Heizdrahtanordnung

Abstract

 Beschrieben wird eine Heizdrahtanordnung mit einem flächigen Trägersubstrat, auf dessen wenigstens einen Oberseite ein Heizdraht derart vorgesehen ist, dass wenigstens Teilbereiche des Trägersubstrates möglichst homogen beheizbar sind, mit einem, mit einer Oberseite des Trägersubstrates in Wirkverbindung tretenden Haftvermittlers, durch den das Trägersubstrat mittel- oder unmittelbar mit einer Oberfläche eines zu beheizenden Gegenstandes in einen innigen und dauerhaften Flächenkontakt bringbar ist.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes wenigstens ein linienförmiger Bereich vorgesehen ist, der eine Unterbrechung im Flächenkontakt zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes darstellt und sich wenigstens bis zu einem Rand des Flächenkontaktes zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes erstreckt und als Entlüftungskanal dient, und
dass zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes wenigstens ein Abstandshalterelement eingebracht ist, das die Unterbrechung im Flächenkontakt bewirkt.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Heizdrahtanordnung mit einem flächigen Trägersubstrat, auf dessen wenigstens einen Oberseite ein Heizdraht derart vorgesehen ist, dass wenigstens Teilbereiche des Trägersubstrates möglichst homogen beheizbar sind, mit einem, mit einer Oberseite des Trägersubstrates in Wirkverbindung tretenden Haftvermittlers, durch den das Trägersubstrat mittel- oder unmittelbar mit einer Oberfläche eines zu beheizenden Gegenstandes in einen innigen und dauerhaften Flächenkontakt bringbar ist.

Stand der Technik

[0002] Heizdrahtanordnungen der vorstehend genannten Gattung stellen Flächenheizelemente dar, die einen großflächigen Wärmeübergang zu einem zu beheizenden Gegenstand, der mit dem Flächenheizelement in thermischem Kontakt steht, bewirken. Bekannte Flächenheizdrahtanordnungen bestehen aus einer hitzebeständigen Trägerfolie, deren Folienstrukturen Temperaturen von bis zu 600 bis 700° C widerstehen. Auf der Trägerfolie ist vorzugsweise meanderförmig ein Heizdraht derart aufgebracht, dass der Heizdraht nahezu die gesamte Trägerfolienoberfläche mit gleichbeabstandeten Mäanderabständen überdeckt.

[0003] Aus Gründen mechanischen Schutzes sowie zur elektrischen Isolierung ist der Heizdraht von einer zweiten Folienschicht überdeckt, die mittels üblicher Klebetechnik mit der Trägerfolie in innigen Kontakt gebracht wird und den Heizdraht einschließt vollständig. Hierbei sind vorzugsweise Trägerfolie und Abdeckfolie aus dem gleichen hitzebeständigen Kunststoffmaterial gefertigt.

[0004] Flächige Heizdrahtanordnungen können aufgrund ihrer Flexibilität auf ebenen oder gekrümmten Körperoberflächen aufgebracht werden, die es gilt, nahezu homogen über ihre gesamte Körperfläche zu beheizen. Beispielsweise können auf diese Weise Gefäßheizungen realisiert werden. Hierzu sind an den Gefäßaussenwänden die flächigen Heizdrahtanordnungen entsprechend angebracht.

[0005] Aus Gründen eines möglichst guten Wärmeüberganges zwischen der flächigen Heizdrahtanordnung und dem flächig zu beheizenden Gegenstand sollte der Flächenkontakt zwischen der Heizdrahtanordnung und der zu beheizenden Oberfläche möglichst innig und ohne Unterbrechungen sein, zumal bereits kleinste Lufteinschlüsse zwischen der Trägerfolie und der Oberfläche des Gegenstandes zum einen den Wärmeübergang entscheidend verschlechtern und zum anderen infolge des verschlechterten Wärmeüberganges eine lokale Überhitzung des Heizdrahtes und der Trägerfolie bewirken, die die flächige Heizdrahtanordnung irreversibel zu schädigen vermag.

