陶瓷加热电阻、电加热元件和用于加热流体的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于布置在加热流体、优选空气用的电加热元件（9）的管形元件（8）中的陶瓷加热电阻（1），其中加热电阻（1）可以通过烧结具有至少一种陶瓷原材料的坯体制成，加热电阻（1）具有电绝缘成分和导电成分，并且电绝缘成分形成基体，在其中容纳有导电成分。本发明专利技术还涉及一种用于加热流体、优选空气的电加热元件（9），其具有至少一个被流体流过或可流过的管形元件（8），并且本发明专利技术还涉及一种用于加热流体、优选空气的设备（17、19），其具有至少一个这种加热元件（9）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷加热电阻、电加热元件和用于加热流体的设备
本专利技术涉及一种用于布置在加热流体、优选空气用的电加热元件的管形元件中的陶瓷加热电阻，其中加热电阻可以通过烧结具有至少一种陶瓷原材料的坯体制成，加热电阻具有电绝缘成分和导电成分，并且电绝缘成分形成基体，在其中容纳有导电成分。在此涉及由金属的和矿物的成分构成的复合材料。在该关系下，加热电阻理解为电加热元件的在电流流动时主动产生和输出热量的部分。本专利技术此外还涉及一种用于加热流体、优选空气的电加热元件，其具有被流体流过的至少一个管形元件和陶瓷加热电阻，陶瓷加热电阻布置或可布置在管形元件中。此外，本专利技术还涉及一种用于利用这种加热元件加热流体、优选空气的设备。
技术介绍
公开文献DE2349743A描述了一种用于高的温度的电阻元件，其具有通过导电的、具有螺旋形状的带形成的白热的区域和一对与该区域连接的连接导体。电阻元件在此基本上由具有圆形的横截面的薄的管构成，其外壁至少部分至少通过螺旋形构造的缺口来开缝，其中中间的管轴线同时是螺旋形的缺口的螺旋轴线。电阻元件具有管形的、多孔的、由碳化硅构成的骨架，难以熔化的、金属导电的附加物、如硅化钼渗入该骨架中，以便完全填充骨架的所有空心空间。管形的电阻元件因此可以利用非常薄的壁制成，以便能够在其表面上实现更大的能量输出，而管形的电阻元件同时具有改进的机械强度和用于电阻的正温度系数。上述的电阻元件的缺点是，与电阻元件的总尺寸相比，在管形体中的表面的很小的尺寸，该表面对于热能传输到包围和/或流过并且绕流电阻元件的介质、例如液体或气体来说是有效的。在此已经假定的是，借助电阻元件加热的流体主要绕流电阻元件。附加地，必须基本上假定的是，流体的优选流动方向平行于中间的轴线、即管的对称轴线地存在，电阻元件基本上由管构成。此外，流体流的横截面可以仅稍微大于电阻元件的横截面，因为否则不能够将热能有效传输到流体流的绕流（并且没有流过）管的部分。因为管形的电阻元件仅应该具有很小的材料厚度、即管壁的很小的厚度，所以对于热能传输来说有效的表面通过管壁中的一个或多个螺旋形的缺口也仅不太明显地增大。此外，从现有技术通常已知了用于加热流体的电加热元件或加热电阻，其由碳化硅陶瓷或其他的陶瓷构成，然而，碳化硅陶瓷的制造由于需要的高的烧结温度是相对昂贵的，并且因此尤其对于该区域中的加热元件来说是不经济的。因此常见的是，在形式为单孔管或多孔管的被流体流过的加热元件中，拉入螺旋形的加热线，并且使加热线电气串联。陶瓷管在此用作电和热的绝缘体。加热螺旋必须耗费地用手拉到管中。该结构此外容易受到污染，并且必须同样基于加热螺旋通过热负载导致的磨损、结合污染问题被定期更换。用于基于这种加热元件或加热电阻加热流体的设备因此是维护密集的。
技术实现思路
从由讨论的现有技术产生的问题出发，本专利技术的任务在于，提供一种针对电加热元件的紧凑的加热电阻，电加热元件用于加热流体，加热电阻能够在加热电阻本身的尽可能小的加热的情况下实现将热量有效地传输到待加热的流体，明显减小维护费用，并且在制造方面是简单的和廉价的。根据本专利技术，该任务通过具有独立权利要求1和并排的权利要求13的特征的陶瓷加热电阻解决。另外的有利的设计方案从分别引用的权利要求得到。因此，根据本专利技术的陶瓷加热电阻具有至少一个螺旋表面体，其具有中间的螺旋轴线，其中加热电阻被流体以平行于螺旋表面体的螺旋轴线的优选流动方向绕流或可被绕流。螺旋表面体通过将平坦的表面沿螺旋线在欧氏空间中围绕中间的螺旋轴线的旋拧而产生，其中在旋拧的初始点上，该表面布置在具有螺旋轴线和另外的与螺旋轴线正交的轴线的平面中。这种螺旋线也被称为蜗旋。在此，该表面以在至少部分与该表面接壤的曲线上的至少一个点与螺旋轴线相邻，或在螺旋轴线与至少部分构成该表面的边缘的曲线的至少一个点之间存在不消失的径向最小距离。