DE19738020A1 - Heizkörper zum Heizen einer Bügeleisensohle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkörper zum Heizen einer Bügeleisensohle mit einer schmalen Spitze und einer breiteren Rückseite.

Bei bekannten elektrischen Heizkörpern zum Beheizen von Bügeleisensohlen ist eine Heiz-Leiterbahn so auf der Sohlenoberseite angeordnet, daß die Leiterbahn über die gesamte Sohlenfläche verläuft. Aus EP 0 158 779 ist ein Heizkörper bekannt, bei dem die auf einer keramischen Trägerplatte aufgebrachte Leiterbahn in Schleifen und in Längsrichtung der Sohle orientiert angeordnet ist. Im Bereich der Spitze der Sohle und im mittleren Bereich sind Umkehrbögen der Leiterbahn angeordnet, so daß im Mittelbereich und im Bereich der Spitze der Soh­ le leiterbahnfreie Zonen existieren. Dadurch entstehen schlecht geheizte kalte Zonen, was eine inhomogene Tem­ peraturverteilung in der Sohle bzw. dem Leiterbahn­ träger zur Folge hat, was wiederum zu Spannungen und, insbesondere bei Keramikträgern bzw. -sohlen, auch zu Rissen und Zerstörung führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Heizkörper zum Heizen einer Bügeleisensohle mit homogener Temperatur­ verteilung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des An­ spruchs 1.

Gemäß der Erfindung ist die Leiterbahn im randfernen mittleren Bereich der Sohle im wesentlichen quer zur Längsrichtung der Sohle verlaufend angeordnet, während die Leiterbahn im Randbereich der Sohle im wesentlichen in Längsrichtung der Sohle verlaufend angeordnet ist.

Im dem mittleren Bereich einer Bügeleisensohle wird weniger Wärme an die Umgebung abgegeben, als im Randbe­ reich. Dies gilt sowohl für die Längs- als auch für die Querrichtung der Sohle. Bezogen auf die Längsrichtung der Sohle sind die Wärmeverluste in der Spitzenzone der Sohle relativ groß, werden in der Mittelzone relativ klein und steigen zur Rückseitenzone hin wieder auf ein mittleres Niveau an. Um eine homogene Temperaturvertei­ lung zu erreichen, muß die Heizleistung den Wärmever­ lusten der jeweiligen Zonen angepaßt werden. Die in Querrichtung orientierte Leiterbahn, die beispielsweise in Schleifen angeordnet sein kann, kann durch einfache Maßnahmen, wie beispielsweise Veränderung der Leiter­ bahnabstände u.ä., einfach an den Wärmebedarf der je­ weiligen Längszone der Sohle angepaßt werden. Mit der Queranordnung der Leiterbahn kann also die zugeführte Heizleistung jeweils derart eingestellt werden, daß über die gesamte Sohlenlänge eine weitgehend homogene Temperaturverteilung erzielt wird. Dadurch werden Span­ nungen in dem Träger bzw. der Sohle minimiert, so daß Beschädigungen an dem Träger oder an der Sohle, die insbesondere bei den temperaturempfindlichen Keramikma­ terialien auftreten können, vermieden werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Leiterbahn im Randbereich der Spitze der Sohle durchgehend und ungefähr V-artig verlaufend angeordnet. Die Leiterbahn ist im Bereich der Spitze also nicht unterbrochen, so daß der Randbereich der Spitze gleichmäßig, also frei von kälteren Zonen, erwärmt wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein einziger durchgehender Leiterbahn-Abschnitt im Randbereich und parallel zum Rand der Sohle angeordnet, wobei der Lei­ terbahn-Abschnitt annähernd den gesamten Umfang der Sohle umläuft. Durch die unterbrechungsfreie Anordnung einer Leiterbahn am annähernd gesamten Umfang der Sohle wird ein gleichmäßiges Aufheizen am Sohlenrand bewirkt, wodurch dort Spannungen aufgrund von örtlichen Tempe­ raturunterschieden vermieden werden.

