Warmluftgerät

Abstract

 Es wird ein Warmluftgerät mit einem Heizkörper vorgeschlagen, der mit einem Heizleiterträger und einem von diesem getragenen Heizleiterdraht und mit einem Überhitzungsschutz versehen ist, wobei sich in der Stromversorgung des Heizleiterdrahts ein durch ein temperaturempfindliches Teil beaufschlagter Schal­ter befindet, das dadurch weitergebildet ist, daß das tem­peraturempfindliche Teil ein gegenüber seinen Querschnitts­abmessungen wesentlich längeres Drahtstück (5) aus Memory-­Material ist, daß das Drahtstück über einen größeren Bereich des Heizkörpers derart gespannt ist, daß das Drahtstück einseitig mit einem Ende (5a) relativ zum Heizleiterträger (2) festgelegt ist und mit seinem anderen freien Ende (7) an einem beweglichen Schaltteil (9) des Schalters (10) angreift.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Warmluftgerät mit einem Heizkörper mit einem Heizleiterträger und einem von diesem getragenen Heizleiterdraht und mit einem Überhitzungsschutz, wobei sich in der Stromversorgung des Heizleiterdrahts ein durch ein temperaturempfindliches Teil beaufschlagter Schalter befindet.

[0002] Der bei Überhitzung die Stromzufuhr unterbrechende Schalter, speziell ein Temperaturwächter, wird beim Stand der Technik durch einen offenliegenden Bimetallfühler geschaltet. Es können zwar Temperaturwächter mit Schaltfedern mit zwei stabilen Positionen, nämlich in Schließ- und Öffnungsstellung geschaffen werden. In Warmluftgeräten mit offenen Schaltern werden der­artige Schalter allerdings nicht eingesetzt. Die bewegliche Kontaktfeder bleibt vielmehr lediglich solange in Offenstellung, wie sie durch das Bimetallelement in dieser gehalten wird. Nach Abkühlung des Bimetallelements geht dieses wieder in seine Ausgangslage zurück, so daß der Stromkreis im Heizkörper wieder geschlossen werden kann. Wenn die Ursachen, die zur Überhitzung des Geräts führten, nicht behoben sind, so kommt es aufgrund erneuten unzulässigen Temperaturanstiegs wiederum zu einer

[0003] Abschaltung, also insgesamt zu einem Takten des Schalters. Diese wiederholten Schaltungen können durch Überhitzung der Kontaktfläche zum Abbrennen derselben oder zum Verschmelzen der beiden einander berührenden Kontakte führen, wodurch eine Abschaltung und damit eine Temperaturüberwachung nicht mehr gegeben ist. Hierdurch kann es zur Zerstörung des Heizkörpers und des Gerätes, in dem dieser eingebaut ist, kommen. Weiterhin besteht die Gefahr von Bränden.

[0004] Es wurde schon vorgeschlagen zur Vermeidung des Taktens parallel zum Schaltkontakt ein PTC-Element zu schalten. Durch dieses fließt bei geöffnetem Schalter der Strom, erwärmt das PTC-­Element, so daß dieses aufgrund der von ihm abgegebenen Wärme das Bimetallelement in seiner Hochtemperaturstellung und damit den Schalter offen hält. Hierdurch wird der Schalter solange offen gehalten, bis der Netzstecker gezogen wird bzw. die Fehler­quelle beseitigt ist.

[0005] Bei allen Temperaturwächtern ist nachteilig, daß sie die Über­hitzungstemperaturen nur punktförmig oder lokal im Gerät er­fassen können. Eine definierte Abschaltung ist daher nicht erreichbar. Entweder muß der Schalter so empfindlich einge­stellt sein, daß er schon frühzeitig, d.h. bei eigentlich un­kritischen Temperaturen abschaltet, wenn die lokale Temperatur­erhöhung unmittelbar in seiner Nähe erfolgt oder aber es besteht die Gefahr, daß bei entfernten Temperaturerhöhungen der Schalter trotz Erreichen kritischer Temperaturen noch nicht abschaltet.

