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DE2845965C2 - Elektrisches Widerstandsheizelement - Google Patents

Elektrisches Widerstandsheizelement

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Publication number
DE2845965C2
DE2845965C2 DE2845965A DE2845965A DE2845965C2 DE 2845965 C2 DE2845965 C2 DE 2845965C2 DE 2845965 A DE2845965 A DE 2845965A DE 2845965 A DE2845965 A DE 2845965A DE 2845965 C2 DE2845965 C2 DE 2845965C2
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DE
Germany
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contact plates
heating element
elements
resistance heating
ptc
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Karl-Heinz 6741 Erlenbach Nauerth
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Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
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Fritz Eichenauer GmbH and Co KG
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    • 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
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    • H—ELECTRICITY
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Description

65
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Widerstands-
heizelement mit mindestens einem Heizleiter in Form eines an gegenüberliegenden Flächen mit einer Kontaktierung versehenen Elementes aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (PTC-Element) sowie mit elektrischen Anschlußelementen in Form von im wesentlichen ebenen Kontaktblechen.
Bei Elektrowärmegeräten, insbesondere elektrisch beheizten Hausgeräten wie Kaffeemaschinen, Heizlüfter, Haarfohne usw. werden in zunehmendem Maße anstelle herkömmlicher Widerstandsheizelementen, deren Heizleiter aus einem metallischen Draht besteht, solche Widerstandsheizelemente eingesetzt, deren Heizleiter ein oder mehrere PTC-EIemente sind. Solche PTC-EIemente haben üblicherweise prismenförmige Gestalt mit zwei gegenüberliegenden planparallelen "flächen und rundem oder polygonalem Grundriß, bestehen gewöhnlich aus einem Keramikmaterial, insbesondere auf Bariumtitanat-Basis und haben die Eigenschaft, daß sie sich in ihrer elektrischen Leistungsaufnahme gleichsam selbst stabilisieren, weil der elektrische Widerstand in einem bestimmten Temperaturbereich stark zunimmt. Der elektrische Anschluß dieser PTC-EIemente erfolgt gewöhnlich dadurch, daß die zwei gegenüberliegenden Flächen durch eine in geeigneter Weise aufgebrachte Metallisierung kontaktiert und durch die Anschlußelemente an eine Stromzuführung angeschlossen werden.
In der US-PS 3*75 774 ist ein gattungsgemäßes Widerstandsheizelement mit Heizleitern aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes beschrieben, die an ihren gegenüberliegenden Seiten über eine Kontaktierung auf Kontaktblechen aufgelötet sind. Dabei können mehrere Elemente über die Fläche ringförmiger Kontaktblechc mit gegenseitigem Abstand verteilt sein. Auf den Kontaktblechen sind dann isolierende Platten aufgelegt und die gesamte Anordnung ist innerhalb eines Gehäuses mit einem Deckel untergebracht, wobei der Deckel ebenfalls durch Löten odc Schweißen mit dem Gehäuse zur Eindichtung der Heizek rente angeordnet ist. Die Herstellung von Elementen nach der US-PS 33 75 774 ist aufwendig und mit einem erheblichen Einsatz von Handarbeit verbunden. Die Heizelemente müssen mit den Kontaktblechen verlotet ode:· verschweißt werden und darüber hinaus müssen auch die Kontaktbleche selbst in ähnlicher Weise durch Löten mit Anschlußdrähten verbunden werden Die Heizelemente nach der US-PS 33 75 774 sind für den speziellen Einsatz bei einem automatischen Kaffeekochtopf angepaßt.
