WO1991006193A1 - Strahlungsheizeinheit - Google Patents

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WO1991006193A1
WO1991006193A1 PCT/EP1990/001772 EP9001772W WO9106193A1 WO 1991006193 A1 WO1991006193 A1 WO 1991006193A1 EP 9001772 W EP9001772 W EP 9001772W WO 9106193 A1 WO9106193 A1 WO 9106193A1
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WO
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heating element
radiant
unit according
heating unit
element carrier
Prior art date
Application number
PCT/EP1990/001772
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Kratel
Günter Stohr
Johannes Reisacher
Original Assignee
Wacker-Chemie Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacker-Chemie Gmbh filed Critical Wacker-Chemie Gmbh
Priority to KR1019910700571A priority Critical patent/KR920702180A/ko
Publication of WO1991006193A1 publication Critical patent/WO1991006193A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/748—Resistive heating elements, i.e. heating elements exposed to the air, e.g. coil wire heater
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits

Definitions

  • the invention relates to a radiant heating unit containing a heating element, a heating element carrier and a thermal insulation arranged under the heating element carrier.
  • Such radiant heating units are known from DE-A-2165569, DE-A-2551137 or the corresponding US-A-4161648, DE-E - 2339768 or the corresponding GB-A-1433478, DE-C-2760339 and EP- A-204185 or the corresponding US-A-4713527.
  • DE-A-2165569 describes partial or full-area supports for the heating elements and a thermal insulation, optionally arranged under the support, consisting of mineral and / or glass wool arranged in layers in order to enable the support to be resiliently supported.
  • DE-A-2551137, DE-E - 2339768, DE-C-2730339 and EP-A-204185 each describe full-area supports for the heating elements, the heating element optionally being placed in or on recesses or protrusions provided for this purpose by means of laying on , Brackets or adhesive can be attached, and a thermal insulation arranged under the carrier made of microporous thermal insulation.
  • the object of the invention is to provide a radiant heating unit which is easy to handle during assembly and which enables high efficiencies.
  • the invention relates to a radiant heating unit containing a heating element, a heating element carrier and a thermal insulation arranged under the heating element carrier, which is characterized in that the heating element carrier is not formed over the entire surface with respect to the surface of the thermal insulation arranged underneath and the thermal insulation consists of a microporous thermal insulation material.
  • the total energy consumption is reduced by up to 10% in relation to a radiant heater in which the heating element is coated on a full-area heating element carrier.
  • the assembly of the radiant heating unit according to the invention is made considerably easier since the heating element can be introduced into the heating element carrier outside the radiant heating unit and the final assembly for the complete radiant heating unit can then take place. This is particularly advantageous because of the low mechanical stability of the thermal insulation made from microporous thermal insulation material.
  • the heating element carrier is not formed over the entire surface with respect to the surface of the thermal insulation arranged underneath. It preferably covers 5 to 70%, in particular 10 to 20%, of the area of the thermal insulation arranged below it.
  • a mechanically strong material is required for the heating element carrier. te temperature resistance, low temperature-related expansion and shrinkage and / or a high electrical resistance. In addition, no alkalis should be present in order to avoid damage to the heating elements.
  • the shape of the heating element carrier can be varied, special requirements with regard to the shaping of the carrier material must also be addressed, which is why ceramic materials are mostly used.
  • Preferred carrier materials are clays, such as china clay or kaolin, bentonite, quartz, feldspar, cornish stone and schott of earthenware, porcelain, fire clay, sillimanite and magnesite.
  • clays such as china clay or kaolin, bentonite, quartz, feldspar, cornish stone and schott of earthenware, porcelain, fire clay, sillimanite and magnesite.
  • Forsterite, plagioclase, nepeline and cordierite may be included.
  • Aluminum oxide and rutile are also used.
  • Kaolins ball clays, latex potatoes, pegnatites, flint, quartz sand, crystalline quartz, chalk, talc and press oils are preferably used.
  • aluminum oxide is used.