[0006] Es wurde daher schon vorgeschlagen, mehrere Regler an ver­schiedenen Stellen in einem Gerät anzuordnen, um die Temperaturen an möglichst vielen Stellen des Geräts zu erfassen.

[0007] Abgesehen davon, daß dies einen erheblichen Mehraufwand mit den hierdurch verbundenen Mehrkosten bedingt, ist letztendlich hierdurch auch nur eine Mehrpunkttemperaturerfassung gegeben.

[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile ein Warmluftgerät zu schaffen, bei dem in konstruktiv und fertigungsmäßig einfacher Ausgestaltung Übertemperaturen über einen größeren Bereich im Gerät erfaßt werden können.

[0009] Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem Warmluft­gerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das temperaturempfindliche Teil ein gegenüber seinen Querschnitts­abmessungen wesentlich längeres Drahtstück aus Memory-Material ist, daß das Drahtstück über einen größeren Bereich des Heiz­körpers derart gespannt ist, daß das Drahtstück einseitig mit einem Ende relativ zum Heizleiterträger festgelegt ist und mit seinem anderen freien Ende an einem beweglichen Schaltteil des Schalters angreift.

[0010] Insbesondere kommen äußerst homogene Legierungen mit gerich­teten Kristallen als Memory-Material zum Einsatz.

[0011] Herkömmliche Titan-Nickel-Legierungen mit ungeordneter Struktur sind seit langer Zeit bekannt und wurden als Federn mit einer herkömmlichen Gegenfeder eingesetzt, wobei die Ti-­Ni-Feder ihre Federkonstante mit der Umgebungstemperatur ändert und ihre Konstante bei tiefen Temperaturen unter der Konstante der herkömmlichen Feder und bei hohen Temperaturen über dieser liegt, so daß hierdurch Schaltkontakte geschaltet werden konnten (DE-OS 29 12 361, DE-OS 21 39 852). Abgesehen davon, daß diese Schalter auch nur lokale Temperaturänderungen feststellen können, kann bei ihnen ein Takten nicht vermieden werden, da die relative Stärke der Federkräfte beider Federn jeweils mit Tem­peraturänderungen wechselt, so daß hierdurch ein Takten gegeben sein kann.

[0012] Unter einer erfindungsgemäß eingesetzten äußerst homogenen Titan-Nickel-Legierung wird eine Legierung verstanden, bei der die einzelnen Kristalle im Draht gerichtet sind. Eine derartige äußerst homogene Titan-Nickel-Legierung ist mit den bisher bekannten Nitinol-Verbindungen nicht vergleichbar, wie weiter unten genauer erläutert wird.

[0013] Erfindungsgemäß ist also der Titan-Nickel-Draht im Warmluft­gerät derart befestigt, daß ein Ende relativ zu Trägerplatte, ggfls. direkt an dieser, fixiert ist, während das andere Ende freibeweglich und mit einem Schaltkontakt verbunden ist, so daß es aufgrund von Längenänderungen des Drahtes diesen be­tätigen kann.

[0014] Der Schalter sitzt wie üblich im Stromversorgungskreis für den Heizleiter des Warmluftgeräts.

[0015] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Temperatur­erfassung über größere Bereiche, beispielsweise über die Länge des Nickel-Titan-Drahtes erfolgen. Die erfindungsgemäße Ausge­staltung bietet den weiteren Vorteil, daß selbst durch ein Ziehen des Netzsteckers eine Wiedereinschaltung nicht möglich ist. Der Bereich der erfaßten Temperatur kann insbesondere dadurch vergrößert werden, wenn vorgesehen ist, daß der selbst­kontrahierbare Draht um Umlenkstellen geführt ist, wobei ins­besondere vorgesehen sein kann, daß der selbstkontrahierbare Draht teilbogenförmig innerhalb der durch den Heizleiter be­stimmten Kontur geführt ist und/oder daß ein selbstkontrahier­barer Draht teilbogenförmig um die Außenleiterkontur des Heiz­leiters geführt ist.

