EP1515587A1 - Electrical heated device with sealed heating element - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an electric heater, in particular as additional heating for motor vehicles, a structural unit for such a heating device and a corresponding Production method.
- Electric auxiliary heaters are used to heat the interior and engine.
- electric heaters are also for other purposes suitable, for example in the field of home installations, in particular Room air conditioning, in industrial plants and the like.
- PTC heating elements used with radiator elements in thermally conductive connection.
- the of The heat generated by the PTC heating elements is transmitted to the flowing through the radiator elements Air discharged.
- the overall arrangement of a layered structure of PTC heating elements, radiator elements and contact plates, the power supply serve is to increase the efficiency of the heating in a clamping pressure kept in a frame. Due to the clamping is a high electrical and thermal Contacting of the PTC heating elements achieved.
- the layered structure is in a stable frame with preferably U-shaped Cross section held.
- the frame is designed so that it is the layered Construction compresses.
- the clamping may alternatively be effected by spring elements which are arranged in the layered structure. So that the frame the spring forces it can be mechanically very stable, preferably with one U-shaped cross section formed.
- a conventional heater is for example from DE-A-101 21 568.
- the minimum height of the longitudinal beams of such a frame with U-shaped cross-section is in the required Clamping forces in about 11 mm. This results in one for the entire heater Non-usable height of at least 22 mm.
- Such a design with external clamping or outside holding frame thus has a high surface area, which is not available for the air flow. For this reason are such electric heaters for use at very low installation heights not suitable.
- metal support frames Another disadvantage of metal support frames is their conductive surface. To the Increasing safety in motor vehicles, metal surfaces are increasing in increasing Dimensions are avoided so that their touch is safely possible, i. E. without electrical or thermal line.
- the heating devices described above are preferred provided with a plastic envelope, such as in DE-A-101 21 568 heater shown.
- the object of the invention is an electric heater, a structural unit for a electric heating device and a manufacturing method for an electric heater having an improved structure, the above-mentioned Disadvantages not owns.
- the electric heater in the manufacture of the electric heater first one of the contact plates, which contact the PTC heating element, with a lacquer layer Mistake. About this paint layer, the PTC heating element "provisionally" on the Contact plate fixed and sealed.
- Such a heater has several advantages.
- the additional effect On the electrode applied paint layer a more extensive corrosion protection than Conventionally achievable.
- the paint protects the contact plate and the connection between PTC element and contact plate against moisture penetration. A corrosion over Moisture with which the contact plate during manufacture or during operation in Touch comes, is excluded.
- the lacquer coating is applied to the PTC heating elements during the manufacturing process facing side of an electrode applied. Then be positioned on the paint layer, the PTC heating elements. By the spring element caused clamping pressure is between the PTC element and the contact plate Existing paint largely expelled. The pressed-out varnish seals over a bead the space between the PTC heating element and the contact plate from. About this sealing of the transition between the electrode and the PTC heating element is an efficient corrosion protection possible.
- the invention enables a simplified production of such electrical Heater.
- the prefabricated units are the PTC heating elements held over the paint at predetermined positions on the contact plate.
- the paint is an electrically non-conductive paint.
- the reliability of the heater is increased because exposed Metal surfaces are avoided.
- a silicone varnish used for this purpose.
- Such a silicone varnish is not only electrically non-conductive, but also capable of different coefficients of expansion of the PTC heating element and the contact sheet, which is preferably made of aluminum, compensate. It is therefore particularly advantageous to use an elastic paint.
- a highly viscous lacquer is used.
- the paint has a viscosity lower than 900 mPa.s.
- Such a paint can therefore be processed particularly easily, for example, is a simple paint job by a brush or stripping coating, in particular by a drip coating via standard dosing devices, possible. This way you can the manufacture of prefabricated units are particularly simplified.
- a further simplification of the production can be achieved by the prefabricated units from a radiator element, one attached to this Contact plate and on this over the paint attached PTC heating elements. With such a larger prefabricated unit, the production can be further simplify and accelerate.
- the contact plate on which the PTC heating element fastened over the paint made of aluminum. With this material allows a particularly good heat transfer between the PTC heating element and reach the radiator element.
- the elongated end faces are formed mechanically particularly stable and can therefore absorb particularly high forces.
- the elongated end faces are in openings the elongated end faces for the air flowing through cross braces provided which absorb the clamping forces generated by the spring element. In this way are high clamping forces at low height and much lighter materials such Plastic possible.
- electrical heating devices be used more diverse, especially at low levels available standing height.
- struts are in addition to the cross braces provided in the openings of the housing sides longitudinal struts, so that the struts form a lattice structure. This allows the struts even be kept particularly thin, so that they only slightly affect the air flow obstruct and still prevent bending of the housing effectively.
- One Housing for an electric heater is thus in a simple manner from a lightweight and also easy to process material such as plastic produced.
- the longitudinal struts are arranged so that they are located in the area of the PTC heating elements.
- the struts are so placed to coincide with sections where there is no airflow.
- the housing is made of plastic.
- a major advantage of a Plastic housing lies in its low weight, its flexible formability and its low production costs. With this material you can save the costs a heater can be kept very low.
- the housing has a lateral Opening for insertion of the spring element after assembly of the heater. This makes the production of such a heater much easier, There are no special devices to overcome the spring forces during assembly required are.
- the spring is inserted into the housing only when the composite housing is able to withstand the forces generated by the spring To compress the layered structure.
- the Spring guided in a groove.
- the housing is composed of two half-shells. This is a particularly simple assembly of the heater possible.
- the half shells are designed to be plugged together.
- locking pins or locking lugs which when plugging the half shells cause a locking of both half shells of the housing, is a special faster assembly possible.
- Both half-shells are preferably designed so that they approximately surround the housing separate centrally between the opposite, open housing sides.
- the housing is particularly stable on the open sides only in the middle, i. at the dividing line of both half-shells, the housing can not or record only small clamping forces.
- the two half-shells are at their parting lines provided with additional projections and depressions, which when mating interlock and interlock the half-shells.
- the housing can so also in the middle range, at the dividing lines of both half-shells, absorb higher forces.
- the projections and depressions entangle both half shells together and thereby cause an increase in the mechanical stability of the side surfaces. With such a construction, high clamping forces can also be applied to housing materials be used with a fundamentally lower stability.
- the spring element is designed so that it has the clamping forces substantially on the reinforced trained housing sides transmits.
- the spring element preferably consists of a sheet metal part with obliquely protruding Spring segments.
- the spring element with the spring segments integrally formed.
- the spring can be produced for the first time as an endless part and be supplied in a simple manner from a role of manufacturing. conventional on the other hand, each spring must be manufactured separately and individually for different lengths getting produced.
- the spring element of the heating device according to the invention is in contrast, easily cut from roll to any length, so that elaborate individual manufacturing processes for the spring and adjustments to the manufacturing process be avoided when changing the structure of the heating element.
- the thickness of the springs of conventional about 0.8 mm according to the new construction principle to a thickness of about 0.3 mm be reduced.
- the spring can be produced with little effort, without the efficiency of the heater is reduced.
- a particularly high efficiency can be achieved by increasing the clamping forces, if provided in the region of a PTC heating element, a plurality of spring segments is, preferably two or three individual spring segments. This will make each one PTC heating element kept clamped along its entire length.
- the springs consist of a Sheet metal, from which obliquely projecting individual spring segments in the transverse direction, the Mechanically reinforce the spring so that there is a deflection around the longitudinal axis of the spring not possible.
- the spring segments each extend into the edge area the spring, so that the spring supported on the stable outer edge of the housing can.
- the housing must therefore absorb forces only at its edges and can be made less stable in the middle. This is a special way Use lightweight and easy-to-use housing material.
- the electric heater is between the longitudinal struts and the layered structure provided a seal.
- a seal in particular as a silicone seal, is preferably in one piece trained and seals the entire grid structure.
- the PTC heating elements via Positioning means, such as a position frame between contact plates be positioned, according to the invention electric heaters so manufactured, that at least one of the contact plates is provided with a lacquer layer and on this the PTC heating elements before mounting in the electric heater be positioned.
- Positioning means such as a position frame between contact plates be positioned
- electric heaters so manufactured, that at least one of the contact plates is provided with a lacquer layer and on this the PTC heating elements before mounting in the electric heater be positioned.
- Fig. 1 shows a schematic view of the side view of a contact plate 2, with a paint layer 3 on the side facing the PTC heating laterally provided becomes. On this paint layer 3, the PTC heating element 4 is then placed ( Figure 2).
- the contact plate 2 with the lacquer layer 3 and the PTC heating element arranged thereon 4 form a prefabricated structural unit 1, which is shown schematically in FIG is.
- the strength of the fixation of PTC heating elements 4 via the paint 3 on the contact plate is designed to withstand mechanical stresses that occur during and during manufacture an electric heater occur, sufficiently withstand. Stronger mechanical stress does not withstand this fixation.
- about such Lacquer layer 3, on which the PTC heating elements 4 are placed can the production electrical heaters are significantly simplified. In particular, over the thus prefabricated units 1 reduces the number of parts to be assembled become. In addition, the assembly is simplified because no tedious positioning the individual elements in a housing is required. In addition, there are no positioning means required, because the PTC heating elements at certain on Be held in position.
- a particular advantage achieved by the paint is improved moisture protection.
- the achievable during assembly of the heater additional seal the compound PTC heating element 4 and contact plate 2 is below. Referring to Fig. 5 described.
- FIG. 4 A variant of a prefabricated unit is shown in Fig. 4. At the contact plate 2, a radiator element 5 is additionally attached.
- This prefabricated unit in which on the contact plate 2, a PTC heating element 4 according to that in the figures 1 to 3 illustrated manufacturing process is attached, allows further reduction the assembly steps required in the fabrication of an electric heater, since a separate insertion of the radiator elements 5 is omitted.
- FIG. 4 When installing the prefabricated unit 1 according to the invention (as shown in FIG. 4) into a Housing of the heater, the individual elements of the heater after Insertion of a spring element (not shown in Figures 1 to 8) via a Clamping held under a bias.
- a section of an inventive electric heating device that represents the clamping pressure and its effect, is shown in FIG.
- FIG. 5 shows, in addition to the prefabricated structural unit 1 from FIG. 4, radiator element 5, contact plate 2, paint layer 3 and PTC heating element 4 a to the PTC heating element 4 subsequent contact plate 10 and this adjacent another Radiator 11.
- the pressure caused by the clamping pressure is by black arrows in Fig. 5 symbolizes.
- the contact pressure causes the between the PTC heating element 4 and the contact plate 2 located paint 3 on the sides of the Gap 13 between the PTC heating element 4 and the contact plate 2 pressed out becomes.
- the extruded from the gap 13 paint forms on the outer Edges of the gap 13 Lackwülste 12, the gap 13 against seal in penetrating moisture.
- the heating device according to the invention is about the coating of the contact plate with a lacquer layer and the resulting sealing of the contact point PTC heating element and contact sheet in an efficient manner against moisture damage, in particular Corrosion, and associated power loss protected.
- the Heating device according to the invention is thus particularly for extreme conditions suitable, in which the danger is particularly great that the heater with moisture comes into contact.
- an electrically non-conductive paint is used for the paint 3.
- the paint is pressed out of the gap 13 and realized so an electrically conductive contact between the contact plate 2 and the PTC heating element 4th
- the thickness of the coating application is preferably in the range between 10 and 20 ⁇ l / cm 2 , particularly preferably in the range of 14 ⁇ l / cm 2 .
- the paint 3 is in a simple manner by a brush, stripping or drip coating coatable. This coating is made possible by a particularly high viscosity, which is preferably in the range of 900 mPa.s to 750 mPa.s. Especially preferable the paint has a viscosity of about 850 mPa.s.
- the paint forms a permanent Cover as protection against moisture and atmospheric contaminants.
- a high-viscosity paint is to be used. This is to increase the Environmental compatibility used a paint containing only a low proportion of solvents having.
- the contact plate 2 is made of aluminum. Aluminum allows a particularly good advertising transition between the PTC heating element 4 and the radiator element 5.
- the contact plate 10 which is the PTC heating element 4 on the contact plate 2 opposite side contacted, made of brass, preferably tinned Made of brass.
- Fig. 6 shows schematically a preferred embodiment for the clamped held components of the heating device according to the invention.
- the structure includes two prefabricated building units 1 each having at least one PTC heating element 4, a contact plate 2 and a radiator element 5.
- the structure comprises another contact plates 20, 21, which on the opposite sides of the PTC heating elements 4 abuts, and a final radiator element 22.
- the two contact plates 20 and 21 are at different potential.
- the internal structure shown in Fig. 6 comprises an advantageous embodiment of the heating element according to the invention only five components to be mounted, namely two prefabricated units 1, two contact plates 20, 21 and an additional Radiator element 22.
- Such a layered structure is thus particularly simple and easy to produce.
- FIGS. 7a and 7b is a perspective view and a sectional view of a preassembled unit 30 shown schematically.
- the assembly 30 consists of a radiator element 35 which is connected to a contact plate 32.
- a paint layer 33 is applied, via which the PTC heating elements 31 the contact plate 32 are fixed.
- Fig. 7a is a sectional view of the assembly 30 shown in a heating device is mounted under a clamping voltage. Due to the clamping pressure is between the PTC heating element 31 and the contact plate 32 located paint 33 laterally from the gap pushed out, so that he has the space above ridges 34, the so-called Adhesive meniscus, against the ingress of moisture and contaminants is sealed or sealed.
- the heater according to the invention of two plastic half shells built up. In the first production can be in a simple way Fit the housing half and then the housing by placing the completed second housing half. The installation of the electric heater will be described below with reference to Figures 12 to 15.
- FIGS. 8 to 10 various views of one of several layers are constructed electric heating device according to an embodiment of the present invention Invention shown.
- a sectional view through the electric heater is shown in FIG. 8
- FIG. 9 is a perspective view
- FIG. 10 is a plan view on the arranged in a half-shell of the housing components of the heater demonstrate.
- the housing consists of two interlocking half-shells 40a and 40b.
- the units of the invention are made of a Radiator 44, a contact plate 42 connected thereto and on the contact plate fixed heating elements 41 arranged.
- the units are each through Spacer 43 separately in one of the half-shells 40a, 40b used.
