Anwendungsgebiet und Stand der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft eine Strahlungsheizkörpers mit einer Trägerschale und einer
darin eingelegten Isolierschicht, auf der ein Heizleiter befestigt ist.
[0002] Aus der DE 27 29 930 A ist eine Strahlungs-Heizeinheit für Glaskeramik-Elektrokochgeräte
bekanntgeworden, bei der in einer Trägerschale ein oder mehrere Isolierschichten aus
nicht oder schwach verdichtetem Schüttmaterial liegen. Auf diese Schichten wird eine
Platte aus faserigem Isoliermaterial gelegt, auf der durch Einbetten im Naßzustand
Heizwendeln festgelegt sind. Die Platte wird von einem umlaufenden Rand niedergehalten.
Hier ist die Befestigung der Heizleiter in Idealer Weise vorgenommen, jedoch ein zweischichtiger
Aufbau nötig.
[0003] Aus der DE 28 06 367 A ist ein Strahlungsheizkörper bekanntgeworden, bei dem ein
schüttfähiges Isoliermaterial in eine Trägerschale eingefüllt und mit einem Stempel
verdichtet wird, so daß sich eine Oberfläche bildet, auf der Heizwendeln mittels Drahtklammern
festgeheftet werden. Die Oberfläche braucht dabei nicht eben zu sein.
[0004] Ein ähnlicher Aufbau mit in tiefen Rillen eingebetteten Heizwendeln ist aus der EP
35 280 B bekanntgeworden, wobei eine untere, dünne Schicht aus schüttfähigem Isoliermaterial
direkt in die Trägerschale eingepreßt wird, während darüber eine dickere Schicht aus
mit anorganischem Kleber gebundenem Aluminiumsilicat darüberliegt, die somit den Heizleiter
"festkleben" kann.
[0005] Ein Strahlungsheizkörper gemäß dem ersten Teil des Anspruchs 1 ist aus DE-U-9 419
922 bekannt.
[0006] Um eine stabile Lage der Isolierschichten zu gewährleisten, sind die Oberfläche der
unteren Schicht bzw. die untere Fläche der oberen Schicht jeweils voneinander weggewölbt.
[0007] Ein mehrschichtiger Isolierungsaufbau ist nicht nur aufwendig, sondem auch bezüglich
seiner Isolierwirkung einem einschichtigem Aufbau zumindest dann unterlegen, wenn
eine der Schichten aus weniger gut wärmedämmendem Material besteht. Deswegen wird
angestrebt, möglichst mit einer Schicht aus bestens wärmedämmendem Material auszukommen.
Dabei handelt es sich um schüttfähiges Isoliermaterial, das zum Zusammenhalt entsprechend
verpreßt wird.
Aufgabe und Lösung
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strahlungsheizkörper zu schaffen, der bei einfacher
Herstellbarkeit und großer Wirksamkeit der Isolierung eine einwandfreie und gleichmäßige
Einbettung des Heizleiters ermöglicht.
[0009] Diese Aufgabe wird durch einen Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1 gelöst. Die Herstellung
der gesamten Isolation aus schüttbarem hochtemperaturbeständigem Wärmedämm-Material
als eine vorgefertigte Tablette ermöglicht die Herstellung in einer größen- und formmäßig
genau bemessenen Form, wobei vor allem sichergestellt werden kann, daß nach der Verpressung
des Isoliermaterials die Oberfläche der Tablette eben ist. In diese ebene Oberfläche
lassen sich die Heizleiter, die in einem im übrigen ebenen Stempel In Nuten aufgenommen
sind, aus denen sie mit ihren Befestigungsfüßen hervorstehen, so einpressen, daß die
Füße jeweils gleich tief in die Oberfläche eingedrückt werden und dementsprechend
auch der herausstehende Teil stets gleich breit ist, wenn dies beabsichtigt ist.
[0010] Bei der Einpressung der Isolierschicht unmittelbar in die Trägerschale ließ sich
dies nicht verwirklichen. Die als Blechteller hergestellte Trägerschale hatte meist
einen von Natur aus konvexen Boden. Hinzu kam, daß die Isolation sich aufgrund radialer
Druckspannung auch von sich aus nach oben wölbte. Drückte man in diese nach oben gewölbte
Oberfläche die Befestigungsfüße ein, so war entweder die Befestigung im Randbereich
unvollkommen oder im Mitteibereich zu tief, so daß die abstrahlende Fläche der Heizleiter
zu gering wurde.
[0011] Man konnte auch nicht den Stempel wölben, weil die Wölbung der Wärmedämmschicht unvorhersehbar
und ungleichmäßig war und außerdem eine gewölbte Form der die Heizleiter tragenden
Oberfläche eine unzulässige Vergrößerung der Bauhöhe des Strahlungsheizkörpers bedeuten
würde.
[0012] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird sowohl die Herstellung
des Wärmedämmformkörpers als auch die Anbringung der Heizleiter vorzugsweise in einer
separaten Form außerhalb der Trägerschale vorgenommen und die so vorbereitete, mit
dem Heizleiter bestückte einstückige Tablette in den leeren Blechteller eingelegt.
Dabei stört ein konvexer Boden des Blechtellers keinesfalls, weil dadurch eher eine
zusätzliche Luft-Isolierschicht entsteht. Die Tablette ist einstückig und vorzugsweise
auch einschichtig, könnte jedoch auch als mehrschichtig verpreßt ausgebildet sein.
[0013] Eine sichere und kippfreie Anbringung ist dadurch sichergestellt, daß die Trägerschale
in ihrem Randbereich eine gegenüber dem Boden erhöhte, ringförmige Auflageschulter
besitzt, auf der ein ggf. entsprechend abgesetzter Rand der Tablette aufliegt.
[0014] Bei den Heizleitern kann es sich vorzugsweise um ein dünnes gewelltes Band aus Heizleitermaterial
handeln, das aufrechtstehend auf dem Isolierkörper befestigt wird, indem es mit an
das Band angeformten Befestigungsfüßen, die in Abstand voneinander vorstehen, aber
ggf. auch über die ganze Heizleiterlänge durchgehen und/oder durch Lochungen unterbrochen
sein können, eingepreßt sind. Diese sind entsprechend der Wellung des Bandes gewölbt
und bilden somit spatenförmige und durch ihre Wölbung gestaltfeste Befestigungselemente,
die auch in die fertiggestellte Tablettenoberfläche eingedrückt werden können.
[0015] Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung
und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder
zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung
und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige
Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung
der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die
unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird
im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine Form mit einem Stempel für einen ersten Herstellungsschritt,
- Fig. 2
- die Form mit einem Einpreßwerkzeug für einen zweiten Herstellungsschritt,
- Fig. 3
- eine perspektivische Detaildarstellung eines Heizleiterband-Abschnittes und
- Fig. 4
- in schematischer Darstellung wie Fig. 1 und 2, den fertiggestellten Strahlungsheizkörper.
Figurenbeschreibung
[0017] Zur Herstellung eines Strahlungsheizkörpers 11 (Fig. 4) wird ein schüttbares Isoliermaterial
31 in eine in Fig. 1 und 2 gezeigte Form 12 eingefüllt und ggf. zum Vergleichmäßigen
glattgestrichen. Die Form hat eines der Außenformen des Strahlungsheizkörpers etwa
angepaßte Gestalt, muß mit dieser jedoch nicht genau übereinstimmen. Die Formausnehmung
33 kann vielmehr von der endgültigen Form, die das darin hergestellte Produkt haben
soll, so abweichen, daß das Produkt nach seiner Verpressung und unter Berücksichtigung
aller weiteren Zwischenschritte schließlich die gewünschte Endform erhält.
