DE4341035A1 - Beheizung mit einer Heizeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beheizung, wie sie z. B. als räumlich verhältnismäßig kleine, jedoch leistungsstarke Heizeinheit zur Beheizung eines Mediums, wie eines Fluids, im stehenden und/oder durchlaufenden Zustand verwendet wird. Die Beheizung bildet dann für den Wärmeübergang zum Medium eine thermische Abgabefläche, welche anstatt durch einen vermit­ telnden Wärmeleitkörper unmittelbar durch die Beheizung gebildet sein kann. Die Beheizung kann zur Erhitzung und/oder Verdampfung einer Flüssigkeit, wie Wasser, verwendet werden und daher z. B. zum Einbau in einen Eierkocher, eine Spülma­ schine, ein Wasserbad, ein Warmhalte- bzw. Wasserbecken, einen Durchlauferhitzer, einen Ölkocher, eine Friteuse oder dgl. geeignet sein. Sie kann aber auch zur Erhitzung eines gasförmigen Mediums, wie Luft, verwendet werden und dann z. B. zum Einbau in die Strömungswege eines Gebläses geeignet sein. Ferner kann sie zur Erwärmung eines Feststoffgegenstandes, wie Speisegefäßen, vorgesehen und dann für den Einbau in eine Warmhalteplatte oder dgl. geeignet sein.

Die Beheizung soll zweckmäßig eine Nennleistung von mehr als 50 bis 1000 Watt aufweisen, wobei je nach den spezifischen Erfordernissen zwischen diesen Grenzwerten oder darüberhinaus jede um 10 Watt erhöhte Zwischenstufe denkbar ist. Besonders vorteilhaft ist eine Nennleistung der Heizeinheit von 250, 350, 500 bzw. 1000 Watt, da dann eine besonders günstige Leistungsabstufung für die zu beheizenden Geräte möglich ist.

Andererseits soll die Beheizung bzw. Heizeinheit eine mög­ lichst kleine Flächen- bzw. Dickenausdehnung haben, wobei statt einer eckigen Außenform auch andere, insbesondere zentrisch- bzw. spiegelsymmetrische Außenformen denkbar sind. Die kleinste Weite bzw. Kantenlänge der Außenform kann in der Größenordnung von 9 mm und die größte in der Größenordnung von 150 mm liegen, wobei bevorzugt zwischen mindestens etwa 25 mm und höchstens 60 mm vorgesehen sind. Die auf die Flächenausdehnung der Heizeinheit bezogene Leistungsdichte kann zwischen mindestens etwa 3 und höchstens 40 Watt/cm², insbesondere bei Umströmung der Basis, der Widerstände bzw. des Wärmeleiters mit einer kühlenden Flüssigkeit bis höch­ stens 400 oder 500 Watt/cm² liegen, wobei je nach den Erfor­ dernissen dazwischen jeder weitere, um 1 oder 10 Watt verän­ derte Wert denkbar ist. Die Flüssigkeit kann wäßrig oder ölig sein. Die maximale, gegebenenfalls durch geeignete Sicherungsmittel zwangsläufig begrenzte Betriebstemperatur soll höchstens 250° bis 300°C betragen, wobei die Siche­ rungsmittel zweckmäßig so angeordnet bzw. wärmeleitend mit der Heizeinheit verbunden sind, daß sie die Leistungszufuhr bereits dann teilweise oder vollständig abschalten, wenn sie selbst eine gegenüber der genannten Betriebstemperatur ge­ ringere Temperatur von z. B. 140° bis 150°C erreicht haben.

Die Beheizung oder Heizeinheit besteht vorteilhaft aus einer einschichtigen bzw. über ihre Dicke und/oder innerhalb ihrer Außenkanten einteiligen bzw. demgegenüber anders ausgebil­ deten Basis, die plattenförmig sein bzw. bis auf Bereiche eventueller Durchbrüche voneinander abgekehrte parallele größte Außenflächen aufweisen kann, welche über den größten Teil der oder die gesamte Flächenausdehnung durchgehend eben sein können.

An einer oder beiden Flächen ist ein Heizwiderstand oder sind mehrere Heizwiderstände so angeordnet, daß sie z. B. durch unmittelbare wärmeleitende Verbindung oder dgl. die Basis direkt aufheizen und dadurch beheizte Basiszonen bilden. Demgegenüber flächengrößere und innerhalb der zugehörigen Flächenausdehnung liegende Bereiche der Basis sind nicht oder thermisch wesentlich weniger direkt vom Heizwiderstand beheizt, nämlich z. B. nur durch die wärmeleitende Ankoppelung an die Basiszone. Solche Basisbereiche können auch in der beschriebenen Weise mit mindestens einem Heizwiderstand versehen sein und bilden unter Betriebsbedingungen dann einen unbeheizten Basisbereich, wenn dieser Heizwiderstand nicht oder nur mit einer Leistung betrieben wird, welche wesentlich geringer als die Betriebsleistung des der beheizten Basiszone zugehörigen Heizwiderstandes ist, da sich dann ähnliche thermische Gefälle ergeben, wie wenn im unbeheizten Basis­ bereich kein Heizwiderstand vorgesehen wäre.

Die Flächenausdehnung der unbeheizten Basisbereiche kann gegenüber derjenigen der beheizten Basisbereiche mindestens 3- bis 4-fach oder höchstens 10- bis 12-fach größer sein, wobei zwischen diesen Grenzwerten je nach den Erfordernissen jeder um die Zahl 1 erhöhte Faktor denkbar ist. Die genannte Außenweite der Basis kann gleich der größten linearen Ausdeh­ nung des unbeheizten Basisbereiches oder gegenüber dieser bzw. der rechtwinklig dazu liegenden kleinsten linearen Ausdehnung um mindestens das 1,5- bis höchstens das 8-fache größer sein, wobei je nach den Erfordernissen zwischen diesen Grenzwerten jeder weitere, etwa um 0,5 abgestufte Faktor denkbar ist.

Dadurch ergibt sich in den beheizten bzw. thermisch unmittel­ bar an den Heizwiderstand flächig angekoppelten Basiszonen eine verhältnismäßig hohe Leistungsdichte von mindestens 10 bis höchstens 350 oder 400 Watt/cm², wobei zwischen diesen Grenzwerten je nach den Erfordernissen jede weitere Abstufung um etwa 5 bis 10 Watt/cm² denkbar ist. Das hohe Gefälle der Leistungsdichte zwischen den beheizten Basiszonen und den unbeheizten Basisbereichen führt insbesondere dann zu be­ trächtlichen thermischen Spannungen in der Basis, wenn diese während einer Aufheizphase von einer unter 100°C bzw. bei Raumtemperatur liegenden Temperatur auf ihre genannte Be­ triebstemperatur in wenigen Sekunden aufgeheizt wird und eine nur verhältnismäßig geringe Wärmeleitfähigkeit von z. B. weniger als 70, 50 oder 30 Watt/m und Kelvin aufweist, da dann die am weitesten von den beheizten Basiszonen entfernten Stellen der unbeheizten Basisbereiche noch kalt sind, während die beheizten Basiszonen bereits angenähert ihre Betriebstem­ peratur erreicht haben. Dadurch kann die Basis bzw. die Heizeinheit oder die Beheizung beschädigt bzw. durch Span­ nungsbruch zerstört werden. Andererseits kann es zur Er­ zielung eines einfachen und insbesondere kostengünstigen Aufbaues vorteilhaft sein, den Flächenanteil der beheizten Basiszonen gegenüber demjenigen der unbeheizten Basisbereiche nicht über die genannten Werte zu erhöhen, um möglichst wenig Widerstandsmaterial zu benötigen.

Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, Nachteile bekannter Ausbildungen zu vermeiden bzw. Vorteile der beschriebenen Art zu erzielen oder weiter zu verbessern und insbesondere eine Beheizung zu schaffen, welche bei kleiner Flächenausdehnung, geringem Aufwand an Widerstandsmaterial und verhältnismäßig großer Nennleistung eine hohe Funktionssicherheit bzw. Standzeit hat.

Erfindungsgemäß wird in mindestens einer Betriebsphase, insbesondere in der Aufheizphase wenigstens ein unbeheizter Basisbereich, beispielsweise bezogen auf dessen von der benachbarten beheizten Basiszone am weitesten entfernte Stelle, so annähernd gleichlaufend mit der beheizten Basis­ zone durch Wärmebeaufschlagung temperiert, daß das Tempera­ turgefälle zwischen der beheizten Basiszone und dem unbeheiz­ ten Basisbereich wesentlich niedriger ist, als es wäre, wenn der unbeheizte Basisbereich nur durch Wärmeleitung innerhalb der Basis bzw. zwischen deren Außenflächen erfolgen würde.

Zweckmäßig wird die hierfür benötigte Wärmeenergie zum größten Teil bzw. ausschließlich vom Heizwiderstand bzw. von der beheizten Basiszone entnommen und dem unbeheizten Basis­ bereich über Wärmeleit-Querschnitte zugeführt, die auf dem größten Teil des Leitweges außerhalb der durch die Basis gebildeten Schicht bzw. außerhalb von deren Außenflächen liegen. Die Wärmeleitung erfolgt dabei von der Wärmekopplung mit dem Heizwiderstand quer zur Flächenerstreckung der Basis in einen Wärmeleiter und etwa parallel zur Basis entlang des Wärmeleiters sowie quer zurück in den unbeheizten Bereich, wobei dieser Wärmestrom schneller, von höherer Leistung und geringerem Temperaturabfall je Wegeinheit sein kann als derjenige Wärmestrom, welcher im wesentlichen parallel dazu durch die Basis unmittelbar an dieselbe Stelle des unbeheiz­ ten Basisbereiches gelangt. An dieser Stelle ergibt sich eine Art Wärmeleit-Kurzschluß.

Insbesondere wenn der Wärmeleiter die freiliegende ther­ mische Abgabefläche der Beheizung an seiner von der Heizein­ heit bzw. dem Heizwiderstand abgekehrten Seite bildet, kann bei der Aufheizung diese Seite heißer als die davon abge­ kehrte Seite der Heizeinheit bzw. der Basis sein, weil der Wärmeleiter bei entsprechend guter thermischer Ankoppelung von der beheizten Basiszone soviel Wärme abführt, daß diese einerseits wirksam gekühlt und andererseits mit dieser Wärme der unbeheizte Basisbereich rückbeheizt wird, so daß die gesamte Wärmeverteilung in der Heizeinheit bzw. der Basis auch in der Aufheizphase sehr gleichmäßig ist. Die Wärmeleit­ fähigkeit des Wärmeleiters ist zweckmäßig 3- bis mindestens 7- oder mehrfach höher als die der Basis, wobei der Wärmelei­ ter z. B. eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 200 Watt/m und Kelvin haben kann, während die Basis eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 24 Watt/m und Kelvin hat. Die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleiters kann derjenigen von Aluminium, Kupfer, Messing, wärmeleitfähigen Kunststoffen, Legierungen bzw. Mischungen aus den genannten Werkstoffen oder dgl. entspre­ chen und sollte zweckmäßig mindestens 100 Watt/m und Kelvin betragen, wobei der Wärmeleiter aus einem der genannten Werkstoffe hergestellt sein kann und die Wärmeleitfähigkeit wesentlich höher als die von Stahl bzw. rostfreiem Edelstahl ist.

Statt dessen oder zusätzlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Heizeinheit durch eine im wesentlichen vollflächige Anschlußverbindung bzw. eine Haftverbindung mit dem zu beheizenden Bauteil z. B. derart verbunden ist, daß im wesent­ lichen die gesamte, innerhalb der Außenkanten liegende Außenfläche der Basis lückenlos und gleichmäßig thermisch an diesen Bauteil gekoppelt ist, der den genannten Wärmeleiter bilden kann. Die Haftverbindung kann durch eine fließfähig aufgetragene und dann dauerelastisch ausgehärtete bzw. vernetzte Schicht aus einem elektrisch isolierenden Zwei- Komponenten-Kleber oder dgl., insbesondere einem Silikonkle­ ber oder Silikonelastomer, durch ein doppelseitig haftendes Klebeband, eine Ultraschall-Verschweißung, eine unmittelbare Verpressung von aneinanderliegenden Oberflächen der Basis und des Wärmeleiters oder dgl. bzw. eine beliebige Kombination solcher Ausbildungen gebildet sein.

Die spezifische Wärmeleitfähigkeit der Anschlußverbindung kann in der Größenordnung der Basis bzw. des Wärmeleiters oder wesentlich darunter, nämlich beispielsweise bei etwa 1,04 Watt/m und Kelvin liegen. Vorteilhaft wird die Anschluß­ verbindung durch Erhitzung bei etwa 100° bis 200°C bzw. bei einer Temperatur ausgehärtet, die etwa der Betriebstemperatur der Beheizung entspricht, wobei dadurch die Aushärt- bzw. Vernetzungszeit wesentlich verkürzt und/oder spannungsfrei bzw. spannungsarm gemacht werden kann.

Insbesondere, wenn der Heizwiderstand auf der dem Wärmeleiter zugekehrten Seite der Basis oder innerhalb der Anschlußver­ bindung liegt, kann im wesentlichen vollflächig in diese Anschlußverbindung noch mindestens eine Folie oder eine ähnliche elektrisch isolierende Schicht von wenigen 1000-stel Millimeter Dicke einbezogen sein, welche z. B. mit einer Haftschicht unmittelbar am Heizwiderstand und der Basis sowie auf ihrer davon abgekehrten Seite mit einer weiteren, demge­ genüber dickeren Haftschicht am Wärmeleiter jeweils über die gesamte Flächenausdehnung der Heizeinheit bzw. der Basis befestigt ist. Die nur einseitig oder beiderseits mit einer Haftschicht kaschierte Folie kann auch doppellagig sein, wobei zwischen den beiden Lagen eine Haftverbindung vorgese­ hen sein kann oder nicht, so daß die beiden Lagen auch ohne unmittelbare, abhebfeste Verbindung aneinander anliegen. Eine Lage ist haftend an der Basis bzw. am Heizwiderstand und die andere Lage mit ihrer davon abgekehrten Seite am Wärmeleiter haftend befestigt. Die Basis kann auch ohne Haftverbindung federnd an den Wärmeleiter angedrückt sein, wodurch ggf. die Folienlagen aneinandergepreßt werden. Als Isolierfolie ist insbesondere eine Polyimid-Folie oder eine Folie mit entspre­ chenden Werkstoffeigenschaften geeignet. Die wärmeleitende Anschlußverbindung kann in Bereichen außerhalb des Widerstan­ des die Basis unmittelbar mit dem Wärmeleiter verbinden und z. B. über Kantenflächen, wie Außenkanten, der Basis vorste­ hen, sowie an diese Kantenflächen nach Art von Kehlnähten anschließen, so daß einerseits ein sicherer Halt der Heizein­ heit und andererseits gewährleistet ist, daß thermisch verur­ sachte Dickenänderungen der Anschlußverbindung nicht zu Be­ lastungen des Heizwiderstandes führen.

