DE2635000C2 - Elektrische wärmerückstellfähige Heizvorrichtung - Google Patents
Elektrische wärmerückstellfähige HeizvorrichtungInfo
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Description
a) die Elektroden aus einem um einen langgestreckten Kern aus thermoplastischem Material
herum angeordneten Metallgewebe bestehen und
b) diese Elektroden im PTC-Polymer und/oder im
elektrisch leitenden Polymer eingebettet sind.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus gewebtem, gewirktem
oder geflochtenem bzw. geklöppeltem Material bestehen.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden eine rohrförmige
Umflechtung aufweisen.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrlörmige Umflechtung einen
Umflechtungswinkel relativ zur Rohrachse von wenigstens 50°, vorzugsweise von wenigstens 75°
aufweist
5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode,
bezogen auf die Abmessung im wärmestabilen Zustand,
um mehr als 100°/Ό, vors-igsweise wenigstens
300% in ihrer Dimension veränderlich ist
6. Heizvorrichtung nach eine:'· der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine
Elektrode aus Kupferdrahtütze, vorzugsweise einer
28 bis 40 Gauge-draht-Iitze besteht.
7. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus
thermoplastischem Material als Hohlrohr ausgebildet ist
8. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch
leitende Polymerkörper aus einer Schicht eines Materials mit konstanter Heizleistung besteht.
9. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch
leitende Polymerkörper aus einer Schicht eines PTC-Materials besteht.
10. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Polymerkörper aus einer ersten Schicht eines
Materials mit konstanter Heizleistung und einer zweiten Schicht eines PTC-Materials besteht, wobei
jede Schicht wenigstens eine Elektrode enthält.
11. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Polymerkörper eine erste Schicht aus PTC-Material
aufweist, die zwischen zwei weiteren Schichten mit konstanter Heizleistung gelagert ist,
deren jede Schicht wenigstens eine Elektrode enthält
12. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im elektrisch leitenden
Polymerkörper eine Schicht aus einem elektrisch leitenden Material konstanter Heizleistung
sandwichartig zwischen einer ersten Schicht eines Materials konstanter Heizleistung und einer zweiten
Schicht eines PTC-Materials angeordnet ist, wobei
Die Erfindung betrifft eine elektrische wärmerückstellfähige Heizvorrichtung, bestehend aus einem Körper
aus leitendem Polymer und metallischen Elektro-
15 den.
Polymere wärmerückstellfähige Gegenstände können z;B. in Rohrform als dichtende, isolierende oder
schützende Oberzüge für langgestreckte Gegenstände, z. B. Kabel und Rohre, verwendet werden. Ein Rohr aus
wärmerücksteUiähigem Material wird über einen Gegenstand
gestreift und auf Rückstelltemperatur erhitzt, damit es auf einen kleineren Durchmesser schrumpft
Durch diese Schrumpfung nimmt das Rohr die Gestalt des Gegenstandes an.
In vielen Fällen steht kein freies oder leicht zugängliches Ende des langgestreckten Gegenstandes zur Verfügung,
so daß ein wärmerückstellfähiges bandförmiges Material um das Substrat herumgewickelt und seine Enden
verbunden werden. In Position wird diese Umwikkelmuffe
zwecks Rückstellung erhitzt Beispiele solcher Umwickeleinrichtungen für Unterlagen, bei denen kein
Zutritt zu einem freien Ende besteht, sind in US-PS 33 79218, 34 55 336 und 37 70 556 gegeben. Die oben
beschriebenen wärmerückstellfähigen Gegenstände können passenderweise aus einer großen Vielzahl von
vernetzten kristallinen Polymermassen erhalten werden. Geeignete Materialien und Verfahren für die Vernetzung,
z. B. durch ionisierende Strahlung, und für die Überführung dieser Gegenstände in den wärmerückstellfähigen
Zustand sind in der US-PS 30 86 242 beschrieben. Chemische Vernetzungsmittel, z. B. Peroxyde,
können ebenfalls verwendet werden.
