DE102008045823B4

DE102008045823B4 - Device for preheating air for motor vehicles

Info

Publication number: DE102008045823B4
Application number: DE102008045823A
Authority: DE
Inventors: Nicolaus Wulff
Original assignee: BorgWarner Beru Systems GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2028-09-06
Also published as: WO2010025707A1; DE112009002707A5; DE102008045823A1

Abstract

Vorrichtung zur Luftvorwärmung für Kraftfahrzeuge, umfassend wenigstens ein Heizband (1), wenigstens einen Rahmen (7) und wenigstens ein Isolationsmaterial (8), wobei das Isolationsmaterial zwischen Rahmen (7) und Heizband (1) und/oder zwischen Heizband (1) und Heizband (1) angeordnet ist, wobei das Heizband (1) aus einem geschlitzten Blech ist und seitlich angeordnete Laschen (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erwärmende Luft senkrecht zum Blech fließt, und die Laschen (5) durch Biegen erzeugt sind.Device for air preheating for motor vehicles, comprising at least one heating band (1), at least one frame (7) and at least one insulation material (8), the insulation material between the frame (7) and the heating band (1) and / or between the heating band (1) and The heating tape (1) is arranged, the heating tape (1) being made of a slotted sheet and having tabs (5) arranged on the side, characterized in that the air to be heated flows perpendicular to the sheet and the tabs (5) are produced by bending ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftvorwärmung für Kraftfahrzeuge mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Vorrichtung ist aus der US 6 242 712 B1 bekannt.The invention relates to a device for air preheating for motor vehicles with the features specified in the preamble of claim 1. Such a device is known from US Pat. No. 6,242,712 B1 known.

Aus der AT 503 183 A2 ist ein Heizflansch mit einem mäanderförmig gebogenen Heizband bekannt, das durch Pressen, Stanzen oder Prägen erzeugte lokale Verformungen als Strömungsstörstellen aufweist, um eine hohe Turbulenz der Strömung und damit eine gute Durchmischung rückgeführten Abgases mit Luft zu erreichen.From the AT 503 183 A2 a heating flange with a meandering curved heating band is known, which has generated by pressing, stamping or embossing local deformations as Strömungsstörstellen to achieve high turbulence of the flow and thus a good mixing of recirculated exhaust gas with air.

Aus der WO 99/13210 A1 ist eine Vorrichtung zur Luftvorwärmung für Kraftfahrzeuge bekannt, die parallel geschaltete Heizbänder aufweist, zwischen denen Isolationsmaterial angeordnet ist.From the WO 99/13210 A1 a device for air preheating for motor vehicles is known which has parallel heating bands, between which insulation material is arranged.

In der EP 1 679 435 wird ein Heizflansch zur Erwärmung eines durch einen Strömungsquerschnitt strömenden Gasstromes offenbart, wobei der Heizflansch in eine Ansaugleitung einer Verbrennungskraftmaschine ein- oder zwischensetzbar ausgestaltet ist und wenigstens einen Heizleiter, der sich durch den Strömungsquerschnitt von einer Befestigungsstelle zu einer unmittelbar folgenden weiteren Befestigungsstelle am Heizflansch erstreckt, sowie einen Halteschenkel aufweist, der mit wenigstens einer der Befestigungsstellen versehen ist, wobei die Längsachse des einen Halteschenkels einerseits mit zwei Heizschenkein des Heizleiters zwischen der einen und der weiteren, ebenfalls an dem einen Halteschenkel angeordneten Befestigungsstelle, oder andererseits sowohl mit der Längsachse eines weiteren Halteschenkels, an dem die weitere Befestigungsstelle vorgesehen ist, als auch mit der Gerade durch die eine und die weitere Befestigungsstelle ein Dreieck bildet.In the EP 1 679 435 a heating flange is disclosed for heating a gas flow flowing through a flow cross section, wherein the heating flange is configured or interposable in an intake line of an internal combustion engine and at least one heating conductor extending through the flow cross section from an attachment point to an immediately following further attachment point on the heating flange, and a holding leg, which is provided with at least one of the attachment points, wherein the longitudinal axis of a retaining leg on the one hand with two Heizschenkein the heating element between the one and the other, also arranged on the one holding leg attachment point, or on the other hand both with the longitudinal axis of another retaining leg on which the further fastening point is provided, as well as forms a triangle with the straight line through the one and the further attachment point.