Bei zwischenschichtfreier Befestigung der Basis an dem Wärmeleiter ergibt sich eine im wesentlichen unmittelbare Flächenverbindung zwischen diesen beiden Bauteilen. Ist eine Zwischenschicht vorgesehen, so liegt deren Dicke zweckmäßig im Bereich zwischen mindestens 10 µ und höchstens 1 bzw. 2 mm, wobei bevorzugt eine Dicke von weniger als 1/2 bzw. 1/10 mm, nämlich von etwa 50 µ vorgesehen ist. Dadurch bildet die Zwischenschicht auch bei gegenüber der Basis wesentlich geringerer Wärmeleitfähigkeit in ihrer Dickenrichtung keine nennenswerte Wärmeleitsperre, obwohl sie parallel zu ihrer Schichtebene wesentlich weniger wärmeleitend als die Basis wirkt, so daß die genannten Wärmeleitwege zur Rückbeheizung der unbeheizten Basisbereiche über den Wärmeleiter trotzdem gut wärmedurchlässig sind.

Die Zwischenschicht weist zweckmäßig einen gegenüber der Basis bzw. dem Wärmeleiter vielfach größeren thermischen Längen- bzw. Volumenausdehnungskoeffizienten auf, wobei letzterer jeweils etwa das 3-fache des Längenausdehnungsko­ effizienten beträgt. Der Längenausdehnungskoeffizient des Wärmeleiters kann z. B. über 10 bzw. unter 30 oder 25 ppm/ Kelvin liegen und etwa 1/6 bis 1/10 desjenigen der Zwi­ schenschicht betragen. Der Längenausdehnungskoeffizient der Basis ist demgegenüber noch wesentlich kleiner und beträgt etwa 1/3 bis 1/4 desjenigen des Wärmeleiters bzw. höchstens etwa 1/20 desjenigen der Zwischenschicht, wobei der Längen­ ausdehnungskoeffizient der Zwischenschicht zwischen etwa 150 und 250, insbesondere bei 200 ppm/Kelvin liegen kann. Dadurch können starke Unterschiede zwischen den thermischen Ausdeh­ nungen der Basis und des Wärmeleiters gut aufgefangen werden, insbesondere auch, weil die Zwischenschicht mit zunehmender Erwärmung an Dicke und damit an Scherelastizität zunimmt. Aluminiumoxid-Keramik weist einen Längenausdehnungskoeffizi­ ent von etwa 6,5 und Aluminium einen Längenausdehnungskoeffi­ zient von etwa 23,8 ppm/Kelvin auf. Die Zwischenschicht ist bis mindestens 300°C dauertemperaturbeständig und wirkt quer zu ihrer Schichtebene als Wärmeleiter, so daß sich ein sehr günstiger thermischer Wirkungsgrad des Wärmeübergangs von der Heizeinheit zur thermischen Abgabefläche des Wärmeleiters er­ gibt. Auch unterschiedliche Ausdehnungen der Basis in unter­ schiedlichen Basisbereichen können durch die Zwischenschicht gut aufgefangen werden.

Unabhängig von den beschriebenen Ausbildungen ist es vorteil­ haft, wenn mindestens ein langgestreckter oder geradliniger bzw. zu mindestens einer Außenkante der Basis paralleler Ab­ schnitt des jeweiligen Heizwiderstandes in mindestens 2 bis höchstens 30 in Serie hintereinandergeschaltete Widerstands­ abschnitte unterteilt ist, wobei zwischen diesen Grenzwerten je nach den Erfordernissen jede weitere Zahl denkbar ist. Der Abstand zwischen benachbarten Widerstandsabschnitten ist kleiner als deren Länge bzw. Breite, wobei die Länge des je­ weils langgestreckten Widerstandsabschnittes bis zu 3- oder 4-fach bzw. höchstens 6-fach größer als seine Breite sein kann und zweckmäßig etwa doppelt so groß wie diese Breite ist, während der Zwischenabstand nur etwa der Hälfte dieser Breite entspricht.

Die genannten Maße und Verhältnisse gelten insbesondere bei vollflächiger thermischer Ankoppelung der Widerstandsab­ schnitte auch für die beheizten Basiszonen, wobei auch im Winkel und Abstand aneinander anschließende Widerstandsab­ schnitte vorgesehen sein können. Vorteilhaft sind Wider­ standsabschnitte hinsichtlich ihrer geometrischen bzw. thermisch wirksamen Anordnung annähernd gleichmäßig über den gesamten Umfang der Basis ringartig geschlossen sowie mit etwa konstantem Abstand von den Basisaußenkanten angeordnet, so daß sich eine sehr gleichmäßige thermische Belastung der Basis beim Anheizvorgang ergibt. Hierfür können auch die im Winkel in Serie aneinander anschließenden Widerstandsab­ schnitte geringfügig größer bzw. Leistungsstärker als die dazu benachbarten Widerstandsabschnitte sein. Je nach gefor­ derter Leistung von z. B. etwa 1000 Watt, kann auch im Abstand innerhalb eines äußeren, zu den Basisaußenkanten nächsten Heizwiderstandes mindestens ein weiterer Heizwiderstand angeordnet sein und ebenfalls etwa konstante Abstände zu den Basisaußenkanten haben bzw. ringartig geschlossen sein. Der jeweilige äußere bzw. innere Heizwiderstand kann in zwei etwa gleich große bzw. leistungsstarke Einzelwiderstände insofern unterteilt sein, als diese parallelgeschaltet angeschlossen sind, jedoch nur über zwei Anschlußstellen, die jeweils zwei benachbarte Widerstandsabschnitte verbinden.

Obwohl andere Widerstandsausbildungen möglich sind, ist es zweckmäßig, den jeweiligen Widerstand, Einzelwiderstand bzw. Widerstandsabschnitt als Dickschichtwiderstand auszubilden, der in pasteusem Zustand auf die zugehörige Außenfläche der Basis aufgedruckt und dann ausgehärtet wird, so daß er eine Schichtdicke von z. B. etwa 15 bis 20 µ hat. Der Werkstoff des Widerstandes ist vorteilhaft rutheniumoxidhaltig. Elektrisch leitende Leiterverbindungen zwischen den Widerständen, Einzelwiderständen bzw. Widerstandsabschnitten können durch Schichten der beschriebenen Art gebildet sein, die jedoch gegenüber den heizwirksamen Widerständen einen wesentlich geringen Widerstandswert haben und z. B. Silber, Palladium und/oder Platin enthalten, wobei ihre Schichtdicke zwischen etwa 12 und 15 µ liegen kann. Diese Leiterschichten, die auch zur elektrischen Verbindung mit Anschlußgliedern für Geräte­ leitungen, Steuerelementen oder dgl. dienen, werden zuerst auf die Basis aufgebracht, wonach die Widerstandsschichten so aufgebracht werden, daß beide Enden des jeweiligen Wider­ standsabschnittes zwei im Abstand zueinander liegende Leiter­ schichten geringfügig überdecken und dadurch mit diesen elektrisch leitend verbunden sind.

Durch die beschriebene Ausbildung kann mit einem verhältnis­ mäßig geringem Aufwand an Widerstandsmaterial bzw. bei verhältnismäßig geringem Flächenanteil der unmittelbar beheizten Basiszonen eine sehr hohe Heizleistung erreicht werden, wobei bei nur einem einzigen, entlang der Basisaußen­ kanten verlaufenden Heizwiderstand bzw. Heizkreis etwa 600 Watt Heizleistung und bei zwei ineinanderliegenden, gegebe­ nenfalls parallelgeschalteten Heizkreisen ein Heizwiderstand von etwa 1000 Watt bei einer Flächengröße der Heizeinheit bzw. Basis von nur etwa 25 cm² erreicht werden kann. Eine solche Ausbildung eignet sich insbesondere zur Erwärmung bzw. Erhitzung der genannten Flüssigkeiten, weil diese dann über den Wärmeleiter als Aktivkühlung für die Heizeinheit bzw. die Basis dienen.

Die Plattendicke der Basis liegt zweckmäßig wesentlich unter oder etwa in der Größenordnung der Dicke des Wärmeleiters sowie vielfach über der Dicke der Zwischenschicht, nämlich zwischen mindestens etwa 0,4 bis höchstens 6 mm, wobei bevorzugte Zwischenwerte bei 0,6, 0,8, 1,0 und 1,3 mm liegen. Die Plattendicke ist zweckmäßig über die gesamte Erstreckung der Basis konstant, so daß sich eine sehr einfache Herstel­ lung ergibt.