  • the shaping of the heating element supports is carried out by shaping methods customary in ceramics, such as slip casting, here hollow casting for complicated and thin-walled pieces, such as full casting for thick-walled pieces and casting under pressure.
  • Other methods include hand coating with masses of coarse-grained chamotte; as well as pressing, extrusion, pressing of fine-grained masses in plastic state and hydrostatic pressing.
  • the moldings produced in this way are fired at temperatures in the range from 400 to 1700 ° C.
  • Preferred shapes for the heating element supports are ray or star shapes, the individual rays being formed in the form of strips. Further shapes are nested circles, connected by webs, as well as rectangular or oval figures and / or any combination of the mentioned geometric figures.
  • the strips can have a square, rectangular, triangular, round, oval or a combined cross-section.
  • hook-shaped, round, oval, cylindrical or pyramid-shaped, preferably hook-shaped or sawtooth-like projections sit on or on which the heating elements are fastened on the top of the heating element carriers.
  • the hook-shaped projections can have the shape of an inverted "L", they can remain in their basic shape or be slightly bent from one another. If the projections are deformed, they usually move alternately to one side or the other, i.e. they either point inwards or outwards.
  • the projections can lie opposite one another or can also be arranged diagonally.
  • the decisive factor here is that the heating element can, depending on the shape, be firmly embedded in the anchor.
  • the heating element carrier has depressions which partially reproduce the shape of the heating element.
  • the distances between the projections or the diameters of the depressions should be at least the same, better somewhat smaller than the diameters of the heating element.
  • the heating elements can also be fixed by means of adhesives known per se, as described, for example, in EP-A-130 629, to which express reference is made in this connection.
  • Preferred adhesives are water glasses, silica sols and ceramic adhesives.
  • the heating elements are largely exposed i.e. the contact with the projections or depressions is low, they radiate on all sides, which significantly increases the efficiency compared to radiant heaters with full-surface heating element carriers.
  • the radiation heating units mostly have a circular shape, but any shape of heated surface can be represented by means of the heating element supports used according to the invention.
  • the heating elements themselves usually have a meandering, spiral or straight design and are mostly operated by means of electric current.
  • the heating element is usually inserted into the heating element carrier by slight pressure or by twisting during assembly and is thus fixed but not rigidly clamped. This does not hinder a temperature-dependent expansion of the heating resistor.
  • the radiant heating units can be operated with electronic and also conventional temperature monitoring by control rods.
  • the thermal insulation made of a microporous thermal insulation material preferably has the following composition: 30-100% by weight of finely divided metal oxide
  • compositions contain: 30-89% by weight of finely divided metal oxide 10-50% by weight of opacifier
  • finely divided metal oxide examples include pyrogenically produced silicas, including arcing silicas, low-alkali precipitation silicas, analogously produced aluminum oxide, titanium oxide and zirconium oxide, and mixtures thereof. Pyrogenically produced silica, aluminum oxide or a mixture thereof is preferably used.
  • the finely divided metal oxides have specific surfaces of preferably 50-700 m / g, in particular 70-400 m / g.
  • opacifiers are ilite, titanium dioxide, silicon carbide, iron-II-iron-III mixed oxide, chromium dioxide, zirconium oxide, manganese dioxide, iron oxide, silicon dioxide, aluminum oxide and zirconium silicate, and mixtures thereof. Ilmenite and zirconium silicate are preferably used.
  • the Opacifiers advantageously have an absorption maximum in the infrared range between 1.5 and 10 ⁇ m.
  • fiber material examples include glass wool, rock wool, basalt wool, slag wool, ceramic fibers such as those obtained from melts of aluminum and / or silicon oxide, and asbestos fibers, and mixtures thereof. Fibers obtained from the melt of aluminum and / or silicon oxide are preferably used.
  • binders known to be used in microporous, compressed thermal insulation materials can be used as inorganic binders.
  • examples of such binders are disclosed, for example, in EP-A-29227, to which express reference is made in this connection.
