DE10314218A1 - Elektrisches Heizelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Heizelement mit einem PTC-Widerstand zumindest teilweise aus einer Eisenbasislegierung, der bis 1500 DEG C dauerhaft mit gleichbleibenden Eigenschaften betreibbar ist, der eine im Temperaturbereich zwischen 900 DEG C und 1500 DEG C im Wesentlichen linear ansteigende Widerstands/Temperatur-Kennlinie aufweist und eine Verwendung der Widerstands/Temperatur-Kennlinie zur Temperaturregelung zulässt, wobei der PTC-Widerstand durch eine Hülle (2, 3, 12) gasdicht umschlossen ist und ein Zwischenraum (10) zwischen der Hülle (2, 3, 12) und dem PTC-Widerstand (1, 13) durch ein Pulver/Granulat (14) ausgefüllt ist, welches einen Großteil des Gases im Inneren der Hülle verdrängt.

Description

• Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Heiztechnik, wo durch Umwandlung elektrischer Energie in thermische Energie Geräte, Materialien oder Räume beheizt werden.
• Elektrische Heizsysteme werden beispielsweise in der Haushaltstechnik als Kochplatten in Herden, in Haartrocknern und Heizlüftern, in der Kraftfahrzeugtechnik zur Erwärmung der Ladeluft beziehungsweise der Katalysatoren für Benzin- oder Dieselkraftstoff sowie in der Chemietechnik an Reaktionskolonnen verwendet. Üblicherweise wird die Temperatur gemessen und die Messgröße mittels eines Regelkreises zur Ansteuerung von Heizelementen zur Erreichung einer gewünschten Zieltemperatur verwendet.
• Bei Heizleitern werden üblicherweise Heizleiter auf der Basis von ferritischen FeCr(AL)- oder austenitischen NiCr(Fe)-Legierungen verwendet. Für eine differenzierte Regelung einer Temperatur sind diese Stoffe jedoch wegen der geringen Temperaturabhängigkeit ihres spezifischen Widerstandes nur schwer zu verwenden.
• Bei Glühkerzen für Verbrennungskraftmaschinen haben sich auch Co-Legierungen mit Zusätzen von Fe, Ni und ähnlichen Metallen bewährt. Jedoch sind diese durch den hohen Co-Anteil recht teuer. Es ergibt sich außerdem bei solchen Materialien ein sehr geringer spezifischer Widerstandswert, so dass zur besseren Anpassung an die Innenwiderstände vorhandener Spannungsquellen zusätzliche Widerstände eingefügt werden müssen.
• Aus der DE 3825012 A1 ist ein Regelelement für eine Glühkerze bekannt, das aus einer Kobalt-Eisen-Legierung mit 20–35 % Eisen besteht. Diese Legierung geht oberhalb von etwa 1000° Celsius in eine kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur über, was wegen der häufigen Temperaturänderungen und der damit verbundenen Phasenübergänge zu einer thermischen Ermüdung des Stoffes führt.
• Gemäß der EP 0523062 werden auch Kobalt-Eisen-Legierungen mit einem Eisenanteil von 6–18 % verwendet, die den Effekt der thermischen Ermüdung vermeiden. Vorteilhaft weisen diese Legierungen einen hohen Temperaturfaktor auf, jedoch bei dem Nachteil eines relativ hohen Preises.
• Die Verwendung von reinem Fe führt zu einer ausgeprägten Temperaturabhängigkeit des Widerstandes, jedoch entstehen Probleme durch Phasenumwandlungen in dem interessanten Temperaturbereich oberhalb von 900° Celsius. Dies führt zu einem Hystereseverhalten, das eine Zweideutigkeit der Temperaturwiderstandskennlinie zur Folge hat, und zu einer thermischen Ermüdung des Materials, die zu Bruch führen kann.
• Darüber hinaus wird bei niedrigen Temperaturen und/oder geringeren Wärmemengen bislang auch die Temperaturabhängigkeit eines einzigen Widerstandes, der selbst als Heizwiderstand dient, benutzt.
