DE1930670C3 - Flexible electric heating mat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine biegsame elektrische Heizmatte aus thermoplastischem oder elastischem Werkstoff, deren Heizkörper aus flächenhaft angeordnetem Draht, Litze, Band od. dgl. samt wenigstens einem im Abstand davon vorgesehenen und gegenüber diesem isolierten, flächenhaften, metallischen, mit der Erd-, Null-, oder Schutzleiterklemme des elektrischen Anschlusses der Matte unmittelbar elektrisch leitend verbundenen Schutzschirm in den Werkstoff der Matte allseitig völlig eingebettet ist.The invention relates to a flexible electrical heating mat made of thermoplastic or elastic Material, the radiator of which is made of wire, stranded wire, ribbon or the like arranged over a large area at least one provided at a distance from it and insulated from it, flat, metallic, with the earth, neutral or protective conductor terminal of the electrical connection of the mat directly Electrically connected protective screen in the material of the mat on all sides completely is embedded.

Es sind Heizmatten in Form von Teppichen mit eingewebten elektrischen Heizleitern bekannt, die für eine Spannung von 42 Volt, der Schutzspannung nach VDE, ausgelegt und mit thermischen Schaltern ausgestattet sind. Für diese Heizteppiche gelten im Bezug auf den Betrieb mit höheren Spannungen und in Anbetracht der Gefahr des Eindringens von metallischen Gegenständen und von Feuchtigkeit einschränkende Vorschriften, für deren Einhaltung jedoch keine Gewähr gegeben ist. Für die Verwendung im Freien sind solche Heizmatten nicht geeignet.There are heating mats in the form of carpets with woven electrical heating conductors known for a voltage of 42 volts, the protective voltage according to VDE, designed and with thermal switches are equipped. With regard to operation with higher voltages, and apply to these heated carpets In view of the risk of penetration by metallic objects and of moisture restrictive Regulations, compliance with which, however, cannot be guaranteed. For the use Such heating mats are not suitable outdoors.

Ferner ist — ebenfalls für Heizzwecke — ein biegsames elektrisches Widerstandselement (schweizerisehe Patentschrift 445 668) aus einem biegsamen, elektrisch leitfähigen Material, z. B. einem Elastomeren, bekannt, in dem biegsame Elektroden, z. B. in Form loser metallischer Geflechte oder Gewebe, eingebettet sind. Dabei ist durch das Durchbrechungen der Elektroden durchsetzende Material eine gute Verhaftung der Elektroden in dem Widerstandselement und ein guter Stromübergang auf das leitfähige Material desselben gewährleistet. Zum äußeren Schutz kann das leitfähige Material von einer Schicht eines elektrisch isolierenden Materials, z. B. Silikon-Kautschuk, umgeben sein.Furthermore - also for heating purposes - a flexible electrical resistance element (Swiss Patent specification 445 668) made of a flexible, electrically conductive material, e.g. B. an elastomer, known in which flexible electrodes, e.g. B. in the form of loose metallic braids or fabrics, embedded are. In this case, the material penetrating through the perforations in the electrodes is a good one Adhesion of the electrodes in the resistance element and a good current transfer to the conductive one Material of the same guaranteed. For external protection, the conductive material can be one layer an electrically insulating material, e.g. B. silicone rubber, be surrounded.

Da diese Schicht jedoch gegen das Eindringen von metallischen Gegenständen, wie Nägel od. dgl., keinen Schutz gewährt, sind diese Heizelemente nur mit Spannungen unter 42 Volt zu verwenden.Since this layer, however, against the penetration of metallic objects, such as nails or the like., No If protection is granted, these heating elements are only to be used with voltages below 42 volts.

In ähnlicher Weise ist ein Heizkörper ausgebildet, (österreichische Patentschrift 219 730), bei dem zwei Elektrodengruppen in einer geschlossenen Schicht aus lektrisch leitendem, z. B. gummiartigem Kunststoff im gegenseitigen Abstand voneinander angeordnet sind. Dabei sind die Leiter jeder Gruppe in oder an einem netzanigen, biegsamen Trager aus dielektrischem Material, beispielsweise einem Glasfaserband angeordnet und samt diesem in die Kunststoffschicht eingebettet. Auch dieser bekannte Heizkörper ist offensichtlich nur fm den ungefährlichen Niederspannungsbetrieb vorgesehen, da er keinerlei elektrische Isolierung besitzt.In a similar way, a radiator is formed, (Austrian Patent 219 730), in which two Electrode groups in a closed layer of electrically conductive, e.g. B. rubbery plastic are arranged at a mutual distance from each other. The leaders of each group are in or on a net-like, flexible support made of dielectric material, for example a fiberglass tape arranged and embedded together with this in the plastic layer. Also this well-known radiator is obviously only intended for non-hazardous low-voltage operation, since it does not have any has electrical insulation.

