DE102005011182A1

DE102005011182A1 - Heizeinrichtung für Kraftstoffe

Info

Publication number: DE102005011182A1
Application number: DE102005011182A
Authority: DE
Inventors: Michael Fasold; Sascha Bauer
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-14
Also published as: JP2008539354A; CN101137836A; EP1856402A1; WO2006094921A1; US20080037967A1; KR20070110035A

Abstract

Eine Heizeinrichtung für Kraftstoffe weist ein elektrisches Heizelement auf, das an einem Trägerkörper gehalten ist. Der Trägerkörper umschließt das Heizelement, wobei auf dem Trägerkörper eine isolierende Schutzschicht aufgebracht ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung für Kraftstoffe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Druckschrift DE 199 55 206 A1 wird ein Kraftstofffilter für Brennkraftmaschinen beschrieben, in den eine Kraftstoffheizung integriert ist, über die der Kraftstoff der Brennkraftmaschine zu erwärmen ist. Die Aufheizung des Kraftstoffes soll diesen bei tiefen Temperaturen unterhalb 0°C flüssig halten, weil insbesondere in Dieselkraftstoffen enthaltene Bestandteile wie Paraffine bei diesen Temperaturen zähflüssig oder fest werden, was ohne Aufheizung des Kraftstoffes dazu führt, dass sich Kraftstoffleitungen und Kraftstofffilter zusetzen und eine ordnungsgemäße Funktionsweise der Brennkraftmaschine nicht mehr gewährleistet ist.

Die in den Kraftstofffilter integrierte Heizeinrichtung ist als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt und umfasst eine elektrische Heizschlange, die auf eine Trägerschicht aufgesetzt ist, welche wiederum auf einen Wärmeübertragungskörper aufgebracht ist. Um eine Schädigung der Heizschlange sowie ebenfalls auf die Trägerschicht aufgebrachte elektronische Elemente durch das aggressive chemische Verhalten des Kraftstoffes zu vermeiden und außerdem eine unerwünschte Kraftstoffelektrolyse zu verhindern, sind die elektronischen Elemente sowie die Heiz schlange von einer Schutzschicht überzogen. Diese Schutzschicht verhindert einen direkten Kontakt zwischen Kraftstoff und Heizschlange bzw. elektronischen Elementen.

Aus Gründen einer vereinfachten Herstellung kann es jedoch wünschenswert sein, einen unmittelbaren Kontakt zwischen der Schutzschicht und der Heizschlange zu vermeiden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Heizeinrichtung für Kraftstoffe anzugeben, die konstruktiv einfach ausgebildet ist und zugleich eine hohe chemische und Temperaturbeständigkeit gegenüber Kraftstoffen aufweist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Bei der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist das elektrische Heizelement von dem Trägerkörper umgeben, dem somit neben seiner tragenden Funktion auch eine Schutzfunktion zukommt, da das Heizelement vom Trägerkörper gehalten wird und von diesem eingeschlossen ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Schutzschicht auf den Trägerkörper aufgebracht ist. Auf diese Weise wird das Heizelement von einem unmittelbaren Kontakt mit der Schutzschicht freigehalten, die chemische Beständigkeit gegenüber dem Kraftstoff wird durch das Auftragen der Schutzschicht auf den Trägerkörper erreicht. Ein Auftragen der Schutzschicht auf das Heizelement ist dagegen nicht erforderlich. Dies ermöglicht es, das Heizelement und den Trägerkörper einschließlich Beschichtung in unabhängigen Arbeitsschritten zu fertigen und anschließend zusammenzubauen. Die Beschichtung des in der Regel einfach aufgebauten Trägerkörpers ist üblicherweise einfacher durchzuführen als die Beschichtung des Heizelementes.

