and melting metal samples). It may be a real insulating film or a film pigmented with carbon grains or graphite, or an electrically semiconducting film, which <B> - </B> with or without pigment <B> - </B> shows a suitable, temperature-dependent course of its resistance value Has.
This resistance of the film must be so great that normally only a small leakage current flows through it to the second, conductor. Its softening at the critical temperature causes either direct contact between the heating pattern <B> 11 </B> and the second conductor <B> 13 </B> with the same consequences as if a nail were to pass through both Conductor layers would have been driven, or it causes a drastic lowering of the resistance between the two conductor layers. This would cause e.g.
B. Either the fuses 24 melt in both poles or the installation is automatically switched off from the mains with the help of another current breaker winding <B> 25 </B>. Simultaneous melting of both fuses can be achieved by arranging foil fuses or similar types on both sides of a thin insulating skin. The softening of the film can be the result of local overheating or external forces.
Softening of the plastic film caused by excessive pressure can in practice also result in contact or an approximation close to contact between the first and second conductor layers; Any breakdown of the film's high resistance, whether caused by mechanical forces or due to the temperature-sensitive nature of the insulating, high-resistance or semi-conductive material of the film, can be used to actuate a relay, which again switches off from the network and can also trigger an alarm signal.
Where the heating element is to be placed on a surface whose composition is such that no short circuit in the pattern of the first conductor and no chemical or physical damage is to be feared, one can dispense with a separate insulation layer on the back of the element; but in general it will be necessary to put in some protection.
A large number of different types of layers between the heating pattern and the wall or other supports are possible. For example, in FIG. 5, the heating pattern 11 is between two insulating layers 26, the z. B. can be paper, and two slide meetings <B> 27 </B> included. The foils are seam-welded to one another at the edges <B> 28 </B> or are firmly united in another way. They are isolated from the heating pattern and hermetically cover it on all sides. Either of the two foils can serve as a second conductor and the structure of the element can be completely symmetrical, <B> d. </B> h. both papers and outer foils can be identical.
The decorative treatment of the metal foils, which form a complete envelope, can be voted so that, if desired, the heat release to one side is favored by z. B. the front film is a good radiating upper surface, and the rear, about to the wall facing film has a poor heat radiating surface. The color and surface differences of this treatment is not so successful, where a directionally very different heat emission is to be achieved, as is desired for a heating element on the wall.
This requires a structural difference between the front and back of the heated wallpaper, and the main heat output is usually required by the front case.
A complete covering in metal foil for protection is unnecessary here; the arrangement of grounded metal foil strips on the front is sufficient. On the back of the live metallic heating pattern, that is on the side facing the wall, as in FIG. 1, each layer can be arranged that is sufficient there is electrical insulation to prevent short circuits within and to the pattern, which provides good thermal insulation and protection from moisture and which possibly provides a hermetic seal with the foil on the front at the edges of the element,
which is preferably in ribbon format. Waterproof paper, coated paper and porous plastics are examples of suitable cover layers on the back of the element.
In Fig. 6, the tape 29, made of corrugated paper or corrugated sheet metal, is glued to the edges of the tape with the front sheet 31 to be earthed welds (Figs. 6 and 7 are very shortened cuts in the longitudinal direction of the element, while Figs. 1, 2, and B) 3 and 5 are cuts in the direction of the element width).
The corrugated paper <B> 29 </B> can be covered with a plastic film or a layer of lacquer, or impregnated in order to be waterproof.
Fig. 7 shows the arrangement of a stretchable material <B> 32, </B> e.g. B. crepe paper, possibly made watertight and waterproof, which is glued to the corrugated paper <B> 29 </B>, which forms a kind of connection between the combs on the outside of the corrugated paper. The smooth base paper <B> 33 </B> on the inside of the corrugated paper is glued to the metallic heating pattern <B> 11 </B>.
The crepe paper has its crimps parallel with the waves of the material <B> 29 </B> and therefore makes it possible to keep the whole tape pliable so that it can be rolled and wound up. If the heating pattern <B> 11 </B> is puckered, then its puckered folds are also preferably parallel to the waves <B> 29. </B>
If the crests of the waves were connected with a smooth instead of crepe paper, this layer would stiffen the whole thing and make it difficult to roll up and unwind a long strip.
The heating element can be glued directly to a wall at a greater distance from, or if a <B> '</B> of the wall is desired than is created directly by the corrugated material, it can be fastened to the wall using strips so that a further closed layer of air is created as thermal insulation between the element and the wall.