- each housing half-shell 40a, 40b are to reinforce the narrow housing longitudinal sides Provided reinforcing elements. In particular, grab when mating both housing halves 40a, 40b preferably latching tabs 46, 47 into each other. In this way, the narrow housing longitudinal sides are mechanically reinforced and can therefore absorb higher clamping forces. Details and alternatives for a mechanically reinforced training of the narrow housing sides are under With reference to the following figures explained.
- the clamping pressure is generated via a spring element 49, which is the layered structure composed of PTC elements 41, contact plates 42 and radiator elements 44, so that the electrical and thermal transition between the contact plates 42 and the PTC heating elements 41 is improved. This can increase the efficiency of the heater be increased.
- the PTC heating elements 41 are prepositioned on first contact plates 42 via a lacquer. On the opposite sides of the PTC heating elements 41 is during assembly another contact plate provided.
- About the contact tabs 50 of the led out Contact sheets are supplied to the electric heater during operation power.
- Fig. 11 The layered structure of a plurality of units, which in the housing 40th is used is shown in Fig. 11.
- FIGS. 12 to 15 show successive stages of the assembly of the invention Heating device, the structure of the heating device according to the invention clarify.
- FIG. 12 shows a perspective view of a half-shell 62 a of FIG Half shells 62a, 62b of the housing.
- a contact plate 66 In the half-shell 62a are a contact plate 66, a radiator element 64 and adjacent PTC heating elements 4 used.
- each guide rails or positioning intended for all components are each guide rails or positioning intended for all components.
- the radiator elements 64 are preferably in shape formed by corrugated rib elements.
- On one side is the corrugated fin element with provided a contact plate.
- For the ends of the contact plate of the corrugated fin element 64 are provided laterally in the inside of the housing guides 64 a. These guides serve only to facilitate assembly. in an alternative embodiment Therefore, they can be waived.
- the PTC heating elements 4 are again a radiator element 64 and a contact plate 67 with a plug contact 67a provided - accordingly to the structure shown in FIG.
- the second housing half-shell 62b can be plugged on. Both housing halves are preferably formed so that its dividing line is approximately in the middle between the two elongated Genzousestimrise (which have the passage openings) extends.
- the assembly of the housing can be simplified in particular by that both half-shells 62a, 62b with locking pin 78 and corresponding holes 79th are provided in each opposite half-shell. When mating Both half-shells lock as soon as the second half-shell 62b completely on the first Half shell 62a is attached.
- each of the housing halves 62a, 62b to the elongated end has openings for the air flowing through.
- the spring element 72 is at least inserted between a housing inside and the layered structure.
- such a spring element and between the opposite Housing inside and the layered structure or at a position within the layered structure can be inserted.
- the elongated Gerissausestimfact are mechanically reinforced. Between the mechanically reinforced Gerissausestim tone, especially in the area of Dividing line, the housing is unable to absorb high clamping forces.
- cross braces 69 In order to accommodate very high clamping forces are within the lateral Opening for the air to be heated cross braces 69 provided. These cross braces allow the housing to have sufficiently high clamping forces without a Can accommodate deflection or deformation of the housing.
- the half-shells with the struts are each integrally formed and preferably made of plastic produced.
- the cross braces 69 supplemented by one or more longitudinal struts 70, so that the struts 69 and 70 have the shape of a grid structure.
- Such a lattice structure allows that the cross braces 69 can be kept very thin and the air flow not hindered. At the same time effectively prevents bending of the housing.
- each half-shell 62a, 62b respectively have projections 76 and recesses 77 provided which are arranged so that they mate when mating to grab. In this way, the mechanical stability of the upper and lower sides by entanglement of the sides of the two half-shells also between the mechanical reinforced elongated housing sides increased.
- the spring element 72 after the Assembly of the housing can be used.
- the housing 62 on a housing side an opening 71.
- Such an opening is preferably on provided the narrow sides of the housing 62.
- Each housing half 62a, 62b has corresponding recesses, which in the composite housing 62 for Add slot 71 for insertion of the spring element 72.
- a special design the housing inner sides to form a spring channel for insertion of the spring element 72 will be described below with reference to FIGS. 21 to 23.
- the positioning means 64a, 66b, 67b provided in the housing are arranged such that that the prepositioned elements of the heater have sufficient space for leave the spring element.
- the prepositioned elements are in the fixed by the spring clamping direction with game fixed to keep it moving and to receive the clamping pressure generated by the spring.
- Fig. 15 it can be seen that the spring element 72 a plurality of individual spring segments has, which generate the clamping pressure. On preferred embodiments of the spring element 72 will be described below in connection with FIGS. 26a, 26b and 26c.
- the contact plates 66 and 67 are each outside arranged in the layered structure, so that the power supply via the Radiator 64 to the PTC heating elements 74 takes place.
- This structure leads to a particularly good heat transfer between the PTC heating elements 4 and the Radiator 64, which give the heat to the air flowing through, and heat conduction losses are therefore particularly low.
- the air flow is particularly little with special needs. This allows the height without reducing the air passage volume kept small.
- the clamping forces are not like conventionally received by the side rails of the support frame.
- the narrow sides of the housing can therefore be designed as desired.
- the housing narrow sides designed so that they have a mechanical fixation and an electrical Allow contacting the heater.
- For electrical contact is at least one housing narrow side to the geometry of a plug to Power supply customizable.
- FIGS. 12 to 15 The design of the narrow sides is shown by way of example in FIGS. 12 to 15.
- On the left side of the case is a plug shape from each of the two housing halves molded projections 73a, 73b formed. In this plug, the connector tabs protrude 66a and 67a of the two contact plates 66, 67 into it.
- On the opposite Side is a plug 74 from the projections 64 a, 64 b formed substantially the mechanical attachment of the electric heater is used. Because the Narrow sides of the housing 62 have to absorb high forces, they can be designed as desired for mechanical and / or electrical fastening.
- FIGS. 16 to 18 show a further embodiment of a housing and a housing corresponding electric heating device shown.
- Fig. 16 shows a perspective view View of an embodiment of an electric heater 80, opposite the embodiment of Figures 12 to 15 narrower, but with a larger cross-sectional area is designed for a higher air flow.
- the heater PTC heating elements 4 in a plurality of planes in the layered structure on.
- the PTC heating elements are 4, which have a rectangular shape, with their longitudinal sides parallel to aligned with the elongated Geotrousestimfact the heater.
- PTC heating elements 4 and electrode plates 81, 82 are each provided at the height of the layers with PTC heating elements 4 longitudinal struts 70.
- a total of four layers with PTC heating elements 4 present and accordingly also four longitudinal struts 70 are provided. Due to the greater longitudinal extent of the heater compared to Heater of Figures 12 to 15, this embodiment also has a larger Number of cross struts 69 on.
- Heating device uses two spring elements 72, each at the top and lower end to be inserted on the narrow side of the housing.
- the feathers are each inserted so that the spring segments 86, which consists of the spring element 72 protrude from the housing surface in the direction of the layered structure protrude.
- other spring elements 72 between pushed the two spring positions shown in the layered structure become.
- PTC heating elements 4 is also a correspondingly higher number of contact plates required.
- the uppermost and lowermost of the contact sheets 82 are adjacent to each arranged upper or lower housing inside.
- the three middle contact sheets are each arranged adjacent to the three lower layers with PTC heating elements, i.e. corresponding to the three lower of the longitudinal struts 70th
- Each of the contact sheets 81, 82 has protruding contact tongues from the frame 81a, 82a.
- the housing side 83, from which the contact tongues 81a, 82a protrude, can be configured arbitrarily.
- a particular embodiment is shown in FIG. 17.
- On the housing 83 shown in Fig. 16 is in each case an individually adapted plug shape 85 attached or glued. This glued plug form can be attached to the respective Be adapted to needs, for example, to install the heater in Vehicles of different car manufacturers, the different types of plug contacts use.
- the attachable Plug attachment 85 from a mechanical stop with mounting holes and a plug shoe 85a, in which the contact tongues 81a, 82a are arranged.
- transverse struts 69 of the lattice structure are at a distance of 30 to 40 mm arranged.
- the clamping forces can not be sufficient Measurements taken from the cross struts.
- Cross struts of less than 30 mm, in particular less than 20 mm, hinder this contrast, the air flow through the elongated ends of the heater clearly.
- Figures 21 to 23 show a particular embodiment for the embodiment of Inner sides of the two housing half-shells.
- the inner structure of the housing half shells has a spring channel into which the spring 72 after assembling both Half shells of the housing can be used.
- the spring channel causes a leadership of Spring during insertion, via each laterally extending grooves.
- the grooves for example, by the projections 94 and either the housing top or, as in the illustrated embodiment, via latching tabs 92a, 92b.
- the projection 94 not only forms one side of the spring channel for insertion of the spring, but he also serves as a positioning aid of the elements of the heater. These are (pre) fixed by the projection 94 with play in the housing to a slide-in channel for the spring to be inserted after assembly.
- the embodiment shown in Figures 21 to 23 also has an increased Stiffness up.
- additional stiffening may include among others Reasons are needed.
- Large area heaters i. heaters the narrow but designed with a large area for a high air flow are to achieve high efficiency, very high clamping forces are required. At case temperatures of about 170 degrees Celsius, however, the rigidity of the used plastic after.
- the springs can not force only on the Transmitted edge of the housing, since the spring segments used a distance from a minimum of about 2 mm to 2.5 mm to the edge of the spring. Nevertheless, one To avoid bending of the upper and lower sides of the housing, these are preferably additionally stiffened.
- latching tabs 92a, 92b are opposite in each case half shells arranged latching tabs 92a, 92b provided.
- the latching tabs protrude each in the direction of the opposite half of the housing and are about locking lugs 91 locked together during assembly. Through this gearing on the upper and lower sides of the housing, the mechanical stiffness is increased and prevents sagging.
- a further increase in rigidity can be achieved via an additional side wall 95, 96 be achieved.
- This side wall 95, 96 is respectively above the previous side walls arranged and connected via support members 93 thereto. This way you can the mechanical rigidity of the top and bottom surfaces are increased so that the housing can absorb very high clamping forces.
- This is a "large-scale construction" possible, ie a heater with a plurality of stacked Layers of PTC elements and intermediate radiator elements.
- Fig. 24 is a plan view of the spring element 72
- Fig. 25 is a side view
- Fig. 26 is a perspective view of the spring element 72 reproduced.
- the spring element 72 consists of a sheet metal part 85 and protruding from this Spring segments 86.
- the spring element 72 is integrally formed, wherein the spring segments punched out on three sides of the sheet metal part 85 and are bent about an axis 89 in the transverse direction of the sheet metal part 85.
- the angle ⁇ , um The punched out the segments are bent, is approximately between 5 ° and 30 °, preferably between 15 ° and 20 °.
- the spring interacts ideally with the housing, the can accommodate greater forces only in the housing sides due to its construction and in the middle, in the area of the dividing line, less loadable.
- the side ends of the spring segments arranged very close to the edge of the spring element.
- each spring segment 86 need not be rectangular, but can also have areas include different width and inclination.
- each spring segment have a wider end portion which is slightly flattened, to allow a better insertion of the spring element in the housing.
- Fig. 27a is a radiator element 64 and a contact plate 66 connected thereto in an elongated embodiment for a "large surface heating device" (eg according to FIG Fig. 20).
- the corresponding spring element is shown in Fig. 27b.
- the spring element has a plurality of successively arranged spring segments 86 on.
- Each of the spring segments 86 is capable of a pressing force of about 15 N exercise.
- the spring segments of FIG. 27b positioned one behind the other, so that over the surface of a PTC element two or three spring segments 86 are arranged.
- the clamping pressure can be doubled or even tripled.
- the clamping pressure is in contrast to conventional Frame mounts applied evenly over the entire length of the spring.
- the clamping forces generated by the spring segments 86 received by the housing can be, the elongated housing sides are so with cross braces 69 equipped that between two consecutive cross struts 69 two to a maximum of five spring segments 86 are arranged.
- FIG. 15 shows a spring element 72 with two or more side by side arranged spring segments. This embodiment is advantageous in Housing shapes that have a large depth.
- a particular advantage of the heating device according to the invention is that the spring element can be produced for the first time as an endless part and thus from a roll during production can be supplied.
- each spring segment is manufactured separately and individually manufactured for all different heater lengths.
- the heating device takes place as described in connection with FIGS. 12 to 15. According to the assembly of the individual elements takes place in contrast to conventional heaters without the clamping forces on the layered Interacting construction. Only after assembly of the housing, the spring is in the composite Housing inserted (see Fig. 15).
- the invention relates to a new construction principle for electric heaters, where the functions of frame and spring are separated are.
- a housing is used, the consists of two half-shells.
- positioning aids for the PTC heating elements arranged.
- the longitudinal sides of the housing are substantially open designed to allow an air flow through the heater.
- the PTC heaters are painted over attached to a contacting the PTC heating elements contact plate.
- the so prefabricated Modules facilitate assembly and avoid additional positioning means for the correct position of the PTC heating elements during production.
- the paint was also a protection against the ingress of moisture. On This way, an effective corrosion protection is achieved at the same time.
- a spring is incorporated in the housing, which is the layered structure consisting of radiator elements, PTC heating elements and contact plates.
- the Spring can be retrofitted by an opening provided laterally in the housing the housing are inserted. As a result, the housing is only after assembly, if it is mechanically strong, exposed to the spring forces.
- the new construction principle has a number of advantages. On the one hand can with the inventive Construction the weight at the same heat output can be significantly reduced, because no metal frame is used, up to about 50 percent. Furthermore has the heater without additional measures and without additional weight no exposed metal surfaces. Another advantage is the low height that um up to 30 percent below conventional heaters. As a result, too much smaller heaters than conventionally realizable, but still a high Efficiency due to the clamping principle used to increase the electrical and achieve thermal contact. In addition, longer heating elements can be produced, with the conventional holding frame design only with great effort are feasible.
- the construction principle requires no special design of the side rails of a holding frame, to absorb the clamping force acting on the longitudinal beams.
- the narrow sides the housing according to the invention are therefore in their design to any desired Plug geometry customizable, the projecting from the housing connector tongues surrounds the contact sheets.
- the spring is much cheaper to produce in this way.
- the Thickness of the spring can be reduced and thus a material saving can be achieved.
