EP1750484A1 - Heizband für einen elektrischen Heizer, Heizer mit einem derartigen Heizband sowie Verfahren zum Herstellen des Heizbandes - Google Patents
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- EP1750484A1 EP1750484A1 EP06013809A EP06013809A EP1750484A1 EP 1750484 A1 EP1750484 A1 EP 1750484A1 EP 06013809 A EP06013809 A EP 06013809A EP 06013809 A EP06013809 A EP 06013809A EP 1750484 A1 EP1750484 A1 EP 1750484A1
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- H05B2203/032—Heaters specially adapted for heating by radiation heating
Definitions
- the invention relates to a heating tape according to the preamble of claim 1, to a heater (also heating module) according to the preamble of claim 9 and to a method according to the preamble of claim 11.
- Electric heaters and especially those for use for electric heating plates, in particular for glass ceramic plates are known in various designs.
- the heating tape is made of a starting material, which consists of a suitable for electrical heating elements thin band-shaped metal sheet, integrally formed with the fastening elements so that they protrude over a common longitudinal side extending over the entire heating tape length band-shaped resistor portion of the heating tape.
- the production takes place by appropriate cutting of the strip-shaped starting material on a longitudinal side in the form that the fasteners are obtained or cut free in this cutting. Thereafter, in the known case, a permanent profiling of the heating tape in the form that this is sinusoidal corrugated in its longitudinal extent. A large part of the successive in the course of the heating tape fasteners is then each at least a reversal region of this corrugation and thus has a reverse sections corresponding profile.
- the known heating tape has significant disadvantages.
- its fastening elements are provided in the course of the heating tape at a relatively large distance from each other to during operation of the heater by elastic Deformation of the heating band to allow compensation of stresses resulting from different length expansions of the material of the body and the heating tape and without such compensation for damage to the body and in particular can lead to a loosening of the connection between the heating tape and body.
- the invention has for its object to provide a heating tape which avoids the disadvantages of the prior art, in particular during operation of the heater ensures a uniform optical glow pattern, with improved lifetime and minimizing caused by different thermal expansion thermal stresses.
- a heating tape according to the patent claim 1 is formed.
- a heater or heating module is the subject of claim 9.
- a method for producing the heating tape is the subject of claim 11.
- the heating tape according to the invention made of a thin metallic sheet material (metal sheet) is profiled zig-zag-shaped, ie lying in the plane of the sheet lying and transverse or perpendicular to the course of the heating tape oriented axes often zig-zag-shaped permanently angled, preferably each with plan or substantially plan leg portions between the bends and the reverse portions of the zig-zag-shaped profiling.
- the Material thickness of the metallic sheet or the heating tape is for example in the range of 0.04mm to 0.1mm.
- the generally designated 1 in the figures electrical heater consists in a conventional manner from a cup-like, open at the top of base 2 and a heating tape 3, which is arranged edgewise on the bottom 4.1 of the recess 4 of the body 2, in one Course with a plurality of turns, so that the heating tape 3 extends as evenly as possible over the entire surface of the example circular bottom 4.1 and during operation of the heater 1 over the effective heating surface as uniform as possible distribution of the heating power is reached.
- a plate 5 forming the hob of an electric range of a heat-resistant electrically insulating material, such as glass-ceramic closed.
- the main body 2 consists of an inner, cup-shaped and the recess 4 forming carrier or base body member 6, which is made of an electrically and thermally insulating material with sufficiently high thermal strength, as well as an outer housing or body member 7 made of metal, with which the heating module 1 can be fastened to a support structure, not shown, of an electric range.
- the heating tape 3 is made of a suitable for such heating tapes thin metallic sheet material (metal sheet) so that this heating tape 3, as shown clearly in Figures 2 and 3, to axes perpendicular to its longitudinal extent zig-zag-shaped remaining or spring-back bent or profiled, with each rectilinear or flat or substantially rectilinear or substantially planar band sections 8 between two outer rounded reversal regions 9 and 10 of the zig-zag profiling.
- the heating tape 3 is in the middle of each leg portion 8, i. each with the same distance from the adjacent reverse regions 9 and 10 integrally provided with over a common longitudinal edge or a common longitudinal edge 11 wegêt tab-like fasteners 12, each of which as well as the associated leg portion 8 is formed plan.
- the heating tape thus forms a continuous band-like resistance section 13 with the longitudinal edge 11 and a fastening section consisting of a plurality of fastening elements 12.
- the heating tape 3 in the floor 4.1 is mounted upright standing such that the planes of the leg portions 8 are oriented perpendicular or substantially perpendicular to the plane of the bottom 4.1.