Unabhängig von den beschriebenen Ausbildungen ist es vorteil­ haft, wenn Sicherungsmittel vorgesehen sind, welche bei einer Überhitzung und/oder Ablösung der Heizeinheit vom Wärmeleiter bzw. vom zu beheizenden Bauteil eine Unterbrechung der elektrischen Leistungszufuhr und/oder eine derartige Zerstör­ ung der Heizeinheit bewirken, daß der durch sie gebildete Stromkreis unterbrochen wird. Ein Schutzschalter kann unmit­ telbar an der Basis, zweckmäßig an deren vom Wärmeleiter abgekehrten Außenseite befestigt und mit dem jeweiligen Heizwiderstand thermisch im wesentlichen ausschließlich durch Wärmeleitung über die Basis, die Zwischenschicht und/oder den Wärmeleiter gekoppelt sein, so daß ein thermodynamisch wirksames Fühlelement, wie ein Bimetall, die Abschaltung bereits bewirkt, wenn es eine gegenüber dem Wärmeleiter niedrigere Temperatur hat. Diese, bei steigender Temperatur gegebene Wirkungsweise wird im Dauerbetrieb insbesondere dann umgekehrt, wenn ein Medium mit verhältnismäßig niedrigem Siedepunkt zwischen etwa 100° und 180°C erwärmt wird, weil in diesem Fall die Temperatur der Basis an ihrer vom Wärme­ leiter abgekehrten Seite und im Zentrum des unbeheizten Basisbereiches höher liegen kann als auf der dem Wärmeleiter zugekehrten Seite.

Fällt dagegen die Heizeinheit wegen Zerstörung der thermi­ schen Anschlußverbindung vom Wärmeleiter ab, so wird die Kühlwirkung durch den Wärmeleiter bzw. dem zugehörigen Bauteil und das zu beheizende Medium unterbrochen und die Basis gegebenenfalls vor Ansprechen des Schutzschalters in kürzester Zeit so stark aufgrund der weiteren Leistungszufuhr partiell aufgeheizt, daß die Basis durch Wärmespannungen platzt, der Heizwiderstand im Bereich der Risse zwischen den Basis-Bruchstücken ebenfalls reißt und so der Stromkreis bereits nach höchstens 1 bis 2 oder 3 bis 4 Sekunden unter­ brochen wird.

Anstatt den Schutzschalter, Anschlußglieder für Gerätelei­ tungen oder dgl. durch Lötung bzw. mit Leiter- oder Lötpaste an der Basis zu befestigen, können diese auch durch Schwei­ ßung befestigt werden, wodurch sich eine wesentlich höhere Temperaturfestigkeit, nämlich eine Temperaturfestigkeit ergibt, die oberhalb derer der Zwischenschicht liegt. Um im Falle einer Heizeinheit mit zwei oder mehr Heizkreisen die genannten zusätzlichen Bauteile mit Abstand innerhalb des Außenumfanges der Basis unterbringen zu können, können die beiden Heizkreise geringfügig exzentrisch zueinander liegen, wodurch zwischen ihnen unbeheizte streifenförmige Basis­ bereiche größerer und kleinerer Breite gebildet und die breiteren Basisbereiche für die Anordnung dieser Bauteile geeignet sind.

Als Schutzschalter sind insbesondere Unterbrecher bzw. Anordnungen geeignet, wie sie in der deutschen Patentanmel­ dung P 43 04 436.0 erläutert sind, auf die wegen weiterer Merkmale und Wirkungen zur Einbeziehung in die vorliegende Erfindung Bezug genommen wird. Im Gegensatz zu einem eben­ falls denkbaren PCT-Temperaturwächter kann auch ein mechani­ scher Temperaturschalter, wie ein Schnappschalter vorgesehen sein, welcher durch eine gesonderte, gegenüber den Heiz­ widerständen wesentlich leistungsschwächere und mit diesen parallelgeschaltete Steuerbeheizung und/oder durch eine entsprechende thermische Verformung seines Bimetalles im Unterbrechungszustand gehalten werden kann, obwohl der oder die Heizwiderstände abgeschaltet sind.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung und aufanderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausfüh­ rungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Beheizung in Ansicht auf die Heizebene,

Fig. 2 die Heizeinheit gemäß Fig. 1 in Ansicht parallel zur Heizebene,

Fig. 3 einen Ausschnitt der Fig. 2 in wesentlich vergrößerter, geschnittener und um 180° verdrehter Darstellung,

Fig. 4 und 5 weitere Ausführungsformen in Darstellungen nach Fig. 3,

Fig. 6 und 7 eine weitere Ausführungsform in Darstellungen entsprechend den Fig. 1 und 2 und

Fig. 8 und 9 zwei weitere Ausführungsformen in Darstel­ lungen entsprechend Fig. 6.

Die Beheizung 1 weist eine vollständig als vormontierte Baueinheit ausgebildete Heizeinheit 2 auf, die ihrerseits als flächengrößten sowie in Ansicht gem. Fig. 1 an einer bis vier Seiten am weitesten vorstehenden Bauteil eine plattenförmige Basis 3 aufweist, welche den Träger für alle übrigen Bestand­ teile der Heizeinheit 2 bildet. Die aus einer ebenen Platte herausgetrennte Basis 3 ist im wesentlichen zug-, druck- und/oder biegesteif, spröde brechend und über ihre Gesamt­ dicke durchgehend einteilig aus Keramik oder dgl. mit einer Dicke in der Größenordnung von etwa 1 mm hergestellt. Sie trägt eine Widerstandsanordnung 4 mit im wesentlichen zwei Heizwiderständen 5, 6, von denen einer oder beide näher bei den Außenkanten der Basis 3 als bei deren Zentrum so liegen können, daß ein vom jeweiligen Heizwiderstand im wesentlichen eingeschlossenes Feld flächengrößer als das diesen außen um­ gebende bzw. das von ihm bedeckte Feld ist. Die Basis 3 ist mit einer Plattenfläche an Wärmeleitmitteln bis zu ihrem Außenumfang befestigt, welche im wesentlichen durch einen plattenförmigen Wärmeleiter 7 mit einer Dicke in der Größen­ ordnung von 2 mm gebildet ist. Im Bereich der Basis 3 ist der Wärmeleiter 7 durchgehend eben sowie ebenenparallel zur Basis 3 vorgesehen. Auf der vom Wärmeleiter 7 abgekehrten Seite trägt wie Basis 3 im Feld innerhalb eines äußeren Heizwider­ standes 5 bzw. annähernd im Zentrum einen Schalter 8 oder dgl., welcher über diese Plattenseite um mehr als die Plat­ tendicke vorstehen kann und z. B. als Bimetall-Schnappschei­ ben-Thermostat ausgebildet ist. Der Schutzschalter 8 kann den Stromkreis nur für eine Teilleistung bzw. einen Widerstand oder alle Widerstände unterbrechen.

