DE2104677A1

DE2104677A1 - Elektrische Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE2104677A1
Application number: DE19712104677
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 8220 Traunstein. P Gerds
Original assignee: Siemens Elektrogaerate GmbH
Current assignee: SEG Hausgeraete GmbH
Priority date: 1971-02-02
Filing date: 1971-02-02
Publication date: 1972-08-10
Also published as: DE2104677B2

Description

Elektrische Heizeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizeinrichtung, mit einer Heizplatte, auf der ein linienförmig verlegter Heizleiter aufgebracht ist.
Bei einer bekannten, als Kochplatte ausgebildeten Heizeinrichtung dieser Art ist der Heizleiter in Isoliermasse eingebettet. Zur Erzielung eines guten Wärmeüberganges vom Heizleiter auf die Heizplatte ist die Oberfläche der Seite der Heizplatte, auf die der Heizleiter aufgebracht ist, durch Wärmeleitrippen vergrößert, die in die 1 soli ermasse zwischen den Heizleitern ragen. Eine derartige Heizeinrichtung ist aufwendig herzustellen und weist eine nachteilig große Wärmekapazität auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung zu schaffen, die sich bei einfacher Herstellung durch einen guten Wärmeübergang vom Heizleiter auf die Heizplatte auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer elektrischen Heizeinrichtung mit linienförmig verlegten Heizleiter dadurch gelöst, daß der Heizleiter in eine seiner Linienführung folgenden Graphitmasse eingebettet ist. Die Graphitmasse ist ein vorzüglicher Wärmeleiter, so daß die Wärmekapazität der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung sehr gering ist. Die Herstellung der Heizeinrichtung ist besonders einfach. Die Graphitmasse und der Heizleiter stellen einen Verbundheizkörper dard im allgemeinen weisen die für den Heizleiter verwendeten Widerstands drähte einen positiven Temperaturkoeffizienten auf, der das thermische Regelverhalten der Heizeinrichtung ungünstig beeinflussen kann. Durch die Verwendung des Verbundheizkörpers sind Möglichkeiten gegeben, den Temperaturwiderstandskoef£i dienten zumindest in einem bestimmten Temperaturbereich zu neutralisieren, indem der positive TeInperaturwiderstandskoeffizient des Widerstandsdrahtes durch den negativen Temperaturwiderstandskoeffizienten der Graphitmasse ausgeglichen wird Der ohmsche Widerstand des Verbundheizkörpers ist durch die Leitfähigkeit des Heizleiters bestimmt. Diese beträgt im Regelfalle 1,0-0,8 Siemens; die Leitfähigkeit von Graphit liegt dagegen bei 0,3.10-2 bis 0,25.10 Siemens, so daß hinsichtlich der Leitfähigkeit des Verbundheizkörpers der Heizleiter dominant ist.
Zur Befestigung der Graphitmasse mit dem Heizleiter an der Heizplatte sind mehrere Möglichkeiten gegeben.
Zunächst besteht die Möglichkeit, die Graphitmasse mit dem Heizleiter durch eine Gegenplatte an der Heizplatte anzudrücken, wobei die Gegenplatte und die Heizplatte vorzugsweise an ihren Rändern miteinander verbunden sind.
Zur Verbindung der Graphitmasse mit einer Heizplatte aus anorganischem Isolierwerkstoff, wie z.B. Glas, Glaskeramik, Quarzgut oder dergleichen, ist es zweckmäßig, der Graphitmasse phosphorige Bestandteile, æ e z.3. Phosphorsäure, Nonoaluminiumphosphat oder Nagnesiumdihydrogenphosphat beizufügen. Die phosphorigen Bestandteile gehen mit dem anorganischen Werkstoff der Heizplatte eine durch die Acidität der phosporigen Brstandteile bedingte chemische Bindung ein.
Auf diese Weise wird die den Heizleiter umgebende Graphitmasse mit der Heizplatte nach entsprechender Aushärtung innige und unlösbar verbunden.