Vorzugsweise ist die in Querrichtung verlaufende Lei­ terbahn im mittleren Bereich der Sohle im wesentlichen in mäanderartig verlaufenden Schleifen angeordnet. Bei dieser Anordnung kann durch entsprechende Variation der Schleifenlängen und -breiten die flächenspezifische Heizleistung an jedem Ort im mittleren Bereich so ein­ gestellt werden, daß auch im mittleren Bereich eine Temperatur eingestellt wird, die eine homogene Tempe­ raturverteilung über die gesamte Sohlenfläche ermög­ licht.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind mehrere paral­ lele im Randbereich angeordnete umlaufende Leiterbahn- Abschnitte nebeneinander angeordnet, die den Sohlenrand an der Spitze und den Seiten unterbrechungsfrei um­ laufen. Hierdurch wird eine sehr gleichmäßige und schnelle Erwärmung des Randbereichs der Sohle erreicht.

Vorzugsweise ist zu beiden Seiten der Längsachse der Sohle jeweils ein mäanderartiger Leiterbahn-Abschnitt angeordnet. Durch die Anordnung von zwei mäanderartigen Leiterbahn-Abschnitten in der Sohlenmitte ist eine wei­ tere Differenzierung hinsichtlich der flächenspezi­ fischen Heizleistung abhängig vom Ort auf der Sohle ermöglicht. Dadurch kann insbesondere im Bereich der Längsmittelachse der Sohle, wo die geringsten Wärmever­ luste auftreten, durch entsprechend verkürzte Leiter­ bahn-Schleifen eine derart geringe flächenspezifische Heizleistung eingestellt werden, daß auch in diesem Bereich keine Temperaturunterschiede zu anderen Be­ reichen der Sohle bzw. des Trägers auftreten.

Vorzugsweise sind die sohlenrandnäheren Umkehrbögen der Schleifen der mäanderartigen Leiterbahn-Abschnitte im wesentlichen eckig verlaufend ausgebildet, während die zur Sohlenmitte orientierten Umkehrbögen im wesent­ lichen rund verlaufend ausgebildet sind. An den eckig ausgebildeten Umkehrbögen wird von der Heizleiterbahn mehr Wärme erzeugt als an den rund verlaufenden Umkehr­ bögen. Da zum Seitenrand der Sohle hin die Wärmever­ luste größer sind, als in der Mitte der Sohle, kann dies durch die eckige Ausbildung der außenliegenden Umkehrbögen bzw. runde Ausbildung der Umkehrbögen zur Mitte der Sohle hin hinsichtlich der Wärmeerzeugung derart ausgeglichen werden, daß eine gleichmäßige Er­ wärmung der gesamten Sohlen- bzw. Trägerfläche erzielt wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung haben die jeweils einander gegenüberliegenden Umkehrbögen der mäanderar­ tigen Leiterbahn-Abschnitte verschieden große Abstände zueinander und/oder zur Längsmittelachse. Die leiter­ bahnfreie Zone zwischen den Umkehrbögen kann einen zickzackartigen Verlauf um die Längsachse haben.

Vorzugsweise ist ein Temperaturfühler im mittleren Be­ reich der Sohle angeordnet. Die Temperatur wird also dort gemessen, wo in der Regel die höchsten Sohlentem­ peraturen auftreten.

Vorzugsweise verläuft ein Leiterbahn-Abschnitt im Be­ reich der Rückseite der Sohle in Form einer Rechteck­ welle. Durch die rechteckwellenartige Ausbildung des Leiterbahn-Abschnittes ist dort die Heizleistung rela­ tiv hoch, so daß die hohen Wärmeverluste im rückseiti­ gen Bereich der Sohle so ausgeglichen werden, daß die­ ser Sohlenbereich die gleiche Temperatur hat, wie die übrigen Bereiche der Sohle.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Leiterbahn im mittleren Bereich der Sohle breiter als im Bereich der Spitze oder der Rückseite ausgebildet. Die breitere Leiterbahn hat eine geringere Heizleistung als eine weniger breite Leiterbahn. Auch durch Variation der Breite der Leiterbahn läßt sich also die Heizleistung der ortsabhängigen Heizleiterbahn einstellen.