- the fasteners 12 grab this into the material of the base body member 6 and are anchored there in a suitable manner, in such a way that the longitudinal edge 11 is in the plane of the bottom 4.1, or that the longitudinal edge 11 is slightly spaced from the plane of the bottom 4.1, or that the resistance portion 13 of the heating tape 3 along the longitudinal edge 11 is slightly embedded in the material of the base body element 6.
- the resistance section 13 has a width or height H and the fastening elements 12 has a length L which is smaller than the width H in the illustrated embodiment, but in any case is also significantly smaller than the material thickness of the insulating base body element 6 in the area of the ground 4.1.
- the width B of the fastening tabs 12 is smaller than the length of the respective leg section 8 and in the illustrated embodiment is approximately one third of the length of the associated leg section 8.
- the zigzag-shaped profiled heating strip 3 distributed in several turns on the bottom 4.1 is connected at its two ends to connection electrodes 14, via which the heating current is supplied during operation of the heater, in such a way that the heating strip 3 is in a visible beam area is operated.
- the heating tape 3 is uniformly profiled over its entire length, i. the leg portions 8 each have the same length.
- the heating tape 3 is furthermore also mounted on the base body 2 in such a way that the fastening tabs or elements 12 which follow each other in the heating tape longitudinal direction have one and the same distance from each other.
- the heating tape ie by the zigzag-shaped profiling, by the arrangement of the fasteners 12 each in the middle of a leg portion 8 and exclusively on these leg portions 8, and by the flat and relatively narrow design of the fasteners 12, also Compared to the height H of the resistance section 13 is achieved that when switching on and off of the heater 1 as well as during operation of the heater, a uniform temperature distribution along the heating tape 3 and in particular a uniform, homogeneous optical glow pattern result, without visually perceptible differences in brightness within the leg portions 8 and the adjacent reversal regions 9 and 10th
- This uniform temperature distribution is due in particular to the fact that the fastening elements 12 are not provided distributed arbitrarily on the heating tape 3, but each exactly in the middle of the respective leg portion 8, and that the fastening elements 12 are formed relatively narrow, especially in comparison to the height H of Resistance section 13. Alone by the narrow design of the mounting tabs 12 results in no noticeable change in resistance or resistance along the heating strip 3 and no significant heat dissipation from the resistance region 13 to the base member 6.
- the heating tape 3 is held on each leg section 8 with a fastening element 12 on the base body 2, a reliable anchoring of the heating tape 3 is ensured on the body, ie given a high bonding strength between the heating tape 3 and body 2. Due to the uniform temperature distribution along the heating strip 3 and by avoiding hot and cold areas thermally induced stresses within the heating band are further avoided and thus, inter alia, the risk of corrosion or oxidation at particularly hot areas of the heating tape, so that by the inventive design Life of the heating module 1 is substantially increased.
- the materials used for the heating tape 3 and the base bodies 2 and the base body member 6 have greatly different coefficients of thermal expansion, so that it comes at the prevailing during operation of the heater 1 relatively high temperature to different length expansions between the base body 2 and heater 3 ( Length expansions) but by the zig-zag shape of the heating tape 3 and by the arrangement of the fasteners 12 each only in the middle of the leg sections 8 and balanced without a significant increase in mechanical stresses already by a slight elastic deformation in the rounded return regions 9 and 10 can be. Thermally induced stresses that could lead to damage to the base body 2 and in particular to a detachment of the heating tape 3 from the main body 2, are thus effectively avoided.
- the fastening elements 12 are not distributed arbitrarily distributed on the heating tape 3, but in each case exclusively on the flat or substantially planar leg portions 8 and thus also plan or substantially plan are formed. This can be achieved, for example, with the production method of the heating strip 3 shown schematically in FIGS. 3 and 4.
- a metallic thin strip-shaped flat or starting material 15 (metal sheet) is used, which has a width which is equal to the sum of H and L, and which in the manufacture, for example continuously from a supply or a Roll withdrawn and profiled in a first processing station 16.
- the workstation 16 consists essentially of two counter-driven, gear-like Profiliercept17 and 18, which form a working or Profilierspalt in the region of their intermeshing teeth or interdental spaces through which the band-shaped starting material 15 is passed so that it then in the conveying direction A after Workstation 16 which has over the entire length of the heating band uniform zig-zag profiling.
- the workstation 19 again has two gear-like wheels or rollers 20 and 21, which interlocking with their teeth and interdental spaces form a guide and Ausrichtspalt through which the profiled starting material 15 is guided aligned with respect to its profiling.
- the wheels 20 and 21 simultaneously form the cutting tools for free cutting or free punching of the fasteners 12th
- the starting sheet material 15 is precisely aligned with its profiling relative to the rotational position of the wheels 20 and 21, it is also possible to cut out the fastening elements 12 from the starting sheet material 15 with the cutting tools or cutting edges provided on these wheels, in each case exactly in the middle a leg section 8.