- the spring element can now be produced for the first time as Endlosteil and of be supplied to a role in manufacturing. In addition, a single spring element sufficient.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung, insbesondere als Zusatzheizung für Kraftfahrzeuge, eine Baueinheit für eine solche Heizvorrichtung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.The invention relates to an electric heater, in particular as additional heating for motor vehicles, a structural unit for such a heating device and a corresponding Production method.
Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen mit neuen verbrauchsoptimierten Motoren, in denen eine geringere Menge an Wärmeenergie anfällt, werden elektrische Zusatzheizungen zur Beheizung von Innenraum und Motor verwendet. Solche elektrischen Heizvorrichtungen sind jedoch auch für andere Einsatzzwecke geeignet, beispielsweise im Bereich von Hausinstallationen, insbesondere Raumklimatisierung, in Industrieanlagen und dergleichen.For use in motor vehicles, especially motor vehicles with new ones Consumption-optimized engines in which a smaller amount of heat energy is generated, Electric auxiliary heaters are used to heat the interior and engine. However, such electric heaters are also for other purposes suitable, for example in the field of home installations, in particular Room air conditioning, in industrial plants and the like.
Für eine elektrische Zusatzheizung für ein Kraftfahrzeug werden vorzugsweise PTC-Heizelemente mit Radiatorelementen in wärmeleitender Verbindung verwendet. Die von den PTC-Heizelementen erzeugte Wärme wird über die Radiatorelemente an die durchströmende Luft abgegeben. Die Gesamtanordnung aus einem geschichteten Aufbau von PTC-Heizelementen, Radiatorelementen und Kontaktblechen, die der Stromzuführung dienen, ist zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Heizung in einer Klemmpressung in einem Rahmen gehalten. Durch die Klemmung wird eine hohe elektrische und thermische Kontaktierung der PTC-Heizelemente erreicht. For an electric booster heater for a motor vehicle are preferably PTC heating elements used with radiator elements in thermally conductive connection. The of The heat generated by the PTC heating elements is transmitted to the flowing through the radiator elements Air discharged. The overall arrangement of a layered structure of PTC heating elements, radiator elements and contact plates, the power supply serve is to increase the efficiency of the heating in a clamping pressure kept in a frame. Due to the clamping is a high electrical and thermal Contacting of the PTC heating elements achieved.
Der geschichtete Aufbau ist in einem stabilen Rahmen mit vorzugsweise U-förmigem Querschnitt gehalten. Dabei ist der Rahmen so ausgebildet, dass er den geschichteten Aufbau zusammenpresst. Die Klemmung kann alternativ durch Federelemente bewirkt werden, die in dem geschichteten Aufbau angeordnet sind. Damit der Rahmen die Federkräfte aufnehmen kann, ist er mechanisch besonders stabil, vorzugsweise mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet. Eine solche herkömmliche Heizvorrichtung ist beispielsweise aus DE-A-101 21 568 bekannt.The layered structure is in a stable frame with preferably U-shaped Cross section held. The frame is designed so that it is the layered Construction compresses. The clamping may alternatively be effected by spring elements which are arranged in the layered structure. So that the frame the spring forces it can be mechanically very stable, preferably with one U-shaped cross section formed. Such a conventional heater is for example from DE-A-101 21 568.
Die Mindesthöhe der Längsholme eines solchen Rahmens mit U-förmigem Querschnitt (oder C-förmigem Querschnitt gemäß DE-A-101 21 568) beträgt bei den erforderlichen Klemmkräften in etwa 11 mm. Dadurch ergibt sich für die gesamte Heizvorrichtung eine für den Luftdurchlass nicht nutzbare Höhe von mindestens 22 mm. Eine solche Bauform mit außen liegender Klemmung bzw. außen liegendem Halterahmen weist somit einen hohen Flächenanteil auf, der nicht für den Luftdurchsatz nutzbar ist. Aus diesem Grund sind solche elektrischen Heizvorrichtungen zur Verwendung bei sehr geringen Einbauhöhen nicht geeignet.The minimum height of the longitudinal beams of such a frame with U-shaped cross-section (or C-shaped cross section according to DE-A-101 21 568) is in the required Clamping forces in about 11 mm. This results in one for the entire heater Non-usable height of at least 22 mm. Such a design with external clamping or outside holding frame thus has a high surface area, which is not available for the air flow. For this reason are such electric heaters for use at very low installation heights not suitable.
Beim Zusammenbau elektrischer Heizvorrichtungen mit außen liegendem Halterahmen bzw. außen liegender Klemmung sind aufwendige Maßnahmen erforderlich, die den beim Zusammenbau hinderlichen Andruckkräften der Federn/des Rahmens entgegenwirken.When assembling electrical heaters with external support frame or external clamping complicated measures are required, the counteract during assembly obstructive pressure forces of the springs / frame.
Aufgrund dieser Nachteile sind Heizvorrichtungen mit einem herkömmlichen Halterahmen für modeme Heizklimageräte, insbesondere für den Einbau in Kraftfahrzeuge, in immer geringerem Maße geeignet. Heizklimageräte für Mehrzonenklimatisierung in einem komfortbetonten Kraftfahrzeug erfordern zunehmend Heizvorrichtungen großer Länge, aber geringer Bauhöhe.Because of these drawbacks are heaters with a conventional support frame for modern air conditioning units, in particular for installation in motor vehicles, in less and less suitable. Air conditioning units for multi-zone air conditioning in one comfort-stressed motor vehicle increasingly require heaters larger Length but low height.
Außerdem weisen herkömmliche Konstruktionen mit einem Halterahmen, insbesondere aus Metall, ein hohes Gewicht auf. Für den Einbau in Kraftfahrzeuge ist es jedoch im Hinblick auf das Gesamtgewicht des Fahrzeugs wünschenswert, elektrische Zusatzheizungen mit einem besonders niedrigen Gewicht verwendeten zu können. In addition, conventional constructions have a holding frame, in particular made of metal, a heavy weight up. For installation in motor vehicles, however, it is in In view of the total weight of the vehicle desirable, electric booster heaters to be used with a particularly low weight.
Eine weiterer Nachteil von Metallhalterahmen liegt in ihrer leitenden Oberfläche. Um die Sicherheit in Kraftfahrzeugen zu erhöhen, werden Metalloberflächen in zunehmenden Maße vermieden, damit ihrer Berührung gefahrlos möglich ist, d.h. ohne elektrische oder thermische Leitung. Dazu werden die oben beschriebenen Heizvorrichtungen vorzugsweise mit einer Umhüllung aus Kunststoff versehen, wie beispielsweise bei der in DE-A-101 21 568 dargestellten Heizvorrichtung.Another disadvantage of metal support frames is their conductive surface. To the Increasing safety in motor vehicles, metal surfaces are increasing in increasing Dimensions are avoided so that their touch is safely possible, i. E. without electrical or thermal line. For this purpose, the heating devices described above are preferred provided with a plastic envelope, such as in DE-A-101 21 568 heater shown.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher elektrischer Heizvorrichtungen ist die Korrosionsgefahr von Kontaktblechen, die die Heizelemente mit Strom versorgen. Die Möglichkeit, dass Kontaktbleche mit Feuchtigkeit in Berührung kommen, besteht sowohl während des Herstellungsvorgangs als auch im Betrieb. Eine Korrosion zwischen einem PTC-Heizelement und einem Kontaktblech, das beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist, kann einen Leistungsverlust von bis zu ca. 30 % bewirken.Another disadvantage of conventional electric heaters is the risk of corrosion contact plates that supply the heating elements with electricity. The possibility, contact plates come into contact with moisture during both of the manufacturing process as well as in operation. Corrosion between a PTC heating element and a contact plate, which is made of aluminum, for example, can cause a power loss of up to about 30%.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Heizvorrichtung, eine Baueinheit für eine elektrische Heizvorrichtung und ein Herstellungsverfahren für eine elektrische Heizvorrichtung anzugeben, die einen verbesserten Aufbau aufweist, der die oben-genannten Nachteile nicht besitzt.The object of the invention is an electric heater, a structural unit for a electric heating device and a manufacturing method for an electric heater having an improved structure, the above-mentioned Disadvantages not owns.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved with the features of the independent claims.
Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung der elektrischen Heizvorrichtung zunächst eines der Kontaktbleche, die das PTC-Heizelement kontaktieren, mit einer Lackschicht versehen. Über diese Lackschicht wird das PTC-Heizelement "provisorisch" auf dem Kontaktblech fixiert und versiegelt.According to the invention in the manufacture of the electric heater first one of the contact plates, which contact the PTC heating element, with a lacquer layer Mistake. About this paint layer, the PTC heating element "provisionally" on the Contact plate fixed and sealed.
Eine solche Heizvorrichtung hat mehrere Vorteile. Insbesondere bewirkt die zusätzlich auf der Elektrode aufgebrachte Lackschicht einen weitergehenden Korrosionsschutz als herkömmlich erzielbar. Der Lack schützt das Kontaktblech und die Verbindung zwischen PTC-Element und Kontaktblech vor eindringender Feuchtigkeit. Eine Korrosion über Feuchtigkeit, mit der das Kontaktblech während der Herstellung oder beim Betrieb in Berührung kommt, ist damit ausgeschlossen.Such a heater has several advantages. In particular, the additional effect On the electrode applied paint layer a more extensive corrosion protection than Conventionally achievable. The paint protects the contact plate and the connection between PTC element and contact plate against moisture penetration. A corrosion over Moisture with which the contact plate during manufacture or during operation in Touch comes, is excluded.
Die Lackschicht wird während des Herstellungsprozesses auf der den PTC-Heizelementen zugewandten Seite einer Elektrode aufgebracht. Anschließend werden auf der Lackschicht die PTC-Heizelemente positioniert. Durch den vom Federelement bewirkten Klemmdruck wird der zwischen dem PTC-Element und dem Kontaktblech vorhandene Lack weitgehend herausgedrückt. Der herausgedrückte Lack dichtet über eine Wulst den Zwischenraum zwischen dem PTC-Heizelement und dem Kontaktblech ab. Über diese Versiegelung des Übergangs zwischen der Elektrode und dem PTC-Heizelement ist ein effizienter Korrosionsschutz möglich.The lacquer coating is applied to the PTC heating elements during the manufacturing process facing side of an electrode applied. Then be positioned on the paint layer, the PTC heating elements. By the spring element caused clamping pressure is between the PTC element and the contact plate Existing paint largely expelled. The pressed-out varnish seals over a bead the space between the PTC heating element and the contact plate from. About this sealing of the transition between the electrode and the PTC heating element is an efficient corrosion protection possible.
Außerdem ermöglicht die Erfindung eine vereinfachte Herstellung einer solchen elektrischen Heizvorrichtung. Bei den vorgefertigten Baueinheiten werden die PTC-Heizelemente über den Lack an vorbestimmten Positionen auf dem Kontaktblech gehalten. Dadurch ist während des Herstellungsvorgangs eine individuelle Positionierung der Einzelelemente, insbesondere der PTC-Elemente, von Hand oder maschinell überflüssig und der Herstellungsvorgang kann deutlich verkürzt werden.In addition, the invention enables a simplified production of such electrical Heater. The prefabricated units are the PTC heating elements held over the paint at predetermined positions on the contact plate. As a result, during the manufacturing process, an individual positioning of the Individual elements, in particular the PTC elements, by hand or machine superfluous and the manufacturing process can be significantly shortened.
Zudem entfällt die Notwendigkeit, einen Positionsrahmen oder Positionierungsmittel zu verwenden, die die PTC-Heizelemente beabstandet zueinander halten. Durch die Vorfixierung der PTC-Heizelemente über den Lack sind diese für die Herstellung ausreichend fest miteinander verbunden. Die mechanische Stabilität der Verbindung PTC-Heizelement und Kontaktblech muss nur den Herstellungsprozess überdauern. Anschließend wird die mechanische Stabilität und Fixierung der Heizelemente über den Klemmdruck bewirkt, der durch das Federelement erzeugt wird. Mit vorfabrizierten Baueinheiten lässt sich somit der Herstellungsvorgang in einfacher Weise verkürzen.In addition, eliminates the need for a position frame or positioning means use that hold the PTC heating elements spaced from each other. By prefixing the PTC heating elements over the paint are sufficient for the production firmly connected. The mechanical stability of the compound PTC heating element and contact sheet only has to outlast the manufacturing process. Subsequently is the mechanical stability and fixation of the heating elements over the Clamping pressure causes, which is generated by the spring element. With prefabricated units Thus, the manufacturing process can be shortened in a simple manner.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lack um einen elektrisch nicht-leitenden Lack. Auf diese Weise wird die Betriebssicherheit der Heizvorrichtung erhöht, da freiliegende Metalloberflächen vermieden werden. Dabei wird gleichzeitig eine Korrosion der Oberfläche des Kontaktsblechs verhindert. Zu diesem Zweck wird insbesondere ein Silikonlack verwendet. Ein solcher Silikonlack ist nicht nur elektrisch nicht-leitend, sondem außerdem in der Lage, die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des PTC-Heizelementes und des Kontaktblechs, das vorzugsweise aus Aluminium hergestellt ist, auszugleichen. Es ist daher besonders vorteilhaft einen elastischen Lack zu verwenden.Preferably, the paint is an electrically non-conductive paint. In this way, the reliability of the heater is increased because exposed Metal surfaces are avoided. At the same time there is a corrosion of the surface of the contact sheet prevented. For this purpose, in particular a silicone varnish used. Such a silicone varnish is not only electrically non-conductive, but also capable of different coefficients of expansion of the PTC heating element and the contact sheet, which is preferably made of aluminum, compensate. It is therefore particularly advantageous to use an elastic paint.
Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausführungsform wird ein hochviskoser Lack eingesetzt. Der Lack besitzt eine Viskosität, die niedriger als 900 mPa.s ist. Ein solcher Lack lässt sich daher besonders einfach verarbeiten, beispielsweise ist ein einfacher Lackauftrag durch eine Pinsel- oder Abstreifbeschichtung, insbesondere auch durch eine Tropfbeschichtung über handelsübliche Dosiervorrichtungen, möglich. Auf diese Weise kann die Herstellung vorfabrizierter Baueinheiten besonders vereinfacht werden.According to a further advantageous embodiment, a highly viscous lacquer is used. The paint has a viscosity lower than 900 mPa.s. Such a paint can therefore be processed particularly easily, for example, is a simple paint job by a brush or stripping coating, in particular by a drip coating via standard dosing devices, possible. This way you can the manufacture of prefabricated units are particularly simplified.