Vorzugsweise haben die im Randbereich angeordneten Lei­ terbahn-Abschnitte einen geringeren seitlichen Abstand zueinander als die im mittleren Bereich angeordneten Leiterbahn-Abschnitte. Dadurch wird im Randbereich der Sohle eine höhere flächenspezifische Heizleistung rea­ lisiert, so daß trotz der im Randbereich größeren Wär­ meverluste eine homogene Temperaturverteilung über die gesamte Fläche der Sohle gewährleistet ist.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Abbildung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die Figur zeigt die Anordnung einer elektrischen Heiz­ leiterbahn, die auf eine Bügeleisensohle aufgebracht ist.

In der Figur ist eine Bügeleisensohle 10 dargestellt, die aus Aluminium besteht und auf die eine einzige durchgehende, in einem Keramiksubstrat-Träger eingebet­ tete, elektrische Heizleiterbahn 12 aufgebracht ist. Die Heizleiterbahn 12 wurde in Form einer metall­ gefüllten Paste, die Silber und Palladium enthält, im Siebdruckverfahren auf den Substrat-Träger aufgebracht und anschließend eingebrannt. Die Stärke der Leiterbahn 12 beträgt ungefähr 20 µm, ihre nicht konstante Breite beträgt mehrere Millimeter. Der Gesamt-Kaltwiderstand der Leiterbahn 12 beträgt ungefähr 54 Ohm. Die Sohle und das Substrat können auch aus anderen, gut wärmelei­ tenden Materialien gefertigt sein.

Die Bügeleisensohle 10 und der Träger haben eine zu einer Längsachse 22 symmetrische langgestreckte Form, mit einer schmalen sich verjüngenden Spitze 14 und einer breiten Rückseite 16. Die Länge der Bügeleisen­ sohle 10 beträgt ungefähr 17 cm und die Breite ungefähr 7 cm.

Im Randbereich 18 der Sohle 10 sind zwei Leiterbahn- Abschnitte 12 ₁, 12 ₂ vorgesehen, die parallel zueinander und parallel zum Rand der Sohle 10 angeordnet sind. Diese Leiterbahn-Abschnitte 12 ₁, 12 ₂ umlaufen jeweils durchgehend, also unterbrechungsfrei, den größten Teil des Randbereiches 18 der Sohle 10, nämlich jeweils die beiden Längsseiten einschließlich der Spitze 14 der Sohle 10. Dadurch wird der Rand der Bügeleisensohle 10 durchgehend gleichmäßig erwärmt.

Im Bereich der Spitze 14 der Sohle 10 sind fünf Leiter­ bahn-Abschnitte 12 ₄-12 ₈ mit V-artigem Verlauf parallel zueinander und zum Rand der Spitze 14 angeordnet. Diese fünf Leiterbahn-Abschnitte 12 ₄-12 ₈ füllen den Bereich der Spitze 14 der Sohle 10 auf, so daß dieser Bereich gleichmäßig und mit hoher flächenspezifischer Heiz­ leistung beheizt wird.

In einem mittleren Bereich 20 der Sohle 10, der von den in Längsrichtung verlaufenden randseitigen Leiterbahn- Abschnitten 12 ₁, 12 ₂ und den Leiterbahn-Abschnitten 12 ₄-12 ₈ der Spitze 14 umgeben ist, sind die Leiterbahn-Ab­ schnitte quer zur Längsrichtung der Sohle 10 verlaufend angeordnet, d. h. sie sind senkrecht zur Längsachse 22 verlaufend angeordnet. Die Leiterbahn-Abschnitte des mittleren Bereiches werden von zwei Zügen 12', 12'' meh­ rerer mäanderartig verlaufender Leiterbahn-Schleifen 23, 23' gebildet. Beide Leiterbahnzüge 12', 12'' sind jeweils zwischen der Längsachse 22 und den längsgerich­ teten Leiterbahn-Abschnitten 12 ₁, 12 ₂ angeordnet.

