EP0210575A1 - Elektrischer Strahlheizkörper zur Beheizung von Heizflächen sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

Elektrischer Strahlheizkörper zur Beheizung von Heizflächen sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung Download PDF

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EP0210575A1
EP0210575A1 EP86110033A EP86110033A EP0210575A1 EP 0210575 A1 EP0210575 A1 EP 0210575A1 EP 86110033 A EP86110033 A EP 86110033A EP 86110033 A EP86110033 A EP 86110033A EP 0210575 A1 EP0210575 A1 EP 0210575A1
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EP
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insulating body
heating coil
coil
radiant heater
heating
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Bernhard Mikschl
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EGO Elektro Gerate Blanc und Fischer GmbH
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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
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/688—Fabrication of the plates
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an electric radiant heater for heating heating surfaces and a method and a device for its production.
  • a radiant heater has become known in which heating coils with a circular cross section are embedded in the surface of an insulating body which contains fibrous material by being pressed in and thereby fixed. It is also mentioned there that the heating coils can have an oval shape, namely lying flat, i.e. with its smallest extension, i.e. the small axis towards the heating plate. This serves to save overall height.
  • the embedding of an approximately oval wire helix on one of its narrow sides has several advantages: Given the width of the helix in the direction of the surface, that is, depending on the usable area unit, the oval shape of the wire length is somewhat longer than that of the circular helix and much larger than in the case of lying oval shape. Furthermore, the coil is fixed much better when embedding a certain fraction of its total wire length, because a much larger arc piece is held. For example, when embedding a 180 ° arch, this can only be a third or a quarter of the total Make the circumference of the turns so that there is sufficient radiation area.
  • the helix pitch ie the proportion of the gaps between the individual turns, can also be greater, so that penetration into the embedding material is promoted.
  • the penetration of the more curved side surface into the material is easier to make and when pressed in, even thin wires do not tend to deform or fall over in the longitudinal direction of the coil and lie flat.
  • This also contributes to the fact that the helix can be guided in a groove when inserting over two thirds or three quarters of its circumference and the pressure acting on the free apex presses the flatter sides of the oval against the groove walls and thereby stiffens the helix, which in the Transverse direction also has a large section modulus.
  • the radiant heater 11 shown in FIG. 1 is used to heat a glass ceramic heating surface 12 or other heating surfaces made of ceramic. Although it is preferably intended for heating one of several hotplates on a coherent cooking surface, it can also be used for single hotplates etc.
  • the radiant heater 11 contains a sheet metal carrier shell 13, in which a plate-like insulating body 14 with a round bottom 15 and a peripheral edge 16 is arranged like the carrier shell.
  • this mechanically quite firm and manageable insulating body 14 can be underlaid by an insulating layer 17, which is less mechanically strong but has excellent thermal insulation, for example made of pyrogenic silica.
  • the insulating body is pressed with the upper end face of the edge 16 onto the underside of the cooking surface 12 by spring elements, not shown. It preferably consists of a fibrous, high-temperature-resistant insulating material, for example an aluminum oxide fiber, which is commercially available under the name "Fiberfrax".
  • Heating coils 20 made of wire-shaped electrical resistance material 21 are partially pressed and fixed into the substantially flat surface 18 of the bottom 15 of the insulating body 14.
  • Each turn 60 of the heating coil 20 has an approximately oval shape, which can be seen in particular in FIG. 3, which consists of two approximately semicircular arches on the narrow sides of the oval and two connecting them, essentially rectilinear or slightly outward or inward (dash-dotted line in Fig. 3) there are curved sides 24, 25.
  • the more curved narrow sides 22, 23 can, in deviation from the semicircular shape, be slightly more curved in the area of their apex 26.
  • the insulating body 14 is produced according to the following method: From a slurry of the insulating fibers in water, to which inorganic or organic binders of the usual type are also added, the fibers are sucked in by a suction mold, which has a negative in the thickness of the insulating body, but with a free lower one Bottom 29 forms. A resulting thickening on the bottom 29 is cut off and, if necessary after a pre-pressing, the soft, moist insulating body 14 '(FIG. 5) is introduced into a mold 30.
  • the prepared oval heating coils are inserted over their entire length into grooves 33 in the area of non-distorted ends after welding of connecting pins 28, the shape of which corresponds to the oval shape of the heating coils 20, but has a smaller depth.