- the relative resistance per unit length of the Trustflachmaterials 15 can be determined continuously, for example by measuring the electrical resistance between two spaced apart in the longitudinal direction of the Trustflachmaterials 15 areas. The measured resistance value is compared with a setpoint stored in a measurement and control electronics, so that then the width or height H of the resistance portion 13 are varied so when free cutting of the fasteners 12 in the workstation 19, that for the resistance portion 13 of the required resistance per unit length results, while maintaining the uniform zig-zag profiling.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizband gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1, auf einen Heizer (auch Heizmodul) gemäß Oberbegriff Patentanspruch 9 sowie auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 11.
- Elektrische Heizer und dabei speziell auch solche zur Verwendung für elektrische Heizplatten, insbesondere für Glaskeramikplatten, sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Bekannt ist es dabei u.a. auch (
EP 0 590 315 ), als elektrisches mit dem Heizstrom beaufschlagtes Heizelement ein flaches dünnes Heizband zu verwenden, welches mit Hilfe von angeformten Befestigungslaschen oder -elementen an einer Oberflächenseite eines aus einem elektrisch und thermisch isolierenden Material bestehenden Trägers oder Grundkörper aufrecht stehend, d.h. mit den Ebenen des Bandes senkrecht oder nahezu senkrecht zur Ebene der Oberflächenseite des Grundkörpers orientiert an diesem befestigt ist. Das Heizband ist aus einem Ausgangsmaterial, welches aus einem für elektrische Heizelemente geeigneten dünnen bandförmigen Metallblech besteht, einstückig mit den Befestigungselementen so hergestellt, dass diese über eine gemeinsame Längsseite eines sich über die gesamte Heizbandlänge erstreckenden bandförmigen Widerstandsabschnitts des Heizbandes wegstehen. Die Herstellung erfolgt durch entsprechendes Zuschneiden des bandförmigen Ausgangsmaterial an einer Längsseite in der Form, dass bei diesem Zuschneiden die Befestigungselemente erhalten bzw. freigeschnitten werden. Danach erfolgt im bekannten Fall eine bleibende Profilierung des Heizbandes in der Form, dass dieses in seiner Längserstreckung sinusförmig gewellt ist. Ein Großteil der im Verlauf des Heizbandes aufeinanderfolgenden Befestigungselemente befindet sich dann jeweils an wenigsten einem Umkehrbereich dieser Wellung und weist dadurch ein den Umkehrbereichen entsprechendes Profil auf. - Das bekannte Heizband besitzt erhebliche Nachteile. So sind dessen Befestigungselemente im Verlauf des Heizbandes in einem relativ großen Abstand voneinander vorgesehen, um während des Betriebes des Heizers durch elastische Verformung des Heizbandes eine Kompensation von Spannungen zu ermöglichen, die sich durch unterschiedliche Längenausdehnungen des Materials des Grundkörpers und des Heizbandes ergeben und die ohne eine solche Kompensation zur Beschädigung des Grundkörpers sowie insbesondere auch zu einem Lösen der Verbindung zwischen Heizband und Grundkörper führen können.
- Nachteilig ist bei dem bekannten Heizband weiterhin, dass sich während des Betriebes des Heizers entlang des Heizbandes aufeinander folgende Abschnitte unterschiedlicher Temperatur ergeben, was u.a. zu einem sichtbaren inhomogenen optischen Glühbild des Heizbandes führt. Weiterhin bedingen die Bereiche unterschiedlicher Temperatur zusätzliche Spannungen im Heizband. Ferner tritt bei vorgegebener Heizleistung an den Bereichen höherer Temperatur eine erhöhte Korrosion oder Oxidation auf, so dass insgesamt gesehen die Lebensdauer des Heizers bzw. Heizmoduls stark beeinträchtigt ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizband aufzuzeigen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere während des Betriebes des Heizers ein gleichmäßiges optisches Glühbild gewährleistet, und zwar bei verbesserter Lebensdauer und bei Minimierung von durch unterschiedliche thermische Ausdehnung bedingten thermischen Spannungen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Heizband entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
- Ein Heizer oder Heizmodul ist Gegenstand des Patentanspruches 9. Ein Verfahren zum Herstellen des Heizbandes ist Gegenstand des Patentanspruches 11.
- Das erfindungsgemäße aus einem dünnen metallischen Flachmaterial (Metallblech) hergestellte Heizband ist zick-zag-förmig profiliert, d.h. um in der Ebene des Flachmaterials liegende und quer oder senkrecht zum Verlauf des Heizbandes orientierte Achsen vielfach zick-zag-förmig bleibend abgewinkelt, und zwar bevorzugt mit jeweils planen oder im wesentlich planen Schenkelabschnitten zwischen den Abwinklungen bzw. den Umkehrbereichen der zick-zag-förmigen Profilierung. Die Materialdicke des metallischen Flachmaterials bzw. des Heizbandes liegt beispielsweise im Bereich von 0,04mm bis 0,1mm.