Die von der Basis 3 abgekehrte Fläche des Wärmeleiters 7 bildet unmittelbar diejenige Abgabefläche 9, über welche das zu beheizende Medium durch Berührung bzw. Anlage und wärme­ leitenden Übergang thermisch zu beaufschlagen ist, wobei der Wärmeleiter 7 wenigstens in diesem Bereich über seine im wesentlichen konstante Dicke durchgehend einteilig ausgebil­ det ist. An der davon abgekehrten Seite ist ausschließlich die Basis 3 der Heizeinheit 2 mit einer Anschlußverbindung 10 befestigt, welche eine sehr dünne Zwischenschicht 11 enthal­ ten kann, so daß die Anschlußverbindung 10 zwischen dem Wärmeleiter 7 und der Basis 3 praktisch keinerlei Wärmespei­ cherkapazität hat, sondern die von der Basis 3 kommende Wärme nahezu verzögerungsfrei an den Wärmeleiter 7 abgibt. Die Zwischenschicht 11 reicht im wesentlichen nur bis zu den im rechten Winkel zueinander liegenden Außenkanten 12 der qua­ dratischen Basis 3 und kann darüber geringfügig vorstehen, so daß sie gemäß Fig. 2 im einspringenden Winkel zwischen der Kantenfläche 12 und der zugehörigen Oberfläche des Wärmelei­ ters 7 eine verdickte Kehlnaht bildet. Hier sind alle Bauele­ mente der Heizeinheit 2 an der vom Wärmeleiter 7 abgekehrten Plattenfläche 13 vorgesehen, so daß die davon abgekehrte Befestigungs- bzw. Plattenfläche 14 ausschließlich aus einem einzigen, porigen Werkstoff besteht, welcher eine sehr gute Haftverbindung mit dem Wärmeleiter 7 gewährleistet. Der Wärmeleiter 7 steht über alle Außenkanten 12 um mehr als die Außenweite der Basis 3 vor.

Der an der Plattenfläche 13 angeordnete, strangförmig langge­ streckte Heizwiderstand 5 verläuft mit konstantem und in der Größenordnung seiner Strangbreite liegenden Abstand parallel zu den Außenkanten 12, so daß er ohne Abzweigungen einen geschlossenen, leitenden und rechteckigen bzw. quadratischen Ring bildet, der vom Zentrum der Basis 3 einen 3- bis 5-fach größeren Abstand als vom Außenumfang 12 hat. Der Heizwider­ stand 5 ist in zwei Einzelwiderstände 15 etwa gleicher Flä­ chengröße bzw. gleichen Widerstandswertes unterteilt, die jeweils U-förmig mit unterschiedlicher Schenkellänge ausge­ bildet sowie parallel geschaltet sind, wobei jeweils zwei Schenkelbeider Einzelwiderstände 15 miteinander fluchten und mit ihren einander zugekehrten Enden gemeinsam leitend ange­ schlossen sind.

Der Heizwiderstand 5 bzw. der jeweilige Einzelwiderstand 15 besteht aus in Serie hintereinander geschalteten Widerstand- Abschnitten 16, 17 von etwa 3 mm Breite und 5 bis 7 mm Länge, deren einander zugekehrte Enden in einem Abstand von etwa 1 bis 2 mm voneinander liegen. Die Abschnitte 16, 17 sind par­ allel zum Widerstand langgestreckt rechteckig und weisen über ihre Länge durchgehend konstante Widerstandsquerschnitte auf. Ihre Enden sind über schichtförmige Leiter 18, 19 miteinander verbunden, die quer zum Widerstand 5 langgestreckt sind bzw. eine gegenüber den Abschnitten 16, 17 geringfügig größere Breite haben, so daß sie von den Enden der Abschnitte 16, 17 um etwa 1/2 bis 1 mm überlappt und dadurch mit diesen elek­ trisch leitend verbunden werden. Im Bereich der zusammenfal­ lenden Eckzonen des Widerstandes 5 und der Basis 3 ist der jeweilige Leiter dreieckförmig ausgebildet und verbindet zwei im Winkel zueinander liegende Abschnitte 17, die geringfügig länger als die zwischen ihnen liegenden Abschnitte 16 sind, so daß auch die Eckzonen der Basis 3 etwa gleich thermisch belastet sind, wie deren zwischen diesen Eckzonen liegende Streifenbereiche. Alle Abschnitte 16, 17 haben jedoch gleiche Breite, Dicke bzw. Widerstandsquerschnitte. Im Bereich jedes geradlinigen Längsabschnittes des Widerstandes 5 sind drei kürzere bzw. gleich lange und zwei längere sowie ihrerseits ebenfalls gleich lange Abschnitte 16, 17 vorgesehen.

Jeder Widerstands-Abschnitt 16, 17 ist über seine gesamte Flächenausdehnung thermisch unmittelbar eng und vollflächig an die poröse Plattenfläche 13 angekoppelt, wodurch die entsprechende Fläche der Basis 3 eine unmittelbar beheizte Basiszone 20 bestimmt, die etwa um 1/5 kleiner als die Restfläche der Plattenfläche 13 ist. Diese Restfläche be­ stimmt einen unbeheizten Basisbereich 21 insofern, als dieser Basisbereich nur durch Wärmeleitung über den Querschnitt der Basis 3 von den Abschnitten 16, 17 und nicht wie die Basis­ zone 20 unmittelbar beheizt wird. Ist die Basis 3 an der von der Abgabefläche 9 abgekehrten Oberfläche 22 des Wärmeleiters 7 befestigt, so wird der Basisbereich 21 insbesondere über diesen Wärmeleiter 7 durch die Abschnitte 16, 17 beheizt; die von den Leitern 18 bedeckten Anteile des Basisbereiches 21 sind jedoch von den Abschnitten 16, 17 so eng flankiert, daß sie auch überwiegend durch Wärmeleitung in der Basis 3 be­ heizt sein können.

In Fig. 3 ist bei 23 das geometrische und thermische Zentrum des Basisbereiches 21 der Basis 3 bzw. des vom Widerstand 5 umschlossenen Feldes angedeutet, wobei dieses Zentrum 23 von dem in Fig. 3 nicht dargestellten Schalter 8 so überdeckt ist, daß dessen Temperaturfühler wärmeleitend eng an dieses Zentrum 23 bzw. die Plattenfläche 13 angekoppelt ist. Einer der Leiter 19 erstreckt sich vom Widerstand 5 unter den Schalter 8 bzw. einen an diesem vorgesehenen Anschluß, welcher mit dem Leiter 19 durch Lötung, Schweißung oder dgl. flächig verbunden sein kann.

Der andere Leiter 19 ist an ein Anschlußglied 24 für eine Geräteleitung angeschlossen, welches mit Abstand benachbart zum Schalter 8 innerhalb des vom Widerstand 5 umschlossenen Feldes an der Plattenfläche 13 befestigt ist. Beide Leiter 19 greifen mit ihren zugehörigen Enden in der anhand des Leiters 18 beschriebenen Weise zwischen die Enden zweier Abschnitte 16 bzw. zweier miteinander fluchtender Widerstandsschenkel ein. Parallel zu der am nächsten liegenden Außenkante 12 und mit etwa gleichen Abständen von den quer dazu liegenden Außenkanten 12 ist mit Abstand benachbart zum Anschlußglied 24 innerhalb des genannten Feldes ein weiteres, gleichartiges Abschlußglied 25 vorgesehen, das hier mit dem Anschlußglied 24 über einen durchgehend einteiligen Heizwiderstand 6 elek­ trisch leitend verbunden ist.

Dieser Widerstand 6 liegt parallel zum am nächsten benachbar­ ten Abschnitt des Widerstandes 5 bzw. zur zugehörigen Außen­ kante 12 und mit Abstand zwischen diesem Abschnitt und dem Schalter 8 in dem genannten Feld, wobei er wie die Abschnitte 16, 17 als Schichtwiderstand etwa gleicher Breite, jedoch größerer Länge ausgebildet ist und somit sein Bereich zur beheizten Basiszone 20 gehört. Durch die Aufteilung in Abschnitte 16, 17 bzw. 6 weist der einzelne Abschnitt eine Nennleistung von mindestens 10 bis höchstens 100 oder 50 Watt auf, wobei die Abschnitte 16 zweckmäßig eine Leistung von etwa 20 Watt, die Abschnitte 17 eine demgegenüber annähernd um die Hälfte größere Leistung von etwa 30 Watt und der Abschnitt 6 eine Leistung von etwa 50 Watt hat. Ist der Heizwiderstand 6 nicht vorgesehen, so ist das Anschlußglied 25 zweckmäßig mit dem dem Anschluß des Schalters 8 dienenden Leiter 19 elektrisch verbunden.