• Um die oben genannten Probleme weitgehend auszuräumen, wird in der DE 100 60 273 jedoch wiederum eine zweiteilige Anordnung mit einem vom Heizelement getrennten, als Vorwiderstand dienenden Temperatursensorelement vorgeschlagen, die aufgrund der Zweiteiligkeit allerdings einen höheren Aufwand erfordert.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Heizelement mit Legierungen zu finden, die in dem genannten Anwendungsbereich stabil sind, so dass auch Anwendungen bei hohen Temperaturen und großen Wärmemengen möglich sind.
• Die Aufgabe wird durch ein Heizelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen. Die Erfindung umfasst weiterhin bevorzugte Anwendungen des Erfindungsgedankens.
• Im einzelnen umfasst ein erfindungsgemäßes elektrisches Heizelement einen PTC-Widerstand zumindest teilweise, jedoch bevorzugt ganz aus einer Eisenbasislegierung, die im Betrieb bis 1500°C dauerhaft gleichbleibende Eigenschaften aufweist und keine kristallografischen Gitterumwandlungen zeigt und die eine im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur (RT) und 1500°C ansteigende Widerstands-Temperatur-Kennlinie aufweist, deren Anstieg in dem Temperaturbereich zwischen RT und ca. 750°C derart steil ist, dass die Temperatur auf eine Zieltemperatur anhand des Temperaturverhaltens des PTC-Widerstands ausregelbar ist, wobei das Heizelement durch eine Hülle gasdicht umschlossen ist und ein Zwischenraum zwischen der Hülle und dem PTC-Widerstand durch ein elektrisch isolierendes Material (z. B. Pulver oder Granulat) ausgefüllt sein kann, welches einen Großteil des Gases im Inneren der Hülle verdrängt.
• Vorteilhafterweise ist nur ein Widerstand (PTC-Widerstand) erforderlich, der zum Heizen und Regeln also sowohl als Heizwiderstand als auch als Regel- bzw. Temperatursensorwider stand dient. Darüber hinaus ist vorteilhaft, dass eine Anwendung auch bei Kochplatten, Haartrocknern und Heizlüftern möglich ist.
• Die Erfindung bezieht sich also auf ein elektrisches Heizelement mit einem PTC-Widerstand (PTC = Positiver Temperatur Coeffizient), der nicht nur unterhalb von 900° Celsius, sondern auch im Temperaturbereich zwischen 900° Celsius und 1500° Celsius dauerhaft mit gleichbleibenden Eigenschaften betreibbar ist und der eine im Temperaturbereich zwischen 20° Celsius und 750° Celsius stark ansteigende Widerstands-/Temperatur-Kennlinie (R/T-Kennlinie) aufweist. Zwischen 750-1500°C ist es ausreichend, wenn die Widerstands-/Temperatur-Kennlinie (R/T-Kennlinie) schwach ansteigt.
• Es hat sich dabei herausgestellt, dass Stoffe, die die oben genannten Anforderungen erfüllen, empfindlich gegenüber dem Einfluss von umgebenden Gasen, insbesondere Sauerstoff sind. Um diesem Umstand zu begegnen, sieht die Erfindung vor,
• – dass der PTC-Widerstand durch eine Hülle gasdicht umschlossen ist,
• – dass ein Zwischenraum zwischen der Hülle und dem PTC-Widerstand durch ein Pulver oder Granulat ausgefüllt ist, welches einen Großteil des Gases im Inneren der Hülle verdrängt, und
• – dass wenigstens ein Teil des Pulvers/Granulats aus einem Material besteht, welches das Gas, insbesondere Sauerstoff bindet.
