-
Die Erfindung betrifft eine Heizeinheit für elektrische Bügeleisen
mit einem Heizelement in Form eines mäanderförmig angeordneten, in nur einer Schicht
liegenden Streifens aus elektrisch leitendem Widerstandsmaterial, das vorzugsweise
nach dem Prinzip der gedruckten Schaltung hergestellt ist.
-
Bügeleisen sollen eine hohe Betriebssicherheit in Verbindung mit einem
billigen Preis, guter Heizleistung und langer Lebensdauer aufweisen. Im Rahmen der
bisher üblichen Herstellung der Heizelemente für Bügeleisen in Form von spiralig
aufgewickelten Heizdrähten waren diese Anforderungen in ihrer Gesamtheit nicht zu
erfüllen. Eine neuere, durch das deutsche Gebrauchsmuster 1845 871 bekannte Form
der Heizelementausbildung sieht deshalb einen flächig ausgelegten, mäanderförmig
angeordneten Widerstandsstreifen vor. Daraus ergeben sich als wesentliche Vorteile
eine infolge der flächigen Anlage des Heizelementes verbesserte Wärmeleitung zur
Bodenplatte des Bügeleisens und insgesamt gesehen eine einfachere und billigere
Herstellung des Heizelementes, da dieses nunmehr nach dem Prinzip der gedruckten
oder geätzten Schaltung gefertigt werden kann.
-
Das Verfahren der gedruckten Schaltung ist in der Tat gut zur Massenproduktion
geeignet, da es den Vorteil niedriger Herstellungskosten mit dem Vorteil hoher Produktionsgeschwindigkeit
verbindet und außerdem eine gute Anpassung der Heizleistung an den örtlichen Wärmebedarf
gestattet. Allerdings muß ein Widerstandsstreifen dieser Art verhältnismäßig dünn
ausgebildet sein, damit er den notwendigen Widerstandswert bekommt. Infolgedessen
ist ein solcher Streifen im erhitzten Zustand in erhöhtem Ausmaß gegen Korrosion
anfällig, und er besitzt deshalb eine vergleichsweise nur geringe Lebensdauer, bezogen
auf die bislang üblichen Heizelemente mit auf z. B. Glimmerkörper spiralig aufgewickelten
Heizdrähten.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine vorzugsweise nach dem Prinzip
der gedruckten Schaltung hergestellte, dünne und flächig angeordnete Heizeinheit
hinsichtlich ihrer Lebensdauer zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Widerstandsstreifen
durch einen isolierenden Kunstharzfilm in seiner Gebrauchsform gehalten und durch
weiteres Isoliermaterial auf beiden Seiten elektrisch isoliert und im wesentlichen
gegen Luftzutritt geschützt ist.
-
Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Erkenntnis, daß die
Lebensdauer eines dünnen, z. B. gedruckten Widerstandsstreifens erheblich verlängert
werden kann, indem Maßnahmen getroffen werden, die einen Kontakt des Widerstandsstreifens
mit der Luft weitgehend unterbinden und somit eine Oxydation und Korrosion des Widerstandsstreifens
verhindern.
-
Diese erfindungsgemäße Maßnahme, die in der Praxis in vielfältiger
Form ausgeführt werden kann, hat aber auch noch einen weiteren überraschenden Vorteil,
der sich bei Anwendung einer bekannten und z. B. in dem vorgenannten deutschen Gebrauchsmuster
1845 871 bereits erwähnten, speziellen Herstellungstechnik des Heizelementes nach
dem Prinzip der gedruckten oder geätzten Schaltung ergibt. Diese spezielle Herstellungstechnik
sieht vor, den Widerstandsstreifen zunächst auf einer Kunststoffolie herzustellen,
die nur als Hilfsträger dient und die nach erfolgtem unmittelbaren Aufkleben des
Widerstandsstreifens auf eine z. B. glimmerhaltige Isolierplatte wieder entfernt
werden muß, da sie der Betriebstemperatur des Heizelementes nicht widerstehen kann.
Das Entfernen der Hilfsträgerfolie ist ein umständlicher und keineswegs einfacher
Arbeitsvorgang.
-
Die Erfindung eröffnet demgegenüber die Möglichkeit, daß diese Hilfsträgerfolie,
die aus einem isolierenden Kunstharzfilm besteht, nicht wieder von dem Widerstandsstreifen
abgelöst zu werden braucht, sondern zusammen mit diesem im wesentlichen gegen Luftzutritt
geschützt ist. Damit übernimmt dieser Kunstharzfilm nicht nur die Hilfsträgerfunktion,
sondern gleichzeitig die Funktion des elektrischen Isolierens des Widerstandsstreifens.
