CN110461049A - 具有调节元件的加热筒 - Google Patents

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Abstract

一种电加热筒(100，200，400)，其具有：外部管状金属护套(110，210，410)，布置在所述外部管状金属护套(110，210，410)内的调节元件(140′，140"，140″′)，以及至少部段地布置在所述外部管状金属护套(110，210，410)内的电加热元件(130，230，430)，其中，所述电加热元件(130，230，430)如此形成，使得其描绘限定内部空间的空间曲线，并且其中，所述电加热元件(130，230，430)与所述外部管状金属护套(110，210，410)电绝缘，其中，所述调节元件(140′，140"，140″′)以至少部段地嵌入到电绝缘的导热材料(142)中的方式布置成平行于由通过所述电加热元件(130，230，430)描绘的所述空间曲线限定的所述内部空间的延伸方向。

Description

具有调节元件的加热筒
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的具有调节元件的电加热筒。
背景技术
具有调节元件的电加热筒多年来已知并广泛使用，该调节元件适于监测当前操作参数，尤其是加热筒的温度负载。它们目前在汽车领域的应用中发挥着特殊作用。
这种具有调节元件的电加热筒的众所周知存在的问题在于工艺可靠地对其加以制造。制造中一个重要的误差来源尤其是一方面在于，取决于调节元件的精确定位，另一方面在于以下事实，即，这种调节元件的通常薄的连接线与它们必须连接的较粗的引线之间的电接触在制造过程中失效。这导致在电加热筒的制造中不可接受的废品率。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种改进的具有调节元件的电加热筒，其结构优选地允许具有更高的工艺可靠性的低成本的制造。该目的是通过一种具有权利要求1的特征的电加热筒来实现的。本发明的有利改进方案是从属权利要求的主题。
根据本发明的电加热筒具有：外部管状金属护套，布置在所述外部管状金属护套的内部中的调节元件，以及布置在所述外部管状金属护套的内部中的电加热元件。在这里，电加热元件，通常是加热线，如此形成，使得其描绘限定内部空间的空间曲线。例如，对于卷曲伸展的电加热元件就是这种情况：这里所有线圈位于气缸套上，并且因此限定了内部空间，即气缸的由气缸套向外界定的内部空间。此外，电加热元件优选地使用良好导热的材料，例如氧化镁粉末或颗粒，与外部管状金属护套电绝缘。
所述电加热元件(130，230，430)与所述外部管状金属护套(110，210，410)电绝缘，
对本发明重要的是，调节元件以至少部段地嵌入到电绝缘的导热材料中的方式布置成平行于由通过电加热元件描绘的空间曲线限定的内部空间的延伸方向。
特别优选地，调节元件以至少部段地嵌入到电绝缘的导热材料中的方式布置在由通过电加热元件描绘的空间曲线限定的内部空间中。
在这里，特别优选的是，电加热元件至少部段地卷绕在卷绕体、例如由陶瓷制成的模制或压制件的外表面上，所述卷绕体布置在外部管状金属护套的内部中，电加热元件至少在径向于卷绕轴线的方向上与外部管状金属护套电绝缘，以及调节元件以嵌入到电绝缘的导热材料中的方式布置在由卷绕体的外表面围绕的空间区域中。
优选地，整体布置被压实以确保良好的散热。
调节元件可以尤其是调节线圈，即由一种材料制成的卷曲的线部段，该材料的比电阻具有如此高的温度依赖性，使得对于卷曲的线部段的给定长度，可以以所需精度通过测量调节线圈的电阻来检测温度波动。但调节元件也可以是PT传感器，例如PT-100传感器或NTC元件。
特别优选的是，调节元件布置在第二管状金属护套的内部中，所述第二管状金属护套布置在由卷绕体的外表面围绕的空间中。尤其地，实施为调节线圈的调节元件也可以作为卷绕在第二卷绕体上的组件布置在由第一卷绕体的外表面围绕的空间中。在两种情况下，获得一种设计为可易于包装的预制的且可单独测试的且相对坚固的组件的调节元件，其中在后面的生产过程中意外地引入的力由第二管状金属护套或第二卷绕体至少部分地吸收。当电加热元件设计用于低电压应用，例如以24V操作电压进行操作，如在汽车领域中经常发生的那样，从而产生高电流时，这是特别重要的。