Um einen Gegenstand, der aus einer solchen Masse hergestellt ist, wärmerückstellfähig zu machen, wird er
in seinen Dimensionen oberhalb des Kristallschmelzpunkts (oder Bereichs) deformiert und in diesem deformierten
Zustand gehalten, bis der Gegenstand unter den Schmelzpunkt abgekühlt ist. Im abgekühlten Zustand
kann der Artikel als dimensionsinstabil bezeichnet werden, da er das sogenannte »elastische Gedächtnis« zeigt,
wenn er ohne Hinderung wieder auf oberhalb des Kristallschmelzpunkts
erhitzt wird, d. h. er wird zu seinen ursprünglichen Abmessungen zurückkehren. In der
rückgestellten Form wird der Gegenstand häufig als gegen Wärmeeinwirkung dimensionsstabii bezeichnet
Die Rückstellung des wärmerückstellfähigen Gegenstands kann geeigneterweise durch Anwendung von
Hitze auf den Gegenstand unter Verwendung eines Brenners oder einer Wärmepistole erzielt werden. In
bestimmten Fällen jedoch, wenn beispielsweise die Zone, wo die Anwendung von Hitze erforderlich ist, unzugänglich
ist oder in einem Bereich liegt, wo offenes Feuer gefährlich oder verboten ist, wie in Bergwerken, wo
große Mengen, von entzündlichen Gasen vorhanden sein können, ist die Behandlung mit solchen Mitteln unerwünscht
oder sogar unmöglich. Unter diesen Umständen können leitfähige Polymere als wärmerückstellfähiges
Material in wärmerückstellfähigen Gegenständen
angewendet werden. Ein Gegenstand aus einem leitenden
Polymeren wird als Widerstandsheizung in einen elektrischen Leiterkreis verdrahtet und mit einer Spannungsquelle,
z. B. einer 12 bis 24 oder sogar 36 Volt-Batterie oder einer Wechselstromquelle (z. B. von 115 Volt),
verbunden. Als Ergebnis seines Ohm'schen Widerstandes erhitzt er sich, worauf diese Hitze teilweise oder
ganz als für die Rückstellung des Gegenstandes erforderliche Wärme Anwendung finden kann. Wenn auf zu
hohe Temperatur erhitzt wird, unterliegt das Polymer- ι ο
material der Zersetzung. Empfindliche Bestandteile, die durch den Gegenstand abgeschirmt werden, können
ebenfalls zerstört werden, obwohl das Ausmaß der Schädigung durch Augenschein nicht sichtbar zu sein
braucht
Um zu hohe Temperaturen zu vermeiden, werden Thermostaten oder andere Kontrolleinrichtungen verwendet
Jedoch wird in vielen Fällen hierdurch der Zweck der Verwendung von selbsterhitzenden wärmerücksteUfähigen
Gegenständen verfehit, indem sperrige und teuere Bauelemente an Stellen angewendet werden
müssen, die häufig unzugänglich sind. Es wurde bereits vorgeschlagen, diese zusätzlichen Bauelemente durch
Verwendung einer Polymermasse zu eliminieren, die einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes
zeigt (PTC). Solche Massen werden als PTC-Massen bezeichnet
Geeignete Massen enthalten ein organisches thermoplastisches Polymer, insbesondere ein kristallines Polymer,
das Kohlenstoff oder einen anderen feinteiligen Leiter, z. B. ein feinverteiltes Metall, enthält PTC-Massen
unterliegen einem relativ kleinen Anstieg des Widerstandes mit steigender Temperatur, bis eine bestimmte
Temperatur Ti (die ein Temperaturbereich sein kann), manchmal als Schalt- oder Anomalitätstemperatür
bezeichnet, erreicht ist. Oberhalb von T5 resultiert
ein weiterer Temperaturanstieg in einem großen Anstieg des Widerstands. Der Anstieg des Widerstands
kann so scharf sein, daß der Strom auf ein Niveau abfällt, das die Temperatur der Masse auf ihre 7>Temperatur
begrenzt Für kristalline Polymere liegt T5 bei oder
gerade unterhalb des Kristallschmelzpunkts oder -bereichs.
Wenn eine PTC-Masse als Bestandteil eines selbstheizenden wärmerückstellfähigen Gegenstands verwendet
wird, kann sie effektiv die Temperatur, auf die der Gegenstand erhitzt wird, begrenzen. Geeignete PTC-Massen
sind in der BE 8 33 916 und in der DE-OS 25 43 346 beschrieben. Die Anwendungen von solchen oben vorgeschlagenen
wärmerückstellfähigen Gegenständen sind jedoch beschränkt, weil bei den meisten Bauarten
der wärmerückstellfähige Gegenstand mit einer Vielzahl von Elektroden, im allgemeinen Paaren von im wesentlichen
parallelen Drähten, versehen sein muß. Der Gegenstand kann daher nur in seinen wärmeinstabilen
Zustand durch Deformation in einer Richtung senkrecht zur Richtung, in der die Elektroden angeordnet sind,
deformiert werden. Diese Tatsache hat die nützlichen Gestaltungsmöglichkeiten für selbsterhitzende wärmerückstellfähige
Gegenstände signifikant beschränkt eo
Ausgehend von einer wärmerückstellfähigen elektrischen Heizvorrichtung, die aus einem Körper aus elektrisch
leitendem Polymermaterial und metallischen Elektroden besteht ist Aufgabe der Erfindung, diesen so
auszugestalten, daß ^r sich in seinen wärmeinstabilen
Zustand durch Deformation sowohl in Richtung der Längsachse der Elektroden als auch senkrecht hierzu
deformieren läßt. Bevorzugt erfolgt diese Deformation ohne nennenswerte Vergrößerung des Stromwegs und
damit des Widerstands.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
a) die Elektroden aus einem um einen langgestreckten Kern aus thermoplastischem Material herum angeordneten
Metallgewebe bestehen und
b) diese Elektroden in einem Polymermaterial mit PTC-Eigenschaften und/oder in einem elektrisch
leitenden Polymer konstanter Heizleistung eingebettet sind.
Der Körper aus leitendem Polymer ist wärmerückstellfähig und weist vorteilhaft eine Polymermasse mit
ausreichend leitfähigem Füllstoff auf, z. B. feinteiligem Ruß oder Metall, so daß er imstande ist, elektrischen
Strom bei konstanter Spannung zu leiten, z. B. bei 12 bis
36 V von einer Batterie oder 115 V Wechselspannung. Die Masse sollte ebenfalls ein-üfi ausreichenden
Ohm'schen Widerstand aufweisen, dami: die erzeugte Wärme imstande ist, die Rückstellung des wärmerücksteilfähigen
Polymerkörpers, der mehrere Millimeter dick sein kann, zu bewirken. Es gibt zahlreiche geeignete
Polymere zur Verwendung m diesen Massen, insbesondere
sind vernetzte kristalline Polymere, z. B. diejenigen der US-PS 30 86 242 nützlich.
Die Schicht oder die Schichten des leitenden Körpers aus Polymer können entweder einen konstanten oder
einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes aufweisen. Vorzugsweise zeigt ein für eine wärmerückstellfähige
Membran verwendetes PTC-Material wenigstens einen 6fachen Anstieg des Widerstandes
in einem Bereich von 300C oberhalb von Ts auf. Ein
Material mit konstanter Heizleistung hat einen Widerstand, der mit der Temperatur ansteigen kann, der jedoch
keine Temperatur aufweist, bei der sein Widerstand so schnell ansteigt, daß es für die meisten Zwecke
ein Isolator wird. Innerhalb des Zusammenhangs dieser Anmeldung wird als ein Material mit konstanter Heizleistung
ein Material angesehen, dessen Widerstand nicht um mehr als das 6fache in einem Temperaturbereich
von 300C zwischen 25° C und dem Schmelzpunkt
des Polymeren oder einer höheren Temperatur, wenn das Polymere zwecks Verleihung von Strukturstabilität
oberhalb des Schmelzpunkts vernetzt wurde, ansteigt. Vorzugsweise weist es einen spezifischen Widerstand
von wenigstens 1 Ohm/Querschnittseinheit (1 Ω/square) bei 25° C auf, bezogen auf eine Materialdicke von
1 mil(= 0,025 mm).