Diese Verbesserung ist durch die Erkenntnis möglich geworden, daß gewisse Kunstharze
bei Luftabschluß ohne Verschlechterung der Isolationseigenschaften den bei einem
Bügeleisen auftretenden Betriebstemperaturen widerstehen können. Hinsichtlich der
Fertigungskosten wirkt sich diese Vereinfachung des bisher durch das notwendige
Ablösen der Hilfsträgerfolie von der Schaltung recht umständlichen Arbeitsganges
stark preisreduzierend aus.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung kann nun zweckmäßig vorgesehen
werden, daß der Widerstandsstreifen nicht nur auf dem isolierenden Kunst harzfilm
aufliegt, sondern von diesem vollständig umschlossen wird.
-
Das zum Verhindern des Luftzutritts den Widerstandstreifen umschließende
Isoliermaterial soll in der Regel besonders gute Wärmeleitfähigkeit in Verbindung
mit ausreichender elektrischer Isolierfähigkeit besitzen. Aus diesem Grunde ist
es mitunter besonders zweckmäßig, oberhalb und unterhalb des Widerstandsstreifens
zwei elektrisch isolierende, glimmerartige Teilchen enthaltende Schichten anzuordnen,
die durch Verkleben den Widerstandsstreifen und den Kunstharzfilm abdecken und gegen
Luftzutritt schützen.
-
Durch die konstruktiven Gegebenheiten eines Bügeleisens kann es manchmal
besonders zweckmäßig sein, zusätzlich zu dem bisher genannten Aufbau einer Heizeinheit
eine weitere Schicht aus relativ weichem Material, das eine gute Wärmeleitfähigkeit
besitzt, auf einer oder auf beiden Außenflächen der Heizeinheit anzubringen, um
das Heizelement z. B. an Unregelm'ä'ßigkeiten in der Oberfläche einer Anlageplatte
optimal anpassen zu können.
-
Ist eine gewisse Steifheit der Heizeinheit erforderlich, so ist es
zweckmäßig, die Heizeinheit zwischen zwei Metallschichten anzuordnen und das Isoliermaterial
der Heizeinheit mindestens mit einer der beiden Metallschichten fest zu verbinden.
Hierdurch wird dann gleichzeitig ein verstärkter Schutz der Heizeinheit gegen Luftzutritt
erreicht.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen an Hand der
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g.1 einen Querschnitt eines Teils eines
elektrischen Bügeleisens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, F
i g. 2 das entsprechend F i g.1 ausgebildete Bügeleisen in schematischer Ansicht,
F i g. 3 einen Qerschnitt eines Teils eines Bügeleisens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung und F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Bügeleisenheizelementes
für elektrische Bügeleisen.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Bügeleisen
ist eine Bodenplatte 1 vorgesehen, die aus Aluminium besteht und die an ihrer Oberseite
mit einer Schicht 2 eines Epoxyharzes bedeckt ist. Weiterhin ist eine Deckplatte
3 vorhanden, die ebenfalls aus Aluminium besteht und auch mit einer Schicht 4 eines
Epoxyharzes bedeckt ist. Zwischen den Schichten 2 und 4 befindet sich ein planares
Heizelement 5, das in eine weitere Schicht 6 eines Epoxyharzes eingebettet ist.
Das Heizelement besitzt eine typische Schichtstärke etwa zwischen 0,025 und 0,130
mm und verläuft innerhalb der Schichtebene z. B. zickzackförmig, damit sich die
erforderliche Länge des Heizelementes ergibt.
-
Hinsichtlich der Lebensdauer des Heizelementes 5 hat dieser Aufbau
den Vorteil, daß er einen einwandfreien Schutz des Heizelementes gegen Luftzutritt
gewährleistet und dadurch eine Oxydation und Korrosion desselben verhindert.