在此，螺旋线和表面的参数可以在旋拧的开始点与结束点之间的旋拧的过程中持续地、连续地或不连续地改变。在此，螺旋线的点与螺旋轴线的径向距离例如可以改变，或曲线的螺距、即螺旋形的卷曲部相对于标准长度单元沿螺旋轴线的数量可以改变。关于该表面，该表面的形状和尺寸例如都可以改变。由此可以实现螺旋表面体的多个匹配于相应的应用要求的变型方案。根据本专利技术的加热电阻设置用于使用在用于加热流体的加热元件中，加热元件至少具有管形元件，在管形元件中布置有加热电阻，从而待加热的流体以平行于螺旋表面体的螺旋轴线的优选流动方向绕流或可绕流。为此提出的是，加热元件的管形元件的横截面在横截面的形状和尺寸方面设计为，使得其仅稍微大于加热电阻的最大的横截面。管形元件的横截面应仅比能够将加热电阻简单安装到管形元件中更大，并且在运行中，加热电阻的热膨胀不会导致加热电阻和管形元件的直接的接触，其中此外，也还应该考虑到加热电阻和管形元件的制造公差。总体上，这导致的是，绕流加热电阻的流体除了在可忽略的边缘区域中以外，还强制在管形元件的内壁附近，以便遵循由加热电阻的螺旋表面体预设的螺旋形的轨迹。由此，优化从加热电阻到流体的热传输。与由现有技术已知的加热电阻相比，根据本专利技术的加热电阻可以在将热量传输到绕流加热电阻的流体上的性能相同的情况下，在更低的温度中运行，和/或根据本专利技术的加热电阻、尤其关于其膨胀沿作为优选纵轴线的螺旋轴线更紧凑（更短）地设计。流体的产生的流动方向自然平行于管形元件的中间轴线，其中加热元件的螺旋轴线优选与管形元件的中间轴线重合。管形元件的内壁在此可以附加地至少逐渐与加热电阻、尤其加热电阻的一个或多个螺旋表面体的包裹式的外轮廓相对应地构造，以便将包裹式的外轮廓与管的内壁和在该区域中的流体流之间的径向距离和横截面减小为所需的最小值（制造公差、热膨胀）。如已经说明的那样，可以例如从螺旋的距离、螺旋的（局部的）轴向的和/或（局部的）径向的厚度产生另外的优化。在此，螺旋表面体的围绕螺旋轴线刚好缠绕一次的子部段理解为螺旋。（局部的）径向的厚度在此由螺旋表面体与螺旋轴线的（局部的）最大的径向距离和（局部的）最小的径向距离的差得到。（局部的）轴向厚度是螺旋表面体沿轴向方向、即平行于螺旋轴线的局部的厚度或材料厚度。为了电接触根据本专利技术的加热电阻，该加热电阻优选具有至少两个单独的连接电极。在此，在基本上仅由螺旋表面体构成的加热电阻中提出的是，分别一个这种在成形件等处至开端或末端上的连接电极布置在螺旋线的开端或末端上。在加热电阻上，也可以设置至少一个用于固定在加热元件上的器件，其中在基本上仅由螺旋表面体构成的加热电阻的情况下，这种固定器件优选布置在螺旋线的开始点或结束点的区域中。如果在所提到的区域中也布置了连接电极，那么将固定器件布置在连接电极上是特别优选的，电流通过连接电极导入加热电阻中。根据本专利技术的加热电阻可以具有多个螺旋表面体的布置，螺旋表面体例如可以相互串联或并联地布置，或也可以相互螺旋或以其任意的组合布置。尤其是针对两个或更多个螺旋表面体相互螺旋的情况，螺旋表面体相互的非接触的布置是优选的。螺旋表面体相互的连接不与此冲突，只要该连接在实际的螺旋表面体的外部进行、例如在相应的螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于布置在加热流体、优选空气用的电加热元件（9）的管形元件（8）中的陶瓷加热电阻（1），其中所述加热电阻（1）能够通过烧结具有至少一种陶瓷原材料的坯体制成，所述加热电阻（1）具有电绝缘成分和导电成分，并且电绝缘成分形成基体，在其中容纳有导电成分，其特征在于，所述加热电阻（1）具有至少一个螺旋表面体（2、3），所述至少一个螺旋表面体具有中间的螺旋轴线，其中所述加热电阻（1）能够被流体以平行于所述螺旋表面体（2、3）的螺旋轴线的优选流动方向绕流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180326 EP 18163884.21.用于布置在加热流体、优选空气用的电加热元件（9）的管形元件（8）中的陶瓷加热电阻（1），其中所述加热电阻（1）能够通过烧结具有至少一种陶瓷原材料的坯体制成，所述加热电阻（1）具有电绝缘成分和导电成分，并且电绝缘成分形成基体，在其中容纳有导电成分，其特征在于，所述加热电阻（1）具有至少一个螺旋表面体（2、3），所述至少一个螺旋表面体具有中间的螺旋轴线，其中所述加热电阻（1）能够被流体以平行于所述螺旋表面体（2、3）的螺旋轴线的优选流动方向绕流。