  • the oval heating coils are thus inserted into the grooves 33 with an upright cross section and project with about a third to a quarter of their larger cross sectional dimensions a (FIG. 3) over a pressing surface 34 of the punch 32 carrying the grooves.
  • the width of the grooves is such that the heating coils can be inserted well, but are guided as precisely as possible.
  • the grooves 33 run in the case of circular radiators mostly spirally, in single or multi-course spirals or a double spiral, which has a reversal point in the middle and can consist of one or more spiral sections, each of which is provided with electrical connection pins 28, which through the insulating body 14 lead wires 61 are welded.
  • the insert die 32 and the mold 30 are moved relatively towards each other in the direction of arrows 34 and 35 and the insertion stamp presses the still plastically deformable Isolierkorper-Vorfdrmling 14 'in its in FIG. 6 to ER- k ennende end shape 14.
  • the heating coils are 20 with their narrow sides 22 in the surface 18 and thus the material of the insulating body pressed or pressed and fixed.
  • the heating coils consist of very thin resistance material in the order of magnitude between 0.15 and 0.25 mm, this would hardly be possible with round coils. Due to the oval shape and the good guidance in the grooves 33, even greater compressions of the insulating body and thus a good fixing can be achieved. Due to the good guidance, the helixes do not tend to buckle laterally and cannot fall over in the longitudinal direction of the helix because the pressure on the curved section 22 of the helix spreads the sides 24 and 25 somewhat apart and clamps them on the groove inner wall (FIG. 6). A good definition also contributes to the fact that the helix pitch h (FIG.
  • the embedding can be more or less complete and deep and the depressions 43 can also be completely closed, in particular if a less elastic and fibrous material is used.
  • Fig. 3 it can be seen that the embedding of the coil on the outer edge of each turn is slightly higher than on the inner edge, so that a flat channel forms in the area of the heating coil, which favors the fixing. Above all, however, it can be seen that it is possible to keep most of the interior 45 of the insulation free of insulating material, so that no heat accumulation can form there, which could lead to premature mechanical and thermal wear of the heating coils.
  • the insertion die 32 and the mold 30 are removed from one another again, the heating coils remaining in the insulating body. They can be easily pulled out of the grooves 33 because they spring back a little when the punch is relieved and have play with the groove walls.
  • the now pressed, but still moist insulating body 14 is now brought into its relatively solid final state by drying or other hardening measures.
  • the invention makes it possible to accommodate large lengths of wire on a given unit area, so that even radiators in a multi-cycle circuit with small ones Partial services can be produced.
  • the relatively large ratio between the possible helix pitch h to the wire diameter d of the resistance material 21, preferably h / d 2 to 10, also contributes to the radiation and ventilation conditions being good. Since, in addition to the extension of the wire diameter for a given width, the oval shape also improves the fixability, it is possible to arrange the spirals in relatively closely spaced spiral paths, so that this also increases the wire length to be accommodated per unit area and enables very uniform heating.
  • the preferred uniform fixing of the heating coils over their entire length also avoids creeping movements of the coil and creates short-circuit protection even at a short distance.
  • a major axis of the oval W endelqueriteses to the transverse dimensions b in the direction of the small O valachse 5 1 has a value of more than 1.5, preferably ca. 2 proven.
  • the large axis 50 (FIG. 3) is approximately perpendicular to the surface of the insulating body 18.

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Abstract

Ein elektrischer Strahlheizkörper (11) zur Beheizung einer Glaskeramik-Kochfläche (12) enthält einen tellerförmigen Isolierkörper (14), auf dessen innerer Bodenfläche (18) Heizwendeln (20) festgelegt sind. Die Heizwendeln haben einen ovalen Querschnitt und sind mit einer ihrer Schmalseiten in die Oberfläche (18) eingepreßt und festgelegt. Die festlegende Einpressung erfolgt im Verlaufe der Formpressung des feuchten, aus faserigem Material bestehenden Isolierkörpers (14) mittels eines die Heizwendeln in Nuten aufnehmenden Einlegestempels.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Strahlheizkörper zur Beheizung von Heizflächen sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Herstellung.