In der DE-GM 69 24 321 ist ein elektrisches Heizelement beschrieben, bei dem eine mäanderformig ausgestaltete Widerstandsfolie zwischen zwei Isolierschichten, beispielsweise aus thermoplastischem Material, eingebettet ist. Randseitig führen aus den Isolierschichten die elektrischen Anschlußleitungen heraus. Die Isolierschichten sind beidseitig mit Dekorpaneelen abgedeckt, die durch relativ starre randseitige Abschlußhauben mit U-förmigem Profil zusammenge hal'en werden können, von denen eine weiterhin ein Gehäuse für elektrische Anschlußleitungen bildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, daß unter Vermeidung von Lötkontakten eine gute elektrische Kontaktierung und Wärmeabgabe gewährleistet wird. Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe da-
durch gelöst, daß mehrere PTC-Elemente aneinandergereiht sind; daß die Kontakcbleche an den Grundriß der Gesamtheit der PTC-Elemente angepaßt sind; und daß die Kontaktbleche mit den dazwischengelegten PTC-Elementen lose Qbereinandergelegt sind und randseitig durch Halteelemente mit U-förmigem Profil aus weicheiastischem Material zur Kontaktierung elastisch zusammengehalten sind bzw. daß mehrere PTC-Elemente aneinandergereiht sind; daß die Ko.itaktbleche an ^n Grundriß der Gesamtheit der PTC-Elemente angepaßt sind; daß die Kontaktbleche mit den dazwischengelegten PTC-Elementen lose übereinandergelegt sind; und daß Halteelemente aus einer Mehrzahl von U-förmigen Spangen aus elastischem Material vonjesenen sind, die mit ihren U-Schenkeln die Konts ktbleche überfassen.
Der elektrische Anschluß wird also dadurch hergestellt, daß die Kont^ktbleche, die an ihren den PTC-Elementen zugewandten Innenseiten selbstverständlich blank und elt Ktrisch leitend sind, unmittelbar an den jeweils gegenüP*:rIiegenden. mit Kontaktierung versehenen Flächen d»"1· PTC Elemente lose anliegen. Zur Herstellung eines irfindungsgemäßen Heii Elementes werden lediglich d'1' PTC-Elemente lose zwischen die Kontaktbleche geschichtet und in geeigneter, nachfolgend beispielsweise näher erläuterter Weise elastisch zusammengePalten. Anzahl und Abmessung der PTC-Elemente un'erliegen praktisch keiner Beschränkung. Es können eines oder beliebig viele PTC-Elemente nebeneinander angeordnet werden, wobei lediglich die Abmessung der Kontaktbleche dem Grundriß der gesamten Anordnung der PTC-Elemente entsprechen müssen. Da die PTC-Elemente beliebig, beispielsweise linear hintereinander oder flächenbedekkend angeordnet werden können, ergeben sich außerordentlich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Ein erfindungsgemäßes Widerstandselement stellt gleichsam eine Sandwich-Anordnung dar. wobei der vorgesehene elastische Zusammenhalt ohne weiteres die erforderliche Manipulierbarkeit gewährleistet, und ein fester, endgül ger Verbund erst beim Einbau in das jeweilige Gerät entsteht. Damit resultiert eine außerordentlich einfache und kostengünstige Fertigung der Widerstandsheizelemente, zugleich werden optimale Verhältnisse für den Wärmeübergang geschaffen, da die Kontaktbleche zugleich — selbstverständlich bei entsprechender elektrischer Isolation — als ausgedehnte Wärmeübergangsflächen dienen können. Bei geeigneter Auslegung der entsprechenden WärmeübertragungMei-Ie eines Geräts lassen erfindungsgemäße Widerslands heizelemente sich für praMisch alle Anwendungsfälle, wie Durchlauferhitzer. Heizplatten usw. einerseits als auch Radia.oren für He./lüfter. Haarföhne usw. andererseits einsetzen.
Im Falle mehrerer U-förmiger Spangen aus elastischem Draht od. dgl. werden mehrere Einzelklemmelemente vorgesehen, deren seitliche Ausdehnung gegenüber den Abmessungen des Widerstandsheizelements verhältnismäßig gering ist. Diese Spangen können aus einem mit einer entsprechenden Isolation überzogenen metallischen Federdraht oder aus einem Kunststoff entsprechender Wärmebeständigkeit bestehen und im Querschnitt rund — oder vorzugsweise — rechteckig mit zu den Kontaktblechen parallelen Breitseiten ausgeführt sein.
Die Längsausdehnung der erfindungsgemäß verwendeten Profilleisten entspricht im wesentlichen mehr oder minder der Ausdehnungen der Seiten des Heizelements, an denen sie angeordnet sind, wobei durch die Anbringung an zwei gegenüberliegenden Seiten jedenfalls ein zuverlässiger Verbund erreicht wird.