An den bekannten Vorrichtungen ist die Herstellung, die Montage und die Wartung sowie der Betrieb nachteilig. Durch Beschleunigungen der Kolben und durch Kurbelwellenbewegungen entstehen Schwingungen in der Luft, die zu Relativbewegungen im Heizer und somit zu Verschleißerscheinungen zwischen den sich bewegenden Teilen führen. Durch Verwendung von Keramiken zur Abstützung eines Heizbandes und Verwendung von Federn zur Abstützung der Keramiken entstehen Relativbewegungen zwischen den Einzelteilen. Diese Bewegungen führen im fortschreitenden Betrieb zu Verschleiß. Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Vorrichtungen ist der geringe Wirkungsgrad.In the known devices manufacturing, assembly and maintenance and operation is disadvantageous. Accelerations of the pistons and crankshaft movements cause vibrations in the air which lead to relative movements in the heater and thus to signs of wear between the moving parts. By using ceramics to support a heating tape and using springs to support the ceramics, relative movements occur between the parts. These movements lead to wear during ongoing operation. Another disadvantage of the known devices is the low efficiency.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Luftvorwärmung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die leichter herzustellen, zu montieren und zu warten und verschleißarm zu betreiben ist, der Wärmeübergang des Heizelementes an die Luft soll verbessert und damit der Wirkungsgrad erhöht werden.It is the object of the present invention to provide an improved device for air preheating for motor vehicles, which is easier to manufacture, to assemble and to maintain and to operate with low wear, the heat transfer of the heating element to the air to be improved and thus the efficiency can be increased.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Vorrichtung zum Luftvorwärmen für Kraftfahrzeuge zum Einsatz kommt, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweisen.This object is achieved in that a device for air preheating for motor vehicles is used, which have the features of claim 1.

Daran ist vorteilhaft, dass keine verschleißbehafteten Federelemente benötigt werden, keine Reibung und damit einhergehender Verschleiß zwischen einzelnen Bauteilen auftritt. Die Eigenresonanzfrequenz des Heizbandes kann durch Variation des Bogens bzw. Knicks in einen für die Anwendung unkritischen Bereich verlagert werden. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht in der Bauteilvereinfachung bzw. Bauteilreduktion bezogen auf das Gesamtprodukt, z. B. indem der Heizleiter aus gestanztem oder geschnittenem Blech gefertigt wird. Die erfindungsgemäße Luftvorwärmung für Kraftfahrzeuge ermöglicht einfachere Montagemöglichkeiten. Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht im besseren Wärmeübergang, z. B. durch bessere Verwirbelung des Mediums, im Vergleich zum Stand der Technik., das Medium kann z. B. auch senkrecht zum Heizleiter strömen.It is advantageous that no wear-prone spring elements are needed, no friction and concomitant wear between individual components occurs. The self-resonant frequency of the heating tape can be moved by varying the arc or buckling in a non-critical for the application area. Another inventive advantage consists in the component simplification or component reduction based on the total product, for. B. by the heating element is made of stamped or cut sheet metal. The air preheating invention for motor vehicles allows easier mounting options. Another advantage of the invention is the better heat transfer, z. B. by better turbulence of the medium, in comparison to the prior art., The medium can, for. B. also flow perpendicular to the heating element.