Die an die randseitigen Leiterbahn-Abschnitte 12 ₁, 12 ₂ angrenzenden Umkehrbögen 24 der mäanderartigen Leiter­ bahn-Abschnitte 12', 12'' sind ungefähr rechteckig kon­ turiert, wodurch in diesem Bereich eine erhöhte Heiz­ leistung der Leiterbahn bewirkt wird. Die zur Längsmit­ telachse 22 zeigenden Umkehrbögen 26 ₁-26 ₂ sind in ihrer Kontur kreisrund ausgestaltet, so daß in diesem Bereich eine geringere Heizleistung auftritt. Während im vor­ deren Teil des mittleren Bereiches die zur Längsmittel­ linie 22 zeigenden Umkehrbögen 26 ₁ sich einander symme­ trisch zu der Längsmittelachse 22 gegenüberliegen und in geringem Abstand zur Längsmittelachse 22 angeordnet sind, sind die Umkehrbögen 26 ₂, 26 ₃ im mittleren und hinteren Teil des mittleren Bereiches 20 teilweise mit größerem Abstand zueinander angeordnet. Im hinteren Teil des mittleren Bereiches 20 weisen die Umkehrbögen 26 ₃ einen Abstand von ungefähr 1,5 cm zu der Längsachse 22 auf. Im mittleren Teil des mittleren Bereiches 20 der Sohle 10 haben die einander gegenüberliegenden Bögen 26 ₂ der Schleifen 23, 23' jeweils einen verschie­ den großen Abstand zur Längsachse 22, d. h. der Umkehr­ bogen der Schleife 23 der linken Sohlenhälfte ist wei­ ter entfernt als der Umkehrbogen 26 ₂ der Schleife 23' der rechten Sohlenhälfte und umgekehrt. Die Länge be­ nachbarter Schleifen 23, 23' fällt in diesem Bereich jeweils verschieden aus, so daß die Umkehrbögen 26 ₂ zwischen sich eine wellenartige oder zickzackartige leiterbahnfreie Zone bilden.

Im Bereich der Rückseite 16 der Sohle 10 sind die rand­ seitigen Leiterbahn-Abschnitte 12 ₉, 12 ₁₀ jeweils in Form von Rechteckwellen ausgebildet. Dadurch wird wegen der hohen Heizleistung an den Ecken der Leiterbahn-Ab­ schnitte 12 ₉, 12 ₁₀ die relativ große Wärmeabgabe der Sohle 10 in diesem Bereich kompensiert, so daß auch die Rückseite 16 der Sohle 10 ungefähr die gleiche Tempera­ tur hat wie die übrigen Bereiche der Sohle 10.

Die beiden Anschlußpunkte 28 der Leiterbahn 12 sind jeweils am zur Mitte orientierten freien Ende der Lei­ terbahn-Abschnitte 12 ₉, 12 ₁₀ der Rückseite 16 vorgesehen. Die im Randbereich angeordneten umlaufenden Leiterbahn- Abschnitte 12 ₁, 12 ₂ haben einen geringeren Abstand zu­ einander als die Leiterbahn-Abschnitte der Schleifen 23, 23' im mittleren Bereich 20 der Sohle 10.

Ferner sind grundsätzlich die Leiterbahn-Abschnitte im mittleren Bereich der Sohle breiter ausgebildet als im Bereich der Spitze 14 und im Bereich der Rückseite 16, da sie dadurch eine geringere Heizleistung haben.

Von der Rückseite 16 ausgehend sind zwei widerstands­ arme elektrische Leitungen 30 parallel zur Längsmittel­ linie 22 und in den mittleren Bereich 20 der Sohle 10 hineinragend angeordnet. Am randfernen Ende der Leitun­ gen 30 ist ein Thermowiderstand 32 angeschlossen, mit dem die Sohlentemperatur in diesem Bereich erfaßt wird.