The distancing can in the case of attachment to a ceiling 34 (Fig. 8) </B> by the reflectors of lamps, for. B. of tubular gas discharge lamps <B> 36 </B> or similar lighting bodies. The edges of the elements <B> 37 </B> can be attached directly to it and in this way form combined heating and lighting devices. If you move the lamps <B> 36 </B> behind the edges <B> 38 </B> of the heating elements, ts # touch <B> 37 </B>, as shown in Fig. <B> 9 < / B> suggests, one can achieve lighting effects with hidden light sources.
For such devices, it is possible to use the metal pattern of the heating element as part of the capaci ity and inductance which are necessary to operate the fluorescent gas discharge tubes.
On this occasion it should also be pointed out that the relatively high capacity of the heating element is also desirable for improving the power factor in AC networks, especially in heating systems that use transformers with a low power factor, as described in Swiss Patent No. <B> 368863 < / B> are described.
Each of the repeating patterns of the first conductor 11 will generally be of a meandering pattern, and Figure 10 illustrates a simple and convenient shape. In this embodiment, a continuous metallic film of mutually offset ver, but otherwise identical rows of slots 42 is broken. In FIGS. 10 and 11, these slots have an oval shape and are shown greatly shortened in the longitudinal direction. In practice, the slots are narrow and long.
They generate a series of meanders, as indicated by the arrow lines 43, which run between the two side edge surfaces 44, so that the latter serve as a busbar for any number of heating conductor parts that are electrically connected in parallel. Furthermore, the number of parallel parts is proportional to the length of the film, so that the total load on a given electrical voltage is proportional to the total area.
So if all other conditions remain the same, such a pattern emits an essentially equal amount of heat per unit area. If the film is crimped, then the crimp should preferably run transversely to the main direction of the meander turns, that is to say in FIG. 10 transversely to the longitudinal direction of the slots and the Foil, from one edge surface, 44 to the other.
However, this pattern can be developed in such a way that variations in> the load are possible. For example, as shown in Fig. 11, the repeat pattern is modeled on Fig. 10, but it is additionally slotted at 45 so that it is in a zigzag - Episode is split. The repetition unit can be selected in steps of <B> each </B> a few centimeters. This pattern is carried by a base 46. An electrically conductive strip 47 runs along both edges of the pattern and the pattern forms a continuous resistor which consists of several meander turns running in parallel.
However, the hiuster can be connected to both lines 47 at each unit repetition distance, as indicated at 48, and in this way it becomes possible to cut the strip into loose pieces which form a multiple of the repetition unit.
Fig. 11 corresponds essentially to the pattern in Fig. 10. But to the extent that the connections 48 are reduced in number, proportionally more repetition units of meander derwindungen in zigzag between, the rails 47 one behind the other, r connected. In this way the load can be reduced.
In the pattern shown, each branch of the pattern between the connections 48 can only consist of an odd number of zigzag members, but other patterns can be developed which make it possible to add branches with even numbers of members <B>. </B> in addition to or in their place in the heating element. It can also be provided several longitudinally running Fende busbars, for. B. another along the middle. The connections 48 between rule zigzag members and edge lines 47 can be attached by assembly, for.
B. by soldering connecting strips, or preferably by fusible elements, such as foil fuses, wel surface are fixed on the tape before it is cut into loose pieces.
As an alternative, the repetitive pattern can already be connected to the strips, which run as busbars along the edges of the strip (and / or, in the case of very wide strips, also to the longitudinally running middle rails) by connections which are part of the pattern itself. These connecting links can either be completely or partially fusible elements (fuses), <B> d. </B> h. they are dimensioned so that the earth fault current described in an earlier section can melt them.
In this embodiment, the series connection of the selected number of zigzag links is done by cutting and perforating the tape where the relevant unwanted connecting links are placed, or removing the connecting link in some other way.
The metallic conductor pattern does not necessarily have to be a meander pattern that does not have any noteworthy inductivity. It can be in the form of a coil, and in this way it can be a combined resistance and induction element with a considerable capacity at the same time, and all these properties can be used for heating purposes. A two-layer pattern of S-spirals, completely enclosed by steel strips, can have considerable induction and part of its heat from the vortex turbulence induced in the metallic envelope. produce.
