DE29922644U1 - Flat heating element - Google Patents
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Description
-1-Flächiges Heizelement -1- Flat heating element
Die Erfindung betrifft ein flächiges Heizelement zur Aufbringung auf eine zu beheizende Oberfläche mittels eines Klebers, wobei das Heizelement aus einer Trägerfolie in der Regel aus Kunststoff und mit dieser verbundenen Heizdrähten besteht.The invention relates to a flat heating element for application to a surface to be heated by means of an adhesive, wherein the heating element consists of a carrier film, usually made of plastic, and heating wires connected to it.
Das Heizelement stellt also eine Heizfolie oder Heizmatte dar, deren Zweck die flächige Beheizung eines anderen Gegenstandes ist, mit dem sie derart dauerhaft in Kontakt gehalten wird, dass eine kontinuierliche Wärmeleitung zwischen Heizelement und Gegenstand erfolgt.The heating element is therefore a heating foil or heating mat, the purpose of which is to heat the surface of another object with which it is kept in permanent contact in such a way that continuous heat conduction occurs between the heating element and the object.
Ein Beispiel für derartige Heizfolien sind Trägerfolien aus Kunststoffmaterialien wie PEK oder PEEK, mit der einzelne Heizdrähte verbunden oder galvanotechnisch nach der Art von Leiterbahnen aufgebracht sind, so dass diese eine elektrische Widerstandsheizung bilden mit geeigneten Anschluss- und Regelelementen für die Spannungsversorgung und die Steuerung oder Regelung der einzuhaltenden Temperatur.An example of such heating foils are carrier foils made of plastic materials such as PEK or PEEK, to which individual heating wires are connected or applied electroplatingly in the manner of conductor tracks, so that they form an electrical resistance heater with suitable connection and control elements for the voltage supply and the control or regulation of the temperature to be maintained.
Die Wärmeübertragung erfolgt von den Heizdrähten durch die Trägerfolie hindurch zu der Oberfläche des zu beheizenden Gegenstands, so dass es für die Wirksamkeit der Heizung entscheidend darauf ankommt, einen gleichmäßigen flächigen Kontakt zwischen Trägerfolie und zu beheizender Oberfläche zu schaffen und während des Betriebs des Heizelementes aufrecht zu erhalten, um eine gleichmäßige Heizung im gewünschten Umfang sicher zu stellen.The heat transfer takes place from the heating wires through the carrier film to the surface of the object to be heated, so that for the effectiveness of the heating it is crucial to create a uniform surface contact between the carrier film and the surface to be heated and to maintain this during operation of the heating element in order to ensure uniform heating to the desired extent.
Hierbei treten eine Vielzahl von Effekten auf, die sämtlich das unerwünschte Problem mit sich bringen, dass lokale Unterbrechungen dieses Wärmeleitungskontaktes zwischen dem Heizelement einerseits und der zu beheizenden Oberfläche andererseits durch Gaseinschlüsse entstehen, die praktisch als Isolator wirken.Dadurch werden die unterhalb solcher Gasblasen befindlichen Bereiche der zu beheizenden Oberfläche nicht mehr unmittelbar erwärmt und die darüber befindlichen Heizdrahtabschnitte werden überhitzt uo*d:^QrineR*l5i><Ejctfe<nf«lH.dLrcchbrennen.Dies führt zu einer Schädigunq '»- ··* ··* .:...:.. *..· : : ·..· .:. A variety of effects occur here, all of which bring with them the undesirable problem that local interruptions in the heat conduction contact between the heating element on the one hand and the surface to be heated on the other hand are caused by gas inclusions, which practically act as an insulator. As a result, the areas of the surface to be heated below such gas bubbles are no longer heated directly and the heating wire sections above them are overheated and burn out. This leads to damage to the heating element .
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des gesamten Heizelementes und zum Ausfall der Heizwirkung über der gesamten zu beheizenden Oberfläche.of the entire heating element and the loss of heating effect over the entire surface to be heated.
