DE3917873C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizplatte, insbesondere zur Bildung einer Fußboden- oder Innenwandheizung, unter deren Oberflächenbelag eine oder mehrere Heizschlangen in mäan­ drisch verlaufenden Kanälen eingefaßt sind.

Bei bekannten Heizplatten etwa dieser Art (vgl. Offenle­ gungsschriften DE 30 32 968 und DE 34 41 412) sind in deren eine Fläche oberflächlich verschließbare Rinnen einge­ schnitten, die zur Aufnahme von Wärmeträgerrohren oder ins­ besondere elektrischen Heizleitern dienen. Diese Wärme­ übertrager sind mit einem schlangenförmig gewundenen bzw. mäandrischen Verlauf angeordnet, um eine maximale Flächen­ leistung bei minimaler Energiezufuhr zu erreichen. Da bei diesen bekannten Ausführungen der Durchmesser der rohr- oder schlauchförmigen Wärmeübertrager etwa der Breite der Rinne oder Führungsnut entspricht, steht für die Wärmeüber­ trager bei Dehnung oder beispielsweise altersbedingter Schrumpfung nicht ausreichend Bewegungsspielraum zur Verfü­ gung. Dies kann zu mechanischen Spannungen, Druck oder gar zum Bruch oder Reißen der Wärmeübertrager, vor allem wenn sie als Heizleiter ausgebildet sind, führen.

Diese Beanspruchungen werden auch nicht dadurch reduziert, daß man - wie die AT-PS 3 25 726 vorschlägt - an den äußeren Begrenzungsflächen des Heizplattengrundkörpers eine Wärmedehnschicht aus einem zusammendrückbaren, vorzugsweise elastischen Material flächig anbringt. Diese Anordnung hat ausschließlich den Zweck, Materialschäden aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials des Heizplattengrundkörpers und des Baumaterials, in welchem die Heizplatten eingebettet sind, zu vermeiden, insbesondere einer Rißbildung im Einbettungsmaterial vorzubeugen. Zwischen Heizschlangen und Heizplatten bei Erwärmung auftretende mechanische Spannungen lassen sich durch Anbringen einer solchen Wärmedehnschicht jedoch nicht vermeiden.

Demzufolge ist das der Erfindung zugrundeliegende Problem, die Lebensdauer der Heizplatten dadurch zu erhöhen, daß die den Werkstoff des Heizplattengrundkörpers belastenden Einflüsse des Heizbetriebs vermieden oder zumindest auf annehmbare Werte reduziert werden. Diese schädigenden Einflüsse resultieren vor allem aus den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe von Heizplatte und Heizschlange. Mit einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es darüber hinaus möglich, einer Überhitzung der Heizplatte entgegenzuwirken, um chemische Veränderungen und/oder vorzeitiges Altern der Heizplatte zu verhindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung mehrere alternative Maßnahmen vor, welche das gemeinsame Merkmal aufweisen, daß eine oder mehrere Kompensationseinrichtungen vorhanden sind, die jeweils in den Mäanderbereichen, für die Heizschlangen Spielraum zum Dehnen oder Schrumpfen schaffend, angeordnet sind.

Eine erste Möglichkeit zur Realisierung dieser Kompensationseinrichtung besteht darin, wenigstens eine im Mäanderbereich der Heizschlange bzw. des (Führungs-) Kanals liegende Kanalerweiterung, insbesondere -verbreiterung auszubilden. Diese Anordnung zeichnet sich vor allem durch einfachen Aufbau und Herstellbarkeit in wenig aufwendigen Arbeitsschritten aus. So kann eine derartige Kanalerweiterung beispielsweise mittels eines scheibenförmigen Fräsers (z. B. ähnlich einem kreisrunden Sägeblatt), der quer zu seiner Drehebene bzw. in Richtung seiner Drehachse bewegt wird, hergestellt werden; eine entsprechende alternative Herstellungsmöglichkeit besteht darin, ein um eine zur Plattenfläche senkrechte Achse rotierendes Werkzeug, wie z. B. einen kreisringförmigen Schneidkopf eines Kronenfräsers, auf die Oberfläche zu fixieren und zu drücken und in vorbestimmtem Bewegungsspiel umzusetzen, je nach Anzahl der anzubringenden Kanalerweiterungen für Heizschlangenmäander. Die genannten Herstellungsmethoden führen zu der erfindungsgemäßen Ausbildung mit eckigen und/oder rundlichen Grundformen der Kanalerweiterungen.