[0016] Auch bei lokalen Temperaturerhöhungen kann sich der eingesetzte Nickel-Titan-Faden zusammenziehen. Er behält seine Form auch bei erneutem Unterschreiten seiner Schalttemperatur, bis er wieder mechanisch in seine ursprüngliche Länge gezogen wird, was durch einen rücksetzbaren Mikroschalter möglich ist.

[0017] Der Stromschalter bleibt also solange unterbrochen, bis über eine mechanische Rückstellung die ursprüngliche Länge des Nickel-­Titan-Drahtes wieder hergestellt wird. Damit ist gewährleistet, daß bei nachfolgender Abkühlung ein selbsttätiges Wiederein­ schalten nicht erfolgen kann.

[0018] In der Praxis werden vorzugsweise Drähte mit Nickel-Titan-­Legierung für Übergangstemperaturen von 80° C bis 110° C ein­gesetzt. Bei Ersatz des Nickelanteils durch Palladium werden gegenwärtig Übergangstemperaturen bis zu 170° C erreicht.

[0019] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Figur 1 einen erfindungsgemäß ausgestalteten Heiz­körper für ein Warmluftgerät in Seitenan­sicht; und

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II, insbesondere durch einen Umlenkpunkt für den sich unter Temperaturerhöhung kontrahierenden Draht.

[0020] In der Fig. 1 ist ein Heizkörper 1 zur Erwärmung von Luft darge­stellt, wie er sich in einem Warmluftgerät, wie insbesondere einem Heizlüfter befindet. Der Heizkörper 1 weist einen kreis­scheiben- oder kreisringförmigen Heizleiterträger 2 aus Isolier­material auf. Auf dem Heizleiterträger 2 sind Heizwiderstands­drähte 3 mittels Nieten 4 befestigt. Die Drähte 3 erstrecken sich von ihren Befestigungspunkten im wesentlichen radial oder sternförmig nach außen, so daß der Heizleiter 3 insgesamt mäan­der-oder zick-zack-förmig um den Heizleiterträger 2 herumgeführt ist. Der Heizleiter 3 kann auf seiner Außenseite von Gehäuse­wänden (nicht dargestellt) des Warmluftgeräts umgeben sein.

[0021] Entlang dem Heizleiterträger 2 ist etwa teilkreisförmig ein Draht aus einer äußerst homogenen Titan-Nickel-Legierung ange­ordnet, die auch als Form-Gedächtnis-Legierung bezeichnet wird.

[0022] Derartige geeignete Drähte werden beispielsweise von der Firma Toki über deren Händler Gut Linden in D-8121 Eberfing, Postan­schrift: Postfach 227, D-120 Weilheim unter der Bezeichnung BioMetal vertrieben. Derartige äußerst homogene Nickel-Titan-­Legierungen weisen gegenüber den bis Anfang der 80er Jahre verwendeten herkömmlichen Nickel-Titan-Legierungen, die unter der Bezeichnung Nickinol bekannt waren, eine wesentlich höhere Homogenität und Uniformität der Kristallstruktur, insbesondere keine willkürliche Verteilung der Kristalldomänen, sondern deren gerichtete Anordnung auf. Dies führt dazu, daß die äußerst homogenen Titan-Nickel-Legierungen keine lokalen Überhitzungen oder Extra-Heiße-Stellen bilden, die zu Ermüdungen und bleiben­der Verformung des Materials führen könnten, sondern vielmehr seine Form-Gedächtnis-Charakteristik auch über Millionen von Zyklen beibehält. Durch die Ausrichtung werden Wanderungen oder Verlagerungen zwischen benachbarten Metalldomänen vermieden, die Härtung, Ermüdung und Bruch bedingen könnten.