- Für das erfindungsgemäße Heizband sind weiterhin unterschiedlichste Ausgestaltungen möglich, und zwar u.a. entsprechend den nachfolgenden Merkmalen, die jeweils allein oder in beliebiger Kombination vorhanden sei können. So besteht die Möglichkeit,
- dass die Befestigungselemente Laschen, insbesondere quadratische oder rechteckförmigen Laschen sind,
und/oder - dass die Befestigungselemente jeweils in der Mitte des Schenkelabschnitts vorgesehen sind,
und/oder - dass die Befestigungselemente in Richtung des Verlaufs des Heizbandes eine Breite aufweisen, die wesentlich kleiner ist als die Länge des zugehörigen Schenkelabschnitts in Richtung des Verlaufs des Heizbandes,
und/oder - dass die Breite der Befestigungselemente in Richtung des Verlaufs des Heizbandes etwa maximal einem Drittel der Länge des zugehörigen Schenkelabschnittes beträgt,
und/oder - dass die Breite der Befestigungselemente kleiner ist als die Höhe, die der bandförmige Widerstandsabschnitt im Bereich des jeweiligen Schenkelabschnitts senkrecht zum Verlauf des Heizbandes aufweist,
und/oder - dass die Breite des jeweiligen Befestigungselementes maximal ein Drittel der Höhe des bandförmigen Widerstandselementes ist,
und/oder - dass zumindest auf einer Teillänge des Heizbandes im Verlauf dieses Heizbandes aufeinander folgende Schenkelabschnitte in Ebenen angeordnet sind, die einen spitzen Winkel miteinander einschließen,
und/oder - dass die Umkehrbereiche jeweils gerundet ausgebildet sind,
und/oder - dass sämtliche Schenkelabschnitte in Richtung des Verlaufs des Heizbandes jeweils die gleiche Länge aufweisen,
und/oder - dass die Höhe des bandförmigen Widerstandsabschnitts entlang des Heizbandes derart eingestellt ist, dass sich für den Widerstandsabschnitt ein konstanter Widerstandsverlauf ergibt.
- Auch für die Herstellung des Heizbandes bestehen unterschiedlichste Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar u.a. entsprechend den nachfolgenden Merkmalen, die jeweils allein oder in beliebiger Kombination vorhanden sei können. So besteht die Möglichkeit,
- dass das Profilieren des Ausgangsmaterials in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgt, beispielsweise unter Verwendung von zwei an ihrem Umfang jeweils zahnradartig ausgebildeten Profilierräder oder Walzen, die im Bereich ihrer ineinandergreifenden Zähnen und Zahnzwischenräume einen Arbeits- oder Profilierspalt bilden, durch den das Ausgangsmaterial hindurchgeführt ist,
und/oder - dass das Zuschneiden des Ausgangsmaterials zur Bildung der Befestigungselemente bei der Profilierung des Materials erfolgt,
und/oder - dass das Profilierwerkzeug gleichzeitig als Schneid- oder Stanzwerkzeug zum Freischneiden der Befestigungselemente ausgebildet ist,
und/oder - dass zur Erzeugung der Befestigungselemente ein Schneidwerkzeug verwendet wird, in welchem das bereits profilierte Ausgangsmaterial mit seiner Profilierung lagegenau positioniert ist,
und/oder - dass ein Schneidwerkzeug verwendet wird, welches aus wenigstens zwei zahnradartigen und gegenläufig umlaufend angetriebenen Räder oder Walzen besteht, die im Bereich ihrer ineinandergreifenden Zähne und
Zahnzwischenräume einen das profilierte Ausgangsmaterial aufnehmenden Förderspalt bilden und die synchron mit Schneidwerkzeugen gegensinnig umlaufend angetrieben sind,
und/oder dass - ein bandförmiges Material als Ausgangsmaterials verwendet wird.
- Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- in sehr vereinfachter schematischer Teildarstellung einen Heizer gemäß der Erfindung, zusammen mit einer über dem Heizer angeordneten Glas-Keramik-Platte;
- Fig. 2
- in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf eine Teillänge des Heizbandes des Heizers der Figur 1;
- Fig. 3
- einen Schnitt durch das Heizbandes entsprechend der Linie I - I der Figur 2;
- Fig. 4
- in schematischer Darstellung eine Teillänge des Heizbandes der Figuren 2 und 3 bei dessen Herstellung;
- Fig. 5
- in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Herstellen des Heizbandes der Figuren 2 und 3.