Da das Heizelement im Trägerkörper eingeschlossen ist, erübrigen sich auch zusätzliche Befestigungsmaßnahmen des Heizelementes am Trägerkörper. Vielmehr ist es grundsätzlich ausreichend, im Trägerkörper lediglich eine Vertiefung bzw. einen Vorsprung oder dergleichen zum Festklemmen des Heizelementes im Trägerkörper vorzusehen.

Ein weiterer Vorteil kann dadurch erzielt werden, dass der Trägerkörper aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt ist und zusätzlich zu seiner Stütz- bzw. Tragfunktion auch elektrisch leitend wirkt und einen Stromfluss durch das Heizelement ermöglicht. Zweckmäßig besteht zwischen dem Heizelement und dem Trägerkörper ein unmittelbarer Kontakt, sodass sich zusätzliche elektrisch leitfähige Verbindungen zwischen Trägerkörper und Heizelement erübrigen. In dieser Ausführung kommt dem Trägerkörper zusätzlich zu seiner Trag- und Schutzfunktion auch die Funktion eines elektrischen Leiters zu.

Um einen geschlossenen Stromkreis zu ermöglichen, ist vorteilhaft ein vom Trägerkörper separat ausgebildetes Kontaktelement vorgesehen, mit dem das Heizelement in elektrischem Kontakt steht. Der geschlossene Stromkreis wird über den Trägerkörper, das Heizelement und das zusätzliche Kontaktelement erreicht. Der Trägerkörper und das Kontaktelement sind mit unterschiedlichen Polen des elektrischen Stromkreises verbunden und sind elektrisch voneinander isoliert, um einen Kurzschluss zu vermeiden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung umfasst die Heizeinrichtung zwei Heizelemente, zwischen denen das Kontaktelement angeordnet ist und die auf ihrer Außenseite von dem Trägerkörper eingeschlossen sind. In dieser Konfiguration wird eine größere Heizleistung erreicht, wobei der Aufwand bezüglich der Halterung und des elektrischen Anschlusses der Heizelemente im Vergleich zu Ausführungen mit nur einem Heizelement nur geringfügig größer ist. Aufgrund seiner Position zwischen den beiden Heizelementen ist das Kontaktelement zugleich sicher von dem Trägerkörper elektrisch isoliert.

Da der Trägerkörper aufgrund seiner auf ihn aufgebrachten Schutzschicht eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber dem Kraftstoff besitzt, sind an der Materialauswahl für den Trägerkörper keine hohen Anforderungen zu stellen. Grundsätzlich reicht es aus, einfache Materialien wie zum Beispiel Bleche zu verwenden, die sich im Übrigen durch eine gute und leichte Bearbeitbarkeit auszeichnen. Hierdurch wird es insbesondere ermöglicht, einen das Heizelement bzw. die Heizelemente an zwei unterschiedlichen Seiten einschließenden, einteiligen Trägerkörper zu fertigen, beispielsweise im Wege der Blechumformung.