Löcher im Heizleiter führen nicht nur zu Zonen unterschiedlicher elektrischer Widerstände und somit unterschiedlicher Temperaturgradienten, sondern auch zur Verringerung des Druckverlustes im Strömungsquerschnitt. Durch die Variation der Steg- bzw. Bandbreiten, die direkten Einfluss auf den elektrischen Widerstand und somit auf den Grad der Erwärmung bei der Bestromung des Heizbandes haben, kann der Ort der größten Erwärmung optimal an die Strömungsverhältnisse angepasst werden, die Bandbreite kann sich kontinuierlich ändern. Eine Bogenform mit definiertem Radius des Heizleiters ermöglicht eine Längenänderung des Heizleiters durch Temperaturänderungen und schützt ihn so vor Beschädigung. Eine Variante stellt z. B. ein Knick mit definiertem Winkel als Wärmeausgleichsstelle dar, der Längenänderung des Heizleiters durch Temperaturänderungen auszugleichen hilft, und ihn so vor Beschädigung schützt. Seitlich angeordnete Laschen, die z. B. bei der Herstellung des Heizleiters durch Biegen erzeugt werden, dienen zur Oberflächenvergrößerung.Holes in the heating conductor lead not only to zones of different electrical resistances and thus different temperature gradients, but also to the reduction of the pressure loss in the flow cross-section. By varying the web or bandwidths, which have a direct influence on the electrical resistance and thus on the degree of heating during the energization of the heating tape, the location of the largest warming can be optimally adapted to the flow conditions, the bandwidth can change continuously , An arc shape with a defined radius of the heat conductor allows a change in length of the heat conductor due to temperature changes, thus protecting it from damage. A variant provides z. B. a kink with a defined angle as a heat balance point, which helps to compensate for changes in length of the heating element by temperature changes, and thus protects it from damage. Laterally arranged tabs z. B. are produced by bending in the manufacture of the heating element, serve to increase the surface area.

Nachfolgend wird der Aufbau und die Funktion der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:Hereinafter, the structure and function of the invention will be explained with reference to the drawings by way of example. Show it:

1: ein bogenförmiges Heizband in Lochblechausführung 1 : an arcuate heating tape in perforated plate design

2: eine Seitenansicht von 1 2 : a side view of 1

3: ein Heizband in Lochblechausführung mit definiertem Knick 3 : a heating tape in perforated plate design with defined kink

4: eine Seitenansicht von 3 4 : a side view of 3

5: eine Vorrichtung zur Luftvorwärmung für Kraftfahrzeuge 5 : A device for air preheating for motor vehicles

6: eine Explosionsdarstellung des Zusammenbaus 6 : an exploded view of the assembly

1 zeigt ein geschlitztes Blech 1 welches als Heizleiter dient. Das zu erwärmende Medium fließt senkrecht zum Blech. Die flachen Seiten links und rechts des Bogens dienen als Befestigungsstelle 3 (in z. B. einem Rahmen). Um bei starrer Anbindung eine Ausdehnung infolge Wärme auszugleichen, dient die Bogenform mit entsprechendem Radius 2. Der Stromfluss ist mäanderförmig. Um den Druckverlust des durchströmenden Mediums gering zu halten, sind Löcher 4 im Blech angebracht. Zur Oberflächenvergrößerung, Druckverlustminimierung und für einen besseren Wärmeübergang können Laschen 5 angebracht werden. Das Blech 1 wird aus einer Platine erzeugt. Sie ist das Zwischenprodukt bei der Weiterverarbeitung von flachgewalztem Stahl zum Endprodukt. Eine Platine ist ein Stahlstück, das die gleichen Abmessungen hat wie das herzustellende Teil – z. B. Autotür, Motorhaube oder im vorliegenden Fall des Heizleiters 1 – aber noch nicht gestanzt bzw. gepresst worden ist. 2 ist die Seitenansicht von 1. 1 shows a slotted sheet 1 which serves as a heating conductor. The medium to be heated flows perpendicular to the sheet. The flat sides left and right of the arch serve as attachment point 3 (in a frame, for example). To compensate for expansion in a rigid connection due to heat, the arched shape serves with a corresponding radius 2 , The current flow is meandering. To keep the pressure loss of the medium flowing through small holes 4 mounted in the sheet metal. For surface enlargement, pressure loss minimization and for a better heat transfer tabs can 5 be attached. The sheet 1 is generated from a board. It is the intermediate product in the further processing of flat-rolled steel to the final product. A board is a piece of steel which has the same dimensions as the part to be produced - e.g. B. car door, hood or in the present case the heating element 1 - but has not yet been punched or pressed. 2 is the side view of 1 ,