Eine weitere Vereinfachung der Herstellung kann dadurch erreicht werden, dass die vorfabrizierten Baueinheiten aus einem Radiatorelement, einem an diesem befestigten Kontaktblech und dem auf diesem über dem Lack befestigten PTC-Heizelemente bestehen. Mit einer solchen größeren vorfabrizierten Baueinheit lässt sich die Herstellung weiter vereinfachen und beschleunigen.A further simplification of the production can be achieved by the prefabricated units from a radiator element, one attached to this Contact plate and on this over the paint attached PTC heating elements. With such a larger prefabricated unit, the production can be further simplify and accelerate.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Kontaktblech, an dem das PTC-Heizelement über den Lack befestigt ist, aus Aluminium hergestellt. Mit diesem Material lässt sich ein besonders guter Wärmeübergang zwischen dem PTC-Heizelement und dem Radiatorelement erreichen.According to a preferred embodiment, the contact plate on which the PTC heating element fastened over the paint, made of aluminum. With this material allows a particularly good heat transfer between the PTC heating element and reach the radiator element.
Vorzugsweise sind die länglichen Stirnseiten mechanisch besonders stabil ausgebildet und können daher besonders hohe Kräfte aufnehmen. Zu diesem Zweck sind in Öffnungen der länglichen Stirnseiten für die durchströmende Luft Querverstrebungen vorgesehen, die die von dem Federelement erzeugten Klemmkräfte aufnehmen. Auf diese Weise sind hohe Klemmkräfte bei geringer Bauhöhe und sehr viel leichteren Materialen wie Kunststoff möglich. Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau können elektrische Heizvorrichtungen vielfältiger eingesetzt werden, insbesondere auch bei nur geringer zur Verfügung stehender Bauhöhe. Preferably, the elongated end faces are formed mechanically particularly stable and can therefore absorb particularly high forces. For this purpose are in openings the elongated end faces for the air flowing through cross braces provided which absorb the clamping forces generated by the spring element. In this way are high clamping forces at low height and much lighter materials such Plastic possible. With the structure according to the invention, electrical heating devices be used more diverse, especially at low levels available standing height.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zusätzlich zu den Querverstrebungen in den Öffnungen der Gehäuseseiten Längsverstrebungen vorgesehen, so dass die Verstrebungen eine Gitterstruktur bilden. Dadurch können die Verstrebungen selbst besonders dünn gehalten werden, so dass sie den Luftdurchsatz nur unwesentlich behindern und dennoch ein Durchbiegen des Gehäuses wirksam verhindern. Ein Gehäuse für eine elektrische Heizvorrichtung ist damit in einfacher Weise aus einem leichten und zudem leicht verarbeitbaren Material wie Kunststoff herstellbar.According to an advantageous embodiment of the invention are in addition to the cross braces provided in the openings of the housing sides longitudinal struts, so that the struts form a lattice structure. This allows the struts even be kept particularly thin, so that they only slightly affect the air flow obstruct and still prevent bending of the housing effectively. One Housing for an electric heater is thus in a simple manner from a lightweight and also easy to process material such as plastic produced.
Damit durch die Gitterstreben der Luftdurchsatz der zu erwärmenden Luft nicht behindert wird, werden insbesondere die Längsverstrebungen so angeordnet, dass sie sich im Bereich der PTC-Heizelemente befinden. Dadurch sind die Längsverstrebungen so platziert, dass sie Abschnitten zusammenfallen, an denen kein Luftdurchsatz stattfindet.So that the air flow of the air to be heated does not hinder by the lattice struts In particular, the longitudinal struts are arranged so that they are located in the area of the PTC heating elements. As a result, the struts are so placed to coincide with sections where there is no airflow.
Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt. Ein wesentlicher Vorteil eines Kunststoffgehäuses liegt in seinem geringen Gewicht, seiner flexiblen Formbarkeit und seinen niedrigen Herstellungskosten. Mit diesem Herstellungsmaterial können die Kosten einer Heizvorrichtung besonders niedrig gehalten werden.Preferably, the housing is made of plastic. A major advantage of a Plastic housing lies in its low weight, its flexible formability and its low production costs. With this material you can save the costs a heater can be kept very low.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besitzt das Gehäuse eine seitliche Öffnung zum Einschieben des Federelementes nach dem Zusammenbau der Heizvorrichtung. Dadurch ist die Fertigung einer solchen Heizvorrichtung sehr viel einfacher, da keine speziellen Vorrichtungen zur Überwindung der Federkräfte beim Zusammenbau erforderlich sind. Die Feder wird erst dann in das Gehäuse eingeschoben, wenn das zusammengesetzte Gehäuse in der Lage ist, die von der Feder erzeugten Kräfte beim Zusammenpressen des geschichteten Aufbaus aufzunehmen. Vorzugsweise wird die Feder in einer Nut geführt. Durch das nachträgliche Einsetzen der Feder in das Gehäuse, ohne dass das Gehäuse selbst dazu geöffnet werden muß, lassen sich sehr viel leichtere Gehäusematerialen als herkömmlich verwenden, vorzugsweise Kunststoff.According to an advantageous embodiment of the invention, the housing has a lateral Opening for insertion of the spring element after assembly of the heater. This makes the production of such a heater much easier, There are no special devices to overcome the spring forces during assembly required are. The spring is inserted into the housing only when the composite housing is able to withstand the forces generated by the spring To compress the layered structure. Preferably, the Spring guided in a groove. By the subsequent insertion of the spring in the housing, without the case itself must be opened, can be very much use lighter housing materials than conventional, preferably plastic.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Gehäuse aus zwei Halbschalen zusammengesetzt. Dadurch ist ein besonders einfacher Zusammenbau der Heizvorrichtung möglich. Dazu sind die Halbschalen zusammensteckbar ausgebildet. Durch die Verwendung von Rastzapfen oder Rastnasen, die beim Zusammenstecken der Halbschalen des Gehäuses ein Verrasten beider Halbschalen bewirken, ist ein besonders schneller Zusammenbau möglich.According to an advantageous embodiment, the housing is composed of two half-shells. This is a particularly simple assembly of the heater possible. For this purpose, the half shells are designed to be plugged together. By the Use of locking pins or locking lugs, which when plugging the half shells cause a locking of both half shells of the housing, is a special faster assembly possible.
Beide Halbschalen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie das Gehäuse in etwa mittig zwischen den sich gegenüberliegenden, offen ausgebildeten Gehäuseseiten trennen. Dadurch ist das Gehäuse an den offen ausgebildeten Seiten besonders stabil und nur in der Mitte, d.h. an der Trennlinie beider Halbschalen, kann das Gehäuse keine oder nur geringe Klemmkräfte aufnehmen.Both half-shells are preferably designed so that they approximately surround the housing separate centrally between the opposite, open housing sides. As a result, the housing is particularly stable on the open sides only in the middle, i. at the dividing line of both half-shells, the housing can not or record only small clamping forces.
In einer besonderen Ausführungsform sind die beiden Halbschalen an ihren Trennlinien mit zusätzlichen Vorsprüngen und Vertiefungen versehen, die beim Zusammenstecken ineinander greifen und die Halbschalen miteinander verschränken. Das Gehäuse kann so auch im mittleren Bereich, an den Trennlinien beider Halbschalen, höhere Kräfte aufnehmen. Die Vorsprünge und Vertiefungen verschränken beide Halbschalen miteinander und bewirken dadurch eine Erhöhung der mechanischen Stabilität der Seitenflächen. Mit einer solchen Konstruktion können hohe Klemmkräfte auch bei Gehäusematerialien mit einer grundsätzlich geringeren Stabilität eingesetzt werden.In a particular embodiment, the two half-shells are at their parting lines provided with additional projections and depressions, which when mating interlock and interlock the half-shells. The housing can so also in the middle range, at the dividing lines of both half-shells, absorb higher forces. The projections and depressions entangle both half shells together and thereby cause an increase in the mechanical stability of the side surfaces. With such a construction, high clamping forces can also be applied to housing materials be used with a fundamentally lower stability.
Das Federelement ist so ausgebildet, dass es die Klemmkräfte im Wesentlichen auf die verstärkt ausgebildeten Gehäuseseiten überträgt.The spring element is designed so that it has the clamping forces substantially on the reinforced trained housing sides transmits.
Das Federelement besteht vorzugsweise aus einem Blechteil mit schräg herausragenden Federsegmenten. Vorzugsweise ist das Federelement mit den Federsegmenten einstückig ausgebildet. Dadurch kann die Feder erstmals als Endlosteil hergestellt werden und in einfacher Weise von einer Rolle der Fertigung zugeführt werden. Herkömmlich muss dagegen jede Feder separat gefertigt und für unterschiedliche Längen individuell hergestellt werden. Das Federelement der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist dagegen in einfacher Weise von Rolle auf jede beliebige Länge zuschneidbar, so dass aufwändige individuelle Herstellungsprozesse für die Feder und Anpassungen des Herstellungsverfahrens bei Änderungen am Aufbau des Heizelementes vermieden werden. The spring element preferably consists of a sheet metal part with obliquely protruding Spring segments. Preferably, the spring element with the spring segments integrally formed. As a result, the spring can be produced for the first time as an endless part and be supplied in a simple manner from a role of manufacturing. conventional on the other hand, each spring must be manufactured separately and individually for different lengths getting produced. The spring element of the heating device according to the invention is in contrast, easily cut from roll to any length, so that elaborate individual manufacturing processes for the spring and adjustments to the manufacturing process be avoided when changing the structure of the heating element.
Aufgrund der Trennung von Gehäuse und Feder kann die Dicke der Federn von herkömmlich ca. 0,8 mm gemäß dem neuen Bauprinzip auf eine Dicke von in etwa 0,3 mm reduziert werden. Dadurch ist die Feder mit geringem Aufwand herstellbar, ohne dass die Effizienz der Heizvorrichtung vermindert ist.Due to the separation of the housing and spring, the thickness of the springs of conventional about 0.8 mm according to the new construction principle to a thickness of about 0.3 mm be reduced. As a result, the spring can be produced with little effort, without the efficiency of the heater is reduced.
Um einen hohen Wirkungsgrad der elektrischen Heizvorrichtung zu erreichen, ist für jede Position eines PTC-Heizelementes ein Federsegment vorgesehen, so dass durch eine individuelle Klemmung jedes PTC-Heizelementes die Effizienz verbessert wird.To achieve a high efficiency of the electric heater is for each position of a PTC heating element provided a spring segment, so that individual clamping of each PTC heating element improves efficiency.
Ein besonders hoher Wirkungsgrad ist durch eine Erhöhung der Klemmkräfte erzielbar, wenn im Bereich eines PTC-Heizelementes eine Mehrzahl von Federsegmenten vorgesehen ist, vorzugsweise zwei oder drei einzelne Federsegmente. Dadurch wird jedes PTC-Heizelement auf seiner gesamten Länge geklemmt gehalten.A particularly high efficiency can be achieved by increasing the clamping forces, if provided in the region of a PTC heating element, a plurality of spring segments is, preferably two or three individual spring segments. This will make each one PTC heating element kept clamped along its entire length.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform bestehen die Federn aus einem Blech, aus dem in Querrichtung schräg einzelne Federsegmente herausragen, die die Feder mechanisch so verstärken, dass eine Durchbiegung um die Längsachse der Feder nicht möglich ist. Dazu reichen die Federsegmente jeweils bis in den Randbereich der Feder, so dass sich die Feder an dem stabilen äußeren Gehäuserand abstützen kann. Das Gehäuse muss dadurch nur an seinen Rändern Kräfte aufnehmen und kann in der Mitte weniger stabil ausgebildet sein. Auf diese Weise lässt sich ein besonders leichtes und einfach zu verarbeitendes Gehäusematerial verwenden.According to a further preferred embodiment, the springs consist of a Sheet metal, from which obliquely projecting individual spring segments in the transverse direction, the Mechanically reinforce the spring so that there is a deflection around the longitudinal axis of the spring not possible. For this purpose, the spring segments each extend into the edge area the spring, so that the spring supported on the stable outer edge of the housing can. The housing must therefore absorb forces only at its edges and can be made less stable in the middle. This is a special way Use lightweight and easy-to-use housing material.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung der elektrischen Heizvorrichtung ist zwischen den Längsverstrebungen und dem geschichteten Aufbau eine Dichtung vorgesehen. Eine solche Dichtung, insbesondere als Silikondichtung, ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und dichtet die gesamte Gitterstruktur ab.According to a particular embodiment of the electric heater is between the longitudinal struts and the layered structure provided a seal. Such a seal, in particular as a silicone seal, is preferably in one piece trained and seals the entire grid structure.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen die Zeichnungen im Einzelnen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung des Aufbringens einer Lackschicht auf einem Kontaktblech,
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung des Aufsetzen eines PTC-Heizelementes auf die Lackschicht des Kontaktblechs,
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer vorfabrizierten Baueinheit aus einem auf einem Kontaktblech fixierten PTC-Heizelement,
- Fig. 4
- eine alternative Ausführungsform einer vorfabrizierten Baueinheit, die in Ergänzung zu den Elementen der Fig. 3 ein Radiatorelement umfasst,
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mit einer in diese eingesetzte, vorfabrizierte Baueinheit gemäß Fig. 4,
- Fig. 6
- eine schematische Ansicht eines inneren Aufbaus einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung,
- Fig. 7a
- ein schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Baueinheit aus einem Radiatorelement, einem über eine Lackschicht versiegelten Kontaktblech und ein auf dem Kontaktblech angeordneten PTC-Heizelement,
- Fig. 7b
- eine perspektivische Ansicht einer Baueinheit gemäß Fig. 7a,
- Fig. 8
- eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit einem Kunststoffgehäuse und in diesem in mehreren Schichten angeordneten PTC-Heizelementen, Kontaktblechen und Radiatorelementen,
- Fig. 9
- eine aufgeschnittene, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung gemäß Fig. 8, wobei jedoch nur eine Halbschale des Gehäuses dargestellt ist,
- Fig. 10
- eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Heizvorrichtung gemäß Fig. 9 mit den in einer Halbschale angeordneten Radiatorelementen, Kontaktblechen und PTC-Heizelementen,
- Fig. 11
- eine Ansicht eines geschichteten Aufbaus aus Radiatorelementen, Kontaktblechen und PTC-Heizelementen, wie er im Gehäuse einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung angeordnet ist,
- Fig. 12
- eine perspektivische Ansicht einer Halbschale des Gehäuses der elektrischen Heizvorrichtung der Erfindung, die nur zum Teil bestückt ist,
- Fig. 13
- eine perspektivische Ansicht einer Halbschale des Gehäuses der elektrischen Heizvorrichtung gemäß Fig. 12, die vollständig bestückt ist,
- Fig. 14
- eine perspektivische Ansicht des zusammengesetzten Gehäuses der elektrischen Heizvorrichtung,
- Fig. 15
- eine perspektivische Ansicht der elektrischen Heizvorrichtung gemäß Fig. 14, bei der das Federelement teilweise eingeschoben ist,
- Fig. 16
- eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Gehäuses der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung,
- Fig. 17
- eine weitere perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach Fig. 16, bei der die Gehäuseseite, an der die Kontaktstifte vorgesehen sind, beispielhaft an eine spezielle Steckergeometrie angepasst ist,
- Fig. 18
- eine weitere Detailansicht der Ausführungsform des Gehäuses der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung nach Fig. 16,
- Fig. 19
- eine perspektivische Ansicht einer schematischen Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung während des Zusammenbaus,
- Fig. 20
- eine perspektivische Ansicht der zusammengesetzten Ausführungsform nach Fig. 19,
- Fig. 21
- eine Detailansicht der Innenseite einer Gehäusehalbschale einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 22
- eine Schnittansicht durch die zusammengesetzten Halbschalen des Gehäuses der Ausführungsform nach Fig. 21,
- Fig. 23
- eine vergrößerte Ansicht eines Details der Gehäusedarstellung aus Fig. 22, bei dem die Einzelheiten des verschränkten Aufbaus der Gehäuseseiten für eine stärkere mechanische Belastbarkeit der Gehäuselängsseiten deutlich erkennbar ist,
- Fig. 24
- eine schematische Darstellungen einer Aufsicht auf das erfindungsgemäße Federelement,
- Fig. 25
- eine schematische Darstellungen einer Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Federelement,
- Fig. 26
- eine schematische Darstellungen einer perspektivischen Ansicht des erfin- dungsgemäßen Federelementes,
- Fig. 27a
- eine Ansicht eines Wellrippenelements mit einem an diesem befestigten Kontaktblech und
- Fig. 27b
- eine Ansicht einer weiteren Ausgestaltung des Federelementes.