[0018] Bei dem Isoliermaterial handelt es sich um ein Kieselsäure-aerogel, das pyrogen hergestellt
ist und im unverpreßten Zustand eine staubförmige Konsistenz hat. Dieses Kieselsäure-aerogel
ist normalerweise mit Zusatzstoffen, wie Trübungsmitteln, die die Strahlungsdurchlässigkeit
vermindern, Bindemitteln und/oder Verstärkungsmitteln zur Erhöhung der mechanischen
Festigkeit, beispielsweise Fasern, vermischt. Es ist jedoch erwünscht und ein Vorteil
der Erfindung, daß das separate Wärmedämm-Formteil faserfrei hergestellt werden kann.
[0019] In die Form kann ein Preßstempel 13 eingefahren werden, der das lose Schüttmaterial
so verdichtet, daß eine handhabbare Tablette entsteht, die jedoch nicht soweit verdichtet
ist, daß sie ihre guten Wärmedämmeigenschaften verlöre. Außer durch die Gestaltung
der Formausnehmung kann auch durch die Gestaltung des Preßstempels, ggf. in Abweichung
von der ebenen Form der Preßfläche 14, dafür gesorgt werden, daß das entstehende,
im folgenden auch als Tablette bezeichnete, Wärmedämmformteil 15 eine ebene Oberfläche
hat.
[0020] In dergleichen Form oderggf. in einer anderen Stützform oder auf einer Unterlage
wird jetzt durch einen Einlegestempel 16 ein Heizleiterband 17 in die Oberfläche 18
des Wärmedämm-Formteils 15 teilweise eingedrückt. Dazu hat der Einlegestempel 16 Nuten
20 in seiner der Oberfläche 18 zugewandten Fläche 19. Die Nuten sind entsprechend
der gewünschten Verlegung (Macroform) des Heizleiters angeordnet, beispielsweise spiralig
oder mäanderförmig. Sie sind etwa so breit wie der Heizleiter.
[0021] Der Heizleiter 17 besteht beim dargestellten Beispiel aus einem in Fig. 3 näher dargestellten
dünnen Band aus Heizleitermaterial. Die Dicke liegt meist nur bei wenigen hundertstell
Millimetern, z.B. 0,04 - 0,07 mm, während die Höhe einige Millimeter beträgt. An der
Unterkante des durchgehenden bandförmigen Bereiches 21 sind Befestigungsfüße 22 angeordnet,
die mit dem Band einstückig durch entsprechendes Ausstanzen oder Ausschneiden angefertigt
sind. Diese z.B. rechteckig oder trapezförmig begrenzten Befestigungsfüße sind, ebenso
wie das Band, wellenartig gekrümmt, so daß das Band eine quer zu seiner Hauptrichtung
verlaufende Wellung aufweist. Die Krümmungsachsen der Wellen stehen also senkrecht
zur Oberfläche 18, 19.
[0022] Die Heizleiterbänder 17 werden in den Nuten 20 durch entsprechende Bemessung und
federnde Anlage oder durch in den Einlegestempel eingebrachte Magnete gehalten, so
daß die Befestigungsfüße 22 aus den Nuten 20 heraus über die untere Fläche 19 des
Einlegestempels 16 herausstehen. So wird der Einlegestempel gegen die ebene Oberfläche
18 der Tablette 15 gedrückt, und zwar so weit, bis die Befestigungsfüße 22 in das
vorverpreßte Material eingedrungen sind. Die Oberfläche 19 des Einlegestempels begrenzt
die Stempelbewegung, die jedoch auch durch eine Steuerung entsprechend abgefangen
werden kann. Dabei kann eine gewisse Nachverpressung erfolgen, was jedoch nicht zwingend
notwendig ist. Dann wird der Stempel 16 hochgefahren, während die Heizleiter 17 an
der Tablette 15 bleiben. Dies kann dadurch erleichtert werden, daß z.B. ein die Heizleiter
haltender Elektromagnet abgeschaltet wird.