  • Borides of aluminum, titanium, zirconium, calcium, silicides, such as calcium silicide and calcium aluminum silicide, in particular boron carbide, are preferably used.
  • further constituents are basic oxides, in particular magnesium oxide, calcium oxide or barium oxide.
  • the production of the thermal insulation from microporous, pressed thermal insulation material preferably comprises the following process steps:
  • the gases enclosed in the bed should be able to escape during precompression or compression. Therefore, the compression and compression is preferably carried out with the application of negative pressure. Degassing can also take place before compression or compression.
  • a pressing tool can be used which has elevations or depressions which represent the geometric shape of the heating element carrier.
  • the heating element carrier is firmly anchored in the heat insulation.
  • the heating element carrier can additionally be fixed in or on the thermal insulation by means of clips or gluing.
  • Radiant heating units according to the invention are used for heating a plate, in particular a glass ceramic plate, in radiant heating of ovens, in particular baking ovens, in radiant heaters or in halogen radiators.
  • Radiant heaters have a heating wire as the heat source, halogen radiators a halogen lamp. Halogen and heating wire heating systems combined in one radiant heater have recently become known.
  • FIGS. 1 and 2 Preferred embodiments of the invention are shown in FIGS. 1 and 2. Where:
  • Figure 2 shows an enlarged longitudinal section of Figure 1.
  • example 1
  • Clay was pasted with water to a plastic, easily formable mass. This mass was rolled out to a thickness of 5 mm.
  • an eight-pointed star cross could be formed with the knife, which was additionally stabilized by a square on the tip.
  • the beam width was 11 mm.
  • the diameter of the entire bracket was 178 mm.
  • Sawtooth-like holding cones were positioned on the beams from the clay so that they reproduced a spiral geometry.
  • This heating element carrier was fired at a temperature of 1050 ° C.
  • a heating coil (diameter 5 mm, wire thickness 0.8 mm) was placed in the heating element carrier.
  • the heating element carrier provided in this way was inserted into the heat insulation, the heating element carrier being fixed in the heat insulation with 2 metal clips.
  • Example 2 The procedure according to Example 1 was repeated with the modification that the ceramic holder was made square.
  • the beam width was 11 mm here too, the edge length of the square 240 mm.
  • the appearance of the ceramic holder corresponded to Example 1, but the beams were extended so far that they fill a square of the edge length of 240 mm.
  • the beam ends were stabilized by a square frame made of the same ceramic. Made of thermal insulation
  • Example 1 The heating element carrier with Schuwen ⁇ del acc. Example 1 inserted and fixed with 5 retaining clips. This unit was subjected to the long-term test. Example 1 subjected. Example 3
  • Example 1 The procedure according to Example 1 was repeated with the modification that the resistance wire did not have the shape of a helix, but was designed as a flat flat wire.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Strahlungsheizeinheit, enthaltend ein Heizelement, einen Heizelementträger und eine unter dem Heizelementträger angeordnete Wärmeisolation, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Heizelementträger nicht vollflächig bezüglich der Fläche der darunter angeordneten Wärmeisolation ausgebildet ist und die Wärmeisolation aus einem mikroporösem Wärmedämmstoff besteht. Erfindungsgemässe Strahlungsheizeinheiten finden Verwendung zur Beheizung einer Platte, insbesondere einer Glaskeramikplatte, in Strahlungsbeheizungen von Backöfen, in Heizstrahlern oder in Halogenstrahlern.

Description

Strahlungsheizeinheit
Die Erfindung betrifft eine Strahlungsheizeinheit, enthal¬ tend ein Heizelement, einen Heizelementträger und eine unter dem Heizelementträger angeordnete Wärmeisolation.
Derartige Strahlungsheizeinheiten sind bekannt aus DE-A- 2165569, DE-A-2551137 bzw. der entsprechenden US-A-4161648, DE-E--2339768 bzw. der entsprechenden GB-A-1433478, DE-C- 2760339 und EP-A-204185 bzw. der entsprechenden US-A- 4713527.