  • Aus der DE-OS 27 29 929 ist ein Strahlheizkörper bekanntgeworden, bei dem Heizwendeln mit kreisrundem Querschnitt in die Oberfläche eines Isolierkörpers, der faseriges Material enthält, durch Eindrücken eingebettet und dadurch festgelegt werden. Es ist dort auch erwähnt, daß die Heizwendeln eine ovale Form haben können, und zwar flachliegend, d.h. mit ihrer geringsten Erstreckung, d.h. der kleinen Achse in Richtung auf die Heizplatte gerichtet. Dies dient zur Einsparung von Bauhöhe.
  • Diese Art der Einbettung funktioniert hervorragend, so lange die Heizspiralen eine gewisse Drahtstärke nicht unterschreiten und ihre Gesamtlänge in Relation zu der zur Verfügung stehenden Oberfläche nicht zu groß wird. Für viele Strahlheizkörper; z.B. in Mehrtakt-Schaltung betriebene, werden jedoch die erforderlichen Drahtlängen sehr groß und die Drahtdurchmesser klein, insbesondere bei Ausführungen für höhere Spannungen (380 V). Bei den dadurch nötigen geringen Wendelsteigungen und der geringeren Stabilität der Wendel ist eine einwandfreie Festlegung nicht mehr möglich.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Strahlheizkörper zu schaffen, dessen Heizwendel sich bei guter Festlegung auf dem Isolierkörper und bei einem relativ geringen Anteil an eingebetteter Heizwiderstandsfläche (Einbettungsgrad) auch mit geringerem Drahtdurchmesser herstellen läßt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ansprüche gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Einbettung einer etwa ovalen Drahtwendel an einer ihrer Schmalseiten bringt einen mehrfachen Vorteil: Bei gegebener Breite der Wendel in Richtung der Oberfläche, also je nutzbarer Flächeneinheit, ist die Drahtlänge durch die Ovalform um einiges größer als bei der kreisrunden Wendel und viel größer als bei liegender Ovalform. Ferner wird die Wendel bei einer Einbettung eines bestimmten Bruchteils ihrer Gesamtdrahtlänge wesentlich besser festgelegt, weil ein wesentlich größeres Bogenstück festgehalten ist. So kann beispielsweise bei der Einbettung eines 180°-Bogens dieser z.B. nur ein Drittel oder ein Viertel des Gesamt-Windungsumfanges ausmachen, so daß ausreichend Abstrahlungsfläche verbleibt. Aufgrund der größeren unterzubringenden Gesamtlänge des drahtförmigen Widerstandsmaterials kann auch die Wendelsteigung, d.h. der Anteil der Lücken zwischen den einzelnen Windungen, größer sein, so daß das Eindringen in das Einbettmaterial gefördert wird. Vor allem ist aber das Eindringen der stärker gekrümmten Seitenfläche In das Material leichter vorzunehmen und beim Eindrücken neigen auch dünne Drähte nicht dazu, sich zu verformen oder in Wendellängsrichtung umzufallen und sich flach zu legen. Dazu trägt auch bei, daß die Wendel beim Einlegen über zwei Drittel oder drei Viertel ihres Umfanges in einer Nut geführt sein kann und der auf den freien Scheitel wirkende Druck die flacheren Seiten des Ovals gegen die Nutwände preßt und die Wendel dadurch versteift, die in der Querrichtung auch ein großes Widerstandsmoment hat.
  • Diese und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auch auf anderen Gebieten vorteilhaft verwirklicht sein können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen elektrischen Strahlheizkörper und eine Heizplatte,
    • Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch ein Deatil des Strahlheizkörpers mit Heizwendel,
    • Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,
    • Fig. 4 ein stark vergrößertes Detail aus Fig. 2 und
    • Fig. 5 zwei Herstellungsschritte für den Strahl-und 6 heizkröper mit zugehöriger Vorrichtung.
  • Der in Fig. dargestellte Strahlheizkörper 11 dient zur Beheizung einer Glaskeramik-Heizfläche 12 oder anderer Heizflächen aus Keramik. Obwohl er bevorzugt zur Beheizung einer von mehreren Kochstellen einer zusammenhängenden Kochfläche bestimmt ist, kann er auch für Einzelkochplatten etc. verwendet werden.