Solche Gaseinschfüsse sind beispielsweise Lufteinschlüsse, die beim Aufbringen der Heizfolie oder der Heizmatte auf die zu beheizende Oberfläche entstehen, sind also insofern als mechanisch oder statisch zu bezeichnen.Such gas inclusions are, for example, air inclusions that arise when the heating foil or heating mat is applied to the surface to be heated and can therefore be described as mechanical or static.
Andere, dynamische Effekte treten beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Heizelementes auf, insbesondere dann, wenn Heiztemperaturen erreicht werden sollen, die &iacgr;&ogr; beispielsweise in der Größenordnung von 100 bis 300 0C liegen:Other dynamic effects occur during the intended operation of the heating element, especially when heating temperatures are to be achieved which are, for example, in the order of 100 to 300 0 C:
In diesen Temperaturbereichen ist nicht auszuschließen, dass aus dem eingesetzten Kleber zur Verbindung des Heizelementes mit der zu beheizenden Oberfläche Gasblasen austreten, die den gleichen erwähnten Isoliereffekt mit den entsprechenden nachteiligen Folgen mit sich bringen.In these temperature ranges, it cannot be ruled out that gas bubbles may escape from the adhesive used to connect the heating element to the surface to be heated, which will have the same insulating effect mentioned above with the corresponding adverse consequences.
Eine weitere Ursache liegt in den unterschiedlichen Ausdehnungs- Koeffizienten zwischen der Heizfolie einerseits und der Oberfläche andererseits, so dass eine ursprünglich einmal plane und ebene Auflage des Heizelementes durch Blasen oder Falten zerstört wird, die durch eine größere Ausdehnung der Heizfolie gegenüber der Oberfläche entstehen und auch einen bereits bestehenden Klebkontakt zwischen Heizelement und zu beheizender Oberfläche wieder aufbrechen können.Another cause lies in the different expansion coefficients between the heating foil on the one hand and the surface on the other, so that an originally flat and level support of the heating element is destroyed by bubbles or folds, which are caused by a greater expansion of the heating foil compared to the surface and can also break up an already existing adhesive contact between the heating element and the surface to be heated.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein flächiges Heizelement so weiterzubilden, dass sowohl bei der Montage des Heizelementes auf der zu beheizenden Oberfläche als auch bei deren bestimmungsgemäßen Verwendung zur Beheizung dieser Oberfläche der flächige Wärmekontakt zumindest zwischen denjenigen Bereichen des Heizelementes, die unterhalb der Heizdrähte liegen, und der zu beheizenden Oberfläche erhalten bleibt.It is therefore an object of the invention to further develop a flat heating element in such a way that both when the heating element is mounted on the surface to be heated and when it is used as intended to heat this surface, the flat thermal contact is maintained at least between those areas of the heating element which are located below the heating wires and the surface to be heated.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved according to the characterizing part of claim 1.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Trägerfolie in solchen Bereichen "weiter weg" von den Heizdrähten unterbrochen ist, in denen keine unmittelbare Wärmeleitung zwischen den Heizdrähten und der zu beheizenden Oberfläche durch die Trägerfolie hindurch stattfindet. Durch die Definition solcher Unterbrechungsbereiche als Randbereiche der Wärmeleitung ist eine einfache Möglichkeit geschaffen, den beschriebenen Gasblasen ein Entweichen aus dem Zwischenbereich zwischen Heizfolie und zu beheizender Oberfläche zu ermöglichen, ggf. durch mechanische Einwirkung wie Anstreichen oder Aufpressen eines Presselementes. Durch eine geeignete Geometrie dieser Unterbrechungsbereiche abhängig vom Verlauf derThe basic idea of the invention is that the carrier foil is interrupted in areas "further away" from the heating wires in which no direct heat conduction between the heating wires and the surface to be heated through the carrier foil takes place. By defining such interruption areas as edge areas of the heat conduction, a simple possibility is created to allow the described gas bubbles to escape from the intermediate area between the heating foil and the surface to be heated, if necessary by mechanical action such as painting or pressing on a pressing element. By a suitable geometry of these interruption areas depending on the course of the
&iacgr;&ogr; Heizdrähte kann auch erreicht werden, dass die Bildung von Falten und Blasen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungs-Koeffizienten von Heizfolie und zu beheizender Oberfläche vermieden oder zumindest minimiert wird, in dem diese in Bereiche außerhalb der Kontaktbereiche zwischen Heizdrähten und den unmittelbar darunter liegenden Bereichen der zu beheizenden Oberfläche verlagert werden.By using heating wires, it is also possible to avoid or at least minimize the formation of folds and bubbles due to different thermal expansion coefficients of the heating foil and the surface to be heated by relocating them to areas outside the contact areas between the heating wires and the areas immediately below them of the surface to be heated.