• Insbesondere bei der Verwendung von Fe-haltigen Legierungen (zum Beispiel Eisenbasislegierungen besteht die große Gefahr der Verzunderung (siehe Tabellen 1, 2, 3: Dz) bzw. innere Oxydation infolge der Oxidation des Eisens, wodurch einerseits eine Schicht auf dem PTC-Widerstand entsteht, die keinen elektrischen Stromfluss zulässt, die somit keinen Beitrag zu einer Aufheizung liefert und die teilweise den verbleibenden Metallteil des PTC-Widerstandes thermisch isoliert. Außerdem wird durch eine innere Oxydation auch der leitende Querschnitt des PTC-Widerstandes und somit dessen elektrischer Widerstand geändert. Dies macht eine Regelung der Temperatur aufgrund der R/T-Kennlinie des Heizelementes schwierig, da die Regelung auf einen bestimmten Querschnitt und eine bestimmte Länge des PTC-Widerstandes als definiertem elektrischen Leiter abgestimmt ist.
• Durch die Verdrängung des Gases im Inneren der Hülle durch das Pulver/Granulat und die Bindung des Gases an der Oberfläche eines Pulvers/Granulats wird die Menge des Gases innerhalb der Hülle, die mit dem PTC-Widerstand reagieren kann, minimiert.
• Dabei kann das Material, welches das Gas bindet, so beschaffen sein, dass eine Physisorbtion des Gases an der Oberfläche des Materials stattfindet, wobei das Gas molekülweise quasi an der Oberfläche des Materials klebt. Das Material kann zu diesem Zweck auch porös ausgestaltet sein, um die Oberfläche zu erhöhen. Andererseits kann das Material auch so beschaffen sein, dass eine Chemisorbtion oder eine chemische Reaktion (Gettern) mit dem Gas stattfindet, die zu einer Gasbindung führt. In jedem Fall sollte die entstehende Bindung des Gases möglichst auch bei hohen Temperaturen, die in dem Heizelement auftreten, stabil sein.
• Fe-Basislegierungen zeichnen sich je nach den Beimengungen durch etwas unterschiedliche Eigenschaften aus, jedoch ist allen gemeinsam eine relativ starke Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes und ein monotoner Verlauf dieser Abhängigkeit.
• Als besonders vorteilhaft haben sich im Sinne der Erfindung Fe-Ti-Legierungen(Eisen-Titan-Legierungen), Fe-V-Legierungen (Eisen/Vanadium-Legierungen) und Fe-Mo-Legierungen (Eisen/Molybdän-Legierungen) herausgestellt. Dabei zeigen Eisen/Titan-Legierungen die stärkste Temperaturabhängigkeit des Widerstandes, Eisen/Molybdän-Legierungen eine gegenüber den übrigen Eisenbasislegierungen eine verringerte Zunderneigung und Eisen/Vanadium-Legierungen den größten Regelbereich, das heißt, den größten Bereich, in dem Steilheit der R/T-Kennlinie für eine aktive und zuverlässige Regelung ausreichend sind. Gemeinsam ist diesen Legierungen, dass sie während des Betriebes im wesentlichen eine kubisch innenzentrierte Gitterstruktur beibehalten.
• Die starke Temperaturabhängigkeit derartiger Eisenlegierungen hängt mit den ferromagnetischen Eigenschaften zusammen. Die Temperaturabhängigkeit ist extrem bei Legierungen mit der höchsten Sättigungsmagnetisierung. Dies geht meistens einher mit einer hohen Curie- Temperatur (vgl. die Tabelle weiter unten, T_c). Die Curie- Temperatur bestimmt den anomalen Temperaturbereich des Widerstandes.
• Reines Eisen zeigt in einem Temperaturbereich zwischen 900° Celsius und 1400° Celsius einen Phasenübergang von α- Eisen zu γ- Eisen, d. h. von einer kubisch raumzentrierten zu einer kubisch flächenzentrierten Kristallstruktur. Da dauernde Phasenübergänge zu thermischer Ermüdung führen, werden dem Eisen andere Bestandteile zulegiert (Eisenbasislegierung), womit ein Phasenübergang verhindert werden kann. Dazu eignen sich besonders Al oder Cr, Ti oder V, Mo und Si. Als Legierungen können binäre Legierungen auch mit mehr als zwei Partnern verwendet werden. Derartige Legierungen zeigen beim Erwärmen und darauffolgenden Abkühlen einen nahezu hysteresefreien Verlauf des Temperaturkoeffizienten.