Andererseits ist es möglich, die erfindungsgemäße Kompensationseinrichtung in Form von zumindest im Bereich der auf einer Seite der Heizplatte befindlichen Mäander angeordneten, gegenüber der Heizplatte beweglichen Lagerungen zur Aufnahme der in Richtung der geraden Teilstücke der Heizschlangen auftretenden Wärmedehnungen auszubilden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht die Konkretisierung des Erfindungsgedankens darin, daß die Kompensationseinrichtung als ein oder mehrere Lagerungselemente ausgebildet ist, welche die Heizschlangenmäander unter Aufnahme von deren Ausgleichsbewegungen halten, umgeben und/oder ein- bzw. umfassen. Hierbei ist es der primäre Zweck dieser Lagerungselemente, die temperaturbedingten Längenänderungen der Heizschlangen besonders in deren kritischen Mäanderbereichen in die Funktionszuverlässigkeit gewährleistende Bahnen zu lenken.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die beweglichen Lagerungen von innerhalb der Heizschleifen angeordneten, in Richtung der geraden Teilstücke der Heizschlangen beweglichen Ausgleichskörpern gebildet werden, wobei die Ausgleichskörper durch elastische Elemente, die in einem bestimmten Ausmaß zusammengedrückt werden können, an die Mäander der Heizschleifen gepreßt werden. Solche elastisch-reversibel zusammendrückbaren Ausgleichskörper lassen sich auf vielfache Art kostengünstig herstellen. Zur Bewegungskopplung mit der temperaturabhängigen Volumen- bzw. Längenänderung der Heizschlange stützen sich die aus Füllstäben bestehenden Ausgleichskörper mit Vorteil über je ein elastisches Kissen an einer Innenwand der Heizplatte ab und drücken je einen Heizschlangenmäander in Richtung auf die gegenüberliegende Innenwand. Die Füllstäbe können gleichzeitig dazu dienen, nebeneinandergelegt Führungsrinnen bzw. -kanäle für zwischen den Mäandern befindliche, geradlinige Abschnitte der Heizschlangen zu bilden. Vorzugsweise liegt ein Füllstab mit demjenigen Ende an einem Heizschlangenmäander an, welches dem mit dem elastischen Ausgleichskissen versehenen Ende abgewandt ist; dadurch wird das von der Heizschlange ausreichend entfernte Kissen gegen eine Heizplatteninnenwand gepreßt und mithin keinem beeinträchtigenden Wärmestreß ausgesetzt.

Bei Verwendung von gegenüber der Heizplatte beweglichen Lagerungen der Heizschlangenmäander ist es auch möglich, daß die Heizschleifen an einer ortsfesten Halteleiste einseitig fixiert und mit ihren gegenüberliegenden Mäanderbereichen in dafür vorgesehenen Führungskanälen eines in der Heizplatte beweglich, gegebenenfalls gegen eine Federkraft verstellbar gelagerten Ausgleichskörpers aufgenommen sind. Dieser Ausgleichskörper wird dann bei einem etwaigen Dehnungs- oder Schrumpfungsprozeß von der Heizschlange entsprechend verschoben, wobei deren Führung und Halterung unbeeinträchtigt bleibt. Eine zweckmäßige Realisierungsmöglichkeit für den Ausgleichskörper besteht in der Form einer flachen Leiste, die in Ausgangsstellung zu einer Heizplattenaußenkante parallel verlaufend angeordnet ist.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit und Vereinfachung bzw. Verbilligung der Herstellung wird mit besonderem Vorteil die verschiebbare Lagerung eines derartigen Ausgleichskör­ pers dadurch realisiert, daß er in Sand oder sonstigem pul­ verförmigen Material, das vor allem feuerfest bzw. nicht brennbar ist, eingebettet liegt. Ein solches zur Einbettung dienendes Pulver stellt eine an sich formlose Masse dar, welche Volumen- bzw. Längenänderungen der Heizschlange fol­ gende Bewegungen des Ausgleichskörpers zwar zuläßt, aber im übrigen die Heizschlangenanordnung ausreichend stabil hält.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß die Lage des Ausgleichskörpers durch eine mechanische Kopplung auf ein Thermostat übertragen wird. Die Lage des Ausgleichskörpers ist aufgrund der Wärmeausdehnung der Heizschlange proportional zu deren Temperatur und eignet sich daher sehr gut zur Erfassung des Temperaturistwerts der Heizplatte. Somit ist mittels eines Thermostats, welches auf die zugeführte Heizleistung einwirkt, eine Regelung und/oder Begrenzung der Heizplattentemperatur möglich. Dadurch wird zum einen die infolge der Wärmeausdehnung variierende Länge der Heizschleifen auf einen Maximalwert begrenzt und andererseits einem vorzeitigen Alterungsprozeß der Heizplatte entgegengewirkt.