本发明的一个改进方案是特别优选的，其中，第二管状金属护套布置在卷绕体的凹槽或孔中。这样，可以进一步明确地提高调节元件可以放置的定位精度，这可以有助于更好的调节精度。这不仅在径向定位精度方面适用，因为位置由凹槽的位置预先给定，而且在轴向定位精度方面也适用，该轴向定位精度尤其是可以通过孔或凹槽的深度或通过由止挡件限制导入深度来预先给定。
在这里，特别优选的是，电加热筒在其连接侧端部处以第一锁闭盘封闭，所述第一锁闭盘具有用于使电加热元件的或是端部部段或是连接件通过的开口和用于使内部布置有调节元件的第二管状金属护套的部段通过的开口。电加热筒的这种设计简化了包装，因为预制的电加热筒可以事后通过将布置在第二管状金属护套中的调节元件插入并固定到具有所需调节方式的电加热筒来制造。
随后可以通过将布置在第二管状金属壳控制元件中的预制电加热筒插入并固定到具有所需类型控制的电浸入式加热器来制造预制电加热筒。
尤其地，在本发明的该实施方式的一个改进方案中，可以通过以下方式实现固定：电加热筒设置有在连接侧布置在第一锁闭盘附近的另外的第二锁闭盘，所述第二锁闭盘具有用于使不仅电加热元件而且调节元件的或是端部部段或是连接件通过的开口。
锁闭盘可以分别例如由陶瓷、PTFE、特氟隆、塑料或硅橡胶制成。特别优选的是，两个锁闭盘由不同材料制成。
这种材料组合也可以通过将锁闭盘和灌封材料进行组合来实现。
附图说明
以下参照示出实施例的附图更详细地说明本发明。在附图中：
图1示出了具有调节元件的电加热筒的第一实施例的分解图；
图2a示出了图1的具有调节元件的电加热筒沿其具有调节元件的卷绕体的延伸方向的局部横剖视图；
图2b示出了可在图2a中使用的调节元件的第一变型例的横剖视图；
图2c示出了可在图2a中使用的调节元件的第二变型例的横剖视图；
图2d示出了可在图2a中使用的调节元件的第三变型例的横剖视图；
图3示出了具有调节元件的电加热筒的第二实施例的分解图；
图4a示出了可用于根据本发明的电加热筒的卷绕体的第一变型例的横剖视图；
图4b示出了图4a的卷绕体的端部部段；
图4c示出了可用于根据本发明的电加热筒的卷绕体的第二变型例的横剖视图；
图4d示出了图4c的卷绕体的端部部段；
图4e示出了可用于根据本发明的电加热筒的卷绕体的第三变型例的横剖视图；
图4f示出了图4e的卷绕体的端部部段；
图5示出了具有调节元件的电加热筒的第三实施例的横剖视图；
具体实施方式
除非另有说明，否则相同实施方式的相同部件具有相同的附图标记。然而，为了提高附图的清晰度，并非所有附图标记都记入在每个图中。
图1和图2a示出了电加热筒100的实施例，该电加热筒100具有：具有底部111的外部管状金属护套110，具有开口122的卷绕体120，卷绕在卷绕体120的外表面121上的电加热元件130，以及布置在第二管状金属护套141中的调节元件。在这里，电加热元件130的连接通过连接螺栓131进行，这些连接螺栓131在该示例中与电加热元件130的端部部段焊接。在图2a中未示出这些连接螺栓131。
当然，具有在两侧从电加热筒导出的连接件的变型例也是可能的。
此外，在图1中可以看出用于连接侧封闭电加热筒100的具有开口161a、161b、161c、162a、162b、162c、162d的锁闭盘161、162。
在锁闭盘161的情况下，存在用于使电加热元件130的端部部段通过的开口161a、161b和用于使调节元件的第二管状金属护套141的部段通过的开口161c。在锁闭盘162的情况下，存在用于使电加热元件130的端部部段通过的开口162a、162b和用于使调节元件的连接线通过的开口162c、162d。
在根据图2a的剖视图中可以特别清楚地看出，卷绕体120以双线卷绕在其外表面121上的电加热元件130布置在外部管状金属护套110的内部中或内部空间中并且支撑在底部111处。在电加热元件130和外部管状金属护套110的内表面之间的剩余容腔填充有良好导热的电绝缘材料170，例MgO粉末，使得在朝卷绕轴线W的径向方向上实现电加热元件130与管状金属护套110的电绝缘。
通过将图2a中的第二管状金属护套141与图2b、图2c或图2d连接的箭头说明，在该第二管状金属护套141的内部中，可以以嵌入到电绝缘材料142例如氧化镁中的方式布置有尤其在图2b、图2c和图2d中所示的调节元件140′，也就是Pt100元件140"，也就是悬臂式调节线圈140″′，也就是U形弯曲的线圈，但还有其他未示出的调节元件。