- Fig. 1
- a schematic representation of the application of a paint layer on a contact plate,
- Fig. 2
- a schematic representation of the placement of a PTC heating element on the lacquer layer of the contact sheet,
- Fig. 3
- 2 a schematic representation of a prefabricated structural unit made of a PTC heating element fixed on a contact plate,
- Fig. 4
- an alternative embodiment of a prefabricated structural unit, which comprises a radiator element in addition to the elements of FIG. 3,
- Fig. 5
- 1 is a schematic representation of a detail of a heating device according to the invention with a prefabricated structural unit according to FIG. 4 inserted therein;
- Fig. 6
- a schematic view of an internal structure of a heating device according to the invention,
- Fig. 7a
- FIG. 2 shows a schematic sectional view through an assembly according to the invention comprising a radiator element, a contact plate sealed via a lacquer layer and a PTC heating element arranged on the contact plate, FIG.
- Fig. 7b
- a perspective view of a structural unit according to FIG. 7a,
- Fig. 8
- FIG. 2 a schematic sectional view through a heating device according to the invention with a plastic housing and in this PTC heating elements, contact plates and radiator elements arranged in several layers, FIG.
- Fig. 9
- 8 is a cutaway, perspective view of an electric heater according to the invention, but only a half shell of the housing is shown,
- Fig. 10
- 9 shows a plan view of the heating device according to the invention according to FIG. 9 with the radiator elements, contact plates and PTC heating elements arranged in a half shell, FIG.
- Fig. 11
- a view of a layered structure of radiator elements, contact plates and PTC heating elements, as it is arranged in the housing of an electric heating device according to the invention,
- Fig. 12
- a perspective view of a half-shell of the housing of the electric heater of the invention, which is only partially equipped,
- Fig. 13
- a perspective view of a half-shell of the housing of the electric heater of FIG. 12, which is fully populated,
- Fig. 14
- a perspective view of the assembled housing of the electric heater,
- Fig. 15
- a perspective view of the electric heater of FIG. 14, in which the spring element is partially inserted,
- Fig. 16
- a perspective view of another embodiment of the housing of the heating device according to the invention,
- Fig. 17
- 16 is a further perspective view of the embodiment according to FIG. 16, in which the housing side on which the contact pins are provided is adapted, for example, to a specific plug geometry,
- Fig. 18
- a further detail view of the embodiment of the housing of the heating device according to the invention of FIG. 16,
- Fig. 19
- a perspective view of a schematic representation of another embodiment of the heating device according to the invention during assembly,
- Fig. 20
- a perspective view of the assembled embodiment of FIG. 19,
- Fig. 21
- a detailed view of the inside of a housing half shell of a further embodiment of the invention,
- Fig. 22
- a sectional view through the composite half-shells of the housing of the embodiment of FIG. 21,
- Fig. 23
- an enlarged view of a detail of the housing illustration of FIG. 22, in which the details of the entangled structure of the housing sides for a stronger mechanical load capacity of the housing longitudinal sides is clearly visible,
- Fig. 24
- a schematic representations of a plan view of the spring element according to the invention,
- Fig. 25
- a schematic representation of a side view of the spring element according to the invention,
- Fig. 26
- 1 a schematic representation of a perspective view of the spring element according to the invention,
- Fig. 27a
- a view of a corrugated fin element with a contact plate attached thereto and
- Fig. 27b
- a view of a further embodiment of the spring element.
Während bei herkömmlichen elektrischen Heizvorrichtungen die PTC-Heizelemente über Positionierungsmittel, wie beispielsweise einen Positionsrahmen zwischen Kontaktblechen positioniert werden, werden erfindungsgemäß elektrische Heizvorrichtungen so hergestellt, dass zumindest eines der Kontaktbleche mit einer Lackschicht versehen ist und auf dieser die PTC-Heizelemente vor der Montage in der elektrischen Heizvorrichtung positioniert werden. Diese Herstellungsschritte sind in den Figuren 1 bis 3 in anschaulicher Weise wiedergegeben.While in conventional electric heaters, the PTC heating elements via Positioning means, such as a position frame between contact plates be positioned, according to the invention electric heaters so manufactured, that at least one of the contact plates is provided with a lacquer layer and on this the PTC heating elements before mounting in the electric heater be positioned. These manufacturing steps are illustrated in FIGS. 1 to 3 Played way.
Fig. 1 zeigt in schematischer Weise die Seitenansicht eines Kontaktblechs 2, das mit
einer Lackschicht 3 auf der dem PTC-Heizelement später zugewandten Seite versehen
wird. Auf dieser Lackschicht 3 wird anschließend das PTC-Heizelement 4 aufgesetzt
(Fig. 2). Das Kontaktblech 2 mit der Lackschicht 3 und dem darauf angeordneten PTC-Heizelement
4 bilden eine vorgefertigte Baueinheit 1, die in Fig. 3 schematisch dargestellt
ist.Fig. 1 shows a schematic view of the side view of a
Die Festigkeit der Fixierung von PTC-Heizelementen 4 über den Lack 3 auf dem Kontaktblech
ist so ausgelegt, dass sie mechanischen Belastungen, die bis und bei der Herstellung
einer elektrischen Heizvorrichtung auftreten, in ausreichender Weise standhält.
Stärkere mechanische Belastungen hält diese Fixierung nicht stand. Über eine solche
Lackschicht 3, auf die die PTC-Heizelemente 4 aufgesetzt sind, kann die Herstellung
elektrischer Heizvorrichtungen deutlich vereinfacht werden. Insbesondere kann über die
solchermaßen vorfabrizierten Baueinheiten 1 die Anzahl der zu montierenden Teile verringert
werden. Außerdem wird die Montage vereinfacht, da keine mühsame Positionierung
der einzelnen Elemente in einem Gehäuse erforderlich ist. Zudem sind keine Positionierungsmittel
erforderlich, da die PTC-Heizelemente beim Einsetzen an bestimmten
Position gehalten werden.The strength of the fixation of
Ein besonderer Vorteil, der durch den Lack erreicht wird, ist ein verbesserter Feuchtigkeitsschutz.
Die beim Zusammenbau der Heizvorrichtung erzielbare zusätzliche Versiegelung
der Verbindung PTC-Heizelement 4 und Kontaktblech 2 wird nachfolgend unter .
Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben.A particular advantage achieved by the paint is improved moisture protection.
The achievable during assembly of the heater additional seal
the compound
Eine Variante einer vorfabrizierten Baueinheit ist in Fig. 4 wiedergegeben. An dem Kontaktblech
2 ist zusätzlich ein Radiatorelement 5 befestigt. Diese vorfabrizierte Baueinheit,
bei der auf dem Kontaktblech 2 ein PTC-Heizelement 4 gemäß dem in den Figuren
1 bis 3 illustrierten Herstellungsvorgang befestigt ist, ermöglicht eine weitere Reduzierung
der bei der Fabrikation einer elektrischen Heizvorrichtung erforderlichen Montageschritte,
da ein separates Einsetzen der Radiatorelemente 5 entfällt.A variant of a prefabricated unit is shown in Fig. 4. At the
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können auch weitere Elemente der Heizvorrichtung
anschließend an das Radiatorelement 5 in das vorfabrizierte Bauelement integriert
werden. Mit jedem zusätzlichen Element der vorfabrizierten Baueinheit nimmt die Anzahl
der bei der Fabrikation der Heizvorrichtung erforderlichen Herstellungsschritte ab.According to a further embodiment, other elements of the heating device
then integrated into the prefabricated component on the
Beim Einbau der erfindungsgemäß vorfabrizierten Baueinheit 1 (gemäß Fig. 4) in ein
Gehäuse der Heizvorrichtung werden die einzelnen Elemente der Heizvorrichtung nach
Einsetzen eines Federelementes (in den Figuren 1 bis 8 nicht dargestellt) über eine
Klemmpressung unter einer Vorspannung gehalten. Ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen
elektrischen Heizvorrichtung, der die Klemmpressung und ihre Wirkung darstellt,
ist in Fig. 5 gezeigt.When installing the
Fig. 5 zeigt zusätzlich zu der vorfabrizierten Baueinheit 1 aus Fig. 4 aus Radiatorelement
5, Kontaktblech 2, Lackschicht 3 und PTC-Heizelement 4 ein an das PTC-Heizelement
4 anschließendes Kontaktblech 10 und ein dieses angrenzendes weiteres
Radiatorelement 11. Der durch die Klemmpressung bewirkte Anpressdruck ist durch
schwarzen Pfeile in Fig. 5 symbolisiert. Der Anpressdruck bewirkt, dass der zwischen
dem PTC-Heizelement 4 und dem Kontaktblech 2 befindliche Lack 3 an den Seiten des
Zwischenraums 13 zwischen dem PTC-Heizelement 4 und dem Kontaktblech 2 herausgepresst
wird. Der aus dem Zwischenraum 13 herausgepresste Lack bildet an den äußeren
Rändern des Zwischenraums 13 Lackwülste 12, die den Zwischenraum 13 gegen
eindringende Feuchtigkeit abdichten.FIG. 5 shows, in addition to the prefabricated
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist über die Beschichtung des Kontaktblechs mit einer Lackschicht und die dadurch bewirkte Versiegelung der Kontaktstelle PTC-Heizelement und Kontaktblech in effizienter Weise gegen Feuchtigkeitsschäden, insbesondere Korrosion, und einen damit einhergehenden Leistungsverlust geschützt. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist damit besonders für extreme Einsatzbedingungen geeignet, bei denen die Gefahr besonders groß ist, dass die Heizvorrichtung mit Feuchtigkeit in Kontakt kommt.The heating device according to the invention is about the coating of the contact plate with a lacquer layer and the resulting sealing of the contact point PTC heating element and contact sheet in an efficient manner against moisture damage, in particular Corrosion, and associated power loss protected. The Heating device according to the invention is thus particularly for extreme conditions suitable, in which the danger is particularly great that the heater with moisture comes into contact.
Vorzugsweise wird für den Lack 3 ein elektrisch nicht-leitender Lack verwendet. Durch
die während des Herstellungsvorgangs erfolgende Pressung der Bestandteile der Heizvorrichtung
wird der Lack aus dem Zwischenraum 13 herausgepresst und verwirklicht so
einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Kontaktblech 2 und dem PTC-Heizelement
4.Preferably, an electrically non-conductive paint is used for the
Die Dicke des Lackauftrags liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 20 µl/cm2, besonders vorzugsweise im Bereich von 14 µl/cm2.The thickness of the coating application is preferably in the range between 10 and 20 μl / cm 2 , particularly preferably in the range of 14 μl / cm 2 .
Der Lack 3 ist in einfacher Weise durch eine Pinsel-, Abstreif- oder Tropfbeschichtung
auftragbar. Dies Beschichtung wird durch eine besonders hohe Viskosität ermöglicht,
die vorzugsweise im Bereich von 900 mPa.s bis 750 mPa.s liegt. Besonders vorzugsweise
weist der Lack eine Viskosität um etwa 850 mPa.s. Der Lack bildet einen dauerhaften
Überzug als Schutz gegen Feuchtigkeit und atmosphärische Schmutzstoffe. The
Beim Auftragen des Lacks über eine Tropfbeschichtung wird dieser tröpfchenweise über eine handelsübliche Dosiervorrichtung aufgetragen. Als Dosiervorrichtung dient vorzugsweise eine Dosiemadel.When applying the paint on a drip coating of this is dropwise over applied a commercial metering device. As dosing preferably serves a Dosiemadel.