Der Thermostat weist vorzugsweise einen oder mehrere von seinem Gehäuse vorstehende Wärmefühlerkörper zur Koppelung an den Ausgleichskörper auf. Die Integration des Koppelungsmechanismus in den Thermostat erlaubt den nachträglichen Anbau eines solchen Thermostaten an standardisierte Heizplatten.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, daß der Thermostat ein auf seiner Gehäuseaußenfläche angeordnetes Sollwerteinstellorgan aufweist. Dadurch ist es möglich, die Heizleistung einzelner oder mehrerer, bereichsweise zusammengefaßter Heizplatten gezielt einzustellen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevor­ zugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Heizplatte,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 3 eine abgebrochen dargestellte Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung den Herstellungs­ vorgang für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3,

Fig. 5 in abgebrochen dargestellter Draufsicht ein weite­ res Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Thermostaten zur Kopplung mit einer Heizplatte und

Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6.

Die Darstellung in Fig. 1 geht von einer Heizplatte 2 aus, die aus sandwichartig zusammengelegten "Wandscheiben" mit dazwischen geklemmter Heizschlange besteht. Gemäß Fig. 1 ist eine Wand entnommen, so daß in der Draufsicht eine In­ nenseite 1 der Heizplatte 2 mit darauf befindlicher Heiz­ schlange 3 erkennbar ist. Diese weist eine Vielzahl von Ab­ schnitten auf, die in Form von Mäandern 4 verlaufen; diese bilden einen Umschlingungswinkel von etwa 180° und gehen an ihren Enden jeweils in geradlinige Abschnitte 5 über. An einem Rand der Innenseite 1 der Heizplatte 2 ist eine Hal­ teleiste 6 ortsfest angebracht, z. B. mit Nieten 7 befe­ stigt, in welcher ein Teil der Heizschlangenmäander 4 auf­ genommen ist. Im Bereich des gegenüberliegenden Randes ist eine Ausgleichsleiste 8 angeordnet, welche vor allem in Be­ wegungsrichtung 9 gegenüber der Halteleiste 6 verschiebbar gelagert ist. Die bewegliche Lagerung kommt dadurch zu­ stande, daß zwischen den beiden Leisten 6, 8 eine verform­ bare Masse bildende Pulverkörner 10, z. B. Quarzsandkörner eingestreut sind. Diese erlauben bei Kontraktion der Heiz­ schlange 3 in ihrer Längsrichtung ein Verstellen der Aus­ gleichsleiste 8 in Bewegungsrichtung 9. Zudem gewährleisten die Pulverkörner 10 eine ausreichend stabile Halterung und Führung der geradlinigen Abschnitte 5 der Heizschlange 3. Zum Einfassen der Mäanderabschnitte 4 sind die Halteleiste 6 sowie die Kompensations- bzw. Ausgleichsleiste 8 jeweils mit (angedeutet gezeichneten) Nuten 11 versehen, die für die Heizschlange gleichsam Führungskanäle bilden. Deren Breite entspricht etwa dem Durchmesser der Heizschlange 3. In Fig. 1 ist die Ausgleichsleiste 8 in ihrer Ausgangsstel­ lung gezeigt, in der sie (noch) etwa parallel zur Außen­ kante 12 der Heizplatte 2 verläuft.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind auf der Innen­ seite 1 der Heizplatte 2 zueinander parallel verlaufend eine Mehrzahl von Füllstäben 13 angeordnet, die jeweils mit ihren einander parallel gegenüberliegenden Außenseiten Füh­ rungskanäle für die geradlinigen Abschnitte 5 der Heiz­ schlangen 3 bilden. Das eine Ende jedes Füllstabes 13 ist halbkreisförmig abgerundet und kann so von einem Heiz­ schlangenmäander 4 umschlungen werden. Das dem abgerundeten Ende entgegengesetzte Ende ist jeweils mit einem befestig­ ten Kissen 14 aus elastischem Material versehen, mittels welchem der Füllstab 13 gegen eine Wandleiste 15 anliegt.