  • Der Strahlheizkörper 11 enthält eine Blech-Trägerschale 13, in der ein wie die Trägerschale tellerförmiger Isolierkörper 14 mit einem runden Boden 15 und einem umlaufenden Rand 16 angeordnet ist. Zur besseren thermischen Isolation kann dieser mechanisch recht feste und handhabbare Isolierkörper 14 von einer mechanisch weniger festen, aber thermisch ausgezeichnet isolierenden Isolierschicht 17, beispielsweise aus pyrogener Kieselsäure, unterlegt sein. Der Isolierkörper ist mit der oberen Stirnfläche des Randes 16 an die Unterseite der Kochfläche 12 durch nicht dargestellte Federelemente angedrückt. Er besteht vorzugsweise aus einem faserigen, hochtemperaturfesten Isoliermaterial, beispielsweise einer Aluminiumoxid-Faser, die unter der Bezeichnung "Fiberfrax" im Handel ist. Es können auch andere mineralische Fasern oder sonstige verpreßbare Isoliermaterialien, wie beispielsweise Vermiculit, verwendet werden. In die im wesentlichen ebene Oberfläche 18 des Bodens 15 des Isolierkörpers 14 sind Heizwendeln 20 aus drahtförmigem elektrischen Widerstandsmaterial 21 teilweise eingepreßt und festgelegt. Jede Windung 60 der Heizwendel 20 hat eine, insbesondere aus Fig. 3 zu erkennende, etwa ovale Gestalt, die aus zwei etwa halbkreisförmigen Bögen an den Schmalseiten des Ovals und zwei diese verbindende, im wesentlichen geradlinige oder leicht nach außen oder innen (strichpunktierte Linie in Fig. 3) gekrümmten Seiten 24, 25 besteht. Die stärker gekrümmten Schmalseiten 22, 23 können, in Abweichung von der Halbkreisform, im Bereich ihres Scheitels 26 etwas stärker gekrümmt sein. Sie sind dadurch hergestellt, daß eine anfänglich eng, d.h. Windung an Windung kreisrund gewickelte Wendel, durch Druck zwischen zwei Backen- oder Rollenpaaren in die etwa ovale Form verformt und schließlich durch mechanische Streckung auf die gewünschte Länge bzw. Wendelsteigung (in Fig. 2 links zu erkennen) gebracht und durch Glühen unter Eigenerwärmung infolge Stromdurchgang in dieser Form weitgehend spannungsfrei fixiert werden. Durch die Art der Verformung In die Ovalform ergibt sich auch die in Fig. 3 dargestellte Form, die sich für den gewünschten Zweck als sehr vorteilhaft erwiesen hat. Vor allem die entstehende stärkere, spitzbogenartige Krümmung im Bereich des Scheitels 26 erleichtert das Eindringen in den Isolierkörper, während die geraden Seiten für eine gute Führung im Herstellungswerkzeug sorgen. Es sind aber auch andere ovale oder einem Oval ähnliche Formen brauchbar, die einen deutlichen Unterschied in den Abmessungen zwischen ihrer senkrechten und horizontalen Erstreckung haben. Alle diese Querschnittsformen werden hier als etwa oval bezeichnet. Der Isolierkörper 14 wird nach folgendem Verfahren hergestellt: Aus einer Aufschlämmung der Isolierfasern in Wasser, dem auch anorganische oder organische Bindemittel üblicher Art zugesetzt sind, werden die Fasern von einer Saugform angesaugt, die ein in der Dicke vergrößertes Negativ des Isolierkörpers, jedoch mit freiem unteren Boden 29 bildet. Eine entstehende Verdickung am Boden 29 wird abgeschnitten und, ggf. nach einer Vorpressung, der weiche, feuchte Isolierkörper 14' (Fig. 5) in eine Form 30 eingebracht.
  • Die vorbereiteten ovalen Heizwendeln werden nach Anschweißen von Anschlußstiften 28 im Bereich von nicht verzogenen Enden auf ihrer ganzen Länge in Nuten 33 eingelegt, die in ihrer Form der Ovalform der Heizwendeln 20 entsprechen, jedoch eine geringere Tiefe haben. Die ovalen Heizwendeln werden also mit aufrecht stehendem Querschnitt in die Nuten 33 eingelegt und stehen mit etwa einem Drittel bis einem Viertel ihrer größeren Querschnittsabmessungen a (Fig. 3) über eine Preßfläche 34 des die Nuten tragenden Stempels 32 über. Die Nuten sind in der Breite so bemessen, daß die Heizwendeln sich gut einlegen lassen, jedoch möglichst genau geführt werden. Die Nuten 33 verlaufen bei kreisrunden Heizkörpern meist spiralig und zwar in ein- oder mehrgängigen Spiralen oder auch einer Doppelspirale, die in der Mitte einen Umkehrpunkt hat und können aus einem oder mehreren Wendel abschnitten bestehen, die jeweils mit elektrischen Anschlußstiften 28 versehen sind, die mit durch den Isolierkörper 14 geführten Leitungsdrähten 61 verschweißt werden.