• Es hat sich gezeigt, dass die Legierungen mit Aluminium und Chrom bzw. Silizium etwas schlechtere Eigenschaften aufwiesen, als die Varianten mit Titan, Vanadium oder Molybdän. Dies lag daran, dass Aluminium eine zu hohe Widerstandsänderung aufwies und dass beim Zusatz von Chrom zu hohe Chrommengen benötigt werden, um die Forderung der Verhinderung von Phasenübergängen zu erfüllen.
• Im einzelnen haben sich die folgenden Legierungen als besonders vorteilhaft herausgestellt: 2,0–3,0 Gew.% Mo Rest Fe, 1,25–1,75 Gew.% V Rest Fe, 1,0–1,5 Gew.% Ti Rest Fe einschließlich der üblichen (schmelzbedingten) Verunreinigungen.
• Die Legierungen mit Molybdän sind besonders zunderbeständig und stellen deshalb geringere Anforderungen an Restgasvolumen und Leckrate, diejenigen mit Vanadium weisen besonders hohe Schmelzpunkte (ca. 1530° Celsius)und Curie-Temperaturen auf und sind damit am höchsten auszusteuern. Die Ti-legierten Varianten zeigen die höchste Steigung zwischen RT und 1000°C und damit die beste Regelempfindlichkeit (zum Beispiel Temperaturfaktor >6, für FeTi >7)
• Bei einem elektrischen Heizelement mit einem oben beschriebenen PTC-Widerstand hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als Pulver oder Granulat, mit dem Zwischenräume zwischen der Hülle und dem PTC-Widerstand ausgefüllt werden, keramisches Material zu verwenden. Das keramische Material ist genügend isolierend, um einen Kurzschluss zwischen dem Heizelement und der möglicherweise metallischen Hülle zu vermeiden, und ist außerdem temperaturstabil, so dass es seine Eigenschaften bei einer Temperaturerhöhung nicht verändert.
• Allerdings sollte das Material in den Zwischenräumen besonders gut wärmeleitfähig sein, was bei Keramikpulver oder Keramikgranulat außer beispielsweise bei AlN eher die Ausnahme ist. Hier hilft eine dichte Packung des Pulvers oder Granulats, das heißt, beispielsweise eine Kompression oder ein Einrütteln bei der Herstellung eines Heizelementes. Dies hat den vorteilhaften Nebeneffekt, dass dadurch auch die Gas einschließenden Räume in dem Pulver weiter verringert bzw. verkleinert werden. Damit steht noch weniger Gas zur Reaktion an der Oberfläche des PTC-Widerstandes zur Verfügung.
• Es kann als Pulver/Granulat auch eine Mischung aus verschiedenen Korngrößen bis zu den kleinsten handhabbaren Korngrößen verwendet werden. Durch derartige Materialmischungen mit unterschiedlichen Korngrößen sind dichteste Packungen von schüttfähigen Stoffen möglich.
• Weiterhin kann im Inneren der Hülle Gettermaterial (z. B. Al- oder Zr-Pulver) vorgesehen sein. Diese Materialien binden sehr leicht Sauerstoff, so dass eine Verzunderung des Materials des PTC-Widerstandes dann weiter verringert wird. Die Stoffe Aluminium oder Zirkonium sind zwar elektrisch leitfähig und als solche dürfen sie keine leitfähige Brücke zwischen dem PTC-Widerstand und der Hülle bilden. Jedoch oxidieren sie zu nicht leitfähigen Oxiden, die dann unbedenklich sind.
• Es kann auch vorgesehen sein, dass das Pulver/Granulat Aluminium- oder Zirkonium-Pulver enthält. In diesem Fall kann das Aluminium- oder Zirkonium-Pulver beispielsweise mit einem Keramik-Pulver derart vermischt sein, dass die elektrische Leitfähigkeit insgesamt die eines Isolators ist. Dennoch ist an jeder Stelle des Heizelementes genügend Aluminium oder Zirkon vorhanden um Gas, insbesondere Sauerstoff, zu binden.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Heizelementes kann die Hülle ein Metallrohr umfassen. In diesem Fall leitet die Hülle die in dem PTC-Widerstand entstandene Wärme besonders gut, da Metalle bekannter Weise insgesamt gut wärmeleitend sind. Das Metallrohr wird dabei aus einer Legierung hergestellt, die eine Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit hat, die dem zu erzeugenden Temperaturwert entspricht.