Aufgrund dieser Anordnung wird das entgegengesetzte, abge­ rundete Ende elastisch federnd gegen eine weitere, gegen­ überliegende Wandleiste 16 gedrückt, wobei der Heizschlan­ genmäander 4 zwischen diesem Ende und der weiteren Wandlei­ ste 16 eingeklemmt ist. Kommt es aufgrund etwaiger Alte­ rungsprozesse zu einer Schrumpfung der Länge der Heiz­ schlange 3, führt dies zu einem Zusammendrücken der elasti­ schen Kissen 14, so daß diese als Kompensations- bzw. Aus­ gleichskörper für Heizschlangenlängenänderungen dienen. Der Vorgang des Zusammendrückens der elastischen Kissen 14 ist mittels des Pfeiles 17 in Fig. 2 veranschaulicht. Fer­ ner ist anhand des noch lose gezeichneten Abschlußfüllsta­ bes 13a ersichtlich, daß die gesamte Anordnung der Heiz­ schlange 3 mit Mäanderabschnitten 4 und geraden Abschnitten 5 einfach dadurch hergestellt werden kann, daß bei hochkant stehender, geöffneter Heizplatte 2 die geraden Heizschlan­ genabschnitte 5 und die Füllstäbe 13 abwechselnd aufeinan­ dergelegt werden; wegen der Mäanderstruktur sind dabei die elastischen Kissen 14 abwechselnd entweder an die eine Wandleiste 15 oder an die andere, gegenüberliegende Wand­ leiste 16 anzulegen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind in die Innenflä­ che bzw. Innenseite 1 der Heizplatte 2 als Führungskanäle (Einfaß-)Nuten 11 eingeschnitten, die jeweils in den Mäan­ derbereichen 4 auf eine bestimmte Breite b erweitert sind. Diese Verbreiterung b schafft Spielraum für die Heiz­ schlange 3 zur Schrumpfung oder Ausdehnung: Liegt zunächst ein Mäanderabschnitt 4 mit seinem Umfang an der äußeren In­ nenwand einer entsprechend verbreiterten Nut 11 an (wie in der oberen Hälfte der Fig. 3 angedeutet), und erfolgt ein Schrumpfungsprozeß der Heizschlange, führt deren Längenver­ kürzung dazu, daß der Heizschlangenmäander 4 mit seiner vorher frei verbliebenen Umfangsfläche zur Anlage an die innere Innenwand des verbreiterten Nutenabschnitts kommt (wie in der unteren Hälfte in Fig. 3 angedeutet). Gemäß Fig. 4 läßt sich die Erweiterung der Nut 11 im Mäander­ bereich durch eine Schneidvorrichtung, z. B. einen Scheiben­ fräser 18, leicht herstellen: Dieser wird - gemäß Fig. 4 - zunächst in Richtung 19 zur Bildung eines geradlinigen Nu­ tenabschnittes, dann senkrecht hierzu in Richtung 20 und dann in zur Richtung 19 entgegengesetzten Richtung 21 ge­ führt. Die Besonderheit besteht darin, daß bei mittlerer Arbeitsbewegung in Richtung 20 die Richtung der Drehebene des Scheibenfräsers 18 nicht verändert wird, wodurch eine Ausnehmung/Nut mit der erweiterten Breite b gebildet wird. Gemäß Fig. 5 sind die Nuten 11 in den Mäanderabschnitten 4 rundlich verbreitert, um im Fall von durchströmten Heiz­ rohren die Strömung nicht zu beeinträchtigen, oder im Fall von elektrischen Heizleitern keine Knicke und damit verbun­ dene Risse zu verursachen. Beim Aufsetzen eines Kronenfrä­ sers in einem Mäanderbereich 4 verbleibt eine kreisrunde Insel bzw. ein Zapfen 22 (vgl. Fig. 5).