Als isolierende Schutzschicht, welche auf die Außenseite des Trägerkörpers aufgebracht wird, wird insbesondere ein Keramiklack eingesetzt, beispielsweise ein Aluminiumoxid auf Oxidharzbasis, der gegebenenfalls Kohlenstoffanteile aufweisen kann. Derartige Keramiklacke bzw. -kleber können auch für die Herstellung eines Sockels verwendet werden, an dem der Trägerkörper befestigt ist. Die Schutzschicht erstreckt sich zweckmäßig über die gesamte äußere Mantelfläche des Trägerkörpers bis zu diesem Sockel, um einen durchgehenden Schutzüberzug zu gewährleisten.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Heizeinrichtung für Kraftstoffe, dargestellt in Einbaulage in einem Gehäuse im Teilschnitt und bestehend aus einem Sockel, einem um gebogenen Trägerkörper aus Blech und zwei im Trägerkörper aufgenommenen Heizelementen, zwischen denen ein leistenförmiges Kontaktelement angeordnet ist, welches ebenfalls am Sockel gehalten ist, wobei der Außenmantel des Trägerkörpers von einer isolierenden Schutzschicht überzogen ist,
2 eine Ansicht auf die Stirnseite des Sockels,
3 eine perspektivische Darstellung des Heizelementes,
4 eine Draufsicht auf das Heizelement,
5 eine weitere perspektivische Darstellung des Heizelementes.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist die Kraftstoff-Heizeinrichtung 1 im eingebauten Zustand in einem Gehäuse 2 eines Aggregates, beispielsweise eines Kraftstofffilters dargestellt. Die Heizeinrichtung 1 umfasst einen scheibenförmigen Sockel 3, an dem ein aus Blech bestehender Trägerkörper 4 gehalten ist. Der Sockel 3 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Keramiklack bzw. -kleber, in den der plattenförmige Trägerkörper 4 eingegossen ist. Der im Gehäuse 2 gehaltene Sockel 3 ist über einen Dichtring 12 gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.
Im Bereich seiner freien Stirnseite ist der Trägerkörper 4 umgebogen, wobei zwischen den beiden Seitenflächen ein Aufnahmeraum gebildet ist, in den zwei übereinander liegende elektrische Heizelemente 5 eingesetzt sind. Jedes Seitenteil des Trägerkörpers 4 besitzt eine Vertiefung, in die jeweils ein Heiz element 5 eingesetzt ist. Auf diese Weise werden die Heizelemente 5 in Längs- und Querrichtung des Trägerkörpers 4 fixiert. Auch in vertikaler Richtung sind die Heizelemente 5 fest eingeschlossen, da die jeweiligen Außenseiten der Heizelemente 5 unmittelbar an die Innenwandung der Seitenbleche des Trägerkörpers 4 angrenzen. Da die Trägerkörper 4 aus Blech oder einem anderen elektrischen leitfähigen Material bestehen, ist auf diese Weise ein elektrischer Kontakt zwischen Trägerkörper 4 und den Außenseiten der Heizelemente 5 hergestellt.
Zwischen die beiden Heizelemente 5 ist ein stab- oder leistenförmiges Kontaktelement 6 eingesetzt, welches zweckmäßig ebenfalls in den Sockel 3 eingegossen ist und insbesondere ebenfalls aus elektrisch leitfähigem Material, vorteilhaft aus dem gleichen Material wie der Trägerkörper 4 besteht. Die einander zugewandten Innenseiten der beiden Heizelemente 5 liegen auf Kontakt mit dem Kontaktelement 6. Auf diese Weise ist in jedem Heizelement 5 ein geschlossener Stromkreislauf über den Trägerkörper 4 und das Kontaktelement 6 hergestellt. Das Kontaktelement 6 befindet sich im Aufnahmeraum des Trägerkörpers 4 zwischen dessen beiden Seitenblechen. Es ist darauf zu achten, dass zur Vermeidung eines Kurzschlusses kein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement und dem Trägerkörper 4 besteht.
Die Außenseite des Trägerkörpers 4 ist mit einer Schutzschicht 7 versehen, welche zum einen elektrisch isolierend wirkt und zum anderen die chemische Beständigkeit des Trägerkörpers 4 einschließlich aller im Aufnahmeraum des Trägerkörpers enthaltenen Elemente gegenüber dem Kraftstoff sicherstellt. Außerdem wird auf diese Weise eine unerwünschte Elektrolyse im Kraftstoff vermieden. Des Weiteren weist die Schutzschicht 7 eine hohe Temperaturbeständigkeit auf. Die Schutzschicht 7 besteht insbesondere aus einem Keramiklack bzw. -kleber, beispielsweise aus einem Aluminiumoxid auf Oxidharzbasis, das gegebenenfalls Kohlenstoffanteile aufweisen kann. Zweckmäßig besteht auch der Sockel 3 aus diesem Material. Die Schutzschicht 7 umschließt den Trägerkörper 4 und auch freiliegende Abschnitte des Kontaktelementes 6 bis hin zu dem Sockel 3, so dass sämtliche Bauteile der Heizeinrichtung bis zum Sockel durch die Schutzschicht geschützt sind.
Auf der dem Trägerkörper 4 gegenüberliegenden Seite sind in den Sockel 3 elektrische Anschlüsse 10 und 11 eingebracht, wobei der Anschluss 10 elektrisch mit dem Trägerkörper 4 und der Anschluss 11 elektrisch mit dem Kontaktelement 6 verbunden ist. Gegebenenfalls sind die Anschlüsse 10 und 11 einteilig mit dem Trägerkörper 4 bzw. dem Kontaktelement 6 ausgebildet, beispielsweise indem Trägerkörper und Kontaktelement den Sockel 3 so weit durchragen, dass die freie Stirnseite auf der gegenüberliegenden Seite des Sockels freiliegt.
Wie 1 sowie den 3 bis 5 zu entnehmen, ist ein stirnseitiges Ende des Trägerkörpers 4 zu einem Haken 8 umgebogen, der eine Öffnung 9 im Kontaktelement 6 sowie im gegenüberliegenden Seitenblech des Trägerkörpers durchragt. Die Öffnung 9 insbesondere im Kontaktelement 6 ist groß genug gestaltet, dass ein versehentlicher Kontakt zwischen dem Haken 8 und dem Kontaktelement 6 sicher vermieden wird.
Die scheibenförmigen Heizelemente sind mithilfe von Federstahlklammern 13, die sich in der Vertiefung jedes Seitenbleches des Trägerkörpers 4 abstützen, vertikal zur Längsebene des Trägerkörpers 4 federbelastet. Mithilfe der Federstahlklammern 13 sind die Heizelemente 5 in dieser Richtung fest eingespannt.
Die in 1 dargestellte Schutzschicht 7 umschließt den Trägerkörper 4 vorteilhaft allseitig, wobei gegebenenfalls an den seitlichen Flanken, die in der Darstellung nach den 3 und 5 offen liegen, weitere Bleche vorgesehen sein können, damit der Aufnahmeraum für die Heizelemente 5 hermetisch umschlossen ist. Auch die Seitenflanken sind von der Schutzschicht überzogen.
Die Heizelemente 5 sind vorteilhaft als PTC-Elemente (Elemente mit positivem Temperaturkoeffizienten) ausgeführt.