- Der in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete elektrische Heizer besteht in an sich bekannter Weise aus einem napfartigen, an der Oberseite offenen Grundkörper 2 sowie aus einem Heizband 3, welches hochkant am Boden 4.1 der Ausnehmung 4 des Grundkörpers 2 angeordnet ist, und zwar in einem Verlauf mit einer Vielzahl von Windungen, so dass sich das Heizband 3 möglichst gleichmäßig über die gesamte Fläche des beispielsweise kreisförmigen Bodens 4.1 erstreckt und während des Betriebes des Heizers 1 über die wirksame Heizfläche eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Heizleistung erreicht ist. An der Oberseite ist der Grundkörper 2 durch eine das Kochfeld eines Elektroherdes bildende Platte 5 aus einem hitzebeständigen elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Glaskeramik verschlossen.
- Im Detail besteht der Grundkörper 2 aus einem inneren, napfförmigen und die Ausnehmung 4 bildenden Träger oder Grundkörperelement 6, welches aus einem elektrisch sowie auch thermisch isolierenden Material mit ausreichend hoher thermischer Festigkeit gefertigt ist, sowie aus einem äußeren Gehäuse oder Grundkörperelement 7 aus Metall, mit welchem das Heizmodul 1 an einer nicht dargestellten Tragkonstruktion eines Elektroherdes befestigbar ist.
- Das Heizband 3 ist aus einem für derartige Heizbänder geeigneten dünnen metallischen Flachmaterial (Metallblech) so gefertigt, dass dieses Heizband 3, wie in den Figuren 2 und 3 deutlich dargestellt ist, um Achsen senkrecht zu seiner Längserstreckung zick-zack-förmig bleibend bzw. rückfederfrei gebogen bzw. profiliert ist, und zwar mit jeweils geradlinig verlaufenden oder planen bzw. im Wesentlichen geradlinig verlaufenden oder im Wesentlichen planen Bandabschnitten 8 zwischen jeweils zwei außenliegenden gerundeten Umkehrbereichen 9 und 10 der zick-zack-förmigen Profilierung.
- Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Heizband 3 in der Mitte jedes Schenkelabschnitts 8, d.h. jeweils mit gleichem Abstand von den angrenzenden Umkehrbereichen 9 und 10 einstückig mit über einen gemeinsamen Längsrand oder eine gemeinsame Längskante 11 wegstehenden laschenartigen Befestigungselementen 12 versehen, von denen jedes ebenso wie der zugehörige Schenkelabschnitt 8 plan ausgebildet ist. Das Heizband bildet somit einen durchgehenden bandartigen Widerstandsabschnitt 13 mit der Längskante 11 und einen Befestigungsabschnittbestehend aus einer Vielzahl von Befestigungselementen 12.
- Mit den Befestigungselementen 12, die ausschließlich an den Schenkelabschnitte 8 vorgesehen sind, ist das Heizband 3 im Boden 4.1 hochkant stehend derart befestigt, dass die Ebenen der Schenkelabschnitte 8 senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des Bodens 4.1 orientiert sind. Die Befestigungselemente 12 greifen hierfür in das Material des Grundkörperelements 6 ein und sind dort in geeigneter Weise verankert, und zwar derart, dass die Längskante 11 in der Ebene des Bodens 4.1 liegt, oder aber dass die Längskante 11 von der Ebene des Bodens 4.1 geringfügig beabstandet ist, oder aber dass der Widerstandsabschnitt 13 des Heizbandes 3 entlang der Längskante 11 geringfügig in das Material des Grundkörperelementes 6 eingebettet ist.
- Senkrecht zum Verlauf des Heizbandes 3 besitzt der Widerstandsabschnitt 13 eine Breite bzw. Höhe H und die Befestigungselemente 12 eine Länge L, die bei der dargestellten Ausführungsform kleiner ist als die Breite H, auf jeden Fall aber auch deutlich kleiner ist als die Materialdicke des isolierenden Grundkörperelements 6 im Bereich des Bodens 4.1. Die Breite B der Befestigungslaschen 12 ist kleiner als die Länge des jeweiligen Schenkelabschnitts 8 und beträgt bei der dargestellten Ausführungsform etwa ein Drittel der Länge des zugehörigen Schenkelabschnitts 8.
- Das in mehreren Windungen am Boden 4.1 verteilte, zick-zack-förmig profilierte Heizband 3 ist an seinen beiden Enden mit Anschlusselektroden 14 verbunden, über die im Betrieb des Heizers der Heizstrom zugeführt wird, und zwar derart, dass das Heizband 3 in einem sichtbaren Strahlbereich betrieben wird.
- Das Heizbandes 3 ist über seine gesamte Länge gleichmäßig profiliert, d.h. die Schenkelabschnitte 8 besitzen jeweils gleiche Länge. Bevorzugt ist das Heizband 3 weiterhin auch derart am Grundkörper 2 montiert, dass die in Heizbandlängsrichtung aufeinander folgenden Befestigungslaschen oder -elemente 12 jeweils ein und den selben Abstand voneinander aufweisen.