Gemäß Draufsicht nach Fig. 6 ist ein Thermostat 29 auf der Außenseite seines Gehäuses 28 mit einem Einstellorgan 23 für eine mit der Heizplatte 2 gekoppelte Thermostateinrich­ tung versehen. Zur Erfassung der Außentemperatur weist die Thermostateinrichtung ferner zwei Fühlerkörper 24 auf, die im Beispiel als von der Schmalseite des Gehäuses 28 vorste­ hende Laschen realisiert sind. Gemäß der Schnittdarstellung der Fig. 7 sind die Fühlerkörper 24 zwischen zwei flächige Abdeckteile 26 des Gehäuses 28 teilweise sandwichartig ein­ gebettet, wobei im Inneren der Heizplatte 2 sich vom Füh­ lerkörper 24 eine Verbindungseinrichtung 27 zur (nicht ge­ zeichneten) Thermostateinrichtung erstreckt.

Claims (11)

1. Heizplatte, insbesondere zur Bildung einer Fußboden- oder Innenwandheizung, unter deren Oberflächenbelag ein oder mehrere Heizschlangen in mäandrisch verlaufenden Kanälen eingefaßt sind, gekennzeichnet durch eine im Mäanderbereich (4) angeordnete Kanalerweiterung, insbesondere -verbreiterung (b).

2. Heizplatte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine eckige und/oder rundliche Grundform der Kanalerweiterung.

3. Heizplatte, insbesondere zur Bildung einer Fußboden- oder Innenwandheizung, unter deren Oberflächenbelag ein oder mehrere Heizschlangen in mäandrisch verlaufenden Kanälen eingefaßt sind, gekennzeichnet durch zumindest im Bereich der auf einer Seite der Heizplatte (2) befindlichen Mäander (4) angeordnete, gegenüber der Heizplatte (2) bewegliche Lagerungen zur Aufnahme der in Richtung der geraden Teilstücke (5) der Heizschlangen (3) auftretenden Wärmedehnungen.

4. Heizplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Lagerungen von innerhalb der Heizschleifen angeordneten, in Richtung der geraden Teilstücke (5) der Heizschlangen (3) beweglichen Ausgleichskörpern gebildet werden, wobei die Ausgleichskörper durch elastische Elemente, die in einem bestimmten Ausmaß zusammengedrückt werden können, an die Mäander (4) der Heizschleifen gepreßt werden.

5. Heizplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskörper aus Füllstäben (13) bestehen, welche sich über je ein elastisches Kissen (14) an einer Innenwand (15) der Heizplatte (2) abstützen und je einen Heizschlangenmäander (4) in Richtung auf die gegenüberliegende Innenwand (16) drücken.

6. Heizplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschleifen an einer ortsfesten Halteleiste (6) einseitig fixiert und mit ihren gegenüberliegenden Mäanderbereichen (4) in dafür vorgesehenen Führungskanälen (11) eines in der Heizplatte (2) beweglich, ggf. gegen eine Federkraft verstellbar gelagerten Ausgleichskörpers (8) aufgenommen sind.

7. Heizplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskörper (8) die Form einer flachen Leiste aufweist und in seiner Ausgangsstellung parallel zu einer Heizplattenaußenkante (12) angeordnet ist.

8. Heizplatte nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskörper (8) in Sand oder sonstigem pulverförmigen Material (10) eingebettet liegt.

9. Heizplatte nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Ausgleichskörpers (8) durch eine mechanische Kopplung (24) auf ein Thermostat (29) übertragen wird.

10. Heizplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (29) einen oder mehrere von seinem Gehäuse vorstehende Wärmefühlerkörper (24) zur Koppelung an den Ausgleichskörper (8) aufweist.

11. Heizplatte nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (29) ein auf seiner Gehäuseaußenfläche angeordnetes Sollwerteinstellorgan (23) aufweist.