Eine besondere Bedeutung erhalten die erfindungsgemäßen Maßnahmen insbesondere dann, wenn zusätzlich zu den Heizdrähten weitere elektrische oder elektronische Baugruppen auf der Heizfolie integriert sind, beispielsweise Temperaturfühler, bei denen ein Abheben des Heizelementes von der zu beheizenden Oberfläche zwangsläufig zu Fehlmessungen und ggf. falscher Steuerung der Temperatur führen.The measures according to the invention are of particular importance when, in addition to the heating wires, further electrical or electronic components are integrated on the heating foil, for example temperature sensors, where lifting the heating element from the surface to be heated inevitably leads to incorrect measurements and possibly incorrect control of the temperature.
Gemäß Ausgestaltungen nach den Unteransprüchen lassen sich die Unterbrechungsbereiche in verschiedener Form realisieren, je nach den geometrischen Vorgaben durch die Trägerfolie und/oder die Heizdrähte, insbesondere gemäß dem Verlauf der Heizdrähte und deren gegenseitigem Abstand. Grundgedanke hierbei bleibt immer, dass eine Verformung des Heizelementes in diesen Unterbrechungsbereichen in Kauf genommen wird, wenn dadurch der durchgehende Erhalt des flächigen Wärmekontaktes zwischen Heizelement und zu beheizender Oberfläche unterhalb der Heizdrahtbereiche sicher gewährleistet bleibt und damit die ordnungsgemäße Funktion des Heizelementes.According to embodiments according to the subclaims, the interruption areas can be implemented in different forms, depending on the geometric specifications of the carrier film and/or the heating wires, in particular according to the course of the heating wires and their mutual distance. The basic idea here always remains that a deformation of the heating element in these interruption areas is accepted if this ensures that the continuous maintenance of the flat thermal contact between the heating element and the surface to be heated below the heating wire areas is reliably guaranteed and thus the proper function of the heating element.
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:Two embodiments of the solution according to the invention will now be explained in more detail with reference to drawings, which show:
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Figur 1: Das erste Ausführungsbeispiel mit kreisförmigen Perforationen als Unterbrechungsbereichen, undFigure 1: The first embodiment with circular perforations as interruption areas, and
Figur 2: das zweite Ausführungsbeispiel mit sich vom Randbereich aus erstrekkenden Schlitzungen in das Heizelement.Figure 2: the second embodiment with slots extending from the edge area into the heating element.
Figur 1 zeigt eine Trägerfolie 10 mit integrierten Heizdrähten 20. In die Trägerfolie 10 sind beispielsweise durch Stanzung kreisförmige Lochungen 30 als Perforationen eingebracht, die Unterbrechungsbereiche der Trägerfolie 10 bilden, die außerhalb derjenigen Bereiche angeordnet sind, über die die Heizdrähte 20 verlaufen; mit anderen Worten, die Heizdrähte 20 liegen innerhalb durchgehender Bereiche der Kunststoffträgerfolie 10. Derartige Perforationen beeinträchtigen die Gesamthandhabung des Heizelementes nicht und können je nach ihrem Durchmesser schwache bis mittlere Effekte der eingangs erwähnten nachteiligen Art durch Blasenbildung oder Wellenbildung kompensieren.Figure 1 shows a carrier film 10 with integrated heating wires 20. Circular holes 30 are introduced into the carrier film 10, for example by punching, as perforations, which form interruption areas of the carrier film 10 that are arranged outside of those areas over which the heating wires 20 run; in other words, the heating wires 20 lie within continuous areas of the plastic carrier film 10. Such perforations do not impair the overall handling of the heating element and, depending on their diameter, can compensate for weak to medium effects of the disadvantageous type mentioned at the beginning due to blistering or wave formation.