在这里，调节元件140′、140"、140″′的共同点是，它们分别布置在第二管状金属护套141的内部中在电绝缘材料142例如氧化镁中，其在一侧的连接件143分别从该电绝缘材料142中突出。
图3示出了电加热筒200的另一实施例的分解图，该电加热筒200具有：外部管状金属护套210，具有开口222、223、224的卷绕体220，卷绕在卷绕体220的外表面221上的电加热元件230，以及布置在第二管状金属护套241中的调节元件。在这里，在该实施例中，电加热元件230的连接通过与连接线231的压力接触来进行。
与第一实施例的情况一样，在该第二管状金属护套241的内部中以嵌入到电绝缘材料例如氧化镁中的方式存在调节元件，例如可以如图2b、图2c和图2d中所示构造。
此外，在图3中可以看出用于连接侧封闭电加热筒200的具有开口261a、261b、261c、262a、262b、262c、262d的锁闭盘261、262，其以与上面结合第一实施例描述的相同方式使用。不过，未示出MgO粉末，其在此还确保电加热元件230与外部管状金属护套的内侧之间的电绝缘。
图4a至图4f分别例示出可用于根据本发明的电加热筒的具有开口311、312、313；321、322、323；331、332、333的卷绕体310、320、330的三个变型例，分别以横剖视图以及具有外表面314、324、334的相应的卷绕体310、320、330的端部部段的视图示出。可以看出，通过开口311、312、313；321、322、323；331、332、333的设计和几何布置，可以实现多个变型例，尤其是还关于调节元件的布置。
图5示出了电加热筒400的第三实施例，该电加热筒400具有：具有底部411的外部管状金属护套410，具有开口422的卷绕体420，卷绕在卷绕体420的外表面421上的电加热元件430，该电加热元件430通过良好导热的电绝缘材料470例如MgO粉末在朝卷绕轴线W的径向方向上与管状金属护套410电绝缘。
电加热筒400与例如图2a所示的电加热筒100的区别一方面关于所使用的调节元件：在图5所示的电加热筒400中，调节元件由调节线圈451形成，该调节线圈451卷绕在第二卷绕体452上并且设置有连接线453。显然，该调节元件布置在由卷绕体420的外表面421界定的空间内以及卷绕体420的开口422中。通过围绕该调节元件的卷绕体420确保嵌入到电绝缘材料中。
具体地，在这里，调节线圈451的电接触可以通过以下方式实现：调节线圈的端部部段和/或连接线453的部段容纳在穿过第二卷绕体452的孔中并且相互接触，尤其是压力接触。当然，电加热元件430的接触也可以以类似的方式进行，这则导致一种电加热装置，其中，两个电加热元件分别卷绕在卷绕体上并且通过导入到卷绕体的孔中的导体部段来接触。
第二个区别在于，在图5所示的电加热筒400中，仅使用用于连接侧封闭电加热筒400的具有孔462a、462b、462c、462d的锁闭盘462，该锁闭盘462通过环形间隔元件463保持在距卷绕体420的连接侧端面的限定距离处。
附图标记说明：
100，200，400 电加热筒
110，210，410 外部管状金属护套
111，411 底部
120，220，310，320，330，420 卷绕体
121，221，314，324，334，421 外表面
122，222，223，224，311，312，313，321，322，323，331，332，333，422 开口
130，230，430 电加热元件
131 连接螺栓
140，140′，140″，140″′ 调节元件
141，241 第二管状金属护套
142 电绝缘材料
143 连接件
161，162，261，262，462 锁闭盘
161a，161b，161c，162a，162b，162c，162d，261a，261b，261c，262a，262b，262c，262d，462a，462b，462c，462d 开口
170，470 电绝缘材料
451 调节线圈
452 第二卷绕体
453 连接线
463 间隔元件
W 卷绕轴线

Claims (9)