DE-A-2165569 beschreibt teilflächige oder vollflächige Trä¬ ger für die Heizelemente und eine gegebenenfalls unter dem Träger angeordnete Wärmeisolation bestehend aus in Lagen an¬ geordneter Mineral- und/oder Glaswolle, um eine federnde Lagerung des Trägers zu ermöglichen.
DE-A-2551137, DE-E--2339768, DE-C-2730339 und EP-A-204185 be¬ schreiben jeweils vollflächige Träger für die Heizelemente, wobei das Heizelement gegebenenfalls in oder an dafür vorge¬ sehenen Aussparungen oder Überständen mittels Auflegen, Klammern bzw. Kleben befestigt sein kann, und eine unter dem Träger angeordnete Wärmeisolation aus mikroporösem Wärme¬ dämmstoff.
Da für die Heizelementträger ein mechanisch relativ festes Material benötigt wird, das gleichzeitig hochtemperaturfest ist, haben derartige Materialien geringe thermische Isolier¬ fähigkeit, wodurch vollflächige Ausgestaltungen der Heiz¬ elementträger hohen Wirkungsgraden entgegenwirken. - 2 -
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlungsheizeinheit zu schaffen, die bei der Montage einfach handhabbar ist und hohe Wirkungsgrade ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung ist eine Strahlungsheizeinheit, enthaltend ein Heizelement, einen Heizelementträger und eine unter dem Heizelementträger angeordnete Wärmeisolation, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Heizelementträger nicht vollflächig bezüglich der Fläche der darunter angeordneten Wärmeisolation ausgebildet ist und die Wärmeisolation aus einem mikroporösem Wärmedämmstoff besteht.
Bei einer Strahlungsheizeinheit gemäß der Erfindung redu¬ ziert sich der Gesamtenergieverbrauch um bis zu 10 % bezogen auf einen Heizstrahler, bei dem das Heizelement auf einem vollflächigen Heizelementträger belagert ist.
Die Montage der Strahlungsheizeinheit gemäß der Erfindung ist wesentlich erleichtert, da das Heizelement außerhalb der Strahlungsheizeinheit in den Heizelementträger eingebracht werden kann und nachfolgend die Endmontage zur kompletten Strahlungsheizeinheit erfolgen kann. Dies ist insbesondere wegen der geringen mechanischen Stabilität der Wärmeisola¬ tion aus mikroporösem Wärmedämmstoff von Vorteil.
Der Heizelementträger ist gemäß der Erfindung nicht voll¬ flächig bezüglich der Fläche der darunter angeordneten Wärmeisolation ausgebildet. Er bedeckt vorzugsweise 5 bis 70%, insbesondere 10 bis 20 %, der Fläche der darunter an¬ geordneten Wärmeisolation.
Für den Heizelementträger wird ein mechanisch festes Material benötigt, das Temperaturwechselbeständigkeit, Hoch- te peraturbeständigkeit, geringe temperaturbedingte Ausdeh¬ nung und Schrumpfung und/oder einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Weiter sollen keine Alkalien anwesend sein, um Zerstörungen der Heizelemente zu vermeiden.
Da die Form des Heizelementträgers vielfältig sein kann, sind zusätzlich besondere Anforderungen hinsichtlich der Formgebung an das Trägermaterial zu richten, weshalb zumeist keramische Materialien verwendet werden.
Derartige Materialien sind bekannt und beispielsweise in Singer, Industrielle Keramik, Dritter Band, Springer-Verlag, 1966, insbesondere auf den Seiten 126-156, beschrieben.
Bevorzugte Trägermaterialien sind Tone, wie China Clay oder Kaolin, Bentonit, Quarz, Feldspat, Cornish Stone und Scha¬ motte von Steingut, Porzellan, Feuerton, Sillimanit und Magnesit. In kleineren Mengen können auch Granit, Basalt, Porphyr, Kreide, Kalkspat, Dolomit, Magnesit, Korund, Gra¬ phit, Talk, Rutil, Schwerspat, Gips, Zirkonoxid, Sillimanit, Kobalterz, Chromerz, geschmolzener Quarz, Siliciumcarbid, Ferrosilicium, Klinoenstatit, Forsterit, Plagioklase, Nephe- lin und Cordierit enthalten sein. Weiter werden Aluminiumoxid und Rutil verwendet.
Vorzugsweise kommen Kaoline, Ball Clays, Kalifeidspäte, Pe- gnatite, Flint, Quarzsand, kristalliner Quarz, Kreide, Tal¬ kum und Pressenöle zur Anwendung.
Insbesondere wird Aluminiumoxid verwendet.
Die Formgebung der Heizelementträger erfolgt durch in der Keramik übliche Formgebungsverfahren, wie Schlickerguß, hierbei Hohlguß für komplizierte und dünnwandige Stücke, wie Vollguß für dickwandige Stücke sowie Guß unter Druck. Weitere Verfahren sind Einstreichen von Hand mit Massen aus grobkörniger Schamotte; sowie Auspressen, Strangpressen, Pressen von feinkörnigen Massen in plastischem Zustand und hydrostatische Pressung.
Die so erstellten Formkörper werden bei Temperaturen im Be¬ reich von 400 bis 1700 °C gebrannt.
Bevorzugte Formen für die Heizelementträger sind Strahlen¬ oder Sternformen, wobei die einzelnen Strahlen leistenformig ausgebildet sind. Weitere Formen sind ineinandergeschachtel¬ te Kreise, verbunden durch Stege, sowie rechteckige oder ovale Figuren und/oder irgendwelche Kombinationen erwähnter geometrischer Figuren. Die Leisten können im Querschnitt quadratisch, rechteckig, dreieckig, rund, oval oder in kom¬ binierter Form vorliegen.
Auf der Oberseite der Heizelementträger sitzen zumeist hakenförmige, runde, ovale, zylindrische oder pyramidenför¬ mige, vorzugsweise hakenförmige oder 'sägezahnähnliche Vorsprünge, in bzw. an denen die Heizelemente befestigt wer¬ den. Dabei können die hakenförmigen Vorsprünge die Form eines umgekehrten "L" besitzen, sie können in ihrer Grund¬ form bleiben oder gegenseitig schwach abgebogen sein. Sind die Vorsprünge verformt, so meist wechselseitig nach der einen oder anderen Seite, d.h. sie weisen entweder nach innen oder nach außen. Die Vorsprünge können einander gegen¬ über liegen oder auch diagonal angeordnet sein. Entscheidend dabei ist- daß das Heizelement je nach Form fest in die Ver¬ ankerung eingebettet werden kann.
Oft ist es ausreichend, wenn die Oberseite des Heizelement¬ trägers Vertiefungen aufweist, die teilweise die Form des Heizelements nachbilden. Dabei sollen die Abstände der Vor¬ sprünge bzw. die Durchmesser der Vertiefungen wenigstens gleich, besser etwas kleiner als die Durchmesser des Heiz¬ elements sein. Zusätzlich zu diesen Befestigungen auf dem Heizelementträger können die Heizelemente noch mittels an sich bekannten Kle¬ bern, wie beispielsweise in der EP-A-130 629 beschrieben, auf die in diesem Zusammenhang ausdrücklich verwiesen wird, fixiert werden.
Bevorzugte Kleber sind Wassergläser, Kieselsole und kera¬ mische Kleber.
Da gemäß diesen Anordnungen die Heizelemente weitgehend frei liegen d.h. der Kontakt mit den Vorsprüngen oder Vertiefun¬ gen gering ist, strahlen sie nach allen Seiten ab, wodurch der Wirkungsgrad gegenüber Heizstrahlern mit vollflächigen Heizelementträgern wesentlich erhöht wird.
Die Strahlungsheizeinheiten weisen zumeist Kreisform auf, mittels der erfindungsgemäß verwendeten Heizelementträger lassen sich jedoch beliebige Formen beheizter Flächen dar¬ stellen.
Die Heizelemente selbst weisen zumeist eine mäanderförmige, spiralförmige oder gerade Gestaltung auf und werden zumeist mittels elektrischen Stroms betrieben.
Das Heizelement wird bei der Montage zumeist durch leichten Druck oder durch Verdrehen in den Heizelementträger einge¬ legt und ist damit fixiert aber nicht starr eingespannt. Dadurch ist eine temperaturabhängige Dehnung des Heizwider¬ stands nicht behindert.
Die Strahlungsheizeinheiten lassen sich mit elektronischer und auch konventioneller Temperaturüberwachung durch Regel¬ stäbe betreiben. Die Wärmeisolation aus einem mikroporösem Wärmedämmstoff weist vorzugsweise folgende Zusammensetzung auf: 30 - 100 Gew.-% feinteiliges Metalloxid
0 - 50 Gew.-% Trübungsmittel 0 - 50 Gew.-% Fasermaterial
0 - 15 Gew.—% anorganisches Bindematerial.
Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten: 30 - 89 Gew.-% feinteiliges Metalloxid 10 - 50 Gew.-% Trübungsmittel
1 - 50 Gew.-% Fasermaterial
0 - 5 Gew.-% anorganisches Bindematerial.
Besonders gute Ergebnisse werden mit folgenden Zusammen¬ setzungen erreicht:
50 - 89 Gew.-% feinteiliges Metalloxid 20 - 40 Gew.-% Trübungsmittel 5 - 20 Gew.—% Fasermaterial 0,5 - 2 Gew.-% anorganisches Bindematerial.
Beispiele für feinteiliges Metalloxid sind pyrogen erzeugte Kieselsäuren, einschließlich Lichtbogenkieselsäuren, alkali¬ arme Fällungskieselsäuren, analog hergestelltes Aluminium¬ oxid, Titanoxid und Zirkonoxid, sowie deren Mischungen. Vor¬ zugsweise werden pyrogen erzeugte Kieselsäure, Aluminiumoxid oder deren Mischung verwendet. Die feinteiligen Metalloxide weisen spezifische Oberflächen von vorzugsweise 50 - 700 m /g, insbesondere 70 -400 m /g, auf.
Beispiele für Trübungsmittel sind Il enit, Titandioxid, Siliciumcarbid, Eisen-II-Eisen-III-Mischoxid, Chromdioxid, Zirkonoxid, Mangandioxid, Eisenoxid, Siliciumdioxid, Alu¬ miniumoxid und Zirkonsilikat, sowie deren Mischungen. Vor¬ zugsweise werden Ilmenit und Zirkonsilikat verwendet. Die Trübungsmittel weisen vorteilhafterweise ein Absorptions¬ maximum im Infrarotbereich zwischen 1,5 und 10 μ m auf.
Beispiele für Fasermaterial sind Glaswolle, Steinwolle, Basaltwolle, Schlackenwolle, keramische Fasern, wie sie aus Schmelzen von Aluminium- und/oder Siliciumoxid gewonnen wer¬ den, und Asbestfasern, sowie deren Mischungen. Vorzugsweise werden Fasern, gewonnen aus der Schmelze von Aluminium- und/oder Siliciumoxid, verwendet.
Als anorganische Bindemittel können alle Bindemittel, deren Einsatz in mikroporösen, verpreßten Wärmedämmstoffen bekannt ist, verwendet werden. Beispiele solcher Bindemittel sind beispielsweise in der EP-A-29227 offenbart, auf die in die¬ sem Zusammenhang ausdrücklich verwiesen wird. Vorzugsweise werden Boride des Aluminiums, des Titans, des Zirkons, des Calciums, Silicide, wie Calciumsilicid und Calcium-Alu- minium-Silicid, insbesondere Borcarbid eingesetzt. Bei¬ spiele für weitere Bestandteile sind basische Oxide, insbe¬ sondere Magnesiumoxid, Calciumoxid oder Bariumoxid.
Die Fertigung der Wärmeisolation aus mikroporösem, verpre߬ ten Wärmedämmstoff umfaßt vorzugsweise folgende Verfahrens¬ schritte:
a) Vorverdichten der Wärmedämmischung auf Basis von fein¬ verteiltem Metalloxid bei Drücken von 1 bis 5 bar, ins¬ besondere 2 bar oder ungefähr 2 bar;
b) Verpressen des vorverdichteten Materials in die der ge¬ wünschten Form bei Enddrücken von 8 bis 20 bar, wobei die Dicke der resultierenden Formen vorzugsweise 1 bis 25 mm, insbesondere 2 bis 10 mm, beträgt; c) gegebenenfalls Erhitzen des verpreßten Körpers bei Tem¬ peraturen von 100 bis 900 °C.
Beim Vorverdichten bzw. Verpressen sollen die in der Schüt¬ tung eingeschlossenen Gase entweichen können. Daher erfolgt das Verdichten und Verpressen vorzugsweise unter Anlegen von Unterdruck. Das Entgasen kann auch schon vor dem Verdichten bzw. Verpressen erfolgen.
Beim Preßvorgang kann ein Preßwerkzeug verwendet werden, das Erhöhungen bzw. Vertiefungen aufweist, die die geometrische Form des Heizelementträgers abbilden. Dadurch wird eine feste Verankerung des Heizelementträgers in der Wärmeisola¬ tion erreicht. Der Heizelementträger kann noch zusätzlich durch Klammern oder Kleben in bzw. an der Wärmeisolation fixiert sein.
Erfindungsgemäße Strahlungsheizeinheiten finden Verwendung zur Beheizung einer Platte, insbesondere einer Glaskeramik¬ platte, in Strahlungsbeheizungen von Öfen, insbesondere Backöfen, in Heizstrahlern oder in Halogenstrahlern. Heizstrahler besitzen als Wärmequelle einen Heizdraht, Halo¬ genstrahler eine Halogenlampe. Neuerdings sind Halogen- und Heizdrahtbeheizungen kombiniert in einem Heizstrahler be¬ kannt geworden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figu¬ ren 1 und 2 dargestellt. Darin bedeuten:
1 Mikroporöser Wärmedämmstoff
2 keramischer Heizelementträger
3 Heizwendel
4 sägezahnähnlicher Haltekegel
Figur 2 stellt einen vergrößerten Längsschnitt von Figur 1 dar. Beispiel 1
Ton wurde mit Wasser zu einer plastischen, gut formbaren Masse angeteigt. Diese Masse wurde auf eine Dicke von 5 mm ausgewalzt.
Daraus konnte mit dem Messer ein achtstrahliges Sternkreuz ausgeformt werden, das durch ein auf der Spitze stehendes Quadrat zusätzlich stabilisiert wurde. Die Strahlenbreite betrug 11 mm. Der Durchmesser der gesamten Halterung war 178 mm. Auf den Strahlen wurden aus der Tonmasse jeweils säge- zahnähnliche Haltekegel derart positioniert, daß sie eine Spiralgeometrie nachbildeten. Dieser Heizelementträger wurde bei einer Temperatur von 1050°C gebrannt.
Mit einem Preßstempel, der die Geometrie des Heizelement¬ trägers abbildete, wurde eine Wärmeisolation bestehend aus
62,5 Gew.-% pyrogen erzeugte Kieselsäure
31,7 Gew.-% Zirkonsilikat
5 Gew.-% Aluminiumsilikatfaser
0,8 Gew.-% Borcarbid
zu einem Formteil mit 198 mm Durchmesser, Randhöhe 10 mm, Gesamthöhe 31 mm und Bodenhöhe 16 mm gepreßt und bei 800 °C 1 Stunde im Ofen behandelt.