Such a two-layer pattern can be created by folding an insulating layer carrying two rows of S-spirals side by side. In the method of manufacturing the heating element illustrated with reference to FIG. 12, the conductor pattern is made from a Convoluted, on an isolating the base metal coating surface worked out by the unwanted parts by applying frictional energy without damaging the base -removed. This energy is generated by brushing, polishing or rubbing.
This frictional energy not only puts the metal surfaces under the influence of mechanical forces, but also generates heat, which is used to remove the attacked metal parts.
As Fig. 12 shows, the metal clad, Un pad <B> 5 1 </B> consisting, z. B. from a lead foil which is glued to a strong paper, over a curved path <B> 52 </B> z. B. guided over a role. While the paper is on the roll, a template <B> 53 </B> presses against the metal cover. The stencil covers all areas of the metal train that should be protected and which should remain in the pattern. The metal coating is exposed on the other surfaces, delimited by openings in the template.
Through these openings, a rotating brush or scouring cloth works on the metal coating. The brush or the rag rotate at high <B> speed </B> and sometimes they melt, sometimes they tear the exposed metal coating away from the insulator <B> 51 </B> where it comes into contact with the metal come. If another metal foil or metal layer with a higher melting point is processed instead of lead roll, it may be desirable to increase the heat generated by the friction of the brush by. a wire brush, or let a flame play in front of the brush.
Instead of a rotating brush or a rag, a sandblast or a jet of high energy and a high abrasive effect can be used on the metal coating in the openings.
The template <B> 53 </B> can be an endless belt, can be made of strong metal foil with a high melting point, e.g. B. copper or nickel or steel, and may contain bridges that make them stronger. If bridge pieces are used, the pattern is made in two steps, using two templates in a row. They must be brought to coincide on the same strip, with the second template having an opening where the first has a bridge piece.
A useful method of manufacturing the stencil is to apply copper foil to a temporary base, to print the pattern of the stencil with an acid-resistant printing ink on the copper surface or to reproduce it phototechnically, and to etch away the bare areas that are the openings in the stencil , and finally to remove the temporary pad. The stencil made from metal foil in this way can then be closed to form a loop which <B> runs around the brush. </B>
In order to precisely delimit the pattern, it is sometimes desirable to provide the stencil with sharp edges and cutting edges at its openings, so that the metal coating against which the stencil is pressed as it passes through is notched or notched along the circumference of the pattern is cut. In this case, the brush removes the metal in the openings of the stencil more through the mechanical action of peeling or the like than through the thermal effect of the friction energy.
When the rotating wire brush <B> 55 </B> is to be heated, the heat can be supplied through the brush shaft. In order to reduce heat loss before the heat reaches the brush tips, not only a thermal insulation but a heating jacket 54 may be arranged around the rotating wire brush, so that only a small angle remains uncovered in which the brush, the stencil and the metallic insulating tape that is to be patterned is coated.
Instead of lead foil paper, as a preferable starting material for the conductor pattern of the heating element, lead sludge paper may be patterned by frictional energy. Lead sludge paper can be made in a similar way to tin sludge paper. It is produced by first covering ordinary paper with a mixture of lead powder and a thin, watery adhesive liquid, and then pressing the paper so violently under the pressure of cylinders that the lead powder becomes coherent on one side gende covering put together.
Lead sludge paper is better suited for heating elements than tin sludge paper because lead has a higher melting point, higher electrical resistance and higher resistance to corrosion than tin.
The examples described are not limited to these relatively low-melting metals and metal compounds. The process of removing parts of the metallic layer by brushing, polishing or rubbing through the openings of a suitable template can also be used for metals with a higher melting point, especially if the notches,
which are made by the stencil or the covering tool, are used and when the adhesive layer softens or the adhesive strength to the insulation underlay is lost at the temperature developed by the frictional energy. Instead of the template described, other suitable covering devices or guides can also be used. can be used for abrasive polishing or brushing action.
The flexible heating elements described, which can be <B> C </B> rolled up, can be used as roller shutters or blinds in front of windows or as wall hangings. The front film can be decorated, either with a picture, a geographic map, wallpaper, or it can be dusted with flakes to give the appearance of a tapestry. Elements with appropriate decoration can be attached to wall crockery, doors, on frames, on the backs of beds, sofas and chairs. They can be used as hot plates and heated shelves, e.g. B. Servierboys, to keep food and the like warm.
Strip-shaped heating elements completely covered with foils or thin sheet metal can also be used in heating jackets, immersion heaters or immersion heaters and a number of special Heizungsvor devices.