Elektrische Heizeinrichtung mit einem Heizelement aus Kaltleitermaterial

Abstract

 Das Heizelement (22, 24; 522, 622) aus Kaltleitermaterial weist an zwei gegenüberliegenden Flächen elektrisch leitende Beschichtungen (26, 28) als Kontaktschicht zur Stromzufuhr auf, durch die hindurch es die erzeugte Wärme an zwei wärmeleitende Isoliermaterialplatten (42, 44) abgibt, zwischen die es unter Druck eingespannt ist, wobei das Heizelement auf den beiden freien, die Kontaktschichten aufweisenden Seiten unter Zwischenlage von jeweils einer Schicht aus nachgiebigem Material mit den Isoliermaterialplatten belegt ist.
Um den Fertigungsaufwand durch leichte Montage herabzusetzen und das Heizelement aus Kaltleitermaterial gegen Beschädigungen beim Transport und bei der Montage zu schützen, wird vorgeschlagen, das Heizelement in eine Durchgangsöffnung eines Isoliermaterialrahmens (18; 512; 612) einzulegen und die nachgiebigen Materialschichten in Form von elektrisch leitenden, als Stromzuführung dienenden Elektrodenplatten (30, 44; 530, 544; 630, 644) auszubilden, die das Heizelement zwischen sich einschließend am Isoliermaterialrahmen verankert sind.
Vorzugsweise dienen zur Verankerung der Elektrodenplatten am Isoliermaterialrahmen Nietverbindungen (64, 66; 564; 664) die gleichzeitig die Verbindung mit den elektrischen Anschlußleitungen bilden können.

Beschreibung

[0001] mindestens Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung mit einem Heizelement aus Kaltleitermaterial, das an zwei gegenüberliegenden Flächen elektrisch leitende Beschichtungen als Kontaktschicht zur Stromzufuhr aufweist, durch die hindurch es die erzeugte Wärme an zwei wärmeleitende Isoliermaterialplatten abgibt, zwischen die es unter Druck eingespannt ist, wobei das Heizelement auf den beiden freien, die Kontaktschichten aufweisenden Seiten unter Zwischenlage von jeweils einer Schicht aus nachgiebigem Material mit den Isoliermaterialplatten belegt ist.

[0002] Derartige elektrische Heizeinrichtungen wurden bereits vorgeschlagen in der deutschen Offenlegungsschrift 27 43 880. Die in dieser Schrift vorgeschlagenen Heizeinrichtungen müssen sehr sorgfältig zusammengebaut werden, um ungewollte Kontakte des Kaltleiterelementes mit dem Heizkörper in den es eingebaut wird zu vermeiden, d.h. elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden. Insbesondere ist dabei auch die Durchführung der elektrischen Stromzuführung durch den beheizten Heizkörper umständlich.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Heizeinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, deren Fertigungsaufwand herabgesetzt ist, indem sie insbesondere weniger Montageaufwand beim Zusammenbau erfordert.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Heizelement in eine Durchgangsöffnung eines Isoliermaterial. rahmens eingelegt und die nachgiebigen Materialschichten in Form von, am Isoliermaterialrahmen verankerten elektrisch leitenden, als Stromzuführungen dienenden Elektrodenplatten ausgebildet sind. Diese Bauweise hat den Vorteil, daß die zusammen eine Heizung bildenden Kaltleiterelemente, z.B. zwei oder drei nebeneinanderliegende Elemente zwischen den Elektroden und in dem Isoliermaterialrahmen festgehalten sind und als fertige Baugruppe gelagert und bei der Montage eingebaut werden können. Ferner hat diese Bauweise den Vorteil, daß der Isoliermaterialrahmen und die Elektrodenplatten die sehr bruchempfindlichen Kaltleiterelemente beim Transport und beim Einbau in die Heizeinrichtung gegen Beschädigungen schützen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind zur Verankerung die Elektrodenplatten mittels Nietverbindungen mit dem Isoliermaterialrahmen verbunden wobei die Nietverbindungen gleichzeitig elektrische Anschlußleitungen zur Stromzufuhr zu den Elektrodenplatten festhalten und eine elektrisch leitende Verbindung herstellen können. Die angenieteten Anschlußleitungen erleichtern ebenfalls die Montage, da die Heizungsbaugruppe an den Anschlußleitungen erfaßt und in die dafür vorgesehene Ausnehmung eingesetzt werden können.