Der Schalter 8 weist im Abstand von der Basis 3 ein etwa parallel zu dieser frei ausragendes Anschlußglied 26 für eine Geräteleitung auf. Zum elektrischen Anschluß der Heizeinheit 2 wird, je nachdem, ob der Heizwiderstand 6 betrieben werden soll oder nicht, eines der beiden Anschlußglieder 24, 25 sowie das Anschlußglied 26 an eine Geräteleitung ange­ schlossen, so daß der Strom über den Schalter 8 dem Wider­ stand 5 bzw. den Einzelwiderständen 15 und ggf. dem Wider­ stand 6 zugeführt wird. Von den Anschlußgliedern 24, 25 kann dann eines bzw. das frei gebliebene zum Anschluß einer weiteren Heizeinheit 2 dienen, nämlich mit einem von deren Anschlußgliedern 24 bis 26 verbunden werden, so daß benach­ barte Heizeinheiten in Serie und/oder Parallelschaltung miteinander verbunden werden können.

Die Anschlußglieder 24 bis 26 sind z. B. durch Stecker, wie Flachsteckzungen, gebildet, an welchen die Geräteleitungen mit entsprechenden Gegensteckern zerstörungsfrei leicht lösbar angeschlossen werden können. Die Anschlußglieder 24, 25 sind durch winkelförmige Platten gebildet, deren einer Winkelschenkel das Anschlußglied 24, 25 bildet, während der anderen Platten- bzw. Winkelschenkel 27 mit seiner Platten­ außenseite vollflächig an der Plattenfläche 13 durch Schwei­ ßen, Löten oder dgl. befestigt ist. Zur Befestigung der An­ schlußglieder bzw. des Schalters sind keine Durchbrüche oder Vertiefungen in der Basis 3 erforderlich. Die Anschlußglieder 24, 25 stehen rechtwinklig bzw. parallel zueinander von der Basis 3 ab und weisen eine entsprechende Steckrichtung auf. Ein Teil der Leiterschichten oder alle Leiterschichten bzw. an diesen befestigte Anschlußteile können mit einer elek­ trisch isolierenden Schicht, z. B. mit Silikon im wesentlichen vollflächig bzw. geringfügig über ihre Flächenausdehnung hin­ aus abgedeckt sein, wobei diese Schicht ein Elastomer sein kann und aus ihr heraus nur die Anschlußglieder 24, 25 vor­ stehen.

Vom jeweiligen Widerstands-Abschnitt 16 bzw. der unmittelbar beheizten Basiszone 20 führt ein Wärme-Leitweg 28 quer durch die Basis 3, die Zwischenschicht 11 in den einschichtigen Wärmeleiter 7, entlang diesem sich über die gesamte Erstrec­ kung des unbeheizten Basisbereiches 21 ausbreitend sowie durch die Zwischenschicht 11 zurück in die Basis 3 und zu deren Plattenfläche 13, wobei in Fig. 3 insbesondere die Verhältnisse hinsichtlich des Zentrums 23 angedeutet sind. Ein entsprechender Wärme-Leitweg 29 führt vom jeweiligen Abschnitt 16 zwischen den Plattenflächen 13, 14 unmittelbar entlang der Basis 3 zur jeweils selben Stelle. Die Abstände zwischen benachbarten bzw. einander gegenüberliegenden Widerstandsabschnitten, die Querschnittsbemessungen der Wärmeleiter 3, 7, 11 und deren physikalische Materialeigen­ schaften, insbesondere deren Wärmeleitfähigkeiten, sind so aufeinander abgestimmt, daß der Wärmestrom 30 entlang des Leitweges 28 alle diejenigen Stellen des Basisbereiches 21 schneller und mit höherer Heizleistung erreicht als der Wärmestrom 31 entlang des Leitweges 29, welche bereits in verhältnismäßig geringem Abstand von den Basiszonen 20 liegen, wobei dieser Abstand etwa in der Größenordnung der Streifenbreite des Widerstandes 5 bzw. 6, der Basiszone 20 bzw. des zwischen dieser und der benachbarten Außenkante 12 vorgesehenen unbeheizten Streifens liegen kann, gegenüber welchem der entsprechende Abstand des Zentrums 23 und daher der thermischen Ankopplung des Schalters 8 wesentlich größer ist.

Hinsichtlich seiner Schaltfunktion wird daher der Schalter 8 im wesentlichen nur durch den Wärmestrom 30 und allenfalls vernachlässigbar auch durch den Wärmestrom 31 beaufschlagt, wenn beim Anheizvorgang ein zunächst starkes Temperaturgefäl­ le zwischen der Basiszone 20 und dem Basisbereich 21 ausge­ glichen wird. Durch diese Wärmefluß-Differenz zwischen den Wärmeströmen 30, 31 erfolgt von außerhalb der Basis 3 eine sehr schnelle Erwärmung der Basisbereiche 21 über die gesamte Basisdicke, wobei diese Erwärmung nur sehr geringfügig derjenigen hinterherläuft, welche in der Basiszone 20 über die Basisdicke gegeben ist. Alle genannten Eigenschaften können auch nur angenähert bzw. im wesentlichen wie angegeben oder davon wesentlich abweichend vorgesehen sein.

In den Fig. 1 bis 9 sind für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen, jedoch mit unterschiedlichen Buchstaben-Indizes verwendet, weshalb alle Beschreibungsteile sinngemäß für alle Ausführungsformen gelten und die Merkmale aller Ausführungsformen beliebig miteinander kombinierbar sind.

Die Heizwiderstände können auch ausschließlich an der Plat­ tenfläche 14a oder an beiden Plattenflächen 13a, 14a vor­ gesehen sein, wobei die Plattenfläche 13 bzw. 13a im Be­ triebszustand wie die zugehörigen Widerstände im wesentlichen unabgedeckt freiliegen kann. Der Widerstands-Abschnitt 16a ist gemäß Fig. 4 bis auf seine Anschlußfläche zur Plattenflä­ che 14a vollständig eng umschlossen in die Zwischenschicht 11a eingebettet, hat jedoch vom zug-, druck- und/oder biege­ steifen Wärmeleiter 7a bzw. von dessen Oberfläche 22a einen Abstand, der mindestens so groß wie seine Dicke ist. An der der Oberfläche 22a zugekehrten Schichtfläche des Widerstandes 16a kann zusätzlich zur elektrisch isolierenden Zwischen­ schicht 11a eine weitere Isolierschicht, z. B. eine doppella­ gige Folie 32, haftend anliegen, wobei dann das Material der Zwischenschicht 11a zwischen diese Folie 32 und den Wider­ stand 16a sowie zwischen die Oberfläche 22a und die Folie 32 eingreift. Der vom Widerstand 16a ausgehende Wärmestrom braucht nicht die Dicke der Basis 3a zu durchlaufen, sondern gelangt über die Oberfläche 22a unmittelbar in den Wärmelei­ ter 7a, so daß er die zugehörigen unbeheizten Basisbereiche noch schneller aufheizt.

