DE10032946A1

DE10032946A1 - Formpresskörper, insbesondere Isolier-Randringkörper für eine Strahlungsbeheizung, und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE10032946A1
Application number: DE2000132946
Authority: DE
Inventors: Dieter Jaag
Original assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2002-01-17

Abstract

Ein Formpresskörper, insbesondere Isolier-Randringkörper 1, ist auf einen Boden einer Strahlungsbeheizung, insbesondere die eines Kochfeldes, aufsetzbar und umgibt wenigstens ein elektrisches Heizelement 9. Um eine hinreichende mechanische Festigkeit bei hoher Kriechstromfestigkeit und leichter Entformbarkeit zu erreichen, ist der Randringkörper 1 aus einer Mischung aus DOLLAR A 60 bis 90 Gew.-% Vermiculit, DOLLAR A 3 bis 15 Gew.-% Sauereisenzement, DOLLAR A 3 bis 15 Gew.-% Wasser und DOLLAR A 1 bis 10 Gew.-% Rutil oder Ilmenit oder einer Mischung hieraus hergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Formpresskörper, insbesondere Isolier-Randringkörper, der auf einen Boden einer Strahlungsbeheizung, insbesondere die eines Kochfeldes, aufsetzbar ist und wenigstens ein elektrisches Heizelement umgibt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Formpresskörpers.

Ein Strahlungsheizkörper mit einem derartigen Isolier- Randringkörper ist aus der DE 196 38 640 A1 und der DE 197 37 194 A1 bekannt. Das elektrische Heizelement ist von einem Metallfolien-Heizleiter gebildet. Nach dem Stand der Technik ist der Randringkörper aus einer Mischung von Vermiculit und Wasserglas als Bindemittel gefertigt. Versuche haben gezeigt, dass eine solche Zusammensetzung den Forderungen nach mechanischer Festigkeit und Kriechstromfestigkeit nicht genügt. Dies insbesondere dann, wenn das Folienheizelement an dem Randringkörper befestigt ist und mit ihm in Berührung steht, wobei elektrisch leitende Außenzonen am Randringkörper anliegen. Die geforderte hohe Kriechstromfestigkeit ist insbesondere deswegen nicht zu gewährleisten, weil der Randringkörper obiger Zusammensetzung im Betrieb Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnimmt.

In der DE 43 31 702 A1 ist ein Strahlungsheizkörper zum Beheizen einer glaskeramischen Kochplatte beschrieben, der einen Isolationskörper aufweist, welcher aus einer Lagerschicht und/oder einer wärmeisolierenden mikroporösen Dämmschicht besteht und eine schalenförmige Einfassung aufweist. Die Lagerschicht und/oder die Einfassung und/oder die mikroporöse Dämmschicht enthält ein hochporöses, faserfreies, anorganisches Material, wie Vermiculit. Es sind verschiedene aushärtende Bindemittel, wie Monoaluminiumphosphat, Silikophosphate sowie Alkaliwassergläser und Kieselsol vorgeschlagen. Es hat sich gezeigt, dass Formteile, die aus einer Mischung von Vermiculit und Monoaluminiumphosphat als Bindemittel gefertigt werden, sich nur schwer bruchlos aus einem entsprechenden Formwerkzeug entnehmen lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Körper der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der eine für die Befestigung von Folienheizelementen hinreichende mechanische Festigkeit bei hoher Kriechstromfestigkeit aufweist und sich leicht entformen lässt, und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bezüglich des Körpers durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und bezüglich des Verfahrens durch die Ansprüche 9 bis 12 gelöst.

Versuche haben ergeben, dass durch die Verwendung von Sauereisenzement als Bindemittel der Körper kaum Feuchte aus der Umgebung aufnimmt, woraus eine hohe Kriechstromfestigkeit und eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit folgt. Durch die genannte Mischung ist erreicht, dass der Körper eine für die Befestigung eines elektrischen Folienheizelements genügende Festigkeit und Stabilität aufweist, ohne dass es im Betrieb zu Ausbrechungen kommt, die die Halterung des Folienheizelements beeinträchtigen würden. Die Zugabe von Rutil oder Ilmenit oder einer Mischung hieraus begünstigt die Entformbarkeit des Randringkörpers in der Weise, dass er leicht zerstörungsfrei aus der Herstellungsform entnommen werden kann, in der er gepresst wurde. Mit der beschriebenen Mischung lassen sich außer Isolier-Randringkörper auch andere Pressformkörper vorteilhaft herstellen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht eines Randringkörpers und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1.

Ein Randringkörper 1 für eine Strahlungsbeheizung eines Kochfeldes einer Glaskeramikplatte bildet einstückig einen Außenrandbereich 2 und einen Innenrandbereich 3. Zwischen diesen bestehen Öffnungen 4, 5, 6. Der Randringkörper 1 ist auf eine einen Boden bildende wärmeisolierende Dämmschicht 7 aufsetzbar, die in einen Blechtopf 8 eingepresst ist. An dem Randringkörper 1 ist ein Folienheizelement 9 festlegbar, welches die Öffnungen 4, 5, 6 überbrückt (vgl. Fig. 2).