Bekannt ist auch eine Anordnung zur langsamen Warmbehandlung, z. B. Trocknung, von Gegenständen mit einem großflächigen elektrischen Widerstandsheizelement (deutsche Patentschrift 1 288 703), das aus einem über einen sehr großen Teil seines Bereiches kontinuierlichen Heizfiim besteht, der auf der Oberfläche eines beliebig gestalteten Gegenstandes, z.B. einer geschlitzten, biegsamen Metallfolie so gehaltert ist, daß er mit dem zu erwärmenden Medium in unmittelbare wärmeleitende Berührung /u bringen ist. Auch dieses bekannte Widerstandselement, das wenig oder gar nicht elektrisch isoliert ist. entbehrt jedweder Sicherheitsvorkehrung. Es sind aber auch bereits¹ flächenhafte, elektrische Heizelemente bekanntgeworden, die für den Betrieb mit Netzspannung geeignet und dementsprechend abgesichert sind. Ein bekanntes, großflächiges Widerstandselement geringer Dicke (deutsche Patentschrift 1 288 702), das für den Betrieb unter Netzspannung beispielsweise zur Verwendung als Heiztapete ausgebildet ist, weist eine metallische Heizlciterschicht und, als Schutzeinrichtung, mindestens einen den Heizleiter auf einer Seite vollständig abdeckenden, geerdeten, metallischen Leiter auf, der gegenüber dem Heizleiter isoliert ist.Also known is an arrangement for slow heat treatment, e.g. B. drying, of objects with a large electrical resistance heating element (German patent specification 1 288 703), which consists of a continuous heating film over a very large part of its area, which is held on the surface of any object, e.g. a slotted, flexible metal foil is that it is to be brought into direct heat-conducting contact / u with the medium to be heated. Also this known resistance element, which is little or not at all electrically insulated. lacks any security precautions. But there are already ¹ sheet-like electrical heating elements that are suitable for operation with mains voltage and are accordingly secured. A known, large-area resistance element of small thickness (German patent specification 1 288 702), which is designed for operation under mains voltage, for example for use as a heating wallpaper, has a metallic heating layer and, as a protective device, at least one earthed, fully covering the heating conductor on one side. metallic conductor that is insulated from the heating conductor.

Bei diesem Heizelement wurde das bereits mehrfach angesprochene Problem des Berührungsschutzes in bezug auf den Heizleiter bei in diesen eindringenden metallischen Gegenständen wie Nägeln od. dgl. dadurch gelöst, daß der geerdete Leiter aus einer dünnen, flexiblen, falt- und rollbaren Schicht, z. B. einer Metallfolie besteht, und ein Überstront-Unterbrecher mit relativ geringer Grenzwert-Zeitkonstante in den Stromkreis des Heizkörpers und/oder der Erdleitung eingeschaltet ist. Überdies wurde es für zweckmäßig erachtet, einen Teil des Musters des Heizleiters als durch den Strom des geerdeten Schutzleiters betätigte Schmelzsicherung auszubilden, die bei einem Kriechstromwert zwischen den beiden Leitern anspricht, jder den einer als berührungssicher geltenden Spannung entsprechenden Wert überschreitet. Auch kann gegebenenfalls ein das Muster des Heizleiters genau überdekkender jedoch von diesem isolierter dritter Leiter aus leichtschmelzendem Metall vorgesehen sein, der jedoch nicht geerdet, sondern von einem kleinen Strom durchflossen ist, bei dessen Veränderung der Überstromunterbrecher ebenfalls anspricht.The problem of protection against accidental contact, which has already been mentioned several times, has been addressed with this heating element with regard to the heating conductor in the case of metallic objects penetrating into it like nails or the like. Solved in that the grounded conductor consists of a thin, flexible, foldable and rollable Layer, e.g. B. consists of a metal foil, and an overflow breaker with a relatively low limit value time constant is switched on in the electric circuit of the radiator and / or the earth line. Moreover, it was deemed appropriate to have one Part of the pattern of the heating conductor as a fuse operated by the current of the earthed protective conductor train that responds to a leakage current value between the two conductors, each one voltage that is considered safe to touch exceeds the corresponding value. Also can optionally a third conductor that exactly covers the pattern of the heating conductor but is isolated from this Melting metal can be provided, which is not grounded, but from a small current is flowed through, and if it changes, the overcurrent interrupter also responds.