• Es kann darüber hinaus die Hülle an einem zu beheizenden Gegenstand festgeklebt, festgelötet oder festgeschweißt werden. Bei einer derartigen Verwendung des erfindungsgemäßen Heizelementes lässt sich dieses besonders gut positionieren, wobei durch die körperliche Verbindung mit einem zu beheizenden Gegenstand ein besonders guter Wärmeübergang gewährleistet ist.
• Besonders günstig kann das erfindungsgemäße elektrische Heizelement mit einem Glaskeramik-Kochfeld verbunden sein, indem zwischen einer oberen Abdeckplatte und einer unteren Abdeckplatte des Glaskeramik-Kochfelds ein Zwischenraum besteht, in den der PTC-Widerstand eingelegt ist, wobei ein möglichst großer Teil des Zwischenraums durch ein Pulver/Granulat aus Keramik ausgefüllt sein kann, und der Zwischenraum gasdicht abgedichtet ist. Auf diese Weise besteht die Hülle des Heizelementes aus den Abdeckplatten und durch die Füllung mit dem Pulver/Granulat wird die Menge des in dem Zwischenraum be findlichen Gases, das zur Verzunderung des PTC-Widerstandes führen könnte, minimiert.
• Die elektrische Versorgungsspannung wird dabei vorteilhafter Weise dem PTC-Widerstand durch eine gasdichte Glasdurchführung zugeführt. Dadurch ist gewährleistet, dass der Abschluss des Zwischenraums zwischen den Abdeckplatten tatsächlich gasdicht ist.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine der Abdeckplatten rillenförmige Ausnehmungen zur Aufnahme von Windungen des PTC-Widerstandes aufweist. In diesem Fall ist einerseits die Position des PTC-Widerstandes genau festgelegt, andererseits auch die zu verlegende Länge des PTC-Widerstandes, die mit der Heizleistung korrespondiert, so dass bei bekanntem Durchmesser des PTC-Widerstandes und der durch die rillenförmigen Ausnehmungen vorgegebenen Länge des PTC-Widerstandes dessen Widerstand reproduzierbar festgelegt und somit die Temperaturregelung durch Vorgabe einer bestimmten Versorgungsspannung leicht zu bewerkstelligen ist. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn solche Heizelemente serienmäßig in Glaskeramik-Kochfelder eingebracht werden müssen, wobei dann keine Eichung der einzelnen Heizelemente mehr notwendig ist.
• Außerdem wird durch Vorgabe von Rillen in den Abdeckplatten der Zwischenraum insgesamt kleiner, so dass die Gasmenge, die mit dem PTC-Widerstand reagieren könnte, weiter reduziert wird.
• Das zusätzliche Material in Form eines Pulvers/Granulat, das zur Bindung des Gases in dem Zwischenraum angeordnet ist, kann beispielsweise in das Keramik-Pulver mit eingemischt sein. Es ist jedoch erfindungsgemäß auch denkbar, dass zur Aufnahme eines Gas bindenden Pulvers/Granulats (Getterpulvers) wenigstens ein separater taschenartiger Raum vorgesehen ist, der insbesondere durch eine Fritte abgeschlossen ist. In diesem Fall kann das Material (Getterpulver) beispielsweise bei einer Erneuerung des PTC-Widerstandes auch gezielt ausgetauscht und durch neues Getterpulver ersetzt werden. Die Fritte lässt einen Gasaustausch innerhalb des Zwischenraums mit dem taschenartigen Raum zu, so dass das Gas dort gebunden werden kann, wobei jedoch Staub von dem Getterpulver ferngehalten wird. Auch hier kann als Getterpulver Aluminium- oder Zirkon-Pulver zum Einsatz kommen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Es zeigt:
• 1 schematisch im Querschnitt ein Glaskeramik-Kochfeld und
• 2 im Querschnitt einen mineralisolierten Leiter.