Selbstverständlich kann die Profilleiste sich auch um den ganzen Umfang des Heizelementes herumziehen und dazu entsprechend gekrümmt bzw. abgewinkelt gefertigt sein. Aus herstellungstechnischen Gründen empfiehlt sich allerdings eine Anordnung mit zwei an ίο gegenüberliegenden geraden Seiten angeordneten Profilleisten, aus wärmetechnischen Gründen bei rechteckigem Grundriß des Heizelements vorzugsweise an den Längsseiten. Der durch U-Schenkel und U-Steg der Profilleiste umschlossene Profilinnenraum ist vorteilhafterweise beidseitig offen, so daß die Profilleisten kontinuierlich beispielsweise durch Strangpressen hergestellt werden können. In manchen Fällen empfiehlt es sich indessen, den Profilinnenraum mindestens einseitig zu schließen, und zwar durch eine vorzugsweise einstückig angeschlossene Verbindung zwischen Schenkel und Steg des U-Profils. niese ein- oder beidseitig vorgesehene, den Profilinnt-nraum abschließende Verbindung liegt im zusammengebauten Zustand an Kontaktblechen bzw. PTC-Elementen an und sichert damit einen besonders festen und zuverlässigen Hai: der Profilleisten.
Es empfiehlt sich, die Profilleisten aus Silikonkautschuk herzustellen, der durch entsprechende Zusätze, beispielsweise MgO od. dgl. wärmeleitend gemacht worden ist. Diese Ausbildung führt zu optimalen Wärmeverhältnissen und erweist sich als ganz besonders vorteilhaft, wenn zusätzlich im fertigmontierten Zustand im Gerät ein Verguß mit gleichartigem Material erfolgt.
An den Außenseiten der Kontaktbleche werden vorzugsweise elektrische Isolierschichten vorgesehen. Diese Isolierschichten, die selbstverständlich so ausgeführt werden, daß sie die Wärmeableitung von den PTC-Elementen möglichst wenig beeinträchtigen, können beispielsweise in Form einer Lackierung, Kaschierung od. dgl. fest auf die Außenseite der Kontaktbleche aufgebracht werden. Eine ganz besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschichten auf die Kontaktbleche lose aufgelegt und von Halleelementen überfaßt sind. Damit wird die erläuterte Sandwich-Ausbildung eines erfindungsgemäßen Widerstandsheizelements auch auf die Isolierschicht erweitert. Diese lose aufgelegten Isolierschichten können beispielsweise aus synthetischem oder — mit Rücksicht auf die Wärmeübertragung — vorzugsweise natürlichem Glimmer bestehen.
Um in einfacher Weise den elektrischen Anschluß eines erfindungsgemäßen Widerstandsheizelements auszuführen, wird vorgesehen, daß die Kontaktbleche mii angeformten Anschlußzungen versehen sind, die vorzugsweise gleich als Flachsteckelemente ausgebildet sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
e>0 F i g. 1 ein elektrisches Widerstandsheizelement im Längsschnitt.
F i g. 2 den Gegenstand der F i g. 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenb5 stands der F i g. 1 im Querschnitt.
Die in Jen Fig ;ren dargestellten elektrischen Widerstandsheizelemente bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus mehreren, linear hintereinander
angeordneten PTC-Elemcnten 1 von der Form eines Piirallelepipeds, deren gegenüberliegende, planparallele AnschluBflächen 2 mit einer metallischen Kontaktierung 3 versehen sind. Die PTC-Elemente 1 sind nach Art eines Sandwich zwischen Kontaktblechen 4 angeordnet, deren Abmessungen den Grundriß der Anordnung der PTC-Elemente I entsprechen. Die beiden Kontaktbleche 4 bestehen aus Aluminiumblech und sind mit je einer Anschlußzunge 5 versehen, die als Flachstecker ausgebildet ist und damit in einfacher Weise die Ausführung eines Kabelanschlusses ermöglicht. Im übrigen sind die Kontaktbleche 4 durch geeignete Dickenbemessung biegbar, so daß trotz unvermeidlicher, toleranzbedingter Dickenabweichungen zwischen den PTC-Elementen in diese keine unzulässigen Kräfte eingetragen werden.
Die Kontaktbleche 4 mit den zwischengclegten PTC-Elementcn 1 sind durch randseitig aufgesetzte Halteelemente elastisch zusammengehalten. Diese Hai-
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und 2 aus je einer Profilleiste 7 aus weichelastischem Silikonkautschuk von U-förmigem Profil mit U-Schenkeln 8 und U-Steg 9. Die Profilleiste 7 ist so aufgesetzt, daß die U-Schenkel 8 von außen her die Kontaktbleche 4 Uberfassen und elastisch gegen die PTC-Elemente 1 drücken. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Profilinnenraum der Profilleisten 7 an einer Seite durch eine an U-Schenkel und U-Steg angeformte Verbindung tO geschlossen, die in zusammengesetztem Zustand (vgl.