[0023] Danach wird das nunmehr mit dem Heizleiterband fest verbundene Wärmedämmformteil
15 aus der Form oder seiner Halterung entnommen und kann, ggf. nach einer Zwischenlagerung,
als vorgefertigtes Teil in eine Blechträgerschale 23 eines Strahlungsheizkörpers eingelegt
werden. Diese Blechträgerschale hat die Form einer flachen Schale mit einem gegenüber
dem Boden 24 etwas erhöhten Rand 25, an den sich der vertikal hochragende Außenrand
26 anschließt. Die Tablette 15 hat einen entsprechend dieser Gestalt angeformten Boden,
nämlich einen vertieften Bodenabschnitt 27, und einen demgegenüber nach oben abgesetzten
Randbereich 28, der beim Einlegen der Tablette 15 auf der Auflageschulter 25 aufliegt.
[0024] Obwohl es möglich wäre, bei dem Wärmedämmformteil anschließend an die ebene Oberfläche
18 im Außenbereich einen hochstehenden Rand anzuformen, der den Außenrand 26 der BlechTrägerschale
23 innen isoliert, ist es bevorzugt, einen gesonderten ringförmigen Rand 30 aus einem
mechanisch etwas festeren und ebenfalls hochwärmebeständigem Dämm-Material, beispielsweise
aus keramischen Fasern oder Vermiculite, einzulegen, der etwas über den Blech-Außenrand
26 hochragt und sich mit seiner Oberseite an die Unterseite einer Glaskeramikplatte
29 anlegt, die die Kochfläche bildet. Dieser Rand 30 dient dann auch gleichzeitig
als Sicherung des Wärmedämmformteils in der Trägerschale und verhindert beispielsweise
im Transport ein Abheben. Durch die großflächige Niederhaltung und die Tatsache, daß
dieser Rand 30 unmittelbar über der Auflageschulter 25 angreift, wird das Wärmeformteil
11 lediglich durch geringe Druckkräfte belastet, wenn der Strahlungsheizkörper 11
federnd an die Unterseite der Glaskeramikplatte angedrückt wird. Im Durchmesser, d.h.
in den horizontalen Abmessungen, kann das separate Wärmedämm-formteil 25 etwas kleiner
sein als die Trägerschale, so daß auch durch Wärme, Feuchtigkeit oder dgl. bedingte
Ausdehnungen nicht zu einer Verspannung des Wärmedämmformteils führen.
[0025] Der entstehende Strahlungsheizkörper zeichnet sich also durch eine die Heizleiter
tragende eben zu gestaltende Oberfläche mit gleichförmiger Einbett-Tiefe der Heizleiter
aus, wobei dies unabhängig von der Form der Trägerschale ist, deren Boden 24 durchaus
zufällig oder bewußt gewölbt sein könnte, um eventuellen Sprungscheibeneffekten bei
der Erwärmung vorzubeugen. Durch die einlagige Isolierung aus hochwärmedämmendem und
hochtemperaturbeständigem Material ist die Isolierung sehr wirksam und kostengünstig
herzustellen. Aufgrund der geringen mechanischen Anforderungen kann weitgehend auf
eine Armierung durch Fasern verzichtet werden.
[0026] Die Oberfläche 18 des separaten Wärmedämmformteils 15 ist eben in dem Sinne, daß
es der gewünschten Form genau entspricht. Die Oberfläche könnte beispielsweise auch
aus zwei höhenmäßig gegeneinander versetzten Ebenen bestehen, wenn z.B. Heizleiter
unterschiedlicher Höhe in verschiedenen Bereichen verwendet werden. Bevorzugt ist
jedoch die möglichst genau parallel zur Unterkante der Glaskeramik verlaufende ebene
Ausführung der Oberfläche 18, wobei dann auch die Oberkanten der Heizleiter in einer
zur Glaskeramikfläche parallel liegenden Ebene liegen.