3 zeigt ein aus einer Platine gestanztes und gebogenes Blech 1 als Heizleiter mit definiertem Knick 6, der als Wärmeausdehnungsausgleichsmaßnahme wirkt und bei temperaturbedingten Längenänderungen Schädigungen der Luftvorwärmvorrichtung verhindert. Um die Oberfläche und damit die Abstrahlleistung zu erhöhen, sind Laschen 5 vorgesehen. Ebenfalls sind Löcher 4 Druckverlustminderung vorhanden. Die flachen ungelochten Seiten im Randbereich links und rechts des Knicks 6 dienen als Befestigungsstelle 3 (in z. B. einem Rahmen 7, der in 5 dargestellt wird. 4 ist eine Seitenansicht von 3 3 shows a plate punched and bent sheet metal 1 as heat conductor with defined kink 6 , which acts as a thermal expansion compensation measure and prevents damage to the Luftvorwärmvorrichtung with temperature-induced changes in length. To increase the surface and thus the radiation power, are tabs 5 intended. There are also holes 4 Pressure loss reduction available. The flat unperforated sides in the edge area left and right of the bend 6 serve as attachment point 3 (in eg a frame 7 who in 5 is pictured. 4 is a side view of 3

In 5 wird die Vorrichtung zur Luftvorwärmung für Kraftfahrzeuge dargestellt. Der Heizleiter 1 befindet sich in einen Rahmen 7. Als elektrische Isolation 8 zwischen Heizleiter und Rahmen wird z. B. Glimmer 8 eingesetzt. 6 zeigt die Explosionszeichnung von 5.In 5 the device for air preheating for motor vehicles is shown. The heating conductor 1 is in a frame 7 , As electrical insulation 8th between heat conductor and frame z. For example, mica 8th used. 6 shows the exploded view of 5 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Heizband als LochblechHeating tape as a perforated plate
22: Radiusradius
33: Befestigungsstellefastening point
44: Löcher zur DruckverlustminderungHoles for pressure loss reduction
55: Laschen zur OberflächenvergrößerungTabs for surface enlargement
66: Knickkink
77: Rahmenframe
88th: Isolationsmaterialinsulation material

Claims

Apparatus for preheating air for motor vehicles, comprising at least one heating band ( 1 ), at least one frame ( 7 ) and at least one insulation material ( 8th ), the insulation material between frames ( 7 ) and heating tape ( 1 ) and / or between heating cable ( 1 ) and heating tape ( 1 ), wherein the heating tape ( 1 ) is made of a slotted sheet metal and laterally arranged tabs ( 5 ), characterized in that the air to be heated flows perpendicular to the sheet, and the tabs ( 5 ) are produced by bending.

A device according to claim 1, characterized in that the heating tape ( 1 ) is made in one piece.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the heating tape ( 1 ) consists of metal.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating tape ( 1 ) is executed perforated.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the perforation consists of circular holes and / or oblong holes.

Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the heating tape ( 1 ) is designed as a stamped and / or bent part.

Apparatus according to claim 1 to 6, characterized in that the heating tape ( 1 ) comprises a stamped and / or bent and / or embossed board.

Apparatus according to claim 1 to 7, characterized in that insulation material ( 8th ) is executed substantially flat.

Device according to Claims 1 to 8, characterized in that the connection between frames ( 7 ) and heating tape ( 1 ) is executed positively and / or positively.