2.根据权利要求1所述的陶瓷加热电阻，其特征在于，所述加热电阻（1）具有由至少两个具有平行的螺旋轴线的螺旋表面体（2、3）构成的布置结构，其中所述螺旋表面体（2、3）非接触地相互螺旋。


3.根据权利要求2所述的陶瓷加热电阻，其特征在于，所述螺旋表面体（2、3）在螺旋表面布置结构的端部（5）的区域中导电地相互连接，并且在螺旋表面布置结构的对置的另外的端部（4）上构造为单独的连接电极（6、7）。


4.根据权利要求1至3中至少任一项所述的陶瓷加热电阻，其特征在于，至少一个螺旋表面体（2、3）构造为敞开的螺旋表面体。


5.根据权利要求4所述的陶瓷加热电阻，其特征在于，在至少一个中间的、通过一个或多个敞开的螺旋表面体（2、3）沿一个或多个敞开的螺旋表面体（2、3）的相应的螺旋轴线形成的空心空间（21）中布置有电绝缘元件（15），其中所述电绝缘元件（15）管形地、杆形地或部分管形地和杆形地构造。


6.根据权利要求1至5中至少任一项所述的陶瓷加热电阻，其特征在于，至少一个螺旋表面体（2、3）的径向的螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·博伊格，M·博尔德里尼，M·戈巴尔，d·H·约拉姆，T·霍克，P·霍拉特费斯勒，S·莫赫莱，D·彭纳，B·冯怀尔，
申请(专利权)人：莱丹科技股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH