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Das Hauptpatent betrifft eine Strahlungs-Heizeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Diese Ausführungsform schafft eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Anordnung der Heizwiderstände auf vielen Arten von Isolierstoffträgern, wobei vor allem die Heizwiderstände kaum gefährdet sind, an den Einbettungsstellen durchzubrennen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Hauptpatent in dieser Richtung weiter zu verbessern, also eine verbesserte und noch weniger gegen partielles Durchbrennen gefährdete Befestigung der Heizwiderstände auf dem Isolierträger zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch diese Anordnung kann sichergestellt werden, daß die Heizwiderstände trotz einer ausreichenden Festlegung auf dem Isolierträger nur in einem minimalen Bereich eingebettet sind. Die wellen- oder zickzackförmige Ausbildung schafft ferner die Möglichkeit für die Heizwiderstände, sich bei der Erwärmung und der dadurch bedingten Ausdehnung etwas abzusenken, so daß es nicht vorkommen kann, daß die Heizwiderstände sich seitlich ausbiegen.
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Die bevorzugte Ausbildung nach Anspruch 2 wirkt einer Wärmestaubildung in dem eingebetteten Bereich besonders wirkungsvoll entgegen.
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Bei der vorteilhaften Ausführungsform nach Anspruch 3 ist, um den eingebetteten Bereich noch kleiner zu halten, zusätzlich zu der zickzack-wellenförmigen Ausbildung der Oberfläche des Isolierträgers eine quer zur ersten Wellenrichtung verlaufende Wellung angeordnet, so daß die Scheitel zwischen den einzelnen Heizwiderständen abgesenkt sind. In die im Bereich der Heizwiderstände entstehende flach pyramidenartige Spitze können eine oder wenige Windungen der Heizwiderstände eingepreßt sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Heizeinheit, wobei in strichpunktierten Linien eine Alternativausführung angedeutet ist,
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Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
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Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,
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Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt entsprechend der Schnittführung von Fig. 3,
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Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt in der Schnittführung nach Fig. 2 einer Variante,
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Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Detail einer anderen Ausführungsform und
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Fig. 7 einen vergrößerten Detailschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6.
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Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Heizeinheit 11 besitzt einen Isolierträger 12 in Form einer in der Draufsicht rechteckigen und vorzugsweise quadtratischen flachen Schale mit einem Boden 13 und Rändern 14, die aus Isoliermaterial, beispielsweise einem durch Pressen verformten und durch Bindemittel ausreichend verfestigten faserigen Isoliermaterial, hergestellt sind.
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Die dem Schaleninnenraum 16 zugekehrte Oberfläche 15 des Bodens 13 hat, wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, eine zickzackförmige Gestaltung. Sie besteht also aus parallel zueinander verlaufenden wellenförmigen Erhebungen und Absenkungen, bei denen jedoch die Scheitel 17 relativ scharf ausgebildet sind. Die Zickzack-Gestaltung ist im übrigen relativ flach.
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In dem Innenraum 16 und auf der Oberfläche 15 ist ein Heizwiderstand 18 angeordnet, der aus einem wendelförmigen Widerstandsdraht besteht, der hin- und hergehend ( mäanderförmig) angeordnet ist, wobei aufeinanderfolgende Abschnitte 19 des Heizwiderstandes relativ dicht nebeneinander hin und zurück verlaufen. Sie sind durch U-förmige Bereiche 20 miteinander verbunden, die beispielsweise durch " Verziehen" (Glattziehen) der erhitzten Wendel im wesentlichen als glatter und ungewendelter Draht ausgebildet sind. Diese Verbindungsbereiche sind in Erhebungen 24 des Isolierträgers eingebettet, d. h. vorzugsweise vor der Erhärtung des Isolierträgers eingepreßt. Die Erhebungen können die Form von einer oder mehreren zickzackförmigen Wellen haben, so daß der eingebettete Bereich trotz ausreichender Befestigung auf ein Minimum beschränkt wird.
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Es ist zu erkennen, daß die Erstreckung der zickzackförmigen Erhebungen 21 und der dazwischen liegenden Vertiefungen 22 quer zur Erstreckung der Heizwiderstands-Abschnitte 19 verläuft, wobei aus Fig. 4 zu erkennen ist, daß die Heizwiderstände jeweils im Bereich des Scheitels 17 mit vorzugsweise nur einer, auf jeden Fall nur wenigen Windungen durch Einpressen vor dem Erhärten eingebettet sind. Dabei wird von jeder Windung nur ein geringer, der Oberfläche 15 zugekehrter Teil eingebettet, während die Windung auf dem übrigen Bereich ihres Umfanges frei liegt.
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Aus Fig. 5 ist eine Variante zu erkennen, bei der quer zu den Erhebungen 21&min; und Vertiefungen 22&min; nochmals eine Wellung vorgenommen ist, so daß die Heizwendeln auf einer durch die Schnittpunkte der Erhebungen gebildeten Spitze 23 eingebettet sind.