[0005] Zweckmäßigerweise wird die Nietverbindung von an den Elektrodenplatten ausgebildeten Nietverbindungselementen gebildet, wodurch separate Nieten entfallen und auch die elektrische Verbindung sicherer werden kann, da damit auch jeweils eine Berührungskontaktsteile zwischen dem Niet und der Elektrodenplatte entfällt.

[0006] Vorteilhafterweise sind dabei die Elektrodenplatten und die elektrische Anschlußleitung an verschiedenen Seiten des Isoliermaterialrahmens angeordnet und der Niet stellt jeweils die elektrische Verbindung dazwischen her. Auf diese Weise wird der niedrige zur Verfügung stehende Raum gut genutzt und der Isoliermaterialrahmen wird dadurch in einer mittleren Lage relativ zur Dicke der Kaltleiterelemente festgehalten. Der vom Niet durchsetzte Teil der Isoliermaterialplatte ist vorzugsweise ein kleines Stück auf die Isoliermaterialplatte zu abgekröpft, damit ein diesen abgekröpften Teil überragender Nietkopf die Auflage einer flachen Isoliermaterialscheibe auf die Elektrode nicht behindert. Außerdem wird dadurch die richtige Lage des Isoliermaterialrahmens gesichert. Die Elektrodenplatten weisen vorteilhafterweise an ihrer der Nietverbindung, über die Kaltleiterelemente hinweg abgelegenen Seite lappenförmige Ansätze auf, die so abgekröpft sind, daß sie scharnierartig in dafür vorgesehene Durchgangsöffnungen des Isoliermaterialrahmens einhängbar sind um auf diese einfache Weise an einer von der Nietverbindung abgelegenen Stelle eine weitere Verbindung mit dem Isoliermaterialrahmen zu erreichen und die Baugruppe damit noch solider zu machen. Als Isoliermaterialrahmen dient vorteilhafterweise eine dünne Glimmer-Materialscheibe oder eine Glimmerscheibe.

[0007] Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

[0008] Es zeigt

Fig. 1 in einem Vertikalschnitt im wesentlichen entlang der Linie I-I in Figur 3 eine Wasserschale eines elektrischen Eierkochers, deren Boden von einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung gebildet wird, wobei zur Vereinbarung der Darstellung nur der Aufnahmeraum für die Heizelementbaugruppe dargestellt, diese aber weggelassen ist;

Fig. 2 eine Ansicht von unten in Figur 1 gesehen eines Deckels des Aufnahmeraumes für die Heizelementbaugruppe;

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab ausschnittsweise eine Ansicht der Wasserschale gemäß Figur 1 von unten, wobei der Deckel des Aufnahmeraumes sowie die untere Isoliermaterialplatte weggenommen sind, um den Isoliermaterialrahmen und die untere Elektrodenplatte zu zeigen;

Fig. 4 in weiter vergrößertem Maßstab einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie IV-IV in Figur 3;

Fig. 5 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt entlang der Linie V-V in Figur 3;

Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform ausschnittsweise in einem Schnitt entsprechend dem der Figur 4 und

Fig. 7 eine weitere abgewandelte Ausführungsform ausschnittsweise in einem Schnitt entsprechend dem der Figur 4.