Der in die Graphitmasse eingebettete Heizleiter kann grundsätzlich auch auf eine aus Stahlblech oder dergleichen gefertigte metallische Heizplatte aufgebracht werden. In diesem Fall ist es erforderlich, den Heizleiter gegenüber der Graphitmasse oder die Graphitmasse gegenüber der heizplatte elektrisch zuisolieren. Die Isolation ist so zu bemessen, daß den Erfordernissen der Spannungsfestigkeit Rechnung getragen und gleichzeitig der Wärmeübergang vom Heizleiter auf die Heizplatte ausreichend ist. Zur Herstellung der Isolation hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Heizleiter zu verglimmern oder mit einem ueberzug aus Magnesiumoxyd, Korund oder dergleichen zu versehen, dem glasbildende Binder, z.B. auf Phosphat-, Borat-oder Kieselsäure-Basis zugesetzt sind. Die Isolierung kann auch aus Glas oder Glaskeramik gebildet sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Graphitmasse sogenannten Plockengraphit enthält. Diese Graphitart weist bezogen auf ihre Schichtebene einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Besonders bei Verwendung der Graphitmasse auf einer aus anorganischem Werkstoff gefertigten Heizplatte, die ebenfalls einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, sind dadurch auch bei großen Temperaturunterschieden zwischen der Heizplatte und der Graphitmasse keine nennenswerten Wärmespannungen zu erwarten. Es ist ferner vorteilhaft, den Heizleiter zur Aufnahme von Wärmedehnungsunterschieden gegenüber der Heizplatte durch geeignete Formgebung, wie z.B. Wendelung oder Wellung, anzupassen. In dieser Hinsicht ist auch die Ausbildung des Heizleiters als dwnne Schicht vorteilhaft.
Bei einer metallischen Heizplatte wird vorteilhaft körniger Graphit oder feiner Graphit mit keramischem Material großer Wärmeausdehnung wie Quarzsand oder Magnesia für die Warmeleitmasse verwendet.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Brfincung in schematischer Darstellung beschrieben.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils im Querschnitt einen Ausschnitt einer als elektrische Kochplatte ausgebildeten Heizeinrichtung mit unterschiedlichen Anordnungen von Graphitmasse und Heizleitern, mit einer Heizplatte aus anorganischem Werkstoff.
Die Fig. 4 zeigt die Draufsicht der Anordnung nach Fig. 3.
Die Figuren 5 bis 8 zeigen jeweils im Querschnitt einen Ausschnitt einer als elektrische lochplatte ausgebildeten Heizeinrichtung mit unterschiedlichen Anordnungen von Graphwtmasse und Heizleitern, mit einer Heizplatte aus Metall.
Auf die Heizplatte 1 ist nach Fig. 1 ein streifenförmiger Verbundheizkörper 4 aufgebracht, der aus einer Graphitmasse 3 und einem in die Graphitmasse eingebetteten, gewendelten Heizdraht 2 besteht. Die Heizplatte 1 ist aus anorganischem Werkstoff gefertigt.
Die im Querschnitt dargestellten Windungen des Verbundheizkörpers 4 sind mit einem für die elektrische Isolation der Windungen gegeneinander ausreichenden Abstand angeordnet. Zur Herstellung des Verbundheizkörpers 4 ist vorteilhaft eine Schablone vorzubereiten, die entsprechend der gewünschten Form des Verbundheizkörpers Rillen aufweist. In diese Rillen wird der Heizdraht 2 und die mit phosphorigen Bestandteilen angemachte Graphitmasse 3 eingelegt. Die so gefüllte Schablone wird an die Heizplatte 1 angelegt. Nach einer Vorhärtung wird die Schablone entfernt und die Graphitmasse 3 vollständig ausgehärtet, wobei diese mit der Heizplatte 1 in eine unlösbare und dauerhafte Verbindung tritt.
Auf analoge Weise werden die Heizeinrichtungen nach den Fig. 2 und 3 hergestellt. Als Heizleiter kann anstelle des gewendelten Heizdrahtes 2 auch ein Wellband 5 (Fig.2) oder ein Flachband 6 (Fig.3) verwendet sein, die ebenfalls in eine Graphitmasse 7 bzw. 8 eingebettet sind. Der Stromfluß geht bei den Aufbauformen nach den Fig.1 und 3 senkrecht durch die Zeichenebene und bei der Aufbauform nach Fig. 2 parallel zur Zeichenebene.
Anstelle des Heizdrahtes oder -bandes kann auch durch bekannte Verfahren, wie Siebdruck, Spritzen, chemischem oder galvanischem Auftrag, ein stromleitendes Metallband 6 in der Graphitmasse 8 aufgetragen sein. Zur Aufnahme von Wärmedehnungsunterschieden ist es zweckmäßig, das Metallband 6 mäanderförmig zu verlegen. An sich sind durch derartige Herstellungsverfahren nur dünne Metallschichten, die thermisch schwach belastbar sind, auftragbar. Durch das Einbetten des Metallbandes 6 in die Graphitmasse sind jedoch thermische Belastungen, wie sie für Kochplatten, Bügeleisen und dergleichen üblich sind, gut erreichbar.
Die Figuren 5 bis 8 zeigen als Kochplatte ausgebildete Xeizeinrichtungen mit einer Heizplatte 11 aus Stahlblech. Als Heizleiter ist eine Drahtwendel 12 verwendet. Zur Isolation gegenüber der Graphitmasse 13 ist der Heizleiter mit einem Isolierüberzug 14 versehen (Fig. 5 und 7). Die Graphitmasse kann auch in Form einer die Heizleiter 12 eindeckenden Schicht 15 ausgebildet sein (Fig.6). Bei einem gegenüber der Graphitmasse 13 nicht isolierten Heizleiter 12 ist die Graphitmasse 13 gegenüber der Heizplatte 11 durch eine Isolierschicht 16 getrennt (Fig.7).
Vorteilhaft ist es, die isolierte oder nicht isolierte Drahtwendel 12 in der Vorfertigung mit teigiger Graphitmasse auszufüllen: und bis zum Gelzustand zu härten. Dabei kann der Drahtwendel 12 die endgültige Form gegeben werden, in der sie dann auf die Heizplatte 11 aufgebracht wird. Wenn ein elektrischer Nebenschluß zwischen der Drahtwendel 12 und der in ihrem Inneren befindlichen Graphitmasse 13 vermieden sein soll, ist die Drahtwendel 12 vorher auch auf ihrer Innenseite mit der Isolierung 14 zu versehen (Fig.5 und 6).
Die Herstellung der Isolierung 14 erfolgt beispielsweise durch Verglimmerung mit Silikonbindung, durch Magnesiumoxyd, Korund oder dergleichen, das mit glasbildenden Bindern gebunden ist oder durch Glas, bzw. Glaskeramik. Wenn der Graphitmasse 13 sauere Binder zugesetzt sind, ist die aus Metall gefertigte Heizplatte 11 zweckmäßig gegen den Angriff der saueren Binder durch Vernickelung oder Grundemaillierung zu schützen.
11 Patentansprüche 7 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Elektrische Heizeinrichtung, mit einer Heizplatte, auf der ein linienförmig verlegter Heizleiter aufgebracht ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Heizleiter in eine seiner Linienführung folgenden Graphitmasse (3,7,8,13,15) eingebettet ist.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphitmasse (3,7,8,13,15) phosphorige Bestandteile zugefügt sind.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphitmasse (-13,15) Quarzsand, Magnesiumoxyd oder dergleichen zugesetzt ist.
4. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitmasse (3,7,8) Flockengraphit enthält.
5. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter mit einer Isolierung (14) versehen ist.
6. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (14) aus einer Verglimmexung mit Silikonbindung besteht.
7. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (14)'aus Feinglimmer und/oder Magnesiumoxyd besteht und durch Glasbildner,wie z.R. Borat, Phosphat, Silicat oder Vanadat gebunden ist.
<1 8. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung aus Glas oder Glaskeramik besteht.
9. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter als Wellband (5) ausgebildet ist.
10. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter schichtförmig als mäanderförmig verlegter, metallischer Streifen (6) ausgebildet ist.
11. Heizeinrichtung-nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der heizleiter als Drahtwendel (2,12) ausgebildet ist.

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