  • Der Einlegestempel 32 und die Form 30 werden in Richtung der Pfeile 34 und 35 relativ aufeinander zu bewegt und der Einlegestempel preßt den noch plastisch verformbaren Isolierkorper-Vorfdrmling 14' in seine in Fig. 6 zu er- kennende Endform 14. Dabei werden die Heizwendeln 20 mit ihren Schmalseiten 22 in die Oberfläche 18 und damit das Material des Isolierkörpers hineingedrückt bzw. -gepreßt und festgelegt.
  • Insbesondere, wenn die Heizwendeln aus sehr dünnem Widerstandsmaterial in der Größenordnung zwischen 0,15 und 0,25 mm besteht, wäre dies mit Rundwendeln kaum möglich. Durch die Ovalform und die gute Führung in den Nuten 33 lassen sich aber selbst stärkere Verpressungen des Isolierkörpers und damit eine gute Festlegung erreichen. Die Wendeln neigen durch die gute Führung nicht dazu, seitlich wegzuknicken und können auch nicht in Längsrichtung der Wendel umfallen, weil durch den Druck auf den gekrümmten Abschnitt 22 der Wendel sich die Seiten 24 und 25 etwas auseinanderspreizen und sich an der Nutinnenwand festklemmen (Fig. 6). Zu einter guten Festlegung trägt auch bei, daß die Wendelsteigung h (Fig. 2) im Vergleich zum Durchmesser d des Widerstandsmaterials 21 verhältnismäßig groß ausfällt und damit ein ausreichender Raum verbleibt, damit das Fasermaterial zwischen den Windungen 60 hindurchdringen und einen Wulst 40 bilden kann. Dessen Oberfläche 41 liegt zwar etwas unterhalb der unbeeinflußten, ebenen Oberfläche 18 des Isolierkörpers 14, jedoch oberhalb der eingedrungenen Windungsabschnitte 42. Diese schneiden sich in das faserige Material ein, das sich hinter ihnen, zumindest teilweise, wieder schließt. Es ist dabei vorteilhaft, daß durch das Eindringen Vertiefungen bzw. Kanäle 43 gebildet werden, die sich nur teilweise über dem eingedrungenen Windungsabschnitt 42 wieder schließen. Dadurch ist einerseits auch von diesem Teil noch eine Abstrahlung bzw. ein Wärmeabgang ohne Vermittlung des Isolierkörpers möglich und andererseits bilden die diesen Windungsabschnitt 42 übergreifenden Fasern 44 einen besonders elastischen und auch bei wärmedehnungsbedingten Bewegungen nicht ausbrechenden Halt. Je nach den verwendeten Materialien und Dimensionen kann aber die Einbettung mehr oder weniger vollständig und tief sein und die Vertiefungen 43 können auch ganz geschlossen sein, insbesondere wenn ein weniger elastisches und faseriges Material verwendet wird. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Einbettung der Wendel am Außenrand jeder Windung etwas höher ist als am Innenrand, so daß sich im Bereich der Heizwendel eine flache Rinne bildet, die die Festlegung begünstigt. Vor allem ist aber zu sehen, daß es möglich ist, den größten Teil des Wendelinneren 45 von Isoliermaterial freizuhalten, so daß sich dort kein Wärmestau bilden kann, der zu einem frühzeitigen mechanischen und thermischen Verschleiß der Heizwendeln führen könnte.
  • Nach der in Fig. 6 dargestellten Verpressung werden der Einlegestempel 32 und die Form 30 wieder voneinander entfernt, wobei die Heizwendeln in dem Isolierkörper verbleiben. Sie lassen sich leicht aus den Nuten 33 herausziehen, weil sie bei Entlastung des Stempels wieder etwas zusammenfedern und Spiel zu den Nutwänden haben. Der nun gepreßte, aber noch feuchte Isolierkörper 14 wird nun durch Trocknung oder andere Härtungsmaßnahmen in seinen relativ festen Endzustand gebracht.