[0009] Die in den Figuren dargestellte Wasserschale 2 eines elektrischen Eierkochers weist als Boden eine elektrische Heizeinrichtung 4 auf. Die Heizeinrichtung 4 umfaßt einen Heizkörper 6 mit einer Bodenplatte 8, von der sich eine Ringwand 10 nach unten erstreckt, um einen Aufnahmeraum 12 für eine Heizelementbaugruppe 14 zu bilden. Der Aufnahmeraum 12 ist nach unten durch einen mit Druck auf die in Figur 1 nicht dargestellte Heizelementbaugruppe aufgepreßten und in den ringförmigen Ansatz 10 eingepreßten Deckel 16 verschlossen, der die von der Heizelementbaugruppe nach unten abgegebene Wärme zu dem Ansatz 10 des Heizkörpers 6 überträgt.

[0010] Der Aufbau der in den Aufnahmeraum 12 eingesetzten Heizelementbaugruppe ist aus den Figuren 3 bis 5 zu ersehen. Ein Isoliermaterialrahmen 18 in Form einer runden dünnen Glimmermaterialscheibe liegt lose in dem, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Aufnahmeraum 12 und enthält, in eine große zentrale rechteckige Durchgangsöffnung 20 lose eingelegt, zwei nebeneinanderliegende Heizelemente 22 und 24 aus Kaltleitermaterial, die jeweils an ihrer Oberseite und Unterseite mit Kontaktschichten 26 und 28 in Form elektrisch leitender Beschichtungen, z.B. aus Aluminium, versehen sind und mindestens damit oben und unten ein Stück aus dem Isoliermaterialrahmen herausragt. Eine deckseitige Elektrodenplatte 30 aus Aluminium, die etwas größer ist als die, die Kontaktelemente aufnehmende Ausnehmung 20 des Isoliermaterialrahmens 18, liegt auf der Kontaktschicht 26 der Heizelemente auf und weist zwei abgeköpfte Justageansätze 32 und 34 auf, die zur Ankerung der Elektrodenplatte gegen Verschieben und Verdrehen durch Justageöffnungcn 36 und 38 des Isoliermaterialrahmens 18 eingreifen und sich dahinter mit gekröpften Abschnitten 33 und 35 scharnierartig festhaken. Darüber hinaus weist die Elektrodenplatte 30 noch eine Kontaktfahne 62 auf. Zwischen die Elektrodenplatte und die die Decke des Aufnahmeraumes 12 bildende Bodenplatte 8 ist eine kreisrunde Isoliermaterialplatte 42 eingesetzt. Bodenseitig ist auf die Kontaktschichten 28 der Heizelemente 22 und 24 eine Elektrodenplatte 44 aufgelegt, die, ebenso wie die deckseitige Elektrodenplatte 30, aus einem weichen Aluminium besteht und durch Justageöffnungen 46 und 48 des Isoliermaterialrahmens 18 greifende, gekröpfte Halterungs- bzw. Justageansätze 50 und 52 aufweist sowie eine sich gekröpft seitlich weg erstreckende Kontaktfahne 60. Zwischen die bodenseitige Elektrodenplatte 44 und den, den Aufnahmeraum verschließenden eingepreßten Deckel 16 ist eine in ihrer Grundrißform dem in Figur 2 im Grundriß dargestellten Deckel entsprechende Isoliermaterialplatte 56 eingesetzt. Beide Isoliermaterialplatten bestehen vorzugsweise aus einem wärmeleitenden Keramikmaterial, wie z.B. Aluminium-Oxyd oder auch einem Silikonharz. Jedoch können vorteilhaft auch dünne Glimmermaterialscheiben verwendet werden. Wie insbesondere aus Figur 5 zu ersehen ist, weisen Elektrodenplatten auf der den Justageansätzen abliegenden Seiten eine breite daran ausgebildete Kontaktfahnen 60 und 62 auf, die in den Raum zwischen die Isoliermaterialplatten 46 und 56 abgekröpft sind, um flach an dem in mittlerer Höhe der Kaltleiterelemente gehaltenen Isoliermaterialrahmen 18 anzuliegen und diesen in der richtigen Höhe zu halten. Die Kontaktfahne und der Isoliermaterialrahmen weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch die zur Herstellung einer Nietverbindung ein diese beiden Teile verbindender Hohlniet 64 bzw. 66 gezogen ist, der darüberhinaus noch auf der der Kontaktfahne abgelegenen Seite des Isoliermaterialrahmens 18 eine Anschlußleitung 68 bzw. 70 festklemmt. Der Isoliermaterialrahmen 18 weist in Verlängerung der Kontaktfahnen 60 und 62 Randausnehmungen 72 und 74 auf, durch die sich die Netzanschlußleitungen zur Erleichterung der Montage erstrecken können. Die Netzanschlußleitungen 68 und 70 sind durch vertikale Kanäle 76 und 78 in der Innenwandung der Ringwand 10 an dem Deckel 16 vorbei nach unten herausgeführt.