Abgesehen von dem sehr komplizierten und daher aufwendigen Aufbau weist dieses bekannte, großflächige Heizelement den Nachteil auf, daß es wegen der unzureichenden Abdichtung seiner nur an den Rändern durch Klebung oder Schweißung verbundenen Abdeckung für die Verwendung im Freien nicht geeignet ist. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß die als Schutzleiter dienende Metallfolie an der Außenfläche angeklebt ist. Es kann nämlich er-Apart from the very complicated and therefore expensive structure, this has a known, large-area Heating element has the disadvantage that it is only to the due to the inadequate sealing of its Edge bonded or welded cover for outdoor use is not suitable. Another disadvantage arises from the fact that the metal foil serving as a protective conductor is glued to the outer surface. It can namely

iahrungsgemäß häufig vorkommen, daß sich die aus unterschiedlichen Werkstoffen wie Metall und Kunststoff bestehenden Schichten unter dem Einfluß der hohen Betriebstemperatur voneinander lösen, wenn das Element für den Transport — wie üblich — eingerollt wurde. Dies führt an verschiedenen Stellen zu einem ungleichen Wärmeübergang, und die Folgen dieser Erscheinung sind örtlich unterschiedliche Wärmeabgabe nach außen und daher örtlich verminderte Heizwirkung aber auch — bedingt durch die croßen Temperaturunterschiede innerhalb des Elementes — eine verringerte Lebensdauer des Heizelementes selbst.According to the year it often happens that the are made of different materials such as metal and Separate plastic layers from each other under the influence of the high operating temperature, if the element has been rolled up for transport - as usual. This leads to different places to an uneven heat transfer, and the consequences of this phenomenon are locally different Heat release to the outside and therefore locally reduced heating effect but also - due to the Large temperature differences within the element - a reduced service life of the heating element self.

Außerdem ist hier noch auf die nicht unerhebliche Schwierigkeit hinzuweisen, den großflächigen Schutzleiter aus einem solchen Material und mit derartigen Abmessungen auszubilden, daß er allen an ihn gestellten Anforderungen entsprechen kann: er soll einerseits dünn, flexibel, falt- und rollbar sein. Andererseits soll er eine solche Stärke besitzen, daß er u'en im Falle eines ihn durchsetzenden und elektrisch mit dem Heizleiter verbindenden Metallgegenstandes fließenden Strom sicher zur Erde abzuleiten vermag, ohne selbst zu verbrennen und/oder den Kontakt mit dem Metallgegenstand zu verlieren. Eine für das Erfoidernis großer Flexibilität ausreichend dünne Metallfolie ist zur Erfüllung der ihr zugedachten elektrischen und mechanischen Schutzfunktionen wenig geeignet, und eine Folie ausreichender Stärkt kann den an sie gestellten Anforderungen hinsichtlich der Biege-, Roll- und Faltbarkeit nicht entsprechen.In addition, the not inconsiderable difficulty must be pointed out here, the large-area protective conductor from such a material and with such dimensions that it is all placed on him Can meet requirements: on the one hand, it should be thin, flexible, foldable and rollable. on the other hand it should be of such strength that it will respond in the event of an assertion and electrical power is able to safely divert current flowing with the metal object connecting the heating conductor to earth, without burning yourself and / or losing contact with the metal object. One for the Erfoidernis great flexibility is sufficiently thin metal foil to meet its intended electrical and mechanical protective functions are not very suitable, and a film of sufficient strength can be do not meet the requirements placed on them in terms of flexibility, rollability and foldability.