1. Strahlungsheizkörper (11) mit einer Trägerschale (23) und einer darin eingelegten
Wärmedämmschicht (15), auf der ein Heizleiter (17) unter Teileinbettung in das Wärmedämm-Material
der Wärmedämmschicht befestigt ist, wobei die Wärmedämmschicht (15) aus einer aus
dem Wärmedämm-Material in gesonderter Form gepreßten Tablette besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß die aus Blechbestehende Trägerschale (23) im Randbereich eine gegenüber ihrem Boden
(24) erhöhte Auflageschulter (25) aufweist, auf der die die Wärmedämmschicht (15)
bildende Tablette, ggf. mit einem entsprechenden Absatz (28) im wesentlichen nur in
ihrem Randbereich (28) direkt aufliegt, während im Bereich des Bodens ein Abstand
zwischen dem Boden (27) der Tablette und dem Boden (24) der Trägerschale (23) besteht.
2. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (17) ein auf der Oberfläche (18) der Tablette (15) aufrechtstehendes,
dünnes, gewelltes Band (21) aus metallischem Widerstandsmaterial ist, das nach unten
vorstehende, vorzugsweise entsprechend der Wellung gewölbte Befestigungsfüße (22)
aufweist, die in die Wärmedämmschicht (15) eingebettet sind.
3. Strahlungsheizkörper nach Ansprüch 1 oder 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (18) der Tablette (15) und/oder die Oberkante des Heizleiters je in
einer Ebene liegen, wobei vorzugsweise die Ebenen zueinander parallel sind.
1. A radiant heater (11) comprising a carrier dish (23) and a thermally insulating layer
(15) inserted therein to which a heating conductor (17), in being partially embedded
in the thermally insulating material of said thermally insulating layer, is secured,
wherein said thermally insulating layer (15) consists of a tablet, compressed in a
separate mold from said thermally insulating material, wherein said carrier dish (23)
being made from sheet metal comprises in said edge portion a supporting shoulder (25)
which is raised with respect to its bottom (24) on which said tablet forming said
thermally insulating layer (15) is supported, where required, by a suitable offset
(28) directly substantially only in its edge portion (28), whilst in the region of
the bottom a spacing exists between the bottom (27) of the tablet and the bottom (24)
of the carrier dish (23).
2. The radiant heater as set forth in claim 1, wherein said heating conductor (17) is
a thin, corrugated strip (21) of metallic resistive material standing upright on said
surface (18) of said tablet (15) which comprises fastening feet (22) curved preferably
to comply with the corrugation and protruding downwards which are embedded in said
thermally insulating layer (15).
3. The radiant heater as set forth in claim 1 or 2, wherein said top surface (18) of
said tablet (15) and/or the top edge of said heating conductor each lie in a plane,
these planes being preferably parallel to each other.
1. Corps de chauffe à rayonnement (11) avec une cuvette de support (23) et une couche
d'isolation thermique (15) placée à l'intérieur de celle-ci, sur laquelle est fixé
un conducteur chauffant (17) par immersion partielle dans le matériau d'isolation
thermique de la couche d'isolation thermique, caractérisé en ce que la couche d'isolation thermique (15) consiste en une pastille en matériau d'isolation
thermique obtenue par compression dans un moule à part, caractérisé en ce que la cuvette de support (23) présente dans le domaine marginal un épaulement d'appui
(25) surélevé par rapport à son fond (24), sur lequel s'appuie la pastille constituant
la couche d'isolation thermique (15), éventuellement avec une saillie (28) correspondante
essentiellement seulement dans son domaine marginal (28) directement sur la cuvette
de support (23), tandis que dans le domaine du fond il existe un écart entre le fond
(27) de la pastille et le fond (24) de la cuvette de support (23).
2. Corps de chauffe à rayonnement d'après la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur chauffant (17) est une bande (21) ondulée en matériau de résistance
métallique, mince, en position droite sur la surface (18) de la pastille (15), laquelle
présente des pattes de fixation (22) saillant vers le bas et qui sont courbées de
préférence de manière correspondante à l'ondulation, lesquelles sont incorporées dans
la couche d'isolation thermique (15).
3. Corps de chauffe à rayonnement d'après la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface (18) de la pastille (15) et/ou l'arête supérieure du conducteur chauffant
se trouvent respectivement dans des plans, ces plans étant de préférence parallèles
entr'eux.