[0011] Die Elektrodenplatten 30 und 44 werden bei einer Vormontage der Heizungsbaugruppe auf der einen Seite der Kaltleiterelemente 22 und 24 in dem Isoliermaterialrahmen 18 eingehakt und dann über die Kaltleiterelemente gelegt und auf der anderen Seite derselben zusammen mit der Anschlußleitung durch einen Niet am Isoliermaterialrahmen festgehalten. So wird in relativ einfacher Weise eine Baugruppe erhalten, in der die Kaltleiterelemente gut festgehalten sind und die davon abstehende Anschlußdrähte aufweist, an denen die Baugruppe bei der Endmontage erfaßt und in den dafür vorgesehenen Aufnahmeraum 12 des Heizkörpers 6 eingesetzt werden kann. Der Isoliermaterialrahmen 18 und die Isoliermaterialplatten 42 und 56 bestehen vorteilhafterweise aus ausgestanztem plattenförmigem Glimmermaterial, wobei der Isoliermaterialrahmen z.B. 0,7 mm dick sein kann, während die bei-den anderen Isoliermaterialplatten 0,07 mm dick sind.

[0012] Die in Figur 6 dargestellte abgewandelte Baugruppe aus Kaltleiterelementen 522 in einem Isoliermaterialrahmen 512 und Elektrodenplatten 530 und 544 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 5 vor allem dadurch, daß die Nietverbindung von an den Elektrodenplatten ausgebildeten Nietverbindungselementen 564 gebildet wird. Die untere Elektrodenplatte 544 weist eine Kontaktfahne 560 auf die mit einem den Niet bildenden Endabschnitt 1 durch eine Offnung 563 des Isoliermaterialrahmens sowie eine entsprechende Öffnung einer auf den Isoliermaterialrahmen 512 gelegten Kontaktfahne 568 greift und über der Kontaktfahne abgewinkelt ist, wodurch die Elektrodenplatte 544 und die Kontaktfahne 568 am Isoliermaterialrahmen 512 befestigt sind. An die Kontaktfahne 568, die vorzugsweise aus Kupfer oder Messing besteht, kann eine elektrische Anschlußleitung mittels eines Steckverbindungselementes angeschlossen werden.

[0013] In Figur 7 ist eine weitere abgewandelte Ausführungsform dargestellt mit einem Isoliermaterialrahmen 612 in dem die Kaltleiterelemente 622 aufgenommen sind und an dem eine obere Elektrodenplatte 630 und eine untere Elektrodenplatte 644 befestigt sind. Eine Kontaktfahne 640 der unteren Elektrodenplatte 644 weist einen daran ausgebildeten Durchzug 664 auf, der durch eine Öffnung 663 des Isoliermaterialrahmens 612 sowie eine entsprechende Öffnung einer Kontaktfahne 668 greift und oberhalb derselben aufgebördelt ist um die Nietverbindung zu bilden. Die obere Elektrodenplatte 630 ist mittels einer nicht dargestellten gleichartigen Nietverbindung mit dem Isoliermaterialrahmen sowie einer Kontaktfahne verbunden. An der von der Nietverbindung abgelegenen Seite sind die Elektrodenplatte jeweils mittels einer hakenartigen Scharnierverbindung wie bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 5 mit dem Isoliermaterialrahmen verbunden.

