Die Erfindung betrifft einen Heizleiter, der in einem geometrischen Muster in einen Strahlungsheizkörper eines Kochfeldes einbaubar ist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In der DE 42 29 375 A1 und der EP 0 585 831 A2 ist ein aus einem Flachband bestehender Heizleiter beschrieben. Das gewünschte spiralförmige geometrische Muster wird dadurch gebildet, daß das Flachband in entsprechenden Windungen auf dem Isolierboden des Strahlungsheizkörpers verlegt wird. Dabei sind die großen Oberflächen benachbarter Flachbandabschnitte einander zugewandt. Dem Kochfeld sind nur die schmalen Kanten des Flachbandes zugewandt.
Nach der DE 38 00 676 A1 ist ein solcher Flachband-Heizleiter in einem sterförmigen geometrischen Muster verlegt.
Solche Flachband-Heizleiter sind aufwendig in der Verlegung und in ihrer Fixierung am Isolierboden. Ihre dem Kochfeld zugewandten schmalen Kanten bedekken nur einen kleinen Teil des Kochfeldes.
In der EP 0 175 662 B1 ist ein Heizleiter beschrieben, dessen geometrisches Muster durch Stanzen aus einem eine Metallfolie einschließenden Folienlaminats gebildet ist. Dieser Heizleiter eignet sich nur für Temperaturen bis maximal 400°C und ist somit für einen Strahlungsheizkörper nicht verwendbar. Eine Biegbarkeit des Heizleiters ist hier erwünscht, weil er in Fahrzeugsitze eingebaut werden soll. Zwischen den Stromanschlüssen besteht ein Hilfssteg, der nach dem elektrischen Anschließen herauszuschneiden ist.
Die US-A-3,495,328 offenbart eine elektrische Heizeinheit, die aus einzelnen Heizstegen gebildet ist, die in einem parallelen Abstand zueinander in der Einheit angeordnet sind. Für die parallele Anordnung sorgen zwischen die Heizstege eingesetzte Distanzelemente. Im äußeren Randbereich sind jeweils sehr dünne Stege eingerichtet, die nur für eine gewisse Stabilität der elektrischen Heizeinheit während des Fertigungsvorganges und des Transportes sorgen. Diese sehr dünnen Heizstege werden durch Anlegen einer geeigneten elektrischen Spannung ausgebrannt, so daß sich erst nach dem Durchtrennen dieser sehr dünnen Heizstege eine elektrisch funktionsfähige Heizeinheit ergibt.
In der US-A-4,286,377 ist eine Widerstandsheizeinrichtung beschrieben worden, die aus parallel zueinander angeordneten Heizstegen gebildet ist. Diese elektrische Heizeinheit besteht insgesamt aus einer Metallfolie, bei der in einem inneren und in einem äußeren Bereich die Heizstege durch meanderförmige Linienführung geformt worden sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Heizleiter der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der einfach im Strahlungsheizkörper montierbar ist und gute Abstrahlungseigenschaften aufweist.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.
Ein derartiger Heizleiter ist wegen der Dünne der Metallfolie, in diesem Fall 0,05 mm bis 0,1 mm, und der Größe des Durchmessers des geometrischen Musters, beispielsweise 10 cm bis 30 cm, ein empfindliches, wenig formstabiles Gebildet, das sich in sich selbst leicht biegt und in dem sich die Heizstege leicht biegen. Dadurch ist die Hantierbarkeit beim Transport und bei der Montage erschwert.
Um den Heizleiter zu stabilisieren, läßt man beim Austrennen des Heizleiters aus der Metallfolie Stabilisierungsstege bestehen, die zu einer gewissen Versteifung der Struktur des Heizleiters führen, so daß dessen Transport und Montage wenig störanfällig ist. Die Stabilisierungsstege bilden jedoch zwangsläufig im Heizleiter unerwünschte elektrische Kurzschlüsse der Heizstege. Sie müssen vor dem Betrieb beseitigt werden. Dies geschieht durch Anlegen einer elektrischen Spannung, die in den Stabilisierungsstegen zu einem Strom führt, der diese so aufheizt, daß sie durchbrennen. Die Heizstege werden dabei nicht geschädigt, da ihre Breite wesentlich größer als die der Stabilisierungsstege ist. Die Dicke der Stabilisierungsstege und der Heizstege ist gleich groß, weil sie aus der gleichen Metallfolie stammen.
Vorzugsweise sind jeweils zwei benachbarte Heizstege mit Haltelaschen oder Verbindungsstegen verbunden und zwischen benachbarten Haltelaschen bzw. Verbindungsstegen bestehen die Stabilisierungsstege. Um eine glatte Außenkontur des geometrischen Musters zu erreichen, verlaufen die Stabilisierungsstege außen am geometrischen Muster.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
Der Heizleiter ist in einem gewünschten geometrischen Muster aus einer dünnen, durchgehend gleich dicken Metallfolie, beispielsweise durch einen Schneidvorgang, Stanzvorgang oder Ätzvorgang, ausgetrennt. Die Dicke der Metallfolie beträgt beispielsweise etwa 0,05 mm bis 0,1 mm. Der Heizleiter bildet Heizstege(1), deren Breite im Zusammenhang mit dem spezifischen elektrischen Widerstand der Metallfolie so gewählt ist, daß die Heizstege im Betrieb aufglühen. Sie nehmen dabei Temperaturen über 600°C bis 1100°C an. Die Breite der Heizstege ist wesentlich größer als ihre Dicke, d.h. die Dicke der Metallfolie. Die Breite beträgt etwa 2mm bis 4mm. Die Breite der Heizstege liegt in der Ebene des geometrischen Musters.