Durch die Variation der Anordnung und Ausbildung der Leiterbahn kann eine ortsabhängig differenzierte Heiz­ leistung definiert werden, die eine über die gesamte Fläche der Sohle bzw. des Substrats etwa gleiche Tempe­ ratur, frei von Temperatursenken, ermöglicht, so daß die Gefahr von Spannungen und ggf. Beschädigungen durch Rißbildung in dem Substrat und/oder der Sohle ver­ ringert ist. Insbesondere sind beim schnellen Aufheizen mit mehr als 500 Watt die Temperaturgefälle innerhalb der Sohle und des Substrats so gering, daß keine Gefahr von Reißen des Substrats bzw. der Sohle besteht.

Claims (13)

1. Heizkörper zum Heizen einer Bügeleisensohle (10) mit einer schmalen Spitze (14) und einer breiteren Rückseite (16), mit mindestens einer elektrischen Heiz-Leiterbahn (12),
wobei die Leiterbahn (12 ₁, 12 ₂) im Randbereich (18) der Sohle (10) im wesentlichen in Längsrichtung der Sohle (10) verlaufend angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterbahn (12', 12'') im randfernen mitt­ leren Bereich (20) der Sohle (10) im wesentlichen quer zur Längsrichtung der Sohle (10) verlaufend angeordnet ist.

2. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leiterbahn (12 ₄-12 ₈) den Randbereich der Spitze (14) der Sohle (10) durchgehend umläuft.

3. Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in Querrichtung verlaufende Lei­ terbahn (12', 12'') im mittleren Bereich (20) im wesentlichen in mäanderartig verlaufenden Schlei­ fen (23, 23') angeordnet ist.

4. Heizkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zu beiden Seiten der Längsachse (22) der Sohle (10) jeweils ein mäanderartiger Leiterbahn- Abschnitt (12', 12'') angeordnet ist.

5. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger durchgehender Leiterbahn-Abschnitt (12 ₁, 12 ₂) im Randbereich (12) parallel zum Rand der Sohle (10) und annähernd den gesamten Umfang der Sohle (10) umlaufend ange­ ordnet ist.

6. Heizkörper nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere im Randbereich (18) angeordnete und annähernd den gesamten Sohlenum­ fang umlaufende Leiterbahn-Abschnitte (12', 12'') nebeneinander angeordnet sind.

7. Heizkörper nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die randnäheren Umkehrbögen (24) der Schleifen (23, 23') der mäanderartigen Leiterbahn-Abschnitte (12', 12'') im wesentlichen eckig verlaufend ausgebildet sind, während die zur Längsachse (22) orientierte Umkehrbögen (26 ₁-26 ₃) im wesentlichen rund verlaufend ausgebildet sind.

8. Heizkörper nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einander gegen­ überliegenden Umkehrbögen (26 ₂) der beiden mäan­ derartigen Leiterbahn-Abschnitte (12', 12'') ver­ schieden große Abstände zueinander und/oder zur Längsachse (22) haben.

9. Heizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die leiterbahnfreie Zone zwischen den Umkehrbögen (26 ₂) einen zickzackartigen Verlauf um die Längsachse (22) hat.

10. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (32) im mittleren Bereich (20) der Sohle (10) angeordnet ist.

11. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiterbahn-Abschnitt (12 ₉-12 ₁₀) im Randbereich der Rückseite (16) der Sohle (10) in Form einer Rechteckwelle verläuft.

12. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn-Abschnitte (12', 12'') im mittleren Bereich (20) der Sohle (10) breiter als im Bereich der Spitze (14) oder der Rückseite (16) der Sohle (10) ausgebildet sind.

13. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die im Randbereich (18) der Sohle (10) angeordneten Leiterbahn-Abschnitte (12 ₁, 12 ₂) einen geringeren seitlichen Abstand zu­ einander haben als die im mittleren Bereich (20) angeordneten Leiterbahn-Abschnitte (12', 12'').