[0014] In weiterer Abwandlung aller dargestellten Ausführungsformen können Kontaktfahnen zum Anschluß von Steckverbindungselementen der elektrischen Anschlußleitungen auch direkt an den Elektrodenplatten ausgebildet sein, die dann aus einem dafür geeigneten Material bestehen müssen. Die Nietverbindungen dienen in diesem Fall nur der Verankerung der Elektrodenplatten am Isoliermaterialrahmen, welche Funktion sie ja bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ebenfalls neben der Funktion die elektrische Verbindung herzustellen haben.

Ansprüche

mindestens 1. Elektrische Heizeinrichtung mit einem Heizelement aus Kaltleitermaterial, das an zwei gegenüberliegenden Flächen elektrisch leitende Beschichtungen als Kontaktschicht zur Stromzufuhr aufweist, durch die hindurch es die erzeugte Wärme an zwei wärmeleitende Isoliermaterialplatten abgibt, zwischen die es unter Druck eingespannt ist, wobei das Heizelement auf den beiden freien, die Kontaktschichten aufweisenden Seiten unter Zwischenlage von jeweils einer Schicht aus nachgiebigem Material mit den Isoliermaterialplatten belegt ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Heizelement (22, 24; 522; 622) in eine Durchgangsöffnung eines Isoliermaterialrahmens (18; 512; 612) eingelegt und die nachgiebigen Materialschichten in Form von elektrisch leitenden, als Stromzuführungen dienenden Elektrodenplatten (30, 44; 530, 544; 630, 644) ausgebildet sind, die das Heizelement zwischen sich einschließend am Isoliermaterialrahmen (18; 512; 612) verankert sind.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verankerung die Elektrodenplatten (30, 44, 530, 544; 630, 644) mittels Nietverbindungen (64, 66; 564; 664) mit dem Isoliermaterialrahmen (16; 512; 612) verbunden sind.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nietverbindungen (64, 66; 564; 664) gleichzeitig elektrische Anschlußleitungen (68, 70; 568; 668) zur Stromzufuhr zu den Elektrodenplatten festhalten und eine elektrisch leitende Verbindung herstellen.

4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nietverbindungen von an den Elektrodenplatten (530, 544; 630, 644) ausgebildeten Nietverbindungselementen (561, 564; 664) gebildet werden.

5. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatte (30, 44; 530, 544; 630, 644) und die elektrische Anschlußleitung (68, 70; 568, 668) jeweils an verschiedenen Seiten des Isoliermaterialrahmens (18; 512; 612) angeordnet sind und die Nietverbindung (64, 66, 564; 664) die elektrische Verbindung dazwischen herstellt.

6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nietverbindungen (64,66, 564, 664) jeweils an Kontaktfahnen (60, 62; 560; 660) der Elektrodenplatten (30, 44, 530, 544; 630, 644) angebracht sind, die abgekröpft sind um den Isoliermaterialrahmen auf halber Höhe der Kaltleiterelemente zu tragen.

7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatten (30, 44, 530, 544; 630, 644) an ihrer der Nietverbindung über die Kaltleiterelemente hinweg abgelegenen Seite gekröpfte Justageansätze (32, 34, 50, 52) aufweisen, die scharnierartig in dafür vorgesehene Durchgangsöffnungen (36, 38, 46, 48) des Isoliermaterialrahmens (18; 512, 612) einhängbar sind und eine Verankerung bilden.

8. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (22; 522; 622) beiderseits mindestens mit seinen Kontaktschichten (26, 28) ein Stück aus dem Isoliermaterialrahmen (18; 512; 612) herausragt.

9. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatten (30, 44; 530, 544, 630, 644) die Kontaktschichten (26, 28) des Heizelementes (22, 44; 522; 622) ganz abdecken und seitlich ein Stück über diese Hinausragen.

10. Heinzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Isoliermaterialrahmen eine dünne Glimmermaterialscheibe (18) dient.

Zeichnung