Zu diesem Zweck ist ein hochviskoser Lack zu verwenden. Dabei wird zur Erhöhung der Umweltverträglichkeit ein Lack eingesetzt, der nur einen niedrigen Anteil an Lösungsmitteln aufweist.For this purpose, a high-viscosity paint is to be used. This is to increase the Environmental compatibility used a paint containing only a low proportion of solvents having.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktblech 2 aus Aluminium hergestellt.
Aluminium ermöglicht einen besonders guten Werbeübergang zwischen dem
PTC-Heizelement 4 und dem Radiatorelement 5.According to a preferred embodiment, the
Vorzugsweise ist das Kontaktblech 10, das das PTC-Heizelement 4 an der dem Kontaktblech
2 gegenüberliegenden Seite kontaktiert, aus Messing, vorzugsweise verzinntem
Messing hergestellt.Preferably, the
Fig. 6 zeigt in schematischer Weise eine bevorzugte Ausführungsform für die geklemmt
gehaltenen Komponenten der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Der Aufbau umfasst
zwei vorfabrizierte Baueinheiten 1 mit jeweils wenigstens einem PTC-Heizelement 4,
einem Kontaktblech 2 und einem Radiatorelement 5. Außerdem umfasst der Aufbau
weitere Kontaktbleche 20, 21, die an den gegenüberliegenden Seiten der PTC-Heizelemente
4 anliegen, und ein abschließendes Radiatorelement 22. Die beiden Kontaktbleche
20 und 21 liegen dabei auf unterschiedlichem Potential. Außerdem ist das in
Fig. 6 gezeigte untere Radiatorelement 5 an eine Stromversorgung mit plus Potenzial
angeschlossen.Fig. 6 shows schematically a preferred embodiment for the clamped
held components of the heating device according to the invention. The structure includes
two
Insgesamt umfasst der in Fig. 6 gezeigte innere Aufbau einer vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Heizelementes nur fünf zu montierende Bestandteile,
nämlich zwei vorgefertigte Baueinheiten 1, zwei Kontaktbleche 20, 21 und ein zusätzliches
Radiatorelement 22. Ein solcher geschichteter Aufbau ist somit besonders einfach
und schnell herstellbar. Overall, the internal structure shown in Fig. 6 comprises an advantageous embodiment
of the heating element according to the invention only five components to be mounted,
namely two
In den Figuren 7a und 7b ist eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht einer
vormontierten Baueinheit 30 schematisch dargestellt. Die Baueinheit 30 besteht aus
einem Radiatorelement 35, das mit einer Kontaktplatte 32 verbunden ist. Auf der Kontaktplatte
32 ist eine Lackschicht 33 aufgebracht, über die die PTC-Heizelemente 31 auf
der Kontaktplatte 32 fixiert sind.In FIGS. 7a and 7b is a perspective view and a sectional view of a
In Fig. 7a ist eine Schnittansicht der Baueinheit 30 gezeigt, die in einer Heizvorrichtung
unter einer Klemmspannung montiert ist. Durch den Klemmdruck ist der zwischen dem
PTC-Heizelement 31 und der Kontaktplatte 32 befindliche Lack 33 seitlich aus dem Zwischenraum
herausgedrückt, so dass er den Zwischenraum über Wülste 34, den sogenannten
Klebemeniskus, gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutzstoffen
abdichtet bzw. versiegelt ist.In Fig. 7a is a sectional view of the
Im Gegensatz zu herkömmlichen elektrischen Heizvorrichtungen für den Einsatz in Kraftfahrzeugen ist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung aus zwei KunststoffHalbschalen aufgebaut. Bei der Fertigung lässt sich zunächst in einfacher Weise eine Gehäusehälfte bestücken und anschließend wird das Gehäuse durch Aufsetzen der zweiten Gehäusehälfte vervollständigt. Die Montage der elektrischen Heizvorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 12 bis 15 beschrieben.Unlike traditional electric heaters for use in Motor vehicles, the heater according to the invention of two plastic half shells built up. In the first production can be in a simple way Fit the housing half and then the housing by placing the completed second housing half. The installation of the electric heater will be described below with reference to Figures 12 to 15.
In den Figuren 8 bis 10 sind verschiedene Ansichten einer aus mehreren Schichten aufgebauten
elektrischen Heizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Eine Schnittansicht durch die elektrische Heizvorrichtung ist in Fig. 8
wiedergegeben, während Fig. 9 eine perspektivische Ansicht und Fig. 10 eine Aufsicht
auf die in einer Halbschale des Gehäuses angeordneten Komponenten der Heizvorrichtung
zeigen. Das Gehäuse besteht aus zwei ineinander greifenden Halbschalen 40a
und 40b. In diesen Halbschalen sind die erfindungsgemäßen Baueinheiten aus einem
Radiatorelement 44, eine mit diesem verbundenen Kontaktplatte 42 und auf der Kontaktplatte
fixierten Heizelemente 41 angeordnet. Die Baueinheiten sind jeweils durch
Abstandshalter 43 getrennt in eine der Halbschalen 40a, 40b einsetzbar. In FIGS. 8 to 10, various views of one of several layers are constructed
electric heating device according to an embodiment of the present invention
Invention shown. A sectional view through the electric heater is shown in FIG. 8
FIG. 9 is a perspective view and FIG. 10 is a plan view
on the arranged in a half-shell of the housing components of the heater
demonstrate. The housing consists of two interlocking half-
In jeder Gehäusehalbschale 40a, 40b sind zur Verstärkung der schmalen Gehäuselängsseiten
Verstärkungselemente vorgesehen. Insbesondere greifen beim Zusammenstecken
beider Gehäusehälften 40a, 40b vorzugsweise Einrastlaschen 46, 47 ineinander.
Auf diese Weise werden die schmalen Gehäuselängsseiten mechanisch verstärkt
und können daher höhere Klemmkräfte aufnehmen. Einzelheiten und Alternativen für
eine mechanisch verstärkte Ausbildung der schmalen Gehäuselängsseiten werden unter
Bezugnahme auf nachfolgende Figuren erläutert.In each housing half-
Der Klemmdruck wird über ein Federelement 49 erzeugt, das den geschichteten Aufbau
aus PTC-Elementen 41, Kontaktplatten 42 und Radiatorelementen 44 zusammenpresst,
so dass der elektrische und thermische Übergang zwischen den Kontaktplatten 42 und
den PTC-Heizelementen 41 verbessert wird. Dadurch kann die Effizienz der Heizvorrichtung
gesteigert werden.The clamping pressure is generated via a
Die PTC-Heizelemente 41 sind auf ersten Kontaktblechen 42 über einen Lack vorpositioniert.
Auf den gegenüberliegenden Seiten der PTC-Heizelemente 41 ist bei der Montage
ein weiteres Kontaktblech vorgesehen. Eines der beiden ein PTC-Heizelement kontaktierenden
Kontaktbleche wird, wie in Fig. 10 gezeigt, zur elektrischen Stromzuführung
aus dem Gehäuse 40 herausgeführt. Über die Kontaktlaschen 50 der herausgeführten
Kontaktbleche wird der elektrischen Heizvorrichtung im Betrieb Strom zugeführt. Für
eine einfachere Montage und sichere Positionierung der aus dem Gehäuse herausragenden
Kontaktlaschen 50 werden diese jeweils über Positionierungshilfen 49 an den
Gehäuseseiten gehalten.The
Der geschichtete Aufbau aus einer Mehrzahl von Baueinheiten, der in das Gehäuse 40 eingesetzt wird, ist in Fig. 11 gezeigt.The layered structure of a plurality of units, which in the housing 40th is used is shown in Fig. 11.
Fig. 12 bis Fig. 15 zeigen aufeinander folgende Stufen des Zusammenbaus der erfindungsgemäßen
Heizvorrichtung, die den Aufbau der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung
verdeutlichen. Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Halbschale 62a der
Halbschalen 62a, 62b des Gehäuses. In die Halbschale 62a sind ein Kontaktblech 66,
eine Radiatorelement 64 und benachbart dazu PTC-Heizelemente 4 eingesetzt. Zur Erleichterung
des Zusammenbaus sind jeweils Führungsschienen bzw. Positioniermittel
für alle Bestandteile vorgesehen. Insbesondere wird die Position der Kontaktplatte 66
mit dem Kontaktstift 66a beim Einsetzen über die Führung 66b (bzw. 67b für die Kontaktplatte
67 in Fig. 13) definiert. Die Radiatorelemente 64 sind vorzugsweise in Form
von Wellrippenelementen ausgebildet. Auf einer Seite ist das Wellrippenelement mit
einer Kontaktplatte versehen. Für die Enden der Kontaktplatte des Wellrippenelementes
64 sind seitlich in der Innenseite des Gehäuses Führungen 64a vorgesehen. Diese Führungen
dienen allein der Erleichterung der Montage. in einer alternativen Ausführungsform
kann auf sie daher auch verzichtet werden.FIGS. 12 to 15 show successive stages of the assembly of the invention
Heating device, the structure of the heating device according to the invention
clarify. FIG. 12 shows a perspective view of a half-
Wie in Fig. 13 gezeigt, sind oberhalb der PTC-Heizelemente 4 wiederum ein Radiatorelement
64 und eine Kontaktplatte 67 mit einem Steckkontakt 67a vorgesehen - entsprechend
zu dem in Fig. 12 gezeigten Aufbau. Auf die so bestückte erste Halbschale
62a ist die zweite Gehäusehalbschale 62b aufsteckbar. Beide Gehäusehalbschalen sind
vorzugsweise so ausgebildet, dass ihre Trennlinie etwa in der Mitte zwischen den beiden
länglichen Gehäusestimseiten (die die Durchlassöffnungen aufweisen) verläuft.As shown in Fig. 13, above the
Das Zusammensetzen des Gehäuses kann besonders dadurch vereinfacht werden,
dass beide Halbschalen 62a, 62b mit Rastzapfen 78 und entsprechenden Bohrungen 79
in der jeweils gegenüber liegenden Halbschale versehen sind. Beim Zusammenstecken
verrasten beide Halbschalen, sobald die zweite Halbschale 62b vollständig auf die erste
Halbschale 62a aufgesteckt ist.The assembly of the housing can be simplified in particular by
that both half-
Das zusammengesetzte Gehäuse der elektrischen Heizvorrichtung ist in Fig. 14 wiedergegeben.
In Fig. 14 ist zu erkennen, dass jede der Gehäusehälften 62a, 62b an den
länglichen Stimseiten Öffnungen für die durchströmende Luft aufweist.The composite housing of the electric heater is shown in FIG.
In Fig. 14 it can be seen that each of the
Um die Effizienz der Wärmeerzeugung durch die PTC-Heizelemente zu erhöhen, werden
diese in dem in Zusammenhang mit Fig. 12 und Fig. 13 beschriebenen geschichteten
Aufbau innerhalb des Gehäuses geklemmt gehalten. Diese Klemmung wird von einem
zusätzlichen Federelement 72 bewirkt. Vorzugsweise wird das Federelement wenigstens
zwischen einer Gehäuseinnenseite und dem geschichteten Aufbau eingeschoben.
Zusätzlich kann ein solches Federelement auch zwischen der gegenüberliegenden
Gehäuseinnenseite und dem geschichteten Aufbau oder an einer Stelle innerhalb des
geschichteten Aufbaus eingeschoben werden.To increase the efficiency of heat generation by the PTC heating elements, are
these in the layered manner described in connection with FIGS. 12 and 13
Construction held clamped within the housing. This clamping is by a
Damit das Gehäuse in der Lage ist, die Klemmkräfte ohne Verformung des Gehäuses aufzunehmen, sind die länglichen Gehäusestimseiten mechanisch verstärkt ausgebildet. Zwischen den mechanisch verstärkten Gehäusestimseiten, insbesondere im Bereich der Trennlinie, ist das Gehäuse nicht in der Lage, hohe Klemmkräfte aufnehmen.In order for the housing to be able to withstand the clamping forces without deforming the housing absorb, the elongated Gehäusestimseiten are mechanically reinforced. Between the mechanically reinforced Gehäusestimseiten, especially in the area of Dividing line, the housing is unable to absorb high clamping forces.
Um besonders hohe Klemmkräfte aufnehmen zu können, sind innerhalb der seitlichen Öffnung für die zu erwärmende Luft Querverstrebungen 69 vorgesehen. Diese Querverstrebungen ermöglichen, dass das Gehäuse ausreichend hohe Klemmkräfte ohne eine Durchbiegung oder Verformung des Gehäuses aufnehmen kann. Die Halbschalen mit den Verstrebungen sind jeweils einstückig ausgebildet und vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt.In order to accommodate very high clamping forces are within the lateral Opening for the air to be heated cross braces 69 provided. These cross braces allow the housing to have sufficiently high clamping forces without a Can accommodate deflection or deformation of the housing. The half-shells with the struts are each integrally formed and preferably made of plastic produced.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden die Querverstrebungen 69
durch eine oder mehrere Längsstreben 70 ergänzt, so dass die Verstrebungen 69 und
70 die Form einer Gitterstruktur aufweisen. Eine solche Gitterstruktur ermöglicht, dass
die Querverstrebungen 69 besonders dünn gehalten werden können und den Luftdurchsatz
nicht behindem. Gleichzeitig wird wirkungsvoll ein Aufbiegen des Gehäuses verhindert.In a particularly advantageous embodiment, the cross braces 69
supplemented by one or more
Die Stabilität des Gehäuses zwischen den mechanisch verstärkten Gehäusestimseiten
ist in einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine besondere Gestaltung der oberen
und unteren Seiten der Halbschalen verstärkt. Zu diesem Zweck sind auf der Gehäuseober-
und -unterseite jeder Halbschale 62a, 62b jeweils Vorsprünge 76 und Vertiefungen
77 vorgesehen, die so angeordnet sind, dass sie beim Zusammenstecken ineinander
greifen. Auf diese Weise wird die mechanische Stabilität der Ober- und Unterseiten
durch Verschränkung der Seiten der beiden Halbschalen auch zwischen den mechanisch
verstärkten länglichen Gehäusestimseiten erhöht. The stability of the housing between the mechanically reinforced housing sides
is in an advantageous embodiment by a special design of the upper
and lower sides of the half shells reinforced. For this purpose, on the housing top
and underside of each half-
Da das Gehäuse erst nach dem Zusammenbau in der Lage ist, hohe Klemmkräfte ohne
Verformung des Gehäuses aufzunehmen, kann das Federelement 72 erst nach dem
Zusammenbau des Gehäuses eingesetzt werden. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse
62 an einer Gehäuseseite eine Öffnung 71 auf. Eine solche Öffnung ist vorzugsweise an
den Schmalseiten des Gehäuses 62 vorgesehen. Jede Gehäusehälfte 62a, 62b besitzt
entsprechende Ausnehmungen, die sich bei dem zusammengesetzten Gehäuse 62 zum
Schlitz 71 zum Einsetzen des Federelementes 72 ergänzen. Eine besondere Ausgestaltung
der Gehäuseinnenseiten zur Bildung eines Federkanals zum Einschieben des Federelementes
72 ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 21 bis 23 beschrieben.Since the housing is only able to withstand high clamping forces after assembly
To accommodate deformation of the housing, the
Die in dem Gehäuse vorgesehenen Positionierungsmittel 64a, 66b, 67b sind so angeordnet, dass die vorpositionierten Elemente der Heizvorrichtung ausreichend Platz für das Federelement lassen. Insbesondere sind die vorpositionierten Elemente in der durch die Feder bewirkten Klemmrichtung mit Spiel fixiert, um sie beweglich zu halten und den von der Feder erzeugten Klemmdruck aufzunehmen.The positioning means 64a, 66b, 67b provided in the housing are arranged such that that the prepositioned elements of the heater have sufficient space for leave the spring element. In particular, the prepositioned elements are in the fixed by the spring clamping direction with game fixed to keep it moving and to receive the clamping pressure generated by the spring.