Gemäß Fig. 5 kann die Zwischenschicht 11b auch so ausgebildet sein, daß ihre Wärmeleitfähigkeit mindestens so groß wie die der Basis 3b bzw. des Wärmeleiters 7b oder demgegenüber größer ist, wobei dann die Zwischenschicht 11b auch verhält­ nismäßig dick ausgebildet werden kann. In eng anliegendem Kontakt mit den Oberflächen 14b, 22b können wärmeleitende Partikel aus Kupfer oder dgl. vorgesehen sein, welche druck­ feste Distanzglieder zwischen der Basis 3b und dem Wärmelei­ ter 7b bilden und z. B. durch kleinste Kugeln oder dgl. derart gebildet sind, daß zwischen den Oberflächen 14b, 22b nur eine Lage von Partikeln 33 vorgesehen ist und benachbarte Partikel durch unmittelbare gegenseitige Anlage thermisch eng aneinan­ der angekoppelt sind. Alle Resträume sind mit dem genannten elastischen bzw. haftenden Material, wie einem Kleber, ausge­ füllt, welcher auch die Partikel 33 eng umschließt und gegen­ einander lagesichert. Die der Partikelgröße gleiche Dicke der Zwischenschicht 11b kann auch hier weit unterhalb von 2 oder 1 mm liegen. Bei dieser Ausbildung kann ein Teil des Wärme­ stromes 30 auch entlang der Anschlußverbindung 10b in die Basisbereiche 21 fließen.

Gemäß den Fig. 6 und 7 ist der Heizwiderstand 6c ebenfalls durch um ein Zentrum sich erstreckende, im Winkel zueinander liegende und ringartig geschlossene Widerstandsabschnitte gebildet, die jeweils zwischen zwei Eckbereichen einteilig durchgehen, in den Eckbereichen durch Leiterschichten 18c elektrisch leitend miteinander verbunden sind und parallel zum jeweils am nächsten benachbarten Längsabschnitt des Widerstandes 5c liegen. Die Heizleistung des jeweiligen Abschnittes des Widerstandes 6c kann größer als die der Abschnitte 16c, 17c sein, jedoch ist ihre Streifenbreite gegenüber der der Abschnitte 16c, 17c zweckmäßig kleiner.

Der Widerstand 6c ist gegenüber dem Zentrum des Widerstandes 5c bzw. der Basis 3c geringfügig exzentrisch versetzt, so daß die zwischen beiden Widerständen 5c, 6c begrenzte, rechteckig ringartig geschlossene Streifenzone der Plattenfläche 13c einen Winkelstreifen mit größerer Streifenbreite und einen Winkelstreifen mit kleinerer Streifenbreite bildet. In einem Schenkel des breiteren Winkelstreifens ist der langgestreckte Schalter 8c parallel zu diesem Schenkel angeordnet, und im anderen breiteren Winkelschenkel sind die Anschlußglieder 24c, 26c befestigt, von denen in Fig. 6 nur die Leiterfelder angedeutet sind, auf welchen die Anschlußglieder zu befesti­ gen sind. Das Leiterfeld 25c für das dritte Anschlußglied befindet sich im Übergangsbereich zwischen einem schmaleren und einem breiteren Streifenschenkel und bildet mit dem einen Leiter 19c eine gemeinsame Leiterschicht.

Der Widerstand 6c ist seinerseits in zwei Einzelwiderstände etwa gleicher Leistung unterteilt, die jeweils winkelförmig sind und aus zwei in Serie hintereinander geschalteten, jeweils geradlinigen Widerstands-Abschnitten bestehen. Die Einzelwiderstände des Widerstandes 6c sind dadurch parallel geschaltet, daß jeweils einer von zwei diagonal einander gegenüberliegenden Leitern 18c mit dem zugehörigen Leiter 19c eine gemeinsame Leiterschicht bildet, wodurch auch der Widerstand 6c bzw. dessen Einzelwiderstände mit dem Wider­ stand 5c bzw. dessen Einzelwiderstände 15c parallelgeschaltet sind. Das Anschlußglied 26c ist in diesem Fall unmittelbar an der Basis 3c bzw. der Plattenfläche 13c in der beschriebenen Weise befestigt, so daß der Schalter 8c nur über Leiter­ schichten der Basis 3c anzuschließen ist. Zwischen den Leiterfeldern 25c, 26c erstreckt sich unter dem Schalter 8c eine mäanderförmig verlaufende Steuerheizung 34, die unmit­ telbar auf das Schalt-Bimetall des hier als Schnappschalter ausgebildeten Schalters 8c wirkt und auch bei geöffnetem Schalter 8c weiter betrieben wird, so daß der Schalter 8c nicht wieder schließt, sondern nach Art einer Selbsthaltung geöffnet bleibt, weil die Steuerheizung 34 trotz Abschaltens der Widerstände 5c, 6c an die Leiterfelder 25c, 26c ange­ schlossen und daher in Betrieb bleibt.

Die lichte Weite des vom Widerstand 6c umschlossenen und das Zentrum einschließenden Feldes ist größer als die Breite des den Widerstand 6c bis zum Widerstand 5c umgebenden Streifen­ feldes, wobei die Basis 3c im Bereich des Zentrums mit einem kreisförmigen oder anderen Durchbruch 35 versehen sein kann, dessen Weite etwa in der Größenordnung der mittleren Strei­ fenbreite dieses Streifenfeldes liegen kann und der mit Abstand vom Widerstand 6c liegt. Dadurch können thermische Spannungen im Zentrum der Basis 3c noch weiter vermieden werden. Bei dieser Ausführungsform liegt das thermisch wirksame Schaltglied des Schalters 8c etwa in der Mitte zwischen zwei benachbarten Längsabschnitten der beiden Widerstände 5c, 6c, so daß von beiden Längsabschnitten annähernd gleiche Wärmeströme durch den hier nicht näher dargestellten Wärmeleiter zu diesem Schaltglied fließen und dieses durch die Steuerbeheizung 34 hindurch erreichen.

Da der Selbsthalte-Widerstand 34 einen wesentlich höheren Widerstandswert als der Schalter 8c hat, ist er bei ge­ schlossenen Kontakten des Schalters 8c im wesentlichen stromlos und nach Öffnen des Kontaktes bzw. erst bei Er­ reichen eines kritischen Stromwertes wird der Widerstand 34 mit der für die Selbsthaltung des Schalters 8c notwendigen Leistung beaufschlagt. Erst dann, wenn die Leistungszufuhr zur Heizeinheit 2 über die Geräteleitungen unterbrochen wird, wird auch der Widerstand 34 stromlos und die Kontakte des Schalters 8c schließen wieder.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 sind nur zwei zueinander parallele, geradlinige und jeweils einteilig durchgehende Einzelwiderstände 15d parallel zu zwei Außenkanten 12d vorgesehen, wobei der Abstand zwischen den beiden Einzel­ widerständen 15d bzw. vom Zentrum 23d wesentlich größer als von der jeweils unmittelbar benachbarten Außenkante 12d ist. Die beiden Einzelwiderstände 15d sind unter Zwischenschaltung des nicht näher dargestellten, quer zu ihnen liegenden und an Leiter 19d angeschlossenen Schutzschalters in Serie miteinan­ der geschaltet, wobei die Anschlüsse 24c, 25d mit den vom Schalter abgekehrten Enden der Einzelwiderstände 15d verbun­ den sind. Eine solche Ausbildung eignet sich insbesondere für Leistungen unter 100 bzw. 50 Watt, während die Ausbildung nach den Fig. 6 bis 7 für Leistungen bis mindestens 1000 Watt und die Ausbildung nach den Fig. 1 und 2 für Leistun­ gen bis mindestens 600 Watt geeignet ist.

Auch bei der Ausbildung gemäß Fig. 9 ist die Widerstandsan­ ordnung 4e nur durch einen einzigen Serienwiderstand 15e gebildet, der längere und zur jeweils benachbarten Außenkante 12e parallele Abschnitte 17e sowie um etwa die Hälfte kürzere Abschnitte 16e aufweist, die schräg zu den Abschnitten 17e bzw. etwa symmetrisch zur Winkelhalbierenden der zugehörigen Eckzone der Basis 3e liegen. Dadurch ist eine an eine Kreis­ form angenäherte Polygonalform des Widerstandes 15e gebil­ det, wobei jede Polygonalkante durchgehend einteilig durch einen einzigen Abschnitt 16e, 17e gebildet ist. Aneinander­ schließende Abschnitte 16e, 17e sind über einen Leiter 18e miteinander verbunden. Die Anzahl der Abschnitte 17e ist um einen Abschnitt geringer als diejenige der Abschnitte 16e, so daß der Ring nicht vollständig geschlossen, sondern im Bereich der Anschlußglieder 24e, 25e offen ist. Innerhalb der Ringform liegt das Anschlußglied 26e, das gemeinsam mit dem Anschlußglied 24e die Anschlüsse für die Beheizung 34e des nicht näher dargestellten Schalters bildet. Die Beheizung 34e ist ebenfalls in der beschriebenen Weise als Schichtwider­ stand ausgebildet und an der Basis 3e angebracht.