Fig. I)an PTC-Element 1 und Kontaktblechen4anliegt und damit einen festen Sitz der Profilleiste 7 gewährleistet. Die Profilleisten 7 sind, wie die F i g. I und 2 erkennen lassen, an den Längsseiten des im wesentlichen rechteckigen Widerstandsheizelements angeordnet und entsprechend in ihrer Länge im wesentlichen der Ausdehnung dieser Längsseiten. Im übrigen ist im dargestellten Ausführungsbeispie! der Profilinnenraum der Profilleistcn 7 an der den Anschlußzungen 5 zugewandten Seite offen.
An den Außenseiten der Kontaktblechc 4 sind elektrische Isolierschichten Il vorgesehen. Diese bestehen im Ausfiih'iingsbeispiel der Fig. I und 2 aus natürlichem, gespaltenem Glimmer und sind lose auf die Kontaktblechc 4 aufgelegt und durch die Profilleisien 7 mit diesen und den PTC-Elementen 1 elastisch zusammengehalten.
Die Ausführungsform gemäß F i g. 3 entspricht im wesentlichen derjenigen gemäß F i g. 1 bzw. 2. Hier
je einer auf die Kontaktbleche 4 fest aufgebrachten Kaschierung aus einem Kunststoff geeigneter Wärmebeständigkeit. Ferner sind hier als Halteelemente je Längsseite der Anordnung mehrere Spangen 12 aus einem elastischen Kunststoff geeigneter Wärmefestigkeit vorgesehen, die in entsprechenden Abständen über die Längsseiten des Widerstandsheizelements verteilt angeordnet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Elektrisches Widerstandsheizelement, mit mindestens einem Heizleiter in Form eines an gegenüberliegenden Flächen mit einer Kontaktierung versehenen Elements aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (PTC-Element) sowie mit elektrischen Anschlußelementen in Form von im wesentlichen ebenen Kontaklblechen, dadurch gekenn-10 zeichnet, daß mehrere PTC-EIemente (1) aneinandergereiht sind; daß die Kontaktbleche (4) an den Grundriß der Gesamtheit der PTC-EIemente (1) angepaßt sind; und daß die Kontaktbleche (4) mit den dazwischengelegten PTC-EIementen (1) lose übereinandergelegt sind und randseitig durch Halteelemente (7) mit U-förmigem Profil aus weichelastischem Material zur Kontaktierung elastisch zusammengehalten sind.
2. Elektrisches Widerstandsheizelement mit mindestens einem Heizleiter in Form eines an gegenüberhegenden Flächen mit einer Kontaktierung versehenen Clerncnis aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (PTC-Element) sowie mit elek'rischen AnschluBelementen in Form von im wesentlichen ebenen Kontaktblechen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere PTC-EIemente (·.) aneinandergereiht sind: daß die Kontaktbleche (4) an den Grundriß der Gesamtheit der PTC-EIemente (I) angepaßt sind; daß die Kontaktbleche (4) mit den dazwischengelegten PTC-EIementen lose übereinandergelegt sind: und daß Hal· elemente (7) aus einer Mehrzahl von U-förmigen Spangen (12) aus ."lastischem Material vorgesehen sind, die mit ihren U-Schenkeln die Kontaktbleche überfassen.
3. Widerstandsheizelement nach Anspruch t oder
2. dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbleche (4) biegbar sind.
4. Widerstandsheizelement nach Anspruch I oder
3, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Profilleisten (7) umschlossene Profilinnenraum beidseitig offen ist.
5. Widerstandsheizelement nach Anspruch t oder
3, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Profilleisten (7) umschlossene Profilinnenraum mindestens einseitig geschlossen ist.
6. Widerstandsheizelement nach einem der Ansprüche I. 3 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Profilleisten (7) aus wärmeleitendem Silikonkautschuk bestehen.
7. Widerstandsheizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenseiten der Kontaktbleche (4) elektrische Isolierschichten (II) vorgesehen sind.
8. Widerstandsheizelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschichten (11) auf die Kontaktbleche (4) lose aufgelegt und von ilen Halteelementen (7,12) überfaßt sind.
9. Widerstandsheizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbleche (4) mit angeformten Anschlußzungen (5) versehen sind.
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