Die Heizleiter nach den Fig. 1 bis 3 weisen äußere Haltelaschen(2) auf, die auf einem bei Kochfeldern üblichen Kreisumfang liegen. Die äußeren Haltelaschen(2) verbinden jeweils zwei zueinander parallele Heizstege(1). Innere Haltelaschen(3) verbinden die parallelen Heizstege (1) an ihrer den Haltelaschen(2) abgewandten Seite, so daß im Endergebnis die Heizstege(1) elektrisch in Reihe liegen. Außerdem sind am Heizleiter Stromanschlüsse(4) ausgebildet. Die äußeren Haltelaschen(2), die inneren Haltelaschen(3) und die Stromanschlüsse(4) sind derart breiter als die Heizstege(1), daß sie im Betrieb nicht auf Glühtemperatur kommen.
Bei dem Heizleiter nach Fig. 1 verlaufen die Heizstege(1) in einem rechten und linken Halbkreis jeweils parallel. Die inneren Haltelaschen(3) liegen dabei in zwei Reihen einer diagonalen Zone der Kreisform. Jeweils zwischen zwei benachbarten äußeren Haltelaschen(2) und inneren Haltelaschen(3) sowie den Stromanschlüssen(4) bestehen Stabilisierungsstege(5). In den Figuren sind zur Vereinfachung nicht alle Stabilisierungsstege mit 5 bezeichnet. Die Stabilisierungsstege(5) sind bei dem Austrennvorgang des Heizleiters aus der Metallfolie stehengelassen. Die stromdurchflossene Breite der Stabilisierungsstege(5) ist wesentlich kleiner als die der Heizstege(1).
Durch die Stabilisierungsstege(5) ist eine Versteifung des Heizleiters erreicht. Außerdem ist gewährleistet, daß die Heizstege(1) beim Transport und bei der Montage nicht ausknicken können.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Heizleiter aus sechs im wesentlichen gleichen Segmenten zusammengesetzt, die an Verbindungsstellen(6) elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Jedes Segment weist äußere Haltelaschen(2) und innere Haltelaschen(3) auf. Zwischen benachbarten Haltelaschen bestehen jeweils Stabilisierungsstege(5), die auch hier nicht alle bezeichnet sind. Die Stabilisierungsstege(5) der äußeren Haltelaschen(2) liegen auf dem Außenumfang der Kreisform. Es ergibt sich dadurch eine glatte Außenkontur, die ein Verhaken verhindert.
Der Heizleiter nach Fig. 3 weist ein sternförmiges Muster auf. Jeweils ein Paar paralleler Heizstege(1) bilden einen Strahl des sternförmigen Musters. Alle äußeren Haltelaschen(2), die jeweils ein Heizstegpaar verbinden, liegen auf dem Kreisumfang. Die Strahlen sind abwechselnd radial unterschiedlich lang, wobei die inneren Haltelaschen(3), die jeweils ein Heizstegpaar verbinden, auf Kreisen unterschiedlicher Durchmesser liegen. Stabilisierungsstege(5) sind hier zwischen den äußeren Haltelaschen(2) vorgesehen. Außerdem sind Stabilisierungsstege(5) zwischen den inneren Haltelaschen(3) und benachbarten Heizstegen(1) vorgesehen.
Bei dem Heizleiter nach Fig. 4 sind radiale Heizstege(1) außen mit Verbindungsstegen(7) und innen mit Verbindungsstegen (8) verbunden. Die Verbindungsstege(7,8) übernehmen die Funktionen der Haltelaschen(2,3). Speziell die äußeren Verbindungsstege(7) können auch so ausgebildet sein, daß sie im Betrieb glühen. Jeweils zwischen den äußeren Verbindungsstegen(7) und den inneren Verbindungsstegen(8) bestehen Stabilisierungsstege(5).
In Fig. 5 ist ein Heizleiter mit einem spiralförmigen Muster dargestellt. Zur Stabilisierung der Spiralform während des Transports und der Montage sind zwischen benachbarten Windungen des Heizstegs(1) die Stabilisierungsstege(5) vorgesehen. Diese verlaufen nach Fig. 5 auf vier radialen Linien.
Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche weitere Anordnungen der Stabilisierungsstege(5). Die Stabilisierungsstege(5) werden in Abhängigkeit vom jeweiligen geometrischen Muster des Heizleiters immer so angeordnet, daß sich die gewünschte Versteifung ergibt.
Der aus der Metallfolie ausgetrennte, die Stabilisierungsstege(5) aufweisende Heizleiter wird auf einen üblichen, in einem Blechtopf angeordneten Isolierboden aufgelegt. Anschließend werden die Haltelaschen(2,3) mittels Halteteilen fixiert. Danach wird dann an die Stromanschlüsse(4) oder an andere geeignete Stellen des Heizleiters eine gleichförmige oder impulsförmige elektrische Spannung angelegt. Diese Spannung führt zu einem Stromfluß in den Stabilisierungsstegen(5). Die Stabilisierungsstege(5) erhitzen sich dabei so stark, daß sie durchbrennen und damit nicht mehr elektrische Kurzschlüsse zwischen den Heizstegen(1) darstellen. Nach dem Durchbrennen bzw. Durchschmelzen der Stabilisierungsstege(5) ist der Strahlungsheizkörper betriebsbereit und läßt sich unter einer Glaskeramikplatte in Betrieb nehmen.
Eine zusätzliche Versteifung des Heizleiters kann dadurch erreicht werden, daß die Heizstege(1) im Querschnitt U- oder V-förmig profiliert werden. Die Profilierung wird nach dem Austrennen des Heizleiters aus der Metallfolie und vor dessen Montage im Strahlungsheizkörper geschaffen.