• Die 1 zeigt im Querschnitt eine obere Abdeckplatte 2 und eine untere Abdeckplatte 3, zwischen denen ein Zwischenraum 10 gebildet ist. Dieser ist im Bereich der Fügestellen 4, beispielsweise durch Verkleben, gasdicht verschlossen. Die untere Abdeckplatte 3 weist einen verdickten Bereich 3a dort auf, wo der PTC-Widerstand 1 vorgesehen ist. Dieser ist spiralartig in Rillen beziehungsweise eine Rille 3b der unteren Abdeckplatte 3 eingelegt. Der PTC-Widerstand 1 ist mittels einer Glasdurchführung 5, die durch die untere Abdeckplatte 3 ins Äußere zu einer Spannungsquelle 11 führt, an diese angeschlossen. Außerdem ist ein Mittenkontakt 6 vorgesehen, an den das andere Ende des PTC-Widerstandes angeschlossen ist und der mit dem anderen Pol der Spannungsquelle 11 verbunden ist.
• Der Zwischenraum 10 zwischen der oberen Abdeckplatte 2 und der unteren Abdeckplatte 3 ist mit einer taschenartigen Ausnehmung 9 versehen, die durch Fritten 8 abgedeckt ist und die in ihrem Inneren im Bereich 7 ein Aluminium- oder Zirkon-Pulver als Getterpulver enthält.
• Im übrigen ist der Zwischenraum 10 insbesondere im Bereich der Rillen 3b zusätzlich weitgehend mit einem Keramik-Pulver (z. B. Porzellanpulver, Glaskeramikpulver, Quarzsand) unterschiedlicher Korngröße ausgefüllt.
• 2 zeigt schematisch einen mineralisolierten Leiter mit einer Hülle 12, die aus einem temperaturbeständigen Metall besteht, einen PTC-Widerstand 13 aus einer Eisenbasislegierung gemäß der Erfindung und zwischen diesen eine Schicht 14 aus einem Keramik-Pulver, wobei diesem teilweise Aluminium- oder Zirkon-Pulver beigemischt ist. Das Pulver wird bei Herstellung des mineralisolierten Leiters gestampft oder die Hülle 12 wird gepresst, um eine höhere Packungsdichte des Pulvers zu erreichen und damit die Gasräume innerhalb der Hülle möglichst zu verringern.
• Die nachfolgende Tabellen geben einige Eisenbasislegierungen wieder, die gemäß der Erfindung als Material für einen PTC-Widerstand verwendet werden können. Außerdem sind zum Vergleich einige Materialien angegeben, die der Erfindung nicht entsprechen. Zu den aufgeführten Materialien sind jeweils spezifische Widerstandswerte bei bestimmten Temperaturen (Rho 1000 und Rho 20) angegeben, sowie der Temperaturfaktor, der Auskunft über die Steilheit der R/T-Kennlinie zeigt und die Schmelztemperatur Tm sowie die Curietemperatur Tc. Dz ist dabei die Zunderdicke. Wenn sie nicht angegeben ist, dann ist die Oxydation nicht auf die Oberfläche beschränkt (innere Oxydation). Tabelle 1:

  

  Tabelle 2

  

  Tabelle 3

  
• Alle Legierungsangaben schließen übliche, schmelzbedingte Verunreinigungen an beispielsweise C, O, N, S sowie Desoxidationszusätze wie Mn und Si mit ein

Claims (19)

1. Elektrisches Heizelement mit einem zum Heizen und Regeln vorgesehenen PTC-Widerstand (1, 13) wenigstens teilweise aus einer Eisenbasislegierung, die im Betrieb bis 1500°C dauerhaft gleichbleibende Eigenschaften aufweist und keine kristallografischen Gitterumwandlungen zeigt, die eine im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 1500°C ansteigende Widerstands/Temperatur-Kennlinie aufweist, deren Anstieg in dem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und ca. 750°C derart steil ist, dass die Temperatur des PTC-Widerstandes auf eine Zieltemperatur anhand seines eigenen Temperaturverhaltens ausregelbar ist, wobei der PTC-Widerstand (1, 13) durch eine Hülle (2, 3, 12) gasdicht umschlossen ist und wobei ein Zwischenraum zwischen der Hülle (2, 3, 12) und dem PTC-Widerstand (1, 13) durch ein elektrisch isolierendes Material (14) ausgefüllt sein kann, welches einen Großteil des Gases im Inneren der Hülle (2, 3, 12) verdrängt.
2. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1, bei dem das elektrisch isolierende Material (14) Pulver oder Granulat ist.
3. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 2, bei dem wenigstens ein Teil des Pulvers/Granulats aus einem Material besteht, welches das Gas bindet.
4. Elektrisches Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der PTC-Widerstand (1, 13) wenigstens teilweise aus einer der folgenden Fe-Basislegierungen be steht: Fe-Ti-Legierungen, Fe-V-Legierungen, Fe-Mo-Legierungen.
5. Elektrisches Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der PTC-Widerstand (1, 13) wenigstens teilweise aus einer Legierung der folgenden Zusammensetzungsbereiche einschließlich üblicher Verunreinigungen besteht: 2,0–3,0 Gew. % Mo Rest Fe, 1,25–1,75 Gew.% V Rest Fe, 1,0–1,5 Gew.% Ti Rest Fe
6. Elektrisches Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Pulver oder Granulat elektrisch isolierendes keramisches Material enthält.
7. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 6, bei dem als keramisches Material AlN vorgesehen ist.
8. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 6 oder 7, bei dem das Pulver/Granulat eine Mischung aus verschiedenen Korngrößen bis herab zu den kleinsten handhabbaren Korngrößen umfasst.
9. Elektrisches Heizelement einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem im Inneren der Hülle ganz oder teilweise Gettermaterial angeordnet ist.
10. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 9, bei dem das Gettermaterial zumindest teilweise Al- oder Zr-Pulver besteht.
11. Elektrisches Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Hülle aus einem Metallrohr (12) ausgebildet ist.
12. Elektrisches Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Hülle (12) an einen zu beheizenden Gegenstand festgeklebt, festgelötet oder festgeschweißt ist.
13. Verwendung eines elektrischen Heizelementes nach einem der vorangehenden Ansprüche bei einem Glaskeramik-Kochfeld, wobei zwischen einer oberen Abdeckplatte (2) und einer unteren Abdeckplatte (3) ein Zwischenraum (10) gebildet ist, in den Zwischenraum (10) der PTC-Widerstand (1) eingelegt ist, und der Zwischenraum (10) gasdicht abgedichtet ist.
14. Verwendung eines elektrischen Heizelementes nach Anspruch 13, bei dem der Zwischenraums durch Füllmaterial zumindest teilweise ausgefüllt ist.
15. Verwendung eines elektrischen Heizelementes nach Anspruch 14, bei dem als Füllmaterial Pulver/Granulat aus Keramik vorgesehen ist.
16. Verwendung eines elektrischen Heizelementes nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die elektrische Versorgungsspannung dem PTC-Widerstand durch eine gasdichte Glasdurchführung (5) zugeführt wird.
17. Verwendung eines elektrischen Heizelementes nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem der PTC-Widerstand (1) zumindest teilweise in Windungen ausgebildet ist und wenigstens eine der Abdeckplatten (2, 3) rillenförmige Ausnehmungen (3b) zur Aufnahme der Windungen des PTC-Widerstandes (1) aufweist.
18. Verwendung eines elektrischen Heizelementes nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem zur Aufnahme eines Gas bindenden Getterpulvers wenigstens ein separater taschenartiger Raum (9) vorgesehen ist,
19. Verwendung eines elektrischen Heizelementes nach Anspruch 18, bei dem der taschenartige Raum (9) durch eine Fritte (8) abgeschlossen ist.