[0023] Der Titan-Nickel-Draht 5 ist mit einem Ende am Heizleiterträger 2 durch eine mechanische Befestigung 6 direkt fest angebracht. Er könnte auch mittelbar oder indirekt zum Heizleiterträger 2 fixiert sein, beispielsweise an einem diesen umgebenden Ge­häuseteil des Warmluftgerätes, an mit dem Heizleiterträger 2 ver­bundenen starren Streben oder in ähnlicher Weise. Wesentlich ist auf jeden Fall, daß das genannte Ende 5a des Nickel-Titan-­Drahtes relativ zum Heizleiterträger fixiert ist. Der Nickel-­Titan-Draht 5 erstreckt sich von der Festlegungsstelle 6 im dargestellten Ausführungsbeispiel über Umlenkstellen 8 bis zum Hebelarm 9 eines Mikroschalters 10, an dem der Draht 5 mit seinem dem festgelegten Ende 5a abgewandten freien Ende 7 befestigt ist.

[0024] Während die Umlenkstellen grundsätzlich in einfachster Weise durch Stifte oder am Heizleiterträger 2 befestigte Ösen, durch die der Draht 5 hindurchgeführt ist, gebildet werden könnten, sieht die in Fig. 2 dargestellte bevorzugte Ausgestaltung vor, daß am Heizleiterträger 2 mittels einem Niet 13 eine Umlenk­ scheibe 14 angebracht ist, die in ihrem Außenumfang in bevor­zugter Weise eine Nut 12 aufweist, in der der Draht 5 einliegt. Die Scheibe 14 kann am Niet 13 drehbar befestigt sein.

[0025] Der Mikroschalter 10 ist ein herkömmlicher Mikroschalter mit Rückstellmöglichkeit, der nach Öffnen seines Kontaktes wieder von Hand in den geschlossenen Zustand übergeführt werden kann.

[0026] Wenn sich im Bereich des Nickel-Titan-Drahtes 5 eine gegenüber den normalen Betriebsbedingungen des Heizkörpers 1 bzw. des Warmluftgeräts, in dem dieser eingesetzt ist, erhöhte Temperatur ergibt, so kontrahiert der Nickel-Titan-Draht 5 und öffnet damit den Mikroschalter 10, so daß die Stromzufuhr zum über diesen versorgten Heizleiter 3 unterbrochen wird und dieser abkühlen kann. Über seinen Rückstellknopf (nicht dargestellt), kann der Mikroschalter 10 dann, nachdem die Bedingungen, die zum Abschalten geführt haben, wie ein über dem Warmluftgerät zum Trocknen gehängtes Handtuch etc.,wieder manuell einge­schaltet werden.

Ansprüche

1. Warmluftgerät mit einem Heizkörper mit einem Heizlei­terträger und einem von diesem getragenen Heizleiter­draht und mit einem Überhitzungsschutz, wobei sich in der Stromversorgung des Heizleiterdrahts ein durch ein temperaturempfindliches Teil beaufschlagter Schal­ter befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das tempera­turempfindliche Teil ein gegenüber seinen Querschnitts­abmessungen wesentlich längeres Drahtstück (5) aus Memory-Material ist, daß das Drahtstück über einen größeren Bereich des Heizkörpers derart gespannt ist, daß das Drahtstück einseitig mit einem Ende (5a) rela­tiv zum Heizleiterträger (2) festgelegt ist und mit seinem anderen freien Ende (7) an einem beweglichen Schaltteil (9) des Schalters (10) angreift.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstkontrahierbare Draht (5) um Umlenkstellen (8) geführt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstkontrahierbare Draht (5) teilbogenförmig innerhalb der durch den Heizleiter (3) bestimmten Kontur geführt ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß ein selbstkontrahierbarer Draht teilbogenförmig um die Außenleiterkontur des Heiz­leiters (3) geführt ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Umlenkstellen mit dem Draht (5) aufnehmenden Nuten (12) versehene Umlenkscheiben (14) aufweisen.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkscheiben (14) drehbar angeordnet sind.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Heizkörper (1) mit zylindrischer Kontur der selbstkontrahierbare Draht (5) axial oder koaxial gespannt ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Drahtstück (5) aus Memory-­Metall besteht.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Drahtstück (5) aus hochhomo­genem Material besteht.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Drahtstück (5) aus Material mit gerichteten Kristallen besteht.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Drahtstück (5) aus einer Titan-­Nickel-Legierung besteht.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Drahtstück (5) aus einer Palla­dium-Titan-Legierung besteht.

Zeichnung