-
Hinsichtlich der Verwendung eines Epoxyharzes für die Schichten 2,
4 und 6 ist zunächst zu beachten, daß Epoxyharze in der Regel bei Temperaturen von
120° C in Luft relativ gute elektrische Isolatoren für Spannungen in der Größenordnung
von 250 V sind. Bei höheren Temperaturen oxydieren diese Harze jedoch, wenn sie
der Luft ausgesetzt werden, und ändern dabei ihre Struktur. Dies führt zu einer
Beeinträchtigung der Isolationseigenschaften. In einem Bügeleisen liegt die für
die Bodenplatte benötigte Temperatur im Bereich von etwa 90 bis 250° C, während
die Temperatur des Heizelementes höher sein muß als die der Bodenplatte, so daß
eine Verwendung von Epoxyharzen als Isoliermaterial für die Heizelemente in der
bisher bekannten Art nicht möglich ist.
-
Die temperaturmäßigen Beschränkungen in der Verwendung von Epoxyharzen
als Isoliermaterial lassen sich nun jedoch dadurch vermindern, daß die Oberflächen
des Harzes erfindungsgemäß weitgehend außer Kontakt mit der umgebenden Luft gebracht
werden. Es wurde gefunden, daß gewisse Epoxyharze, wie auch einige andere Kunstharze,
z. B. Polydiphenyloxide oder Silikonharze, ohne Verschlechterung der Isolationseigenschaften
Temperaturen bis zu 300°C widerstehen können, wenn die umgebende Luft keinen Zutritt
zu den Oberflächen des Harzes hat.
-
Zur Herstellung der in F i g. 1 beschriebenen Anordnung wird zunächst
das Heizelement 5 gebildet, und zwar dadurch, daß eine dünne Folie aus elektrisch
leitendem Widerstandsmaterial, z. B. einer Chrom-Nickel-Legierung, die auf einer
dünnen Schicht eines Harzes, z. B. eines geeigneten Epoxyharzes, befestigt ist,
durch Ätzen auf die für das Heizelement benötigte Form gebracht wird. Dabei können
zugleich zweckmäßig geeignete Anschlußgebiete oder Anschlußleitungen aus einem Stück
mit dem Heizelement ausgeformt werden. Die Bodenplatte 1, die gegossen oder aus
einem entsprechenden Aluminiumblech ausgeschnitten sein kann, wird an ihrer Oberseite
mit einer dünnen Schicht 2 des Harzes besprüht oder in sonstiger Weise beschichtet,
die danach ausgehärtet wird. Analog wird auch die Deckplatte 3, die vorzugsweise
aus einem Aluminiumblech ausgeschnitten ist, auf ihrer Unterseite mit einer Schicht
4 des Harzes versehen, die danach ebenfalls ausgehärtet wird. Die Harzschichten
2 und 4 sind typischerweise etwa bis zu 0,130 mm stark und müssen eine gute elektrische
Isolation gewährleisten. Nach dem Vorbereiten der Bodenplatte, des Heizelementes
und der Deckplatte wird das Heizelement auf die Oberseite der Bodenplatte aufgelegt.
Dann wird eine weitere Schicht aus z. B. Epoxyharz oder einem anderen geeigneten
Kunstharz entweder auf die schon auf der Deckplatte befindliche Harzschicht oder
aber auf die Oberseite des Heizelementes 5 aufgebracht. Danach wird die Deckplatte
oben auf das Heizelement aufgelegt, so daß dieses sandwichartig zwischen der Bodenplatte
1 und der Deckplatte 3 in eine Harzschicht 6 eingebettet wird. Die gesamte Anordnung
wird dann zusammengepreßt und kurzzeitig erhitzt, um das Harz auszuhärten. Das Erhitzen
kann entweder mit einer äußeren Wärmequelle erfolgen oder aber dadurch, daß ein
Heizstrom an das Heizelement angelegt wird.
-
Sobald die einzelnen Teile in der vorangehend beschriebenen Weise
sicher miteinander verbunden sind, kann keine Luft mehr an das Heizelement und an
die Oberfläche der dünnen Harzschichten gelangen, sondern allenfalls nur noch an
die seitlichen Randkanten dieser Schichten. Bei gewissen Harzen kann jedoch infolge
der vom Heizelement entwickelten Wärme eine Verminderung der Klebeeigenschaften
auftreten, durch die sich eine Verschlechterung des mechanischen Zusammenhaltens
der Anordnung ergeben kann. In derartigen Fällen ist es zweckmäßig, die Bodenplatte
und die Deckplatte noch zusätzlich durch eine mechanische Klemmeinrichtung fest
miteinander zu verbinden. Dazu können beispielsweise in der Bodenplatte Gewindebohrungen
vorgesehen sein, in die Gewindebolzen eingesetzt sind, welche sich durch entsprechende
Bohrungen in der Deckplatte hindurch erstrecken und - nach Verschrauben - die Deckplatte
fest gegen die Bodenplatte pressen. Dabei ist das Heizelement natürlich so geformt,
daß ein elektrischer Kontakt mit den Schraubenbolzen ausgeschlossen ist.
-
Bei einem für den Haushalt bestimmten Bügeleisen ist die Deckplatte
3 üblicherweise etwas kleiner als die Bodenplatte 1, so daß auf die vorspringenden
Randteile der Bodenplatte eine Abdeckhaube aufgesetzt werden kann, die zugleich
auch den Handgriff des Bügeleisens trägt. Falls gewünscht, kann dabei die Deckplatte
aus einem Stück mit der Abdeckhaube bestehen, sie kann aber auch als gesondertes
Teil ausgebildet und durch ein Klebemittel mit der Abdeckhaube verbunden sein. Beispielsweise
können Abdeckhaube und Handgriff aus einer Nylonverbindung in einem Stück vorgefertigt
und mit der Deckplatte in der erwähnten Weise verklebt sein.
-
Ein Beispiel eines Bügeleisens, bei dem die Heizeinrichtung die an
Hand der F i g.1 erläuterte Form besitzt, ist schematisch in F i g. 2 dargestellt.
Dabei ist für das Formteil 7, das die Abdeckhaube und den Handgriff bildet, nur
die Umrißform wiedergegeben. Die Anschlußleitungen 8 des selbst nicht gezeigten
Heizelementes 5 führen zu einer Temperatursteuereinrichtung 9, deren Regelknopf
10 sich im Bereich des Handgriffes befindet. Mit dem Regelknopf
10
läßt sich über die Steuereinrichtung 9 die Temperatur einstellen, auf der
die Bodenplatte 1 gehalten werden soll.
-
Im Bedarfsfall kann mehr als ein Heizelement sandwichartig zwischen
die Bodenplatte und die Deckplatte eingebettet sein, um entweder beim Ausfall eines
Elementes noch ein Ersatzelement zur Verfügung
zu haben oder um
mit zwei Elementen eine gute Anpassung an mehrere stark unterschiedliche Speisespannungen
zu ermöglichen. Die beiden Heizelemente können dabei durch ein und den gleichen
Druckvorgang bzw. Ätzvorgang gebildet werden und ineinander »verschachtelt« sein.
-
Auch kann auf die Harzschicht zusammen mit dem Heizelement noch ein
Thermoelement aufgedruckt werden, das eine der Temperatur der Bodenplatte entsprechende
Thermospannung abgibt. Diese Thermospannung läßt sich in Verbindung mit einem Halbleiter-Wärmesteuerkreis,
der z. B. im Handgriff des Eisens untergebracht sein kann, zur Steuerung der Temperatur
der Bodenplatte verwenden.
-
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ist das planare Heizelement
20 mittels eines Harzes 22, z. B. eines Epoxyharzes oder Silikonharzes, fest mit
einer aus glimmerartigem Material bestehenden Schicht 21 verbunden. Eine weitere
Schicht 23 aus glimmerartigem Material ist auf die obere Oberfläche des Elementes
20 aufgebracht bzw. mit ihr verbunden. Auf der Außenseite der aus glimmerartigem
Material bestehenden Schichten 21 und 23 befinden sich Schichten 26 und 27 aus z.
B. Aluminium. Die gesamte Anordnung ist im übrigen fest zwischen die Bodenplatte
24 und die Deckplatte 25 des Heizelementes eingeklemmt.
-
Die Schicht 21 bzw. 23 kann z. B. aus einer reformierten Glimmerschicht
mit einer Schichtstärke von näherungsweise 0,2 mm bestehen. Dieses Material ; wird
dadurch hergestellt, daß sich aus einer Suspension absetzende Glimmerteilchen in
Schichtform amalgamiert werden und die Oberfläche der Schicht dann glattkalandert
wird. Das Heizelement, das beispielsweise durch eine übliche Drucktechnik hergestellt
sein kann, ist durch die Schicht 22 nachträglich mit der Schicht 21 verklebt, es
kann aber auch in einfacher Weise direkt auf der Schicht 21 geformt sein, so daß
es sich über die gesamte Fläche hinweg im guten Kontakt mit der Schicht 21 befindet.
-
Es ist nämlich notwendig, daß die die Heizfunktion erfüllenden Teile
des Elementes 20, d. h. diejenigen Teile des Heizelementes, die durch den Heizstrom
in einem signifikanten Ausmaß erhitzt werden, sich in sehr engem Kontakt mit den
Schichten 21 und 23 befinden, damit die erzeugte Wärme leicht abfließen kann und
eine Überhitzung des Heizelementes oder einiger seiner Teile vermieden wird. Falls
die Bodenplatte 24 und die Deckplatte 25 aus Gußeisen hergestellt sind, ist es wahrscheinlich,
daß ihre Oberflächen gewisse Unregelmäßigkeiten aufweisen. Um nicht durch einen
zusätzlichen Bearbeitungsgang diese Unregelmäßigkeiten glätten zu müssen, bestehen
die Schichten 26 und 27 aus einem relativ weichen Material, das zugleich ein guter
Wärmeleiter ist. Als solches Material ist z. B. Aluminium sehr geeignet. Wenn das
Heizelement 20 mit Hilfe der Schichten 21 und 23 zwischen der Deckplatte 25 und
der Bodenplatte 24 eingepreßt wird, kann sich nämlich das weiche Schichtmaterial
26 und 27 mindestens teilweise an die Unregelmäßigkeiten der noch im Rohgußzustand
befindlichen Oberflächen der Platten 24 und 25 anpassen und damit ein gleichmäßiges
Anpressen des Heizelementes 20 an die beiden z. B. glimmerartigen Schichten 21 und
23 sicherstellen. Natürlich kann aber auch, wenn Bodenplatte und Deckplatte mit
einer ausreichend glatt bearbeiteten Oberfläche versehen sind oder ihrerseits aus
einem relativ weichen Material bestehen, auf die Aluminiumschichten auf beiden Oberflächen
des Heizelementes 20 verzichtet werden.
-
In F i g. 4 ist eine Modifikation der Lagerung des Heizelementes 20
zwischen den beiden Schichten 21 und 23 dargestellt. Diese Modifikation besteht
darin, daß das Heizelement 20 vollständig in eine Harzschicht 22' eingebettet ist.
-
Im übrigen ist es auch möglich, an Stelle einer vollständigen Einbettung
des Heizelementes 20 in das Kunstharz 22', die Schichten 21 und 23 entlang ihres
Umfangsrandes miteinander zu verbinden, so daß das Heizelement 20 lediglich durch
Reibungskräfte in seiner Lage gehalten bleibt. Weiterhin ist es ebenso denkbar,
zusätzlich eine faserartige Einlage in die Harzschichten einzubringen, die z. B.
aus Glasfaser oder Asbest bestehen kann.
-
Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß gemäß der Erfindung
auch Ersatzheizeinheiten für elektrische Bügeleisen hergestellt werden können. Diese
Ersatzeinheiten enthalten zweckmäßig die beiden z. B. glimmerartigen Schichten 21
und 23 und das dazwischen befindliche Heizelement 20. Dabei kann das Heizelement
20 mit der einen oder anderen der Schichten 21 und 23 verbunden sein, es kann aber
auch ohne Verbindung mit diesen Schichten sein. Auch kann die Heizeinheit mit oder
ohne die Schichten 26 und 27 aus z. B. Aluminium ausgeführt sein. In einer weiteren
Abwandlungsmöglichkeit kann die Heizeinheit auch nur mit der Schicht 26 versehen
sein, was besonders dann zweckmäßig ist, wenn die Bodenplatte 24 gegossen ist, die
Deckplatte 25 hingegen aus einem Blech mit hinreichend glatter Oberfläche ausgeschnitten
ist und keiner Anpassung durch eine zwischengelegte Schicht 27 bedarf.
-
Abschließend sei noch erwähnt, daß in den Zeichnungen die Schichtstärken
der verschiedenen Schichten zur besseren Verdeutlichung übermäßig groß dargestellt
wurden. Sie sind in der Praxis natürlich geringer und besitzen beispielsweise die
vorangehend erwähnten Werte.
-
Auch ist die Erfindung nicht auf die Anwendung bei den vorangehend
beschriebenen bzw. zeichnerisch dargestellten Bügeleisentypen beschränkt. Vielmehr
kann die Erfindung mit Vorteil überall dort angewendet werden, wo eine Heizfläche
durch ein flächiges Heizelement möglichst gleichmäßig erhitzt werden soll.