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Es ist zu erkennen, daß durch diese Maßnahme die Heizwendeln trotz ausreichender Festlegung auf dem Isolierträger, der damit eine leicht montierbare und handelsfähige Einheit bildet, nur in sehr geringen Bereichen eingebettet sind, so daß die Gefahr von örtlichen Überhitzungen an diesen Stellen wegfällt, die zu einem Durchbrennen führen könnte. Dazu trägt es auch bei, daß die Spiralen im Falle ihrer Ausdehnung sich der etwas zickzackförmigen Oberfläche anpassen können und damit auf der Oberfläche aufliegen, ohne sich unter Stauchung seitlich ausbiegen zu müssen. Vor allem ist aber die gesamte obere Seite der Heizwendeln frei und kann frei abstrahlen. Durch die mäanderförmige Ausbildung ist eine recht gute prozentuale Heizflächenbelegung möglich, wozu es beiträgt, daß die Heizwendeln relativ dicht benachbart liegen können, weil einerseits die zickzackförmige Ausbildung und das Verhindern von seitlichem Ausweichen die Kurzschlußgefahr verringert und andererseits eventuelle Kurzschlüsse keine großen Folgen haben, weil die Differenzspannungen zwischen den einzelnen Abschnitten 19 sehr gering sind.
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In den Verbindungsbereichen 20 ist die freigesetzte Wärmeenergie auf einen geringen Bruchteil herabgesetzt, weil dort ungewendelter Draht verwendet wird. Dies ist dort besonders wichtig, weil durch den U-Bogen die Gefahr von Wärmestauungen besteht, wozu eine dort notwendige Befestigung durch Einbettung noch weiter beitragen würde.
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Zu beiden Seiten der äußeren Heizwiderstands-Abschnitte 19 verlaufen Temperaturfühler 25 von Temperatur-Schaltorgangen 26, die entweder Temperaturbegrenzer oder Temperaturregler sein können. Es kann sich hierbei um stabförmige Temperaturfühler handeln, die aus einer Ausdehnungshülse und einem sich relativ wenig ausdehnenden darin liegenden Stab bestehende Fühler handeln, die über die gesamte innere Kantenlänge des Isolierträgers reichen und in der Ebene der Heizwiderstände zwischen dem Rand 14 und dem äußeren Abschnitt 19 entlang verlaufen. Sie ragen durch eine Ausnehmung 27 im Rand 14, so daß ihr den Schalter tragender Kopf außerhalb des beheizten Bereiches liegt. In diesem Bereich ist auch der Anschluß des Heizwiderstandes 18 hindurchgeführt und kann unmittelbar an den Anschluß des Schalterkopfes angeschlossen sein, so daß dieser gleichzeitig das Anschlußteil für den Heizwiderstand bildet. Bei einer Temperaturfühleranordnung auf beiden Seiten sind somit beide Anschlüsse über die Temperaturschaltorgane vorgenommen, so daß gesonderte Anschlußteile entfallen können. Die Temperaturschaltorgane sind damit in Reihe mit dem Heizwiderstand geschaltet, so daß das Ansprechen eines Temperaturfühlers den Heizwiderstand 18 abschaltet.
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Als Variante ist in den Fig. 1 und 2 ein Temperaturschaltorgan 26&min; vorgesehen, das gleich ausgebildet sein kann, wie die bereits beschriebenen. Sein Temperaturfühler 25&min; liegt etwas unterhalb der Ebene der Heizwiderstände in einer Vertiefung 28 des Isolierträgers, die die Rippen 21 durchbricht. Auch hier ist aber der Temperaturfühler parallel zu den Abschnitten 19, und zwar in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei Abschnitten vorgesehen, so daß er einen guten Zugriff zu der Temperatur der Heizwiderstände hat. Der beschriebenen Temperaturfühleranordnung mit Parallelanordnung zu Heizwiderständen ist eine besonders wirksame Regelung und Temperaturbegrenzung eigen, die zur Vermeidung von Übertemperaturen in der Glaskeramikplatte beiträgt.
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Die Heizeinheit 11&min;, von der in Fig. 6 ein Teil dargestellt ist, entspricht bezüglich der Ausbildung des Isolierträgers und der Ausbildung und Anordnung der Heizwiderstände der Ausführung nach Fig. 1. Es ist lediglich eine andere Anordnung des Temperatur-Schaltorganes 26 a vorgesehen. Der zugehörige Temperaturfühler 25 a, ebenfalls ein Stabfühler, liegt, wie aus Fig. 7 zu erkennen ist, in einer tiefen Ausnehmung 30 im Boden 13 a des Isolierträgers 12 a. Die Ausnehmung und damit der Temperaturfühler 25 a verläuft quer zur Anordnung der einzelnen Abschnitte 19 des Heizwiderstandes 18. Da der Fühler 25 a relativ dicht unterhalb der Heizwiderstände verläuft, ist die Ausnehmung 30 mit einer Abdeckung 31 in Form einer Quarzglasscheibe versehen. Es wäre hier auch möglich, den Fühler mit einem Überzug aus einem hochtemperaturfesten, isolierenden aber wärmestrahlungsdurchlässigen Material zu versehen.
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Von dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich. So könnte beispielsweise auch eine zickzackförmige Ausbildung gewählt werden, bei der im Bereich der Vertiefungen 22 ein flacheres Stück zwischengeschaltet ist. Bei der Festlegung der Heizwiderstände sollte vor allem darauf geachtet werden, daß die Scheitel 17 relativ spitz sind, damit der eigebettete Bereich der Heizwendeln relativ klein wird. Statt, wie beschrieben, zur Beheizung einer Glaskeramik-Kochplatte, kann die Heizeinheit auch zur Beheizung anderer Gegenstände, z. B. in Industrieöfen oder zur Erhitzung von Gefäßen, eingesetzt werden.