Claims

Heizeinrichtung für Kraftstoffe, mit einem elektrischen Heizelement (5), das an einem Trägerkörper (4) gehalten ist, und mit einer das Heizelement (5) gegenüber dem aufzuheizenden Kraftstoff isolierenden Schutzschicht (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (4) das Heizelement (5) umschließt und die Schutzschicht (7) auf den Trägerkörper (4) aufgebracht ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (4) an einem Sockel (3) befestigt ist und die Schutzschicht (7) den Trägerkörper (4) bis zum angrenzenden Sockel (3) umgibt.
Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (3) aus dem gleichen Material wie die Schutzschicht (7) gefertigt ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (4) als Blechteil ausgebildet ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (4) als elektrischer Leiter ausgeführt ist, der mit dem Heizelement (5) in elektrischem Kontakt steht.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Trägerkörper (4) separat ausgebildetes Kontaktelement (6) mit dem Heizelement (5) in elektrischem Kontakt steht.
Heizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (6) aus dem gleichen Material wie der Trägerkörper (4) gefertigt.
Heizeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Heizelemente (5) vom Trägerkörper (4) umschlossen sind und dass das Kontaktelement (6) zwischen den beiden Heizelementen (5) liegt.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (4) als einteiliges Bauteil ausgeführt ist, das das Heizelement (5) an zumindest zwei Seiten umschließt.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schutzschicht (7) aus Keramiklack besteht.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (5) als PTC-Element (Element mit positivem Temperaturkoeffizienten) ausgeführt ist.