- Durch die beschriebene Ausbildung des Heizbandes, d.h. durch die zick-zack-förmige Profilierung, durch die Anordnung der Befestigungselemente 12 jeweils in der Mitte eines Schenkelabschnittes 8 sowie ausschließlich an diesen Schenkelabschnitten 8, und durch die flache und relativ schmale Ausbildung der Befestigungselemente 12, auch im Vergleich zur Höhe H des Widerstandsabschnittes 13 ist erreicht, dass sich beim Einschalten und Abschalten des Heizers 1 sowie auch während des Betriebes des Heizers eine gleichmäßige Temperaturverteilung entlang des Heizbandes 3 sowie insbesondere auch ein gleichmäßiges, homogenes optisches Glühbild ergeben, und zwar ohne optisch wahrnehmbare Helligkeitsunterschiede innerhalb der Schenkelabschnitte 8 und der angrenzenden Umkehrbereiche 9 und 10.
- Diese gleichmäßige Temperaturverteilung ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die Befestigungselemente 12 nicht willkürlich am Heizband 3 verteilt vorgesehen sind, sondern jeweils exakt in der Mitte des jeweiligen Schenkelabschnittes 8, und dass die Befestigungselemente 12 relativ schmal ausgebildet sind, insbesondere auch im Vergleich zur Höhe H des Widerstandsabschnittes 13. Allein schon durch die schmale Ausbildung der Befestigungslaschen 12 ergibt sich keine merkliche Änderung des Widerstandswertes oder des Widerstandsverlaufs entlang des Heizbandes 3 sowie keine merkliche Wärmeableitung vom Widerstandsbereich 13 an das Grundkörperelement 6. Durch die Anordnung der Befestigungselemente 12 jeweils in der Mitte jedes Schenkelabschnitts 8 und damit in der Mitte des zick-zack-förmigen Heizbandes 3 werden eventuelle noch geringfügige Wärmeverluste, die an den Befestigungselementen 12 auftreten, von außen her, d.h. von den Umkehrbereichen 9 und 10 her voll ausgeglichen, so dass sich der erwähnte konstante Temperaturverlauf sowie insbesondere auch das erwähnte, homogene optische Glühbild ergeben.
- Da das Heizband 3 an jedem Schenkelabschnitt 8 mit einem Befestigungselement 12 am Grundkörper 2 gehalten ist, ist eine zuverlässige Verankerung des Heizbandes 3 am Grundkörper gewährleistet, d.h. eine hohe Verbindungsfestigkeit zwischen Heizband 3 und Grundkörper 2 gegeben. Durch die gleichmäßige Temperaturverteilung entlang des Heizbandes 3 und durch die Vermeidung von heißen und kalten Bereichen sind weiterhin thermisch bedingte Spannungen innerhalb des Heizbandes vermieden und damit u.a. auch die Gefahr von Korrosionen oder Oxidationen an besonders heißen Bereichen des Heizbandes, so dass durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Lebensdauer des Heizmoduls 1 wesentlich erhöht wird.
- Die für das Heizband 3 und den Grundkörpern 2 bzw. das Grundkörperelement 6 verwendeten Materialien weisen stark unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, so dass es bei der während des Betriebes des Heizers 1 herrschenden relativ hohen Temperatur zu unterschiedlichen Längenausdehnungen zwischen Grundkörper 2 und Heizband 3 kommt, die (Längenausdehnungen) aber durch die Zick-Zack-Form des Heizbandes 3 und durch die Anordnung der Befestigungselemente 12 jeweils nur in der Mitte der Schenkelabschnitte 8 problemlos und ohne einen maßgeblichen Anstieg mechanischer Spannungen bereits durch eine geringfügige elastische Verformung in den ausgerundeten Umkehrbereichen 9 und 10 ausgeglichen werden können. Thermisch bedingte Spannungen, die zu einer Schädigung des Grundkörpers 2 sowie insbesondere auch zu einem Loslösen des Heizbandes 3 vom Grundkörper 2 führen könnten, sind somit wirksam vermieden.
- Wie vorstehend ausgeführt, ist wesentlich bei der Erfindung, dass die Befestigungselemente 12 nicht willkürlich verteilt am Heizband 3 vorgesehen sind, sondern jeweils ausschließlich an den planen oder im Wesentlichen planen Schenkelabschnitten 8 und damit ebenfalls plan oder im Wesentlichen plan ausgebildet sind. Dies lässt sich beispielsweise mit der in den Figuren 3 und 4 schematisch dargestellten Herstellungsmethode des Heizbandes 3 erreichen.