Claims (11)

1. Beheizung mit einer Heizeinheit (2), die eine Basis (3) und mindestens einen mit dieser in wenigstens einer beheizten Basiszone (20) im wesentlichen unmittelbar thermisch gekoppelten Heizwiderstand (5, 6) sowie mindestens einen Basisbereich (21) aufweist, welcher wenigstens teilweise nur mittelbar durch Wärmeleitung eines Wärmestromes (31) entlang der Basis (3) mit dem jeweiligen Heizwiderstand (5, 6) thermisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (7) vorgesehen sind, mit welchen der jeweilige Basisbereich (21) durch einen zusätzlichen Wärmestrom (30) wenigstens annähernd so schnell beheizt wird wie durch Wärmeleitung entlang der Basis (3).

2. Beheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitmittel (7) etwa zwischen den thermischen Zentren der Basiszone (20) und des Basisbereiches (21) einen geringeren Wärmeleitwiderstand als die Basis (3) aufweisen, daß insbesondere die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitmittel (7) mindestens drei- bis siebenfach höher als die Wärmeleitfähigkeit der Basis (3) ist und daß vorzugsweise die Wärmeleitmittel (7) im Bereich der Basiszone (20) und/oder im Basisbereich (21) im wesent­ lichen gleichmäßig vollflächig mit der Basis (3) ther­ misch gekoppelt sind.

3. Beheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Basis (3) mit den Wärmeleitmitteln (7) durch eine wärmeleitende Anschluß- bzw. Haftverbindung (10), wie eine Klebung, Verschweißung, unmittelbare Oberflächenverpressung oder dgl., verbunden ist, daß insbesondere die Anschlußverbindung (10) eine Dicke von unter 1 mm, 1/10 mm bzw. 1/100 mm hat und daß vorzugs­ weise die Anschlußverbindung (10) über 100°C hitzebe­ ständig ist und Eigenschaften aufweist, die denjenigen eines Silikonelastomers entsprechen.

4. Beheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitmittel (7) eine Wärme-Abgabefläche (9) zur unmittelbaren Wärmeübertra­ gung in das zu beheizende Medium aufweisen, daß insbe­ sondere die Wärmeleitmittel (7) flächengrößer als die dazu etwa parallele Flächenausdehnung der Basis (3) und/oder der Anschlußverbindung (10) sind und daß vorzugsweise die Wärmeleitmittel (7) Kühlmittel für den durch die Heizeinheit (2) beheizten Bereich bilden sowie in mindestens zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen über eine äußere Umfangskante (12) der Basis (3) vorste­ hen.

5. Beheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitmittel (7) plattenförmig mit einer mindestens etwa in der Größen­ ordnung der Dicke der Basis (3) liegenden Plattendicke sind, daß insbesondere die Wärmeleitmittel (7) eine gegenüber der Basis (3) mindestens zweifach größere und/oder gegenüber der Anschlußverbindung (10) mehrfach kleinere thermische Längenausdehnung aufweisen und daß vorzugsweise die Wärmeleitmittel (7) eine gegenüber einer Zwischenschicht (11) zwischen der Basis (3) und den Wärmeleitmitteln (7) vielfach größere Wärmeleitfä­ higkeit aufweisen.

6. Beheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheit (2), bezogen auf die Flächenausdehnung der Basis (3), eine Leistungs­ dichte von mindestens 10 bis 30 Watt/cm² und/oder bezogen auf die Flächenausdehnung der Basiszone (20) von mindestens 20 bis 200 Watt/cm² aufweist, daß insbeson­ dere der Basisbereich (21) mindestens 3-fach und höch­ stens 20-fach größer als die Basiszone (20) ist und daß vorzugsweise die Nenn-Heizleistung der Heizeinheit (2) mindestens 100 bis 1000 Watt beträgt.

7. Beheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (3) eine Außen­ weite von mindestens 9 bis 25 mm und höchstens 150 bis 200 mm aufweist, daß insbesondere die Basis (3) eine Dicke von mindestens 0,4 und höchstens 8 mm aufweist und daß vorzugsweise die Basis (3) und/oder die Basiszone (20) im wesentlichen zentrisch symmetrisch, wie quadra­ tisch, ausgebildet bzw. thermisch belastet ist.

8. Beheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (5, 6) wenigstens teilweise bis im wesentlichen vollständig durch einen auf wenigstens eine Oberfläche (13, 14) der Basis (3) kaschierten Schichtwiderstand von weniger als 1/10 mm Schichtdicke gebildet ist, daß insbesondere der Heizwiderstand (5) durch in Serie aufeinanderfolgende sowie über kurze widerstandsarme Leiterabschnitte (18) verbundene Widerstands-Abschnitte (16, 17) gebildet ist und daß vorzugsweise mindestens ein ringartig im wesent­ lichen geschlossener Heizwiderstand (5) unter Bildung zweier Parallelwiderstände (15) etwa gleicher Leistung mit elektrischen Anschlüssen (24 bis 26) verbunden ist.

9. Beheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein langgestreckter Heiz­ widerstand (5) mit einem etwa seiner Breite entsprechen­ den Abstand entlang einer Außenkante (12) der Basis (3) und/oder ein langgestreckter Heizwiderstand (6c) mit einem mindestens einem Fünftel der zugehörigen Außen­ weite der Basis (3c) entsprechenden Abstand von der zu ihm etwa parallelen und am nächsten liegenden Außenkante (12c) der Basis (3c) vorgesehen ist, daß insbesondere mindestens zwei Heizwiderstände (5c, 6c) wenigstens teilweise etwa parallel zueinander und/oder ringartig ineinanderliegend vorgesehen sind und daß vorzugsweise der innere Heizwiderstand (6c), bezogen auf die Basis (3c), flächenspezifisch eine geringere Leistung als der äußere Heizwiderstand (5c) hat.

10. Beheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisbereich (21) zur Aufnahme von Anschluß- und/oder Steuermitteln (24, 25 bzw. 8) vorgesehen ist, daß insbesondere wenigstens ein Teil der Widerstandsanordnung (4) der Heizeinheit (2) mit einer Schutzeinrichtung (8), wie einem über die Wärmeleitmittel (7) thermisch gesteuerten Temperatur­ wächter, gesichert ist und daß vorzugsweise die Heizein­ heit (2) so justiert ist, daß sie bei von den Wärmeleit­ mitteln (7) abgekoppeltem Betrieb durch die Heizleistung unter Unterbrechung des Stromkreises zerstört wird.

11. Beheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (3) durch eine Platte oder dgl. gebildet ist und wenigstens teilweise aus einem elektrischen Isolierwerkstoff, wie Keramik bzw. AL₂O₃ besteht, daß insbesondere ein Heizwiderstand (5, 6) an der von den Wärmeleitmitteln (7) abgekehrten und/oder der den Wärmeleitmitteln (7a) zugekehrten Plattenseite (13 bzw. 14a) vorgesehen ist und daß vorzugsweise die Basis (3b) mit den Wärmeleitmitteln (7b) über eine Körnungs-Schicht (33) aus gegenüber der Basis (3b) wesentlich besser wärmeleitfähigem Werkstoff, wie Kupfer, thermisch gekoppelt ist.