Eine Heizwendel (Durchmesser 5 mm, Drahtdicke 0,8 mm) wurde in den Heizelementträger eingelegt. Der so versehene Heiz¬ elementträger wurde in die Wärmeisolation eingelegt, wobei der Heizelementträger mit 2 Metallklammern in der Wärmeiso¬ lation fixiert wurde.
Die Strahlungsheizeinheit mit einer Leistung von 1800 Watt wurde einem 100-stündigen Dauertest mit 15 minütigen An- und Auscyclen unterzogen. Beispiel 2
Die Vorgehensweise gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß die keramische Halterung quadratisch ausge¬ bildet wurde. Die Strahlenbreite betrug auch hier 11 mm, die Kantenlänge des Quadrates 240 mm. Das Aussehen der kerami¬ schen Halterung entsprach dem Beispiel 1, jedoch wurden die Strahlen soweit verlängert, daß sie ein Quadrat der Kanten¬ länge von 240 mm ausfüllen. Die Strahlenenden wurden durch einen quadratischen Rahmen aus gleicher Keramik stabili¬ siert. Aus einer Wärmeisolation bestehend aus
62,5 Gew.—% pyrogen erzeugte Kieselsäure
37,7 Gew.—% Zirkonsilikate
5,0 Gew.-% Aluminiumsilikat-Faser
0,8 Gew.-% Borcarbid
wurde mittels einem Preßstempel, der die Geometrie des Heizelementträgers abbildete, ein Formteil gepreßt mit fol¬ genden Abmessungen:
quadrat. Außenlänge 300 mm
Randbreite 30 mm
Randhöhe 14 mm
Bodenhöhe 16 mm
Gesamthöhe 30 mm
In dieses Formteil wurde der Heizelementträger mit Heizwen¬ del gem. Beispiel 1 eingelegt und mit 5 Halteklammern fixiert. Diese Einheit wurde dem Dauertest gem. Beispiel 1 unterzogen. Beispiel 3
Die Vorgehensweise gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß der Widerstandsdraht nicht die Form einer Wendel besaß, sondern als ebener Flachdraht ausgebildet war.

Claims

Patentansprüche
1. Strahlungsheizeinheit, enthaltend ein Heizelement, einen Heizelementträger und eine unter dem Heizelementträger angeordnete Wärmeisolation, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizelementträger nicht vollflächig bezüglich der Fläche der darunter angeordneten Wärmeisolation ausge¬ bildet ist und die Wärmeisolation aus einem mikroporösem Wärmedämmstoff besteht.
2. Strahlungsheizeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Heizelementträger 5 bis 70 % der Flä¬ che der darunter angeordneten Wärmeisolation bedeckt.
3. Strahlungsheizeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Heizelementträger 10 bis 20 % der Flä¬ che der darunter angeordneten Wärmeisolation bedeckt.
4. Strahlungsheizeinheit nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz¬ elementträger aus einem mechanisch festen Material besteht, das Temperaturwechselbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, geringe temperaturbedingte Ausdehnung und Schrumpfung und/oder einen hohen elektrischen Widerstand aufweist.
5. Strahlungsheizeinheit nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz¬ elementträger aus keramischem Material besteht.
6. Strahlungsheizeinheit nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz¬ elementträger aus Aluminiumoxid besteht.
7. Strahlungsheizeinheit nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz¬ elementträger eine Strahlen- oder Sternform aufweist.
8. Strahlungsheizeinheit nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme¬ isolation folgende Zusammensetzung aufweist:
30 - 100 Gew.-% feinteiliges Metalloxid 0 - 50 Gew.-% Trübungsmittel 0 - 50 Gew.-% Fasermaterial 0 - 15 Gew.-% anorganisches Bindematerial.
9. Verwendung der Strahlungsheizeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 zur Beheizung einer Plat¬ te, insbesondere einer Glaskeramikplatte, in Strahlungs¬ beheizungen von Öfen, insbesondere Backöfen, in Heizstrahlern oder in Halogenstrahlern.
PCT/EP1990/001772 1989-10-20 1990-10-19 Strahlungsheizeinheit WO1991006193A1 (de)

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