- Für die Herstellung des Heizbandes 3 wird demnach ein metallisches dünnes bandförmiges Flach- oder Ausgangsmaterial 15 (Metallblech) verwendet, welches eine Breite aufweist , die gleich der Summe aus H und L ist, und welches bei der Herstellung z.B. kontinuierlich von einem Vorrat bzw. einer Rolle abgezogen und in einer ersten Bearbeitungsstation 16 profiliert wird. Die Arbeitsstation 16 besteht im Wesentlichen aus zwei gegenläufig angetriebenen, zahnradähnlichen Profilierrädern17 und 18, die im Bereich ihrer ineinandergreifenden Zähne bzw. Zahnzwischenräume einen Arbeits- oder Profilierspalt bilden, durch den das bandförmige Ausgangsmaterial 15 hindurchgeführt ist, so dass es dann in Förderrichtung A nach der Arbeitsstation 16 die über die gesamte Länge des Heizbandes gleichförmige zick-zack-förmige Profilierung aufweist.
- In einer in Förderrichtung A auf die Arbeitsstation 16 folgenden Arbeitsstation 19 erfolgt das Freistanzen oder Freischneiden der Befestigungselemente 12 aus dem bandförmigen Ausgangsmaterial 15. Hierfür weist die Arbeitsstation 19 wiederum zwei zahnradartig ausgebildete Räder oder Walzen 20 und 21 auf, die mit ihren Zähnen und Zahnzwischenräumen ineinandergreifend einen Führungs- und Ausrichtspalt bilden, durch den das profilierte Ausgangsmaterial 15 bezüglich seiner Profilierung ausgerichtet hindurchgeführt ist. Die Räder 20 und 21 bilden gleichzeitig die Schneidwerkzeuge zum Freischneiden oder Freistanzen der Befestigungselemente 12.
- Da das Ausgangsflachmaterials 15 mit seiner Profilierung relativ zu der Drehstellung der Räder 20 und 21 exakt ausgerichtet ist, ist es auch möglich, mit den an diesen Rädern vorgesehenen Schneidwerkzeugen oder Schneiden die Befestigungselemente 12 aus dem Ausgangsflachmaterial 15 auszuschneiden, und zwar jeweils exakt in der Mitte eines Schenkelabschnittes 8.
- Durch eine nicht dargestellte Messeinrichtung kann kontinuierlich der relative Widerstand je Längeneinheit des Ausgangsflachmaterials 15 ermittelt werden, und zwar beispielsweise durch Messen des elektrischen Widerstandswertes zwischen zwei in Längsrichtung des Ausgangsflachmaterials 15 voneinander beabstandeten Bereichen. Der gemessene Widerstandswert wird mit einem in einer Mess- und Steuerelektronik abgelegten Sollwert verglichen, so dass dann beim Freischneiden der Befestigungselemente 12 in der Arbeitsstation 19 die Breite bzw. Höhe H des Widerstandsabschnittes 13 derart variiert werden, dass sich für den Widerstandsabschnitt 13 der erforderliche Widerstandswert je Längeneinheit ergibt, und zwar unter Beibehaltung der gleichförmigen zick-zack-förmigen Profilierung.
- Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
-
- 1
- Heizer oder Heizmodul
- 2
- Grundkörper
- 3
- Heizband
- 4
- Ausnehmung oder Öffnung im Grundkörper 2
- 4.1
- Boden
- 5
- Platte
- 6, 7
- Grundkörperelement
- 8
- Schenkelabschnitt
- 9, 10
- Umkehrbereich
- 11
- Längskante
- 12
- Befestigungselement oder Befestigungslasche
- 13
- Widerstandsabschnitt
- 14
- Anschlusselektrode
- 15
- bandförmiges Ausgangsmaterial
- 16
- Arbeitsstation
- 17, 18
- Profilierräder oder Walze
- 19
- Arbeitsstation
- 20, 21
- Führungs- und Ausrichtrad mit Schneid- oder Stanzwerkzeug
Claims (13)
- Heizband zur Verwendung als Heizelement in einem elektrischen Heizer oder Heizmodul, bestehend aus einem profilierten und einen Widerstandsabschnitt (13) bildenden Band aus einem metallischen Flachmaterial sowie aus über eine gemeinsame Längsseite (11) wegstehenden und einstückig mit dem Widerstandsabschnitt (13) aus dem Flachmaterial hergestellten oder erzeugten Befestigungselementen zur Befestigung des Heizbandes an einem Träger oder Grundkörper (2),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Band zick-zack-förmig strukturiert ist mit Schenkelabschnitten (8) zwischen Umkehrbereichen (9, 10) der Zick-Zack-Form, und dass die Befestigungselemente ausschließlich an den Schenkelabschnitten (8) vorgesehen sind. - Heizband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Schenkelabschnitte (8) zwischen den Umkehrbereichen (9, 10) der Zick-Zack-Form jeweils plan oder im Wesentlichen plan ausgeführt sind. - Heizband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Befestigungselemente (12) Laschen, insbesondere quadratische oder rechteckförmigen Laschen sind und/oder jeweils in der Mitte oder nahe der Mitte des Schenkelabschnitts (8) vorgesehen sind. - Heizband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (12) in Richtung des Verlaufs des Heizbandes (3) eine Breite aufweisen, die wesentlich kleiner ist als die Länge des zugehörigen Schenkelabschnitts (8) in Richtung des Verlaufs des Heizbandes (3),
und/oder
dass die Breite der Befestigungselemente (12) in Richtung des Verlaufs des Heizbandes (3) etwa maximal einem Drittel der Länge des zugehörigen Schenkelabschnittes (8) beträgt,
und/oder
dass die Breite der Befestigungselemente (12) kleiner ist als die Höhe (H), die der bandförmige Widerstandsabschnitt (13) im Bereich des jeweiligen Schenkelabschnitts (8) senkrecht zum Verlauf des Heizbandes (3) aufweist, wobei die Breite des jeweiligen Befestigungselementes (12) beispielsweise maximal ein Drittel der Höhe (H) des bandförmigen Widerstandselementes (13) ist. - Heizband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf einer Teillänge des Heizbandes (3) im Verlauf dieses Heizbandes aufeinander folgende Schenkelabschnitte (8) in Ebenen angeordnet sind, die einen spitzen Winkel miteinander einschließen.