1.一种电加热筒(100，200，400)，其具有：外部管状金属护套(110，210，410)，布置在所述外部管状金属护套(110，210，410)内的调节元件(140′，140"，140″′)，以及至少部段地布置在所述外部管状金属护套(110，210，410)内的电加热元件(130，230，430)，其中，所述电加热元件(130，230，430)如此形成，使得其描绘限定内部空间的空间曲线，并且其中，所述电加热元件(130，230，430)与所述外部管状金属护套(110，210，410)电绝缘，其特征在于，所述调节元件(140′，140"，140″′)以至少部段地嵌入到电绝缘的导热材料(142)中的方式布置成平行于由通过所述电加热元件(130，230，430)描绘的所述空间曲线限定的所述内部空间的延伸方向。
2.根据权利要求1所述的电加热筒(100，200，400)，其特征在于，所述调节元件(140′，140"，140″′)以至少部段地嵌入到电绝缘的导热材料(142)中的方式布置在由通过所述电加热元件(130，230，430)描绘的所述空间曲线限定的所述内部空间中。
3.根据权利要求2所述的电加热筒(100，200，400)，其特征在于，所述电加热元件(130，230，430)至少部段地卷绕在卷绕体(120，220，310，320，330，420)的外表面(121，221，314，324，334，421)上，所述卷绕体(120，220，310，320，330，420)布置在所述外部管状金属护套(110，210，410)的内部中，所述电加热元件(130，230，430)至少在径向于卷绕轴线(W)的方向上与所述外部管状金属护套(110，210，410)电绝缘，以及所述调节元件(140′，140"，140″′)以嵌入到电绝缘的导热材料(142)中的方式布置在由所述卷绕体(120，220，310，320，330，420)的所述外表面(121，221，314，324，334，421)围绕的空间中。
4.根据权利要求3所述的电加热筒(100，200)，其特征在于，所述调节元件(140′，140"，140″′)布置在第二管状金属护套(141，241)的内部中，所述第二管状金属护套(141，241)布置在由所述卷绕体(120，220，310，320，330)的所述外表面(121，221，314，324，334)围绕的空间中。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的电加热筒(100，200，400)，其特征在于，所述调节元件(140′，140"，140″′)布置在所述卷绕体(120，220，310，320，330，420)的开口(122，222，312，322，332，422)、尤其是凹槽或孔中。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的电加热筒(100，200)，其特征在于，所述电加热筒(100，200)在其连接侧端部处以第一锁闭盘(161，261)封闭，所述第一锁闭盘(161，261)具有用于使所述电加热元件(130，230)的或是端部部段或是连接件通过的开口(161a，161b；261a，261b)和用于使内部布置有所述调节元件(140′，140"，140″′)的所述第二管状金属护套(141，241)的部段通过的开口(161c，261c)。
7.根据权利要求6所述的电加热筒(100，200)，其特征在于，所述电加热筒(100，200)设置有在连接侧布置在所述第一锁闭盘(161，261)附近的另外的第二锁闭盘(162，262)，所述第二锁闭盘(162，262)具有用于使不仅所述电加热元件(130，230)而且所述调节元件(140′，140"，140″′)的或是端部部段或是连接件通过的开口(162a，162b，162c，162d，262a，262b，262c，262d)。
8.根据权利要求7所述的电加热筒(100，200)，其特征在于，所述第一锁闭盘(161，261)由与所述第二锁闭盘(162，262)不同的材料制成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电加热筒(100，200，400)，其特征在于，所述调节元件(140′，140"，140″′)是调节线圈、PT传感器或NTC元件。
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