In Fig. 15 ist zu erkennen, dass das Federelement 72 eine Vielzahl einzelner Federsegmente
aufweist, die den Klemmdruck erzeugen. Auf bevorzugte Ausführungsformen
des Federelementes 72 wird nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren 26a, 26b
und 26c eingegangen.In Fig. 15 it can be seen that the spring element 72 a plurality of individual spring segments
has, which generate the clamping pressure. On preferred embodiments
of the
In den dargestellten Ausführungsformen sind die Kontaktplatten 66 und 67 jeweils außen
in dem geschichteten Aufbau angeordnet, so dass die Stromzuführung über die
Radiatorelemente 64 zu den PTC-Heizelementen 74 erfolgt. Dieser Aufbau führt zu einem
besonders guten Wärmeübergang zwischen den PTC-Heizelementen 4 und den
Radiatorelementen 64, die die Wärme an die durchströmende Luft abgeben, und Wärmeleitungsverluste
sind daher besonders gering.In the illustrated embodiments, the
Durch die Anordnung der Kontaktplatten am oberen und unteren Ende des geschichteten Aufbaus der Elemente der Heizvorrichtung wird der Luftdurchsatz besonders wenig behindert. Dadurch kann die Bauhöhe ohne Verminderung des Luftdurchlassvolumens klein gehalten werden.Due to the arrangement of the contact plates at the top and bottom of the layered Construction of elements of the heater, the air flow is particularly little with special needs. This allows the height without reducing the air passage volume kept small.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Gehäuses mit mechanisch besonders stabil ausgeprägten länglichen Gehäusestimseiten werden die Klemmkräfte nicht wie herkömmlich von den Seitenholmen des Halterahmens aufgenommen. Die Schmalseiten des Gehäuses können daher beliebig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Gehäuseschmalseiten so gestaltet, dass sie eine mechanische Fixierung und eine elektrische Kontaktierung der Heizvorrichtung ermöglichen. Zur elektrischen Kontaktierung ist wenigstens eine Gehäuseschmalseite beliebig an die Geometrie eines Steckers zur Stromzuführung anpassbar.Due to the inventive design of the housing with mechanically particular stable pronounced elongated sides of the housing, the clamping forces are not like conventionally received by the side rails of the support frame. The narrow sides of the housing can therefore be designed as desired. Preferably, the housing narrow sides designed so that they have a mechanical fixation and an electrical Allow contacting the heater. For electrical contact is at least one housing narrow side to the geometry of a plug to Power supply customizable.
Die Ausgestaltung der Schmalseiten ist exemplarisch in den Fig. 12 bis 15 dargestellt.
Auf der linken Gehäuseseite wird eine Steckerform aus den jeweils an beiden Gehäusehälften
angeformten Vorsprüngen 73a, 73b gebildet. In diesen Stecker ragen die Steckerzungen
66a und 67a der beiden Kontaktplatten 66, 67 hinein. Auf der gegenüberliegenden
Seite wird ein Stecker 74 aus den Vorsprüngen 64a, 64b gebildet, der im Wesentlichen
der mechanischen Befestigung der elektrischen Heizvorrichtung dient. Da die
Schmalseiten des Gehäuses 62 keine hohen Kräfte aufzunehmen haben, können sie
beliebig zur mechanischen und/oder elektrischen Befestigung gestaltet werden.The design of the narrow sides is shown by way of example in FIGS. 12 to 15.
On the left side of the case is a plug shape from each of the two housing halves
molded
In den Figuren 16 bis 18 ist eine weitere Ausführungsform eines Gehäuses und einer
entsprechenden elektrischen Heizvorrichtung dargestellt. Fig. 16 zeigt eine perspektivische
Ansicht einer Ausführungsform einer elektrischen Heizvorrichtung 80, die gegenüber
der Ausführungsform der Figuren 12 bis 15 schmaler, aber mit größerer Querschnittsfläche
für einen höheren Luftdurchsatz ausgebildet ist. Dazu weist die Heizvorrichtung
PTC-Heizelemente 4 in einer Mehrzahl von Ebenen in dem geschichteten Aufbau
auf. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 12 bis Fig. 15 sind die PTC-Heizelemente
4, die eine rechteckige Form aufweisen, mit ihren Längsseiten parallel zu
den länglichen Gehäusestimseiten der Heizvorrichtung ausgerichtet. FIGS. 16 to 18 show a further embodiment of a housing and a housing
corresponding electric heating device shown. Fig. 16 shows a perspective view
View of an embodiment of an electric heater 80, opposite
the embodiment of Figures 12 to 15 narrower, but with a larger cross-sectional area
is designed for a higher air flow. For this purpose, the heater
Entsprechend zu jeder Schicht mit PTC-Heizelementen 4 in dem geschichteten Aufbau
aus Radiatorelementen 64, PTC-Heizelementen 4 und Elektrodenblechen 81, 82 sind
jeweils auf der Höhe der Schichten mit PTC-Heizelementen 4 Längsstreben 70 vorgesehen.
In der dargestellten Ausführungsform sind insgesamt vier Schichten mit PTC-Heizelementen
4 vorhanden und dementsprechend auch vier Längsstreben 70 vorgesehen.
Aufgrund der größeren Längsausdehnung der Heizvorrichtung im Vergleich zur
Heizvorrichtung der Figuren 12 bis 15 weist diese Ausführungsform auch eine größere
Anzahl von Querstreben 69 auf.Corresponding to each layer with
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform der Figuren 12 bis 15 werden bei der dargestellten
Heizvorrichtung zwei Federelemente 72 verwendet, die jeweils am oberen und
unteren Ende auf der Schmalseite des Gehäuses eingeschoben werden. Die Federn
werden jeweils so eingeschoben, dass die Federsegmente 86, die aus dem Federelement
72 herausragen, von der Gehäuseoberfläche in Richtung des geschichteten Aufbau
ragen. Obwohl nicht dargestellt, können auch weitere Federelemente 72 zwischen
den beiden dargestellten Federpositionen in den geschichteten Aufbau eingeschoben
werden.In contrast to the first embodiment of Figures 12 to 15 are shown in the illustrated
Heating device uses two
Aufgrund der Mehrzahl der in dieser Ausführungsform dargestellten Schichten mit
PTC-Heizelementen 4 ist auch eine entsprechend höhere Anzahl von Kontaktblechen
erforderlich. Das oberste und unterste der Kontaktbleche 82 ist jeweils benachbart zur
oberen bzw. unteren Gehäuseinnenseite angeordnet. Die drei mittleren Kontaktbleche
sind jeweils benachbart zu den drei unteren Schichten mit PTC-Heizelementen angeordnet,
d.h. entsprechend zu den drei unteren der Längsstreben 70.Due to the majority of layers shown in this embodiment
Jedes der Kontaktbleche 81, 82 besitzt aus dem Rahmen herausragende Kontaktzungen
81a, 82a. Die Gehäuseseite 83, aus der die Kontaktzungen 81a, 82a herausragen,
kann beliebig ausgestaltet sein. Eine besondere Ausführungsform ist in Fig. 17 gezeigt.
Auf das in Fig. 16 gezeigte Gehäuse 83 ist jeweils ein individuell angepasste Steckerform
85 aufgesteckt oder aufgeklebt. Diese aufgeklebte Steckerform kann an die jeweiligen
Bedürfnisse angepasst sein, beispielsweise zum Einbau der Heizvorrichtung in
Fahrzeuge verschiedener Kfz-Hersteller, die verschiedene Typen von Steckkontakten
verwenden. Bei dem in Fig. 17 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der aufsteckbare
Steckeraufsatz 85 aus einem mechanischen Anschlag mit Befestigungslöchem und
einem Steckerschuh 85a, in dem die Kontaktzungen 81a, 82a angeordnet sind.Each of the
Vorzugsweise werden Querstreben 69 der Gitterstruktur in einem Abstand von 30 bis 40 mm angeordnet. Bei einem Abstand der Querstreben, der größer als 40 mm ist, insbesondere ab etwa 60 mm Abstand, können die Klemmkräfte nicht mehr in ausreichendem Maße von den Querstreben aufgenommen werden. Unterhalb von einem Abstand der Querstreben von weniger als 30 mm, insbesondere weniger als 20 mm, behindem diese dagegen deutlich den Luftdurchsatz durch die länglichen Stimseiten der Heizvorrichtung.Preferably, transverse struts 69 of the lattice structure are at a distance of 30 to 40 mm arranged. At a distance of the cross struts, which is greater than 40 mm, in particular from about 60 mm distance, the clamping forces can not be sufficient Measurements taken from the cross struts. Below a distance of Cross struts of less than 30 mm, in particular less than 20 mm, hinder this contrast, the air flow through the elongated ends of the heater clearly.
Die Figuren 21 bis 23 zeigen eine besondere Ausführungsform zur Ausgestaltung der
Innenseiten der beiden Gehäusehalbschalen. Die innere Struktur der Gehäusehalbschalen
weist einen Federkanal auf, in den die Feder 72 nach dem Zusammensetzen beider
Halbschalen des Gehäuses einsetzbar ist. Der Federkanal bewirkt eine Führung der
Feder beim Einsetzen, und zwar über jeweils seitlich verlaufende Nuten. Die Nuten
werden beispielsweise durch die Vorsprünge 94 und entweder die Gehäuseoberseite
oder, wie in der dargestellten Ausführungsform, über Einrastlaschen 92a, 92b gebildet.Figures 21 to 23 show a particular embodiment for the embodiment of
Inner sides of the two housing half-shells. The inner structure of the housing half shells
has a spring channel into which the
Der Vorsprung 94 bildet nicht nur eine Seite des Federkanals für das Einsetzen der Feder,
sondem er dient ebenfalls als Positionierungshilfe der Elemente der Heizvorrichtung.
Diese werden durch den Vorsprung 94 mit Spiel in dem Gehäuse (vor-) fixiert, um
einen Einschubkanal für die nach dem Zusammensetzen einzuschiebende Feder.The
Die in den Figuren 21 bis 23 dargestellte Ausführungsform weist außerdem eine erhöhte
Steifigkeit auf. Eine solche zusätzliche Versteifung kann unter anderem aus folgenden
Gründen erforderlich werden. Um auch bei "Großflächenheizvorrichtungen", d.h. Heizvorrichtungen,
die schmal aber mit großer Fläche für einen hohen Luftdurchsatz ausgebildet
sind, eine hohe Effektivität zu erreichen, sind sehr hohe Klemmkräfte erforderlich.
Bei Gehäusetemperaturen von in etwa 170 Grad Celsius lässt jedoch die Steifigkeit des
verwendeten Kunststoffs nach. Außerdem können die Federn die Kraft nicht nur auf den
Rand des Gehäuses übertragen, da die verwendeten Federsegmente einen Abstand
von minimal ca. 2 mm bis 2,5 mm zum Rand der Feder aufweisen. Um dennoch eine
Durchbiegung der oberen und unteren Gehäuseseiten zu vermeiden, sind diese vorzugsweise
zusätzlich versteift. Dazu sind in beiden Gehäusehalbschalen jeweils gegenüberliegend
angeordnete Einrastlaschen 92a, 92b vorgesehen. Die Einrastlaschen ragen
jeweils in Richtung der gegenüberliegenden Gehäusehälfte und werden über Rastnasen
91 beim Zusammensetzen miteinander verrastet. Durch diese Verzahnung an
den oberen und unteren Gehäuseseiten wird deren mechanische Steifigkeit erhöht und
eine Durchbiegen verhindert.The embodiment shown in Figures 21 to 23 also has an increased
Stiffness up. Such additional stiffening may include among others
Reasons are needed. To be used also in "large area heaters", i. heaters
the narrow but designed with a large area for a high air flow
are to achieve high efficiency, very high clamping forces are required.