Hingegen ist bereits eine Fußmatte mit einer innerhalb derselben angeordneten, elektrischen Beheizung aus Widerstandsdraht bekanntgeworden (deutsches Gebrauchsmuster 1934 213), die sowohl für den Gebrauch im Freien, als auch für den Betrieb mit Netzspannung geeignet ist. Alle spannungsführenden Teile dieser Fußmatte sind mit einer elektrisch leitenden, schutzgeerdeten Abdeckung versehen, die aus einem den Widerstandsdraht umgebenden schlauchartigen Metallschirmgeflecht, z.B. aus Kupferdraht, bestehen kann. Vorzugsweise ist oberhalb und gegebenenfalls auch unterhalb des Heizleiters außerdem eine schutzgeerdete, sich im wesentlichen über die ganze Fußmatte erstreckende Metallfo- +5 He oder ein ebenes Metalldrahtgeflfcht angeordnet, das beidseitig mit einem elektrisch isolierenden, hitzebeständigen Kunststoff beschichtet sein kann. Zum Schutz gegen Feuchtigkeit ist diese bekannte Fußmatte allseitig wasserdicht von einer zusammenhängend gespritzten bzw. gepreßten oder aber zusammengeschweißten Kunststoffschicht eingeschlossen.In contrast, there is already a doormat with an electrical heater arranged within it made known from resistance wire (German utility model 1934 213), which both for is suitable for outdoor use as well as for operation with mains voltage. All live Parts of this doormat are provided with an electrically conductive, protective earthed cover, made of a hose-like metal shielding braid surrounding the resistance wire, e.g. Copper wire, may exist. It is preferably above and optionally also below the heating conductor In addition, a protective earthed metal fo- +5 that essentially extends over the entire doormat He or a flat metal wire braid arranged on both sides with an electrically insulating, heat-resistant Plastic can be coated. This well-known doormat is used to protect against moisture watertight on all sides from a coherently injected or pressed or welded together Plastic layer included.

Obwohl diese Matte, die gewöhnlich als isolierende Oberschicht eine feste Kunststoffplatte, etwa aus Polyvinylchlorid, und als Unterschicht eine flexible Schaumstoffplatte aufweist, ausreichend flexibel ist, um sich an Unebenheiten des Fußbodens anzuschmiegen, ist sie doch nicht hinlänglich bieg- und rollbar, um in Form einer großflächigen Heizmatte hergestellt und für den Transport zum Verlegeort eingerollt oder gefaltet zu werden, ohne dabei Schaden zu erleiden.Although this mat, which is usually used as an insulating top layer, is a solid plastic sheet, for example made of polyvinyl chloride, and a flexible underlayer Has foam board, is flexible enough to cling to unevenness in the floor, it is not flexible and rollable enough to be in the form of a large heating mat manufactured and rolled up or folded for transport to the installation site without damage to suffer.

Der Erfindung liegt die Aufgaoe zugrunae, eine für den Netzspannungsbetrieb und die Verwendung im Freien geeignete, großflächige Heizmatte rr.it ausreichende Sicherheit cewährleistendem Beruhrungsund Durchdringungsschutz anzugeben, die die Nachteile bekannter Matten vermeidet und deren Flexibilität so groß ist, daß sie fi^;r den Transport einrollbar und am Montageort allein durch die ihr innewohnenden Rückstellkräfte in ihre großflächige Form entfaltbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schutzschirm aus mehreren nebeneinander angeordneten, elektrisch leitend miteinander verbundenen und in eine Schicht leitfähig gemachten thermoplastischen oder elastischen Werkstoffes eingebetteten Streifen eines gelochten Bleches oder eines engmaschigen Gitters aus gewelltem Draht besteht.The task of the invention is to provide a large-area heating mat suitable for mains voltage operation and outdoor use, with sufficient safety and protection against contact and penetration, which avoids the disadvantages of known mats and whose flexibility is so great that it fi ^; For transport it can be rolled up and unfolded into its large-area form at the assembly site solely through its inherent restoring forces. This object is achieved according to the invention in that the protective screen consists of several strips of perforated sheet metal or a close-meshed grid of corrugated wire arranged next to one another, electrically connected to one another and embedded in a layer made conductive thermoplastic or elastic material.

Der im Abstand über dem Heizkörper eingebettete, metallische Schutzschirm der erfindungsgemaßen Heizmatte, der das Eindringen von Fremdkörpern in diese verhütet oder erschwert und deren Abschaltung bewirkt, wenn eine elektrische Berührungsgefahr besteht, ist durch dit erfindungsgemäße Maßnahme, daß er aus mehreren nebeneinander angeordneten streifenförmigen Teilen besteht, nicht nur flexibel und rollbar, sondern auch dehn- und stauchbar, und zwar durch die erhöhte Nachgiebigkeit des die einzelnen Teile umgebenden Werkstoffes.The metallic protective screen of the invention according to the invention, which is embedded at a distance above the radiator Heating mat that prevents foreign bodies from penetrating into them or makes them more difficult and switches them off causes when there is a risk of electrical contact, is by the measure according to the invention, that it consists of several juxtaposed strip-shaped parts, not only flexible and rollable, but also stretchable and compressible, thanks to the increased flexibility of the individual parts of the surrounding material.

Zur Erhöhung der flächenhaften elektrischen Leitfähigkeit sind alle Teile des Schutzschirmes nicht allein durch Drähte miteinander verbunden, sondern auch in eine sie unmittelbar umgebende Schicht aus etwa durch Zusatz von Ruß, Graphit oder Metallpulver elektrisch leitfähig gemachten thermoplastischen oder elastischen Werkstoff eingebettet; und da alle Teile des Schutzschirmes derart in den Werkstoff der Matte eingebettet sind, daß dieser die Löcher der dabei verwendeten gelochten Blech- oder Drahtgitter-Streifen durchdringt, ist der Schutzschirm in dem Werkstoff der Matte fest und unlösbar verhaftet. Der Schirm, dessen Ablösung vom Werkstoff der Matte dadurch wirksam verhindert ist, trägt außer seiner eigentlichen Schutzfunktion auch sehr wesentlich zu einer gleichmäßigen Verteilung der Wärme innerhalb der Matte und zu einer gleichmäßigen Wärmeabgabe bei. Um die Heizmatte auch auf ihrer Unterseite zu schützen, kann ein weiterer metallischer Schutzschirm der beschriebenen Art im Abstand unterhalb des Heizkörpers in der Matte eingebettet sein.To increase the extensive electrical conductivity, all parts of the protective screen are not alone connected by wires, but also in a layer immediately surrounding them For example, thermoplastics made electrically conductive by adding carbon black, graphite or metal powder or embedded elastic material; and since all parts of the protective screen are so in the material of the Mat are embedded that this the holes of the perforated sheet metal or wire mesh strips used penetrates, the protective screen is firmly and inextricably attached to the material of the mat. the Umbrella, whose detachment from the material of the mat is thereby effectively prevented, carries besides his actual protective function also very essential to an even distribution of the heat within the mat and contribute to an even heat dissipation. To the heating mat also on its underside can protect another metallic protective screen of the type described in the distance below of the radiator must be embedded in the mat.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Heizmatte nach der Erfindung schematisch dargestellt.In the figure, an embodiment of the heating mat according to the invention is shown schematically.

Bei der in der Figur dargestellten Heizmatte 1 sind die im Abstand über dem Heizkörper! nebeneinander in einer Schicht 3 aus durch Zusatz von Ruß elektrisch leitfähig gemachtem Gummi angeordneten Schirmteile (Streifen) 4, die überdies durch die Drähte 5 untereinander elektrisch leitend verbunden sind, deutlich zu erkennen.In the heating mat 1 shown in the figure, they are at a distance above the radiator! side by side arranged in a layer 3 of rubber made electrically conductive by adding carbon black Screen parts (strips) 4, which are also connected to one another in an electrically conductive manner by the wires 5 are clearly visible.

Hierzu 1 Blatt ZeichnuneenFor this 1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Biegsame elektrische Heizmatte aus thermoplastischem oder elastischem Werkstoff, deren Heizkörper aus flächenhaft angeordnetem Draht, Litze, Band od. dgl. samt wenigstens einem im Abstand davon vorgesehenen, und gegenüber diesem isolierten, flächenhaften, metallischen, mit der Erd-, Null- oder Schutzleiterklemme des elektrischen Anschlusses der Matte unmittelbar elektrisch leitend verbundenen Schutzschirm in den Werkstoff der Matte allseitig völlig eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschirm aus mehreren nebeneinander angeordneten, elektrisch leitend miteinander verbundenen und in eine Schicht (3) leitfähig gemachten thermoplastischen oder elastischen Werkstoffes eingebetteten Streifen (4) eines gelochten Bleches oder eines engmaschigen Gitters aus gewelltem Draht, besteht.Flexible electrical heating mat made of thermoplastic or elastic material, whose Radiator made of flatly arranged wire, stranded wire, tape or the like, including at least one in the Distance provided therefrom, and with respect to this isolated, planar, metallic, with the earth, neutral or protective conductor terminal of the electrical connection of the mat directly Electrically connected protective screen completely embedded on all sides in the material of the mat is, characterized in that the protective screen consists of several juxtaposed, electrically conductively connected to one another and a perforated strip (4) embedded in a layer (3) made conductive thermoplastic or elastic material Sheet metal or a close-meshed grid made of corrugated wire.