Der Randringkörper 1 ist aus folgender Mischung hergestellt:
60 bis 90 Gew.-% Vermiculit,
3 bis 15 Gew.-% Sauereisenzement,
3 bis 15 Gew.-% Wasser,
1 bis 10 Gew.-% Rutil oder Ilmenit oder einer Mischung aus Rutil und Ilmenit.

Sauereisenzement ist ein Phosphatbinder und als Glassbond Sauereisen No. 12 liquid auf dem Markt erhältlich.

Sauereisenzement ist chemisch: Monoaluminium Dihydrogen Phosphat in Lösung. Die chemische Formel ist im wesentlichen: Al(H₂PO₄)₅. Vorzugsweise ist der Vermiculitanteil aus grobkörnigen und feinkörnigen Vermiculit, insbesondere expandiertem Vermiculit, gemischt. Es hat sich gezeigt, dass etwa ein Drittel grobkörniges Vermiculit und etwa zwei Drittel feinkörniges Vermiculit die Stabilität des Randringkörpers 1 verbessern.

Rutil oder Ilmenit (TiO₂ bzw. FeTiO₃) wird pulverförmig gemahlen verwendet. Die Körnung liegt im mym-Bereich und ist jedenfalls kleiner als die des feinkörnigen Vermiculits.

Bei der Mischung erübrigt sich die Verwendung von hochdisperser Kieselsäure und Ton. Diesen Materialien gegenüber ist Rutil und Ilmenit preisgünstiger. Die Zugabe von Rutil und/oder Ilmenit erhöht die Bruchsicherheit des Randringkörpers und kann die Kriechstromfestigkeit verbessern.

Die Mischung wird etwa folgendermaßen hergestellt:
Das expandierte, d. h. lockere, gesiebte Vermiculit und das Rutil und/oder das Ilmenit werden trocken in einen Mischer gefüllt. Anschließend wird der mit dem Wasseranteil spritzfähig gemachte Sauereisenzement in den Mischer gespritzt. Nach Durchmischung wird die fließfähige Mischung in eine der Gestalt des Randringkörpers entsprechende Form gefüllt und dort verpresst. Danach wird der Körper aus der Form entnommen und ausgehärtet. Die Aushärtung geschieht vorzugsweise in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird der Formkörper etwa 60 min bei 80°C gelagert. Im darauffolgenden Schritt wird der Formkörper etwa 60 min bis etwa 120 min auf etwa 200°C bis 300°C erhitzt.

So hergestellte Randringkörper wurden entsprechend der ab dem Jahre 2000 gültigen VDE-Norm für 48 h in einem Feuchtraum gelagert, dieser Feuchtraumlagerung ging eine VDE-Vorschrift entsprechende Voralterung mit einem Betrieb über 15 h bei 1,15-facher Nennleistung des Heizelements voran. Messungen ergaben, dass der nach der VDE-Norm zulässige Ableitstrom von 2,6 mA deutlich unterschritten blieb. Die Ableitstromwerte lagen bei allen Messungen unter 0,9 mA.

Claims

1. Formpresskörper, insbesondere Isolier-Randringkörper, der auf einen Boden einer Strahlungsheizung, insbesondere die eines Kochfeldes, aufsetzbar ist und wenigstens ein elektrisches Heizelement umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) zu 60 bis 90 Gew.-% aus Vermiculit besteht und 3 bis 30 Gew.-% Rutil und/oder Ilmenit oder eine Mischung hieraus enthält, sowie als Binder 5 bis 12 Gew.-% Sauereisenzement enthält.

2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geformte Körper (1) durch Temperatureinwirkung bei etwa 80 bis 300°C ausgehärtet ist.

3. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vermiculitanteil aus grobkörnigem und feinkörnigem Vermiculit besteht.

4. Körper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 1/3 des Vermiculitanteils grobkörniges Vermiculit und der Rest feinkörniges Vermiculit ist.

5. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße des Rutils und Ilmenits wesentlich kleiner ist als die Korngröße des Vermiculits.

6. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Randringkörper (1) das elektrische Heizelement (9), insbesondere Folien-Heizelement, befestigt ist.

7. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randringkörper (1) auf eine in einem Blechtopf (8) angeordnete Dämmschicht (7) aufgesetzt ist.

8. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randringkörper (1) mehrere Öffnungen (4, 5, 6) aufweist, die von dem Heizelement (9) oder Heizelementen überbrückt sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Formpresskörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) aus einer Mischung aus:
60 bis 90 Gew.-% Vermiculit,
3 bis 15 Gew.-% Sauereisenzement,
3 bis 15 Gew.-% Wasser und
1 bis 10 Gew.-% Rutil oder Ilmenit oder einer Mischung hieraus hergestellt wird, dass diese Mischung in eine Form gepresst wird und die Mischung anschließend ausgehärtet wird, wobei der Wasseranteil verdampft.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in ein trockenes Gemisch aus Vermiculit und Rutil und/oder Ilmenit mit dem Wasseranteil spritzfähig gemachter Sauereisenzement eingespritzt wird, wonach eine Vermischung erfolgt und die Mischung in die Form eingepresst wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtung in zwei Schritten erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) im ersten Schritt einer Temperatur von 80°C für eine Einwirkzeit, insbesondere etwa 30 min., und er im zweiten Schritt während, insbesondere 60 bis 130 min., auf eine höhere Temperatur, von insbesondere etwa 200°C bis 300°C, aufgeheizt wird.