At case temperatures of about 170 degrees Celsius, however, the rigidity of the
used plastic after. In addition, the springs can not force only on the
Transmitted edge of the housing, since the spring segments used a distance
from a minimum of about 2 mm to 2.5 mm to the edge of the spring. Nevertheless, one
To avoid bending of the upper and lower sides of the housing, these are preferably
additionally stiffened. These are opposite in each case half shells
arranged latching
Eine weitere Erhöhung der Steifigkeit kann über eine zusätzliche Seitenwand 95, 96
erreicht werde. Diese Seitenwand 95, 96 ist jeweils oberhalb der bisherigen Seitenwände
angeordnet und über Stützelemente 93 mit dieser verbunden. Auf diese Weise kann
die mechanische Steifigkeit der Ober- und Unterseiten so erhöht werden, dass das Gehäuse
besonders hohe Klemmkräfte aufnehmen kann. Dadurch ist eine "Großflächenbauweise"
möglich, also eine Heizvorrichtung mit einer Vielzahl von übereinander geschichteten
Lagen von PTC-Elementen und dazwischen liegenden Radiatorelementen.A further increase in rigidity can be achieved via an
Der Aufbau des Federelementes 72 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 24,
Fig. 25 und Fig. 26 beschrieben. In Fig. 24 ist eine Aufsicht auf das Federelement 72, in
Fig. 25 eine Seitenansicht und in Fig. 26 eine perspektivische Ansicht des Federelementes
72 wiedergegeben.The structure of the
Das Federelement 72 besteht aus einem Blechteil 85 und aus diesem herausragenden
Federsegmenten 86. Vorzugsweise ist das Federelement 72 einstückig ausgebildet,
wobei die Federsegmente jeweils an drei Seiten aus dem Blechteil 85 ausgestanzt und
um eine Achse 89 in Querrichtung des Blechteils 85 gebogen sind. Der Winkel α, um
den die ausgestanzten Segmente herausgebogen sind, liegt in etwa zwischen 5° und
30°, vorzugsweise zwischen 15° und 20°. Durch diesen Aufbau des Federelementes 72
ist keine Durchbiegung in Querrichtung möglich, sondern nur in Längsrichtung. Dadurch
wirkt das Federelement nur auf den Gehäuserand, an dem es sich bei der Erzeugung
der Klemmkraft abstützt. Damit wirkt die Feder ideal mit dem Gehäuse zusammen, das
aufgrund seines Aufbaus nur in den Gehäuseseiten größere Kräfte aufnehmen kann
und in der Mitte, im Bereich der Trennlinie, weniger belastbar ist. Vorzugsweise sind die
seitlichen Enden der Federsegmente dazu sehr nah am Rand des Federelementes angeordnet.The
Die Darstellung in den Figuren 24, 25 und 26 ist lediglich schematisch. Die Federsegmente
86 müssen nicht rechteckig ausgebildet sein, sondem können auch Bereiche
unterschiedlicher Breite und Neigung umfassen. So kann jedes Federsegment beispielsweise
einen breiter ausgebildeten Endabschnitt besitzen, der leicht abgeflacht ist,
um ein besseres Einschieben des Federelements in das Gehäuse zu ermöglichen.The illustration in FIGS. 24, 25 and 26 is merely schematic. The
In Fig. 27a ist ein Radiatoretement 64 und ein mit diesem verbundenes Kontaktblech 66
in einer länglichen Ausführungsform für eine "Großflächenheizvorrichtung" (bspw. gemäß
Fig. 20) dargestellt. Das dazu entsprechende Federelement ist in Fig. 27b gezeigt.
Das Federelement weist eine Vielzahl von hintereinander angeordneten Federsegmenten
86 auf. Jedes der Federsegmente 86 ist in der Lage, eine Andruckkraft von ca. 15 N
auszuüben. Zur Erhöhung der Andruckkraft werden die Federsegmente gemäß Fig. 27b
dicht hintereinander positioniert, so dass über der Fläche eines PTC-Elementes zwei
oder drei Federsegmente 86 angeordnet sind. Dadurch kann der Klemmdruck verdoppelt
oder sogar verdreifacht werden. Dabei wird der Klemmdruck im Gegensatz zu herkömmlichen
Rahmenhalterungen gleichmäßig über die gesamte Länge der Feder ausgeübt.In Fig. 27a is a
Damit die von den Federsegmenten 86 erzeugten Klemmkräfte vom Gehäuse aufgenommen
werden können, sind die länglichen Gehäusestimseiten so mit Querverstrebungen
69 ausgestattet, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Querstreben 69
zwei bis maximal fünf Federsegmente 86 angeordnet sind.Thus, the clamping forces generated by the
Die Ausführungsform gemäß Fig. 15 zeigt ein Federelement 72 mit zwei oder mehr nebeneinander
angeordneten Federsegmenten. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft bei
Gehäuseformen, die eine große Tiefe aufweisen. The embodiment according to FIG. 15 shows a
Während herkömmlicherweise Federn mit einer Dicke von ca. 0,8 mm eingesetzt werden,
können bei dem neuen Bauprinzip Federelemente mit einer Dicke von 0,2 bis 0,5
mm, vorzugsweise etwa 0,3 mm eingesetzt werden. Dadurch läßt sich eine Federwirkung
der Federsegmente 86 auch schon bei geringer Länge eines Federsegmentes erreichen.While conventionally springs are used with a thickness of about 0.8 mm,
can in the new design principle spring elements with a thickness of 0.2 to 0.5
mm, preferably about 0.3 mm are used. This allows a spring action
reach the
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist, dass das Federelement erstmals als Endlosteil herstellbar ist und so von einer Rolle während der Fertigung zugeführt werden kann. Herkömmlich wird jedes Federsegment separat gefertigt und für alle unterschiedlichen Heizvorrichtungslängen individuell hergestellt. Zudem ist es ausreichend, nur ein Federelement pro Heizvorrichtung vorzusehen.A particular advantage of the heating device according to the invention is that the spring element can be produced for the first time as an endless part and thus from a roll during production can be supplied. Conventionally, each spring segment is manufactured separately and individually manufactured for all different heater lengths. In addition is it is sufficient to provide only one spring element per heater.
Neben der niedrigen Bauhöhe ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, dass diese in besonders einfacher Weise herstellbar ist. Der Zusammenbau der Heizvorrichtung erfolgt wie in Zusammenhang mit den Figuren 12 bis 15 beschrieben. Erfindungsgemäß erfolgt der Zusammenbau der einzelnen Elemente im Gegensatz zu herkömmlichen Heizvorrichtungen ohne dass die Klemmkräfte auf den geschichteten Aufbau einwirken. Erst nach Zusammenbau des Gehäuses wird die Feder in das zusammengesetzte Gehäuse eingeschoben (vgl. Fig. 15).In addition to the low height is a particular advantage of the heating device according to the invention, that this can be produced in a particularly simple manner. The assembly the heating device takes place as described in connection with FIGS. 12 to 15. According to the assembly of the individual elements takes place in contrast to conventional heaters without the clamping forces on the layered Interacting construction. Only after assembly of the housing, the spring is in the composite Housing inserted (see Fig. 15).
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein neues Bauprinzip für elektrische Heizvorrichtungen, bei denen die Funktionen von Rahmen und Feder voneinander getrennt sind. Als Rahmen für eine elektrische Heizvorrichtung wird ein Gehäuse verwendet, das aus zwei Halbschalen besteht. In dem Gehäuse sind Positionierungshilfen für die PTC-Heizelemente angeordnet. Die Längsseiten des Gehäuses sind im Wesentlichen offen ausgebildet, um einen Luftdurchsatz durch das Heizregister zu ermöglichen.In summary, the invention relates to a new construction principle for electric heaters, where the functions of frame and spring are separated are. As a frame for an electric heater, a housing is used, the consists of two half-shells. In the housing are positioning aids for the PTC heating elements arranged. The longitudinal sides of the housing are substantially open designed to allow an air flow through the heater.
Vor Montage der Heizvorrichtung werden die PTC-Heizelemente über einen Lack auf einem die PTC-Heizelemente kontaktierendes Kontaktblech befestigt. Die so vorfabrizierten Baueinheiten erleichtern die Montage und vermeiden zusätzliche Positionierungsmittel zur lagerichtigen Anordnung der PTC-Heizelemente während der Fertigung. Before installing the heater, the PTC heaters are painted over attached to a contacting the PTC heating elements contact plate. The so prefabricated Modules facilitate assembly and avoid additional positioning means for the correct position of the PTC heating elements during production.
Der Lack stellte zudem einen Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit dar. Auf diese Weise wird zugleich ein wirksamer Korrosionsschutz erreicht.The paint was also a protection against the ingress of moisture. On This way, an effective corrosion protection is achieved at the same time.
Zusätzlich ist in das Gehäuse eine Feder eingebracht, die den geschichteten Aufbau aus Radiatorelementen, PTC-Heizelementen und Kontaktblechen zusammenpresst. Die Feder kann durch eine seitlich in dem Gehäuse vorgesehene Öffnung nachträglich in das Gehäuse eingeschoben werden. Dadurch wird das Gehäuse erst nach dem Zusammensetzen, wenn es mechanisch belastbar ist, den Federkräften ausgesetzt.In addition, a spring is incorporated in the housing, which is the layered structure consisting of radiator elements, PTC heating elements and contact plates. The Spring can be retrofitted by an opening provided laterally in the housing the housing are inserted. As a result, the housing is only after assembly, if it is mechanically strong, exposed to the spring forces.
Das neue Bauprinzip besitzt eine Mehrzahl von Vorteilen. Zum einen kann mit der erfindungsgemäßen Bauweise das Gewicht bei gleicher Heizleistung deutlich verringert werden, da kein Metallrahmen verwendet wird, und zwar bis zu etwa 50 Prozent. Außerdem weist die Heizvorrichtung ohne Zusatzmaßnamen und ohne zusätzliches Gewicht keine freiliegenden Metalloberflächen auf. Ein weiterer Vorteil ist die niedrige Bauhöhe, die um bis zu 30 Prozent unter der herkömmlicher Heizvorrichtungen liegt. Dadurch sind auch sehr viel kleinere Heizungen als herkömmlich realisierbar, die dennoch einen hohen Wirkungsgrad aufgrund des verwendeten Klemmprinzips für die Erhöhung der elektrischen und thermischen Kontaktierung erreichen. Zudem sind auch längere Heizelemente herstellbar, die mit der herkömmlichen Halterahmen-Bauweise nur mit hohem Aufwand realisierbar sind.The new construction principle has a number of advantages. On the one hand can with the inventive Construction the weight at the same heat output can be significantly reduced, because no metal frame is used, up to about 50 percent. Furthermore has the heater without additional measures and without additional weight no exposed metal surfaces. Another advantage is the low height that um up to 30 percent below conventional heaters. As a result, too much smaller heaters than conventionally realizable, but still a high Efficiency due to the clamping principle used to increase the electrical and achieve thermal contact. In addition, longer heating elements can be produced, with the conventional holding frame design only with great effort are feasible.
Zudem wird kein herkömmlicher Positionsrahmen zur Beabstandung und zum Schutz der PTC-Heizelemente verwendet, sondern die PTC-Heizelemente werden durch Vorpositionierung auf der Kontaktplatte über einen Lack fixiert und voneinander getrennt.In addition, there is no conventional positioning frame for spacing and protection the PTC heating elements used but the PTC heating elements are by pre-positioning fixed on the contact plate over a varnish and separated from each other.
Außerdem wird der Herstellungsaufwand gegenüber herkömmlichen Heizvorrichtungen deutlich verringert. Die Fertigung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist sehr viel einfacher, da keine spezielle Vorrichtung zur Überwindung der Federkräfte des Rahmens während des Herstellungsvorgangs erforderlich ist.In addition, the production cost over conventional heaters significantly reduced. The production of the heating device according to the invention is very much easier, because no special device to overcome the spring forces of the frame during the manufacturing process is required.
Das Bauprinzip erfordert keine spezielle Gestaltung der Seitenholme eines Halterahmens, um die auf die Längsholme wirkende Klemmkraft aufzunehmen. Die Schmalseiten des erfindungsgemäßen Gehäuses sind daher in ihrer Gestaltung an jede gewünschte Steckergeometrie anpassbar, die die aus dem Gehäuse ragenden Steckerzungen der Kontaktbleche umgibt.The construction principle requires no special design of the side rails of a holding frame, to absorb the clamping force acting on the longitudinal beams. The narrow sides the housing according to the invention are therefore in their design to any desired Plug geometry customizable, the projecting from the housing connector tongues surrounds the contact sheets.
Zudem ist auf diese Weise die Feder deutlich günstiger herstellbar. Zum einen kann die Dicke der Feder reduziert werden und damit eine Materialeinsparung erreicht werden. Zum anderen kann das Federelement jetzt erstmals als Endlosteil hergestellt und von einer Rolle bei der Fertigung zugeführt werden. Außerdem ist ein einziges Federelement ausreichend.In addition, the spring is much cheaper to produce in this way. For one thing, the Thickness of the spring can be reduced and thus a material saving can be achieved. On the other hand, the spring element can now be produced for the first time as Endlosteil and of be supplied to a role in manufacturing. In addition, a single spring element sufficient.
Claims (41)
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Kontaktblech (2) auf der dem PTC-Heizelement (4) zugewandten Seite mit einer Lackschicht (3) versehen ist und der Zwischenraum zwischen dem PTC-Heizelement (4) und dem ersten Kontaktblech (2) über aus diesem Zwischenraum herausgepressten Lack (12) abgedichtet ist.Electric heating device, in particular as an auxiliary heater for motor vehicles, having a housing (62) which is open on the elongated Gehäusestimseiten open, and a layered structure of at least one PTC heating element (4), a radiator element (5), a first and a second Contact plate (2,10) for supplying power, wherein the PTC heating element (4) between the first and the second contact plate (2, 10) is arranged, and a spring element (72), wherein the layered structure by the spring element (72) in the housing (62) is clamped,
characterized in that
the first contact plate (2) is provided with a lacquer layer (3) on the side facing the PTC heating element (4), and the intermediate space between the PTC heating element (4) and the first contact plate (2) is pressed out of this intermediate space ( 12) is sealed.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Baueinheit aus dem ersten Kontaktblech (66) und einem PTC-Heizelement (4) gebildet ist, wobei das erste Kontaktblech (66) auf der dem PTC-Heizelement (4) zugewandten Seite mit einer Lackschicht (3) versehen ist und der Zwischenraum zwischen dem PTC-Heizelement (4) und dem ersten Kontaktblech (2) über aus dem Zwischenraum herausgepressten Lack (12) abgedichtet ist.Assembly for an electric heating device, in particular as an auxiliary heater for motor vehicles, wherein the electric heating device has a housing (62) which is open at the elongated Gehäusestimseiten open, and a layered structure of at least one PTC heating element (4), a radiator element (4) a first and a second contact sheet (2, 10) for supplying power, the PTC heating element (4) being arranged between the first and second contact sheets (2, 10) and a spring element (72), the layered construction is held clamped in the housing (62) by the spring element (72),
characterized in that
the assembly of the first contact plate (66) and a PTC heating element (4) is formed, wherein the first contact plate (66) on the PTC heating element (4) side facing a lacquer layer (3) is provided and the space between the PTC heating element (4) and the first contact plate (2) is sealed by lacquer (12) pressed out of the intermediate space.
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