Für die Zwecke der Erfindung geeignete Materialien
mit konstanter Heizleistung sind bekannt. In vielen Fällen kennen die in PTC-Massen verwendeten Polymeren
in Massen konstanter Heizleistung verwendet werden, indem in das Polymere ein größerer Anteil ehies leitenden
Füllstoffs als bei PTC-Massen eingearbeitet wird. Wenn die Ts von Massen, die PTC-Charakter aufweisen,
groß genug ist, können diese Massen als Materialien konstanter Heizleistung verwendet werden.
Die Einzelheiten, die PTOMaterialien und Materialien
konstanter Wattleistung, die in wärrneräckstellfähigen
Gegenständen gemäß der Erfindung geeignet sind, sind in der BE 8 33 916 beschrieben.
Vorteilhaft enthäh die Elektrode verlitztes Material
aus jedem beliebigen geeigneten leitfähigen Material. Vorzugsweise sind die Litzen hergestellt aus einem Material
mit niedriger spezifischer Widerstand, weiches niedriger im Preis ist z. B. verlitzter Kupferdraht und
vorzugsweise 28 bis 40 Gauge-Draht-Litze. Litzen aus
anderen Metallen einschließlich Legierungen und aus zwei Komponenten bestehenden Metallätzen, Verbundmaterialien
aus Metalt und Polymerfasern, metallbeschichtete Polymerfasern oder leitende Kohlenstoffasern
können ebenfalls verwendet werden.
Die Elektrode muß ausreichend biegsam sein, damit, wenn sie in die Polymermasse eingearbeitet wird, in
ihren Abmessungen in gleichem Ausmaß deformiert werden kann, wie die Masse, wenn letztere auf oberhalb
des Kristallschmelzpunktes erhitzt wird, um sie wärmerückstellfähigzu
machen.
Zusätzlich sollte die Elektrode die Rückstellfähigkeit des wärmerückstellfähigen Polymerkörpers nicht wesentlich
behindern. Solche Elektroden sind vorteilhaft imstande sich um wenigstens 100% in ihren Abmessungen,
z. B. in Länge und Breite oder, wenn sie rohrförmig
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wärmestabilen Zustand, zu ändern, vorzugsweise um wenigstens 300%. Jedoch ist jedes Gewebe, das mit dem
wärmerückstellfähigen Polymerkörper zwischen seinem Anfangszustand, dem rückstellfähigen Zustand und
dem rückgestellten Zustand deformiert werden kann, für die Zwecke der Erfindung geeignet. Die Eignung
eines gegebenen Materials kann daher leicht durch simple Routineexperimente für jeden Einzelfall bestimmt
werden.
Geeignete Elektrodengewebe können durch bekannte Techniken, z. B. Weben, Wirken oder Klöppeln, hergestellt
werden. Von diesen wird Umklöppeln bevorzugt, weil bei Verwendung dieser Technik Elektroden
mit guter Nachgiebigkeit oder Flexibilität erhalten werden. Bevorzugt lassen sich diese Elektroden leicht bei
dem Deformationsprozeß, der die Polymermasse wärmerückstellfähig macht, dehnen, und weisen weiter ein
Minimum an Widerstand gegen die Rückstellung des wärmerückstellfähigen Körpers aus leitendem Polymer
auf. Vorteilhaft bestehen umklöppelte Elektroden aus rohrförmigen Litzen, die bevorzugt um einen Kern aus
thermoplastischem Material herum geflochten oder geklöppelt sind. Eine rohrförmige Umklöppelung mit einem
hohen Klöppelwinkel, bezogen auf die Achse des Rohres, z. B, von einem Winkel größer als annähernd 50
und vorzugsweise annähernd 75°, sind besonders vorteilhaft. Eine geeignete Umflechtung wird unter Verwendung
von 16 Trägern aus je 4 Litzen von verzinntem Kupferdraht (38 AWG = american wire gauge) bei einem
Flechtwinkel von 75° um einen zylindrischen Kern erhalten, der rohrförmig ist und aus einem leitenden
oder nicht leitenden thermoplastischen Material besteht,
und einen Außendurchmesser von 0,64 cm hat Vorzugsweise besteht der zylindrische Kern aus einem
leitfähigen Material, das mit dem Polymeren aus dem der wärmerückstellfähige Körper hergestellt ist, verträglich
isL Gewöhnlich wird das umflochtene Rohr auf oberhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen
Kerns erhitzt und dann flachgedrückt, wobei darauf geachtet wird, daß ein Verstrecken der Umflechtung
im Verlauf dieser Deformation vermieden wird. Für einige
Zwecke, z. B. wenn es erwünscht ist, daß das Rohr anstelle einer Längsdehnbarkeit radial ausdehnbar ist,
können niedrigere Umflechtungswinkel angewendet werden. Die Umflechtungseigenschaften eines radial expandierten
Rohrs sind in der US-PS 32 53 619 beschrieben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer umflochtenen
Elektrode,
F i g. 2, 3 und 5 bis 7 perspektivische Ansichten von fünf verschiedenen Ausführungsformen von wärmerückstellfähigen
Heizvorrichtungen und
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer Elektrodenbaueinheit.
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer Elektrodenbaueinheit.
In F i g. 1 weist die umflochtene Elektrode 10 eine rohrförmige Umflechtung 11 auf, die über einen hohlen
rohrförmigen Kern 12 gewickelt ist. In F i g. 2 weist die
ίο wärmerückstellfähige Heizvorrichtung 13 eine Vielzahl
von Elektroden 10 nach dem Flachdrücken auf, die in eine Schicht 14 aus einer PTC-Masse, wie vorstehend
beschrieben, eingebettet sind. Die Elektroden 10 haben eine gemeinsame Grenze mit der PTC-Schicht. Benachbarte
Elektrodenpaare 10 sind in Serie zu einer Stromquelle 15 geschaltet.
Im Betrieb wird Strom zwischen die Elektroden durch die PTC-Massc geleitet. Nach Erzeugung einer ausreichenden
Wärme wird die Rückstellung der Heizvorrichtung 13 bewirkt. Die PTC-Schicht 14 ist sowohl in einer
als auch in zwei Richtungen deformierbar, d. h. in einer Richtung, um die Trennung der Elektroden zu bewirken
und/oder in einer Richtung, um eine Dehnung der Heizvorrichtung 13 längs der Achse der Elektroden 10 zu
bewirken, um Wärmerückstellfähigkeit zu verleihen. Eine herkömmliche starre Elektrode erlaubt eine Deformation
,vjr in einer Richtung auf die Trennung der Elektrode
10. Da die Trennung der Elektroden den Stromweg vergrößert und dadurch den Widerstand der Heizvorrichtung
13, wird hierdurch d:e Energieabgabe des Gegenstandes 13 im expandierte)? Zustand begrenzt.
In Fig.3 weist die wärmerückstellfähige Heizvorrichtung
zwei Schichten von Elektroden 10 auf, die in einer Schicht 14 aus einer PTC-Polymermasse eingebettet
sind. Die Elektroden 10 in der oberen Schicht sind parallel miteinander und in Reihe mit denen der unteren
Schicht durch die Polymerschicht verbunden. Eine Schicht von Elektroden 10 ist in F i g. 4 vor der Einarbeitung
in die wärmerückstellfähige Heizvorrichtung dargestellt. Jede Schicht hat an beiden Enden eine Verteilerelektrode
16. Die Verteilerelektroden 16 sind Gewebeelektroden und können an den Elektroden 10 haften,
indem ihr thermoplastischer Kern auf oberhalb des Erweichungspunkts erhitzt und sie zusammengepreßt
werden, oder durch übliches Punktschweißen oder Löten. Die Verteilerelektroden 16 werden verwendet, um
die Energie zu den Elektroden 10 jeder Schicht zu verteilen. Die wärmerückstellfähige Heizvorrichtung kann
entlang und/oder senkrecht zur Längsachse der Elektroden
10 verformt werden.
Die wärmerückstellfähigen Gegenstände der F i g. 2 und 3 können anstelle einer PTC-Masse eine Polymermasse
mit konstanter Heizleistung enthalten.
In F i g. 5 enthält die wärmerückstellfähige Heizvorrichtung 17 einen Satz Elektroden 10, die in eine Schicht 18 einer Polymermasse mit konstanter Heizleistung eingebettet sind, sowie einen zweiten Satz von Elektroden 10, die in eine Schicht 19 einer PTC-Polymermasse eingebettet sind.
In F i g. 5 enthält die wärmerückstellfähige Heizvorrichtung 17 einen Satz Elektroden 10, die in eine Schicht 18 einer Polymermasse mit konstanter Heizleistung eingebettet sind, sowie einen zweiten Satz von Elektroden 10, die in eine Schicht 19 einer PTC-Polymermasse eingebettet sind.
In F i g. 6 ist eine wärmerückstellfähige Heizvorrichtung gezeigt, die drei Schichten von Polymermassen
enthält Zwei Sätze von Elektroden 10 sind in zwei Schichten 21 und 22 eines Polymermaterials konstanter
Heizleistung eingebettet, die sandwichartig eine Schicht 23 aus einem PTC-Polymermaterial einschließen.
In einem wärmerückstellfähigen Gegenstand, in dem lediglich dünne Filme von PTC-Massen verwendet werden,
und der Strom in der Ebene des Films fließt, wurde
gefunden, daß selbst bei mäßigen Energieabgaben das Phänomen der »Heißlinie« auftritt, wo lediglich ein
schmales Band der PTC-Schicht als Heizeinrichtung funktioniert. Dieses Problem wurde bereits in der BE
8 33 916 diskutiert.
Die Temperatur Tn bei der der Widerstand eines
PTC Materials scharf ansteigt, liegt bei oder unterhalb
des Kristallschmelzpunkts für kristalline Polymere. Diese Polymere unterliegen, wenn sie in einer wärmerückstellfähigen
Form vorliegen, der Rückstellung oberhalb ihres Kristallschmelzpunkts, und eine ausreichende Beweglichkeit
für eine wirksame Rückstellung erfordert Temperaturen, die wenigstens 100C oberhalb des Kristallschmelzpunkts
liegen. Ein Schichtsystem, wie z. B. in F i g. 5 oder 6 gezeigt, weist einen relativen Widerstand
zwischen der Schicht oder den Schichten von Material konstanter Heizleistung und der Schicht aus PTC-Matei
iai auf, so daß uie SCmCiii köiisiäfiier Kciiieisiüiig sich
zuerst erhitzt, wenn ihr Widerstand höher ist als der Widerstand der Schicht der PTC-Masse. Der Gegenstand
kann so oberhalb von T, erhitzt werden, indem das Material konstanter Heizleistung rasch erhitzt wird, bevor
Wärmeleitung die Temperatur der PTC-Masse auf T1 erhöht und hierdurch den Stromfluß unterbricht.
Eine wirkungsvollere Methode zur Überwindung der Nachteile der »Heißlinie« wird durch eine Struktur erreicht,
in der eine einen relativ geringen Widerstand aufweisende, thermische isolierte Schicht aus Material
konstanter Heizleistung zwischen einer Heizschicht aus einen> Material konstanter Heizleistung und einer
Schicht aus PTC-Masse angeo<xinet ist, wie F i g. 7 zeigt. Die wärmerückstellfähige Heßvorrichtung 24 enthält
eine Schicht 25 aus Material konstanter Heizleistung mit relativ hohem Widerstand, eine wärmeisolierende
Schicht 26 von relativ geringem Widerstand und eine Schicht 27 einer PTC-Masse *nn mittlerem Anfangswiderstand.
Die Schicht 26 kann aus einem geschäumten Polymermaterial hergestellt sein, so daß sie gute thermisch
isolierende Eigenschaften aufweist. Wenn Strom angelegt wird, wird die Schicht 25 erhitzt, die Schicht 27
ist jedoch thermisch abgeschirmt durch die Schicht 26 und ihr Temperaturanstieg bleibt hinter dem der
Schicht 25 zurück. Daher kann die Schicht 25 auf oberhalb
des Kristallschmelzpunkts des wärmerückstelSfähigen
Teils erhitzt werden, bevor die Energie dadurch abgeschnitten wird, daß die Temperatur der PTC-Masse
T1 erreicht Thermische Leitfähigkeitseffekte erlauben,
daß der gesamte Gegenstand schließlich auf oberhalb der Rückstelltemperatur erhitzt wird, d. h. den Kristallschmelzpunkt
um einen Betrag, der eine wirksame Rückstellung sicherstellt Die Schicht 25 kann auch aus
einem PTC-Material bestehen, vorausgesetzt daß dieses eine höhere Ts hat als Schicht 27.
Es müssen nicht alle Schichten einer vielschichtigen
wärmerückstellfähigen Heizvorrichtung wärmerückstellfähig sein, vorausgesetzt, daß wenigstens eine
Schicht wärmerückstellfähig ist und eine ausreichende »Standfestigkeit aufweist, um die anderen Schichten in
dem deformierten Zustand zu halten, oder daß die Schicht eine ausreichende Rückstellkraft hat, die die anderen
Schichten in Richtung auf die wärmestabilen-Konfiguration zwingt In diesem Fall brauchen die anderen
Schichten nicht wärmerückstellfähig zu sein.
Bei der Ausführungsform sind die Elektroden 10 in
einer Schicht aus einer Polymermasse eingebettet Dies wird vorteilhaft erreicht durch Anordnung der Elektroden
zwischen zwei polymere Unterschichten, die anschließend miteinander verbunden werden, z. B. Unterschichten,
die auf oberhalb ihres Erweichungspunkts erhitzt worden sind und unter Verwendung von Laminierrollen
laminiert worden sind.
Obwohl die gezeigten Heizvorrichtungen relativ planar sind, können auch Heizvorrichtungen von regulärer
oder unregelmäßiger Bauweise hergestellt werden, z. B. können rohrförmige Heizvorrichtungen mit einer Vielzahl
von in dem Rohr angeordneten Gewebeelektroden und/oder mehreren Schichten entweder parallel zur
Längsachse des Rohrs oder senkrecht hierzu angewandt werden. Ein besonders bevorzugter Gegenstand wird in
der BE 8 33 916 und in der DE-OS 25 43 338 beschrieben. Alternativ kann die rohrförmige Struktur um eine
zylindrische Leitung angeordnet werden und nach der Installation dazu benutzt werden, das Innere der Leitung
zu erhitzen, um Einfrieren oder Aussalzen von Feststoffen zu verhindern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Elektrische, wärmerückstellfähige Heizvorrichtung,
bestehend aus einem Körper aus leitendem Polymer und metallischen Elektroden, dadurch
gekennzeichnet, daß
die erste Schicht aus Material konstanter Heizleistung und die zweite Schicht aus PTC-Material wenigstens
eine Elektrode enthalten und wobei der Widerstand der Zwischenschicht konstanter Heizleistung
geringer ist als der Widerstand der ersten Schicht konstanter Heizleistung und der zweiten
Schicht aus PTC-MateriaL
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