  • Durch die Erfindung ist es möglich, auf einer vorgegebenen Flächeneinheit große Drahtlängen unterzubringen, so daß auch Heizkörper in Mehrtakt-Schaltung mit kleinen Teilleistungen hergestellt werden können. Dabei trägt das relativ große Verhältnis zwischen möglicher Wendelsteigung h zum Drahtdurchmesser d des Widerstandsmaterials 21 von vorzugsweise h/d = 2 bis 10 auch dazu bei, daß die Abstrahlungs- und Belüftungsverhältnisse gut sind. Da außer der Verlängerung des Drahtdurchmessers bei gegebener Breite durch die Ovalform auch die Festlegbarkeit verbessert wird, Ist es möglich, die Wendeln in relativ eng nebeneinanderlegenden Spirälbahnen anzuordnen, so daß auch dadurch eine Vergrößerung der je Flächeneinheit unterzubringenden Drahtlänge sowie eine sehr gleichmäßige Beheizung möglich sind. Auch die bevorzugte gleichmäßige Festlegung der Heizwendeln über ihre ganze Länge vermeidet Kriechbewegungen der Wendel und schafft auch bei geringem Abstand Kurzschlußsicherheit. Es wäre allerdings, falls es auf eine sehr enge Belegung nicht ankommt, auch möglich, die Festlegung in in Abstand voneinander befindlichen Rippen oder Warzen vorrangig vorzunehmen. Als bevorzugtes Verhältnis zwischen der Länge der auf die Heizfläche 12 und von dem Isolierkörper weg gerichteten großen Achse a des ovalen Wendelquerschnittes zu den Querabmessungen b in Richtung der kleinen Ovalachse 51 hat sich ein Wert von mehr als 1,5, vorzugsweise ca. 2 erwiesen. Üblicherweise steht die große Achse 50 (Fig. 3) etwa senkrecht auf der Isolierkörperoberfläche 18. Es ist bei entsprechenden Verhältnissen jedoch auch möglich, sie etwas schräg zu stellen, so lange noch die durch die bevorzugte Eindrückung der Schmalseite 22 in den Isolierkörper erreichten Vorteile beibehalten werden können. Die gute Führung und Stabilität der Heizwendel und die "Schneidwirkung" der relativ dünnen verwendbaren Drähte ermöglichen es auch, die Einpressung in Isoliermaterialien vorzunehmen, deren Widerstand gegen Eindringen relativ hoch ist und die nach dem Verpressen ohne Härtungs- oder Trocknungsvorgang verwendbar sind. Dazu gehören insbesondere körnige Isoliermaterialien.
  • Die bevorzugten Werte des Verhältnisses Wendelsteigung/ Drahtdurchmesser (Verzug) h/d können sich in Abhängigkeit von dem Achslängen-Verhältnis a/b des ovalen Wendelquerschnitts und den absoluten Drahtdurchmessern ändern. Es ist bei einem Isolierkörper aus Fiberfrax ermittelt worden, daß gute Festlegungsverhältnisse für einen Drahtdurchmesser d = 0,25 mm bei a/b = 2 und h/d = 2,5 oder darüber erreicht wurden, wobei die Minimalwerte für h/d bei größerem a/b abnehmen könnten und bei kleinerem a/b ansteigen sollten (z.B. für a/b = 1,5 auf h/d = 3). Kleinere Drahtdurchmesser ermöglichen demgegenüber größere h/d-Werte, z.B. d = 0,18; a/b = 2; h/d über 3. Diese Verhältnisse können sich in Abhängigkeit der Faserlänge, Saugdichte, Faserqualität, Bindemittelanteil etc. des Isolierkörpers ändern.
  • Wegen der relativ großen Einpreßtiefe im Vergleich zum Wendeldurchmesser wirken sich Toleranzen in den Wendelabmessungen und in der Einpreßtiefe wesentlich weniger aus.

Claims (11)

1. Elektrischer Strahlheizkörper zur Beheizung von Heizflächen (12), insbesondere von Glaskeramik-Kochplatten, mit einem Isolierkörper (14) aus elektrisch und thermisch isolierendem Material, in dessen Oberfläche (18) wenigstens eine Heizwendel (20) mit zahlreichen, in Abstand voneinander liegenden Windungen aus elektrischem Widerstandsmaterial (21) teilweise eingebettet ist, wobei die Heizwendel (20) einen etwa ovalen Wendelquerschnitt mit einer längeren und einer kürzeren Achse (50,51) und mit je zwei einander gegenüberliegenden Seiten (22,23; 24,25) mit stärkerer und geringerer Krümmung bis zu ggf. geradlinigem Verlauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung der Heizwendel (20) im Bereich einer Heizwendelseite (22) mit stärkerer Krümmung vorgenommen ist und die längere Achse (50) des Wendelquerschnittes von der Oberfläche (18) des Isolierkörpers (14) hinweg gerichtet ist.
1. Strahlheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ovale Wendelquerschnitt aus zwei etwa halbkreisförmigen, vorzugsweise im Scheitelbereich etwas stärker gekrümmten Seiten (22,23) und diese verbindenden Seiten (24,25) mit im wesentlichen geradlinigem Verlauf des Widerstandsmaterials (21) bestehen, wobei vorzugsweise die Einbettung an-den Außenseiten der Heizwendel (20) bis zu den Seiten (24,25) mit im wesentlichen geradlinigem Verlauf des Widerstandsmaterials (21) heranreicht.
3. Strahlheizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung auf der gesamten Länge der Heizwendel (20) im wesentlichen für jede Windung (60) gleichmäßig, jedoch nur über einen einen Bruchteil des Windungsumfanges einnehmenden Abschnitt (42) erfolgt.
4. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (14) überwiegend aus zu einem relativ starren Körper gebundenen Fasern (44) besteht, wobei vorzugsweise das Widerstandsmaterial (21) im eingebetteten Abschnitt (42) von ins Wendelinnere eingreifenden Fasern (44) des Isolierkörpers (14) übergriffen wird, daß jedoch das übrige Wendelinnere (45) im wesentlichen frei von Isoliermaterial ist.
5. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im eingebetteten Abschnitt (42) in längs zu seinem Windungsverlauf verlaufenden, eingedrückten Vertiefungen (43) liegt, die teilweise zur Oberfläche (18) des Isolierkörpers (14) offen sind und/oder die Windungen (60) des Widerstandsmaterials (21) an ihren Außenseiten weiter von dem Material des Isolierkörpers (14) umschlossen sind als im Wendelinneren (45).
6. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Isolierkörper (14) mehrere unterschiedliche Heizwendeln (20) in spiraligen Bahnen eingebettet sind.
7. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der großen zu der kleinen Achse (50,51) des ovalen Wendelquerschnittes größer als 1,5, vorzugsweise ca. 2 ist und/oder das Verhältnis von Wendelsteigung (h) zum Durchmesser (d) des Widerstandsmaterials s (21) größer als 2, Vorzugsweise zwischen 4 und 8 ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Strahlheizkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizwendel (20) mit etwa ovaler Wendel-Querschnittsform mit ihrer Schmalseite (22) in die Oberfläche (18) eines plastisch verformbaren Isolierkörpers (14) gedrückt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine kreisrunde Heizwendel unter seitlichem Druck in die ovale Windungs-Querschnittsform verformt, in Axialrichtung gedehnt, mit aufrecht stehendem Wendelquerschnitt über mehr als die Hälfte des Windungsumfanges gehalten und mit dem freistehenden, ungehaltenen Teil in die Oberfläche (18) des plastisch verformbaren Isolierkörpers (14) eingepreßt wird, wobei vorzugsweise das Einpressen in den feuchten, überwiegend aus mit Bindemittel versetzten Isolierstoff-Fasern hergestellten Isolierkörper (14) vorgenommen und insbesondere der Isolierkörper (14) nach dem Einpressen der Heizwendel (20) ggf. durch Trocknen gehärtet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, daß beim Einpressen der Heizwendel (20) der Isolierkörper (14) in seine Endform gepreßt wird.
11. Vorrichtung zur Herstellung eines elektrischen Strahlheizkörpers, gekennzeichnet durch einen Einpreßstempel (32), der wenigstens eine vorzugsweise spiralförmige Nut (33) zur Aufnahme einer etwa ovalen Heizwendel (20) mit aufrecht stehendem Wendelquerschnitt enthält, die so tief ist, daß sie mehr als die Hälfte, vorteilhaft mehr als 60 % der Heizwendelabmessungen (a) in Richtung der größeren Ovalachse (50) aufnimmt und seitlich führt.
EP86110033A 1985-07-31 1986-07-22 Elektrischer Strahlheizkörper zur Beheizung von Heizflächen sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung Expired - Lifetime EP0210575B1 (de)

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