- Heizband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrbereiche (9, 10) jeweils gerundet ausgebildet sind.
- Heizband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Schenkelabschnitte (8) in Richtung des Verlaufs des Heizbandes (3) jeweils die gleiche Länge aufweisen.
- Heizband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des bandförmigen Widerstandsabschnitts (13) entlang des Heizbandes (3) derart eingestellt ist, dass sich für den Widerstandsabschnitt (13) ein konstanter Widerstandsverlauf ergibt.
- Elektrischer Heizer bestehend aus einem Grundkörper (2) aus elektrisch isolierenden Material sowie aus einem an einer Oberflächenseite des Grundkörpers hochkant angeordneten, aus einem metallischen Bandmaterial oder Ausgangsmaterial hergestellten Heizband (3), welches einen mit einem Heizstrom beaufschlagbaren bandförmigen Widerstandsabschnitt (13) bildet und mit über eine gemeinsame Längsseite (11) des Widerstandsabschnittes (13) wegstehenden und ebenfalls aus dem Flachbandmaterial (15) hergestellten Befestigungselementen (12) an dem Grundkörper (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizband (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen 1 - 8 ausgebildet ist.
- Heizer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) wenigstens eine muldenartige Vertiefung oder Ausnehmung (4) aufweist, und dass das wenigstens eine Heizband (3) am Boden (4.1) der Vertiefung oder Ausnehmung (4) hochkant stehend befestigt ist.
- Verfahren zum Herstellen eines Heizbandes nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem metallischen Ausgangsmaterial (15), beispielsweise aus einem bandförmigen Ausgangsmaterial, in einer Schneid- oder Stanzstation (19) lagegenau zu der zick-zack-förmigen Profilierung und lagegenau zu den Schenkelabschnitten (8) durch Stanzen bzw. Zuschneiden des Ausgangsmaterials (15) die Befestigungselemente (12) an einer Längsseite (11) des Widerstandsabschnitts (13) gebildet werden.
- Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass das Profilieren des Ausgangsmaterials (15) in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgt, beispielsweise unter Verwendung von zwei an ihrem Umfang jeweils zahnradartig ausgebildeten Profilierräder oder Walzen (17, 18), die im Bereich ihrer ineinandergreifenden Zähnen und Zahnzwischenräume einen Arbeits- oder Profilierspalt bilden, durch den das Ausgangsmaterial (15) hindurchgeführt ist,
und/oder
dass das Zuschneiden des Ausgangsmaterials zur Bildung der Befestigungselemente (12) bei der Profilierung des Materials erfolgt, wobei das verwendete Profilierwerkzeug beispielsweise gleichzeitig als Schneid- oder Stanzwerkzeug zum Freischneiden der Befestigungselemente (12) ausgebildet ist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Erzeugung der Befestigungselemente (12) ein Schneidwerkzeug (19) verwendet wird, in welchem das bereits profilierte Ausgangsmaterial (15) mit seiner Profilierung lagegenau positioniert ist und welches beispielsweise aus wenigstens zwei zahnradartigen und gegenläufig umlaufend angetriebenen Räder oder Walzen (20, 21) besteht, die im Bereich ihrer ineinandergreifenden Zähne und Zahnzwischenräume einen das profilierte Ausgangsmaterial (15) aufnehmenden Förderspalt bilden und die synchron mit Schneidwerkzeugen gegensinnig umlaufend angetrieben sind.
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