[0006] Üblicherweise wird die Trägerfolie über eine Klebstoffschicht mit der zu beheizenden Oberfläche in innigen Kontakt gebracht. Um die vorstehend genannten Lufteinschlüsse weitgehend auszuschließen, bedarf es besonderer Sorgfalt. Bereits kleinste Unebenheiten oder Materialüberdehnungen innerhalb der Trägerfolie führen jedoch unvermeidbar zu den ungewollten Lufteinschlüssen. Auch ist es nahezu unvermeidbar, an gekrümmt verlaufenden Oberflächen die Heizdrahtfolienanordnung flächig auf die Oberflächenkontur in der gewünschten Weise aufzukleben. Hinzukommt, dass sich beim Heizbetrieb Gase bilden können, die zwischen der Trägerfolie und der zu beheizenden Oberfläche eingefangen sind. Aber nicht nur zwischen der Trägerfolie und der zu beheizenden Oberfläche, sondern auch zwischen der Trägerfolie und der Abdeckfolie können sich derartige Gaseinschlüsse ausbilden. Derartige Gasbildungen können aus temperaturbedingten Ausgasprozessen aus der Trägerfolie bzw. der Abdeckfolie selbst oder dem Oberflächenmaterial des zu beheizenden Gegenstandes herrühren.

[0007] Vergleichbare Heizvorrichtungen sind der US 3,946,193 sowie der US 4,314,144 zuentnehmen. In beiden Fällen sind jedoch keine Massnahmen beschrieben, auf welche Weise dem vorstehenden Problem Einhalt geboten werden kann.

[0008] In der DE 195 37 323 A1 ist eine wiederlösbare, selbstklebende BefestigungsVorrichtung beschrieben, bei der zur Vermeidung von Lufteinschlüssen auf einer Befestigungsoberfläche, auf der die selbstklebende Oberfläche aufbringbar ist, Vertiefungen vorgesehen sind. Dies bedarf jedoch einer unabhängig vom eingesetzten Klebemittel vorherigen Oberflächenbehandlung der mit dem Klebemittel zu beaufschlagenden Befestigungsoberfläche. Dies ist verfahrenstechnisch aufwendig.

Darstellung der Erfindung

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizdrahtanordnung mit einem flächigen Trägersubstrat, auf dessen wenigstens einen Oberseite ein Heizdraht derart vorgesehen ist, dass wenigstens Teilbereiche des Trägersubstrates möglichst homogen beheizbar sind, mit einem, mit einer Oberseite des Trägersubstrates in Wirkverbindung tretenden Haftvermittlers, durch den das Trägersubstrat mittel- oder unmittelbar mit einer Oberfläche eines zu beheizenden Gegenstandes in einen innigen und dauerhaften Flächenkontakt bringbar ist, derart weiterzubilden, dass das Auftreten von Luft- oder Gaseinschlüssen zwischen der Oberfläche des zu beheizenden Gegenstandes und des Trägersubstrates weitgehend ausgeschlossen werden kann bzw. dass bereits bei der Klebung vorhandene Lufteinschlüsse ohne Beschädigung des Trägersubstrates sowie der Heizdrahtanordnung leicht beseitigt werden können. Überdies soll die erfindungsgemäße Heizdrahtanordnung einen sicheren und langlebigen Betrieb gewährleisten, bei dem ein lokales Überhitzen aufgrund von Wärmestaubildungen innerhalb der Heizdrahtanordnung vermieden werden kann. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sollen für den Anwender keinen oder zumindest einen nur geringen zusätzlichen Aufwand sowohl für die Montage als auch für die Beseitigung der möglicherweise auftretenden Luft- oder Gaseinschlüsse bieten. Die Maßnahmen sollen überdies günstig in der Herstellung sein, so dass die herstellungsbedingten Kosten für die gesamte Heizdrahtanordnung nahezu unbeeinflusst bleiben.

[0010] Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 oder 4 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren zu entnehmen.

[0011] Erfindungsgemäß ist die Heizdrahtanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weitergebildet, dass zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes wenigstens ein linienförmiger Bereich vorgesehen ist, der eine Unterbrechung im Flächenkontakt zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes darstellt und sich wenigstens bis zu einem Rand des Flächenkontaktes zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes erstreckt und als Entlüftungskanal dient, und
dass zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes wenigstens ein Abstandshalterelement eingebracht ist, das die Unterbrechung im Flächenkontakt bewirkt.

[0012] Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zwischen der folienartig ausgebildeten Heizdrahtanordnung und der zu beheizenden Oberfläche, auf die das, vorzugsweise mit einem Haftvermittler versehene, folienartig ausgebildete Trägersubstrat ganzflächig aufgebracht wird, eine Art von Entlüftungskanälen einzubringen, über die zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes eingeschlossene Luft- oder Gasblasen gezielt seitlich abgeführt werden können. Durch sogenannten Entlüftungskanäle, die ihrerseits eine gezielte Unterbrechung im Flächenkontakt zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes darstellen, können Luft- oder Gaseinschlüsse entweichen, die sich auch vom Entlüftungskanal beabstandet gebildet haben, durch entsprechend manuelles Andrücken gegen die Lufteinschlüsse in Richtung der Unterbrechungen bzw. Entlüftungskanäle wandern bis sie die Unterbrechungen erreicht haben.

[0013] Andererseits können während des Heizbetriebes durch lokal auftretende Gasbildungen Luft- oder Gaseinschlüsse zwischen dem Trägersubstrat und der zu beheizenden Oberfläche entstehen. Auch derartige Gaseinschlüsse können in besagter Weise durch manuelles Verpressen in Richtung der vorgesehenen Unterbrechungen bewegt werden. Es stellte sich jedoch heraus, dass sich durch thermische Gasausdehnung die Gaseinschlüsse selbständig über die Entlüftungskanäle beseitigen. Nur bei besonders hartnäckigen, d.h. großen Gaseinschlüssen ist ein manuelles verpressen notwendig.

[0014] Erfindungsgemäß werden die Unterbrechungen durch gezieltes Einbringen von Abstandshalteelementen gebildet, die beispielsweise in Form eines Drahtes ausgebildet sind, der sich vorzugsweise von einer Seite des Flächenkontaktes zu einer anderen Seite des Flächenkontaktes linienhaft erstreckt. Je nach Größe des Flächenkontaktes zwischen dem Trägersubstrat und der zu beheizenden Oberfläche ist es vorteilhaft, eine Vielzahl durch den Draht vorgegebene Entlüftungskanäle zu bilden, so dass eine Vielzahl in etwa gleich beabstandeter parallel verlaufender Drähte zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes vorgesehen sind.

[0015] Alternativ oder in Kombination zur Verwendung eines Abstandshaltelementes in Form eines Drahtes ist es auch möglich, die Unterbrechung durch eine, in der Trägerfolie eingebrachte Prägung zu erhalten, die beispielsweise in Form einer V-förmigen Nut ausgebildet ist. Beim Aufbringen der Trägerfolie auf die Oberfläche des zu beheizenden Gegenstandes ist dabei zu beachten, dass die Prägung der Trägerfolie nicht in innigen Oberflächenkontakt gebracht wird, so dass die Nutform erhalten bleibt.

[0016] Zur Vermeidung von sich zwischen der Träger- und Abdeckfolie ausbildenden Gaseinschlüssen, die sich während der Heizphase aus den vorstehend genannten Gründen auch innerhalb der Heizdrahtanordnung bilden können, ist es darüberhinaus besonders vorteilhaft, dass die zwischen der Trägerfolie und der Abdeckfolie eingebrachten Heizdrähte zumindest eine der beiden Folien seitlich überragen, so dass sich längs der Heizdrähte ausbildende Gasansammlungen zwischen beiden Folien über die Seitenkanten der Heizdrahtanordnung entweichen können.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0017] Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisierte perspektivische Darstellung der Heizdrahtanordnung mit Abstandshalteelementen,

Fig. 2 schematisierte perspektivische Darstellung der Heizdrahtanordnung mit Prägung in der Trägerfolie.

Fig. 3 schematisierte perspektivische Darstellung der Heizdrahtanordnung mit Abstandshalteelementen und seitlich überragende Heizdrähten.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

[0018] In Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung eine Heizdrahtanordnung 1 dargestellt, die flächig auf einer Oberfläche eines zu beheizenden Gegenstandes 2 aufgebracht ist.

[0019] Die Heizdrahtanordnung 1 weist ein folienartig ausgebildetes Trägersubstrat 3 auf, das aus einem hitzebeständigen Kunststoffmaterial besteht. Unmittelbar auf einer Oberseite des Trägersubstrats 3 ist vorzugsweise meanderförmig ein Heizdraht 4 vorgesehen, der im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 von einer weiteren Deckfolie 5 aus Gründen eines mechanischen Schutzes sowie elektrischer Isolierung abgedeckt ist. (Aus Gründen der besseren Darstellung ist die Deckfolie 5 nur teilweise dargestellt). Die flächig ausgebildete Heizdrahtanordnung ist flexibel bezüglich ihrer Flächennormalen ausgebildet, so dass es auch möglich ist, die folienartig ausgebildete Heizdrahtanordnung 1 auf gekrümmte Oberflächen flächig aufzubringen.

[0020] In an sich bekannter Weise wird die folienartige Heizdrahtanordnung 1 vermittels einer Klebschicht 6 flächig und weitgehend bündig an der Oberfläche des Gegenstandes 2 fixiert.

[0021] Aus den obenstehend genannten Gründen bilden sich jedoch unvermeidbar Lufteinschlüsse zwischen der folienartigen Heizdrahtanordnung 1 und der Oberfläche 2, die es gilt, zu vermeiden bzw. zu beseitigen. Hierzu weist die Ausführungsform gemäß Fig. 1 eine Vielzahl von Einzeldrähten 7 auf, die zwischen der folienartig ausgebildeten Heizdrahtanordnung 1 und der Oberfläche des Gegenstandes 2 eingebracht sind. Die einzelnen Drähte 7, die zueinander parallel und weitgehend gleich beabstandet angeordnet sind, überragen dabei beidseitig die folienartig ausgebildete Heizdrahtanordnung 1. Die eingebrachten Drähte 7 führen zu einer linienhaften, lokalen Beabstandung des Trägersubstrats 3 von der Oberfläche des Gegenstandes 2 und bilden beidseitig zum Drahtverlauf 7 zwei Entlüftungskanäle 8 (siehe hierzu Detaildarstellung in Fig. 1, die einen Querschnitt durch einen Drahtverlauf 7 zeigt). Die folienartig ausgebildete Heizdrahtanordnung 1 wird lokal durch den Draht 7 von der Oberfläche des Gegenstandes 2 abgehoben und bildet zwei kanalartig ausgebildete Hohlräume 8, die Entlüftungskanäle. Da die Entlüftungskanäle 8 bis zum Rand der folienartig ausgebildeten Heizdrahtanordnung 1 reichen, können auf diesem Wege Gase aus dem Inneren der Heizdrahtanordnung seitlich nach außen gelangen. Haben sich während des Aufbringens Lufteinschlüsse zwischen der folienartig ausgebildeten Heizdrahtanordnung 1 und der Oberfläche des Gegenstandes 2 gebildet, so können diese durch manuelles Andrücken in Richtung der Entlüftungskanäle 8 bewegt werden, so dass die eingeschlossene Luft seitlich über die Entlüftungskanäle 8 entweichen kann. Auch hat der Betrieb der folienartig ausgebildeten Heizdrahtanordnung gezeigt, dass bei entsprechender Gasbildung durch lokale Ausdampfprozesse, die aus dem Folienmaterial selbst oder der Klebeschicht im Wege der Erhitzung herrühren, selbständig zu den Entlüftungskanälen 8 wandern und sich auf diese Weise von alleine seitlich entweichen.

[0022] Die gegenseitige Beabstandung zweier benachbarter Drähte 7 hängt von der Dimensionierung der folienartig ausgebildeten Heizdrahtanordnung 1 ab. Grundsätzlich gilt, dass je breiter die Erstreckung der Heizdrahtanordnung ist, um so näher sollten die einzelnen Drähte 7 zusammenrücken.

[0023] In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform der folienartig ausgebildeten Heizdrahtanordnung 1 dargestellt, die auf der Oberfläche des Gegenstands 2 aufgebracht ist. Alternativ zu der in Fig. 1 verwendeten Drähte 7 sieht die Trägerfolie der folienartig ausgebildeten Heizdrahtanordnung 1 parallel verlaufende Prägungen 9 vor, die in Art von V-Nuten ausgebildet sind. Auch derartige Prägungen 9 stellen Unterbrechungen zwischen der Haftung des Trägersubstrats 3 auf der Oberfläche des Gegenstandes 2 dar, durch die Gase bzw. Luft seitlich entweichen können.

[0024] Selbstverständlich können Kombinationen aus den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Maßnahmen zu einer weiteren, verbesserten Ausführungsform führen. Alle vorstehend beschriebenen Maßnahmen haben jedoch gemein, dass Gas- bzw. Luftblasen zwischen der folienartig ausgebildeten Heizdrahtanordnung 1 und der Oberfläche des Gegenstandes 2 durch gezielt eingebrachte "Entlüftungskanäle 8" seitlich entweichen können. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Heizdrahtanordnung aufgrund der Vermeidung lokaler Überhitzungen entscheidend verbessert werden. Überdies stellen die Maßnahmen kostengünstige Maßnahmen dar, die mit einfachen und billigen Mitteln zu einer entscheidenden Steigerung der Lebensdauer einer flächigen Heizdrahtanordnung führen.

[0025] In Figur 3 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform dargestellt, die vergleichbar zu Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Heizdrahtanordnung zeigt. Zu den bereits eingeführten Bezugszeichen möge auf die Figur 1 Bezug genommen werden. Zur Vermeidung von sich zwischen der Trägerfolie 3 und der Abdeckfolie 5 im Wege der Erhitzung ausbildenden Gasansammlungen ist die Abdeckfolie 5 längs zumindest einer Seitenkante 51 nicht bündig mit der Trägerfolie 2 abgeschlossen. Längs dieser Seitenkante 51 der Abdeckfolie 5 überragen die Heizdrähte 4 die Abdeckfolie 5, so dass Gasansammlungen zwischen der Träger- und Abdeckfolie längs zu den Heizdrähten 4 über die Seitenkante 51 entweichen können.

Bezugszeichenliste

[0026] 

1

Heizdrahtanordnung

2

Zu beheizender Gegenstand

3

Trägersubstrat

4

Heizdraht

5

Deckfolie

51

Seitenkante

6

Klebeschicht

7

Draht

8

Entlüftungskanal

9

Prägung

Ansprüche

1. Heizdrahtanordnung mit einem flächigen Trägersubstrat, auf dessen wenigstens einen Oberseite ein Heizdraht derart vorgesehen ist, dass wenigstens Teilbereiche des Trägersubstrates möglichst homogen beheizbar sind, mit einem, mit einer Oberseite des Trägersubstrates in Wirkverbindung tretenden Haftvermittlers, durch den das Trägersubstrat mittel- oder unmittelbar mit einer Oberfläche eines zu beheizenden Gegenstandes in einen innigen und dauerhaften Flächenkontakt bringbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes wenigstens ein linienförmiger Bereich vorgesehen ist, der eine Unterbrechung im Flächenkontakt zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes darstellt und sich wenigstens bis zu einem Rand des Flächenkontaktes zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes erstreckt und als Entlüftungskanal dient, und
dass zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes wenigstens ein Abstandshalterelement eingebracht ist, das die Unterbrechung im Flächenkontakt bewirkt.

2. Heizdrahtanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalterelement als Draht oder in Art eines Drahtes ausgebildet ist.

3. Heizdrahtanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalterelement beidseitig den Flächenkontakt überragt.

4. Heizdrahtanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes wenigstens ein linienförmiger Bereich vorgesehen ist, der eine Unterbrechung im Flächenkontakt zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes darstellt und sich wenigstens bis zu einem Rand des Flächenkontaktes zwischen dem Trägersubstrat und der Oberfläche des Gegenstandes erstreckt und als Entlüftungskanal dient, und
dass das Trägermaterial wenigstens eine linienförmige konkave Prägung aufweist, die die Unterbrechung im Flächenkontakt bildet.

5. Heizdrahtanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung in Art einer V-Nut ausgebildet ist.

6. Heizdrahtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite des Trägersubstrats, auf der der Heizdraht vorgesehen ist, mit einer Abdeckfolie überdeckt ist, und
dass der Heizdraht längs wenigstens einer Seitenkante der Abdeckfolie oder des Trägersubstrats die Abdeckfolie und/oder das Trägersubstrat überragt.

Zeichnung