Beim dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die Unterbrechungsbereiche stärker ausgeprägt, nämlich als Schlitzungen 40, die sich abwechselnd von gegenüberliegenden Randbereichen der Trägerfolie 10 erstrecken, so dass eine mäanderähnliche Struktur der Trägerfolie 10 entsteht, entsprechend der durch den Verlauf der Heizdrähte 20 aufgeprägten Struktur. Hier wird insbesondere die Anpassung der Geometrie der Unterbrechungsbereiche an die Geometrie der Heizdrähte deutlich, die es bei diesem Ausführungsbeispiel ermöglichen, dass Blasenbildungen oder Faltenwurf in die Randbereiche des Heizelementes verlagert werden können, wenn ein Ausgleich in den parallel zu den Heizdrähten verlaufenden Unterbrechungsbereich durch die Schlitzungen 40 nicht (mehr) möglich sein sollte.In the second embodiment shown, the interruption areas are more pronounced, namely as slits 40 that alternately extend from opposite edge areas of the carrier film 10, so that a meander-like structure of the carrier film 10 is created, corresponding to the structure imposed by the course of the heating wires 20. Here, the adaptation of the geometry of the interruption areas to the geometry of the heating wires is particularly clear, which in this embodiment makes it possible for bubble formation or wrinkles to be shifted to the edge areas of the heating element if compensation in the interruption area running parallel to the heating wires through the slits 40 is no longer possible.
Der erfindungsgemäße Aufbau des Heizelementes gewährleistet in diesem Sinne eine "schwimmende" Fixierung zu der zu beheizenden Oberfläche 50 insoweit, als dass lokale Verschiebungen von Heizelementbereichen gegenüber der zu beheizenden Oberfläche toleriert werden, so lange damit die Erhaltung des Wärmekontaktes in den Bereichen unmittelbar unterhalb der Heizdrähte gewährleistet bleibt. Dies kann bei-In this sense, the design of the heating element according to the invention ensures a "floating" fixation to the surface 50 to be heated insofar as local displacements of heating element areas relative to the surface to be heated are tolerated, as long as the maintenance of the thermal contact in the areas immediately below the heating wires is ensured. This can be
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spielsweise unmittelbar nach dem Aufbringen des Heizelementes auf die zu beheizende Oberfläche 50 mittels des Klebers erfolgen, durch "Wegstreichen" von Lufteinschlüssen, aber auch während des Betriebs des Heizelementes, wo insbesondere bei den hier interessierenden höheren Temperaturen der Kleber eine gewisse Elastizität aufweist, die ein solches Verstreichen ebenfalls erlaubt.for example, immediately after the heating element has been applied to the surface 50 to be heated by means of the adhesive, by "stroking away" air inclusions, but also during operation of the heating element, where, particularly at the higher temperatures of interest here, the adhesive has a certain elasticity that also allows such spreading.
Bei geschickter Zuordnung der Unterbrechungsbereiche zu den Heizdrähten, was gegebenenfalls durch Versuche zu ermitteln ist, kann auch eine "automatische" Eliminierung oder Minimierung der Blasenbildung erreicht werden.By skillfully allocating the interruption areas to the heating wires, which may need to be determined by experiment, an "automatic" elimination or minimization of bubble formation can also be achieved.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE29922644U DE29922644U1 (en) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | Flat heating element |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29922644U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE20217262U1 (en) | 2002-11-08 | 2003-01-30 | McNair, Jr., William H., Piedmont, Calif. | Flexible heating foil |
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| CH483771A (en) | 1967-12-06 | 1969-12-31 | Wesener Erich | Heatable carpet underlay, method for producing the same and device for carrying out the method |
| DE2850664A1 (en) | 1977-11-23 | 1979-06-07 | Bulten Kanthal Ab | SURFACE HEATING ELEMENT |
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1999
- 1999-12-24 DE DE29922644U patent/DE29922644U1/en not_active Expired - Lifetime
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