DE102009005234B4

DE102009005234B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Befestigung eines Heizleiterdrahtes

Info

Publication number: DE102009005234B4
Application number: DE102009005234A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Stritzinger; Jürgen Bellaire
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: DE102009005234A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung eines elektrischen Heizleiterdrahtes, wobei der Heizleiterdraht zwischen zwei Befestigungsteilen angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird dabei der Heizleiterdraht entweder zwischen zwei Clinchverbindungen eingeschlossen oder mindestens ein Befestigungsteil weist vor dem Formen einer Clinchverbindung eine Nut auf, die den Heizleiterdraht zumindest teilweise im Bereich der vorgesehenen Clinchverbindung aufnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft die Befestigung eines Heizleiterdrahtes eines Heizdrahtelementes, wie es z. B. in einem Heizlüfter Verwendung findet, an einem Befestigungselement.
Bekannt ist es, den Heizleiterdraht eines Heizdrahtelementes mit einem Befestigungselement durch Crimpen oder Punktschweißen zu verbinden. Nachteilig ist hierbei, dass Punktschweißen einerseits sehr aufwändig und teuer ist, Crimpverbindungen andererseits oft nicht gasdicht ausgeführt sind, wodurch es zur Oxidation und dadurch zu einem erhöhten Übergangswiderstand kommt. Besonders in feuchten Umgebungen, wie z. B. bei einem Wäschetrockner, gilt es, dies zu vermeiden.
Weiterhin ist bekannt, elektrische Verbindungen herzustellen, indem ein elektrischer Leiter mit einem Befestigungselement durch Clinchen als Durchsetzfügen verbunden wird. So wird in der DE 198 39 114 beschrieben, einen flachen elektrischen Leiter zwischen ein U-förmiges Befestigungselement einzulegen und diese drei Lagen gemeinsam durch Clinchen zu verbinden.
Aus der DE 203 12 776 U1 ist ein Heizelement bekannt, bei dem eine Anschlusslasche an ein flaches Heizbandende durch zwei punktförmige Clinchverbindungen angebracht ist. Es handelt sich somit um die Verbindung lediglich zweier flächiger Verbindungsteile. In der DE 102 37 493 und der EP 653 586 sind ebenfalls flächige Verbindungen ohne Heizleiterdraht gezeigt.
Diese Ausführung ist aber nicht ohne Weiteres auf einen Heizleiter übertragbar, da ein Heizleiter nicht nur einen größeren elektrischen Widerstand hat, sondern auch viel härter ist als ein reiner elektrischer Leiter. Während es sich bei einem rein elektrischen Leiter zumeist um eine Messing- oder Kupferlegierung handelt, besteht ein Heizleiter bevorzugt aus einer Chrom-Aluminium- oder Chrom-Nickel-Legierung. Da diese jedoch härter ist als eine Kupfer- oder Messinglegierung, kann ein Heizleiter nicht ohne Weiteres zwischen zwei Blechen aus vernickeltem Stahl oder Edelstahl eingelegt mit diesen durch Clinchen verbunden werden. Weiterhin hat ein Heizleiterdraht meist eine Breite, die unter der einer Clinchverbindung liegt. So ist ein Flachdrahtheizleiter in der Regel maximal 2,8 mm breit. Dadurch ergibt sich innerhalb der Clinchverbindung beidseits des Heizleiters ein Spalt, der nur mit großen Umformkräften bei der Clinchverbindung geschlossen werden kann, wofür das harte Heizleitermaterial nicht geeignet ist.
Würde man daher einen schmalen, harten Heizleiter entsprechend der DE 198 39 114 zwischen zwei Bleche einlegen und die drei Lagen durch Clinchen verbinden, so könnte der Heizleiter abreißen. Eine sichere Verbindung ist daher auf diese Weise nicht herstellbar.
Aufgabe ist es daher, einen Heizleiter so mit einem Befestigungselement zu verbinden, dass eine sichere und gasdichte Verbindung hergestellt ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Ausführung entsprechend des Anspruches 1 oder 9. Gemeinsamer Ausgangspunkt hierbei ist eine Anordnung, bei der ein Heizleiter zwischen zwei, vorzugsweise flachen, Befestigungsteilen, beispielsweise zwei Blechen oder zwei übereinander gefalteten Teilen eines Blechs eingelegt ist und mit diesen gemeinsam durch mindestens eine Clinchverbindung verbunden ist. Bei der Clinchverbindung handelt es sich hierbei um eine TOX-Clinch-Verbindung, d. h. um ein Durchsetzfügen, wie es die Firma TOX entwickelt hat.
In einer ersten Ausbildung entsprechend Anspruch 1 wird erfindungsgemäß nun nicht eine Clinchverbindung mittig auf den zwischen den Befestigungsteilen angeordneten Heizleiter gesetzt, sondern beidseits neben den Heizleiter, bevorzugt direkt neben den Heizleiter. Hierdurch ist der Heizleiter nicht den extremen Scherkräften ausgesetzt, die eine Clinchumformung bewirkt. Die Randbereiche des Heizleiters können vom Clinchstempel erfasst werden, hauptsächlich jedoch werden die beidseitig aufliegenden Befestigungsteile verformt und können so den Heizleiter dicht umschließen. Da dieser dadurch nur geringen Scherkräften ausgesetzt ist, wird somit vorteilhaft ein Abreißen verhindert.
In einer zweiten Ausbildung ist der Heizleiter wiederum zwischen zwei, vorzugsweise flachen, Befestigungsteilen, beispielsweise zwei Blechen oder zwei übereinander gefalteten Teilen eine Blechs angeordnet. Zumindest eines der Befestigungsteile weist zusätzlich eine Nut auf, in die der Heizleiter eingelegt wird. Vorteilhaft weisen jedoch beide Befestigungsteile gegenüberliegend jeweils eine Nut auf. Bevorzugt ist die Nut bzw. beide Nuten zusammen so tief ausgeformt, dass sie den Heizleiter vollständig aufnehmen, d. h. die Oberflächen der beiden Bleche außerhalb der Nut berühren sich. Äußerst bevorzugt ist die Nut bzw. sind die Nuten eng an die Geometrie des Heizleiters angepasst, d. h. bei einem Flachleiter sind sie annähernd rechteckig ausgeführt, bei einem Runddraht halbkreisförmig bis keilförmig. Bei dieser Ausgestaltung ist erfindungsgemäß eine einzelne Clinchverbindung mittig auf den zwischen den Befestigungsteilen angeordneten Heizleiter gesetzt. Hierbei ist der Heizleiter dann wohl größeren Scherkräften als bei der ersten Ausbildung ausgesetzt, diese werden aber durch das Einlegen in die Nuten gemildert, da der Heizleiter durch die Nuten weniger im Querschnitt verformt wird.
Beide erfindungsgemäßen Ausgestaltungen sind sowohl für einen Flachdraht als auch für einen Runddraht, der auch mehradrig sein kann, geeignet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele erläutert. Die darin beschriebenen Merkmale können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Es zeigen:
1 Draufsicht auf eine erste Ausführungsvariante
2 Schnitt entlang der Linie I-I aus 1
3 Schnitt durch eine Anordnung vor dem Verbinden entsprechend der zweiten Ausführungsvariante für Flachdrahtheizleiter
4 Schnitt durch eine Anordnung vor dem Verbinden entsprechend der zweiten Ausführungsvariante für Runddrahtheizleiter
1 und 2 zeigen in unterschiedlicher Perspektive eine erste Ausführungsvariante. Dabei ist zwischen zwei Blechen 1, 2 ein Heizleiterdraht 3 eingelegt. Mit Hilfe zweier Stempel, bevorzugt als Doppelstempel ausgeführt, und einer Matrix (beide nicht gezeigt) werden unmittelbar beidseitig neben dem Heizdraht 3 die Bleche 1, 2 durch Clinchverbindungen 1a, 2a so umgeformt, dass eine dauerhafte Verbindung der beiden Bleche 1, 2 durch Hinterschneidungsbereiche 1b, 2b gegeben ist. Der zwischen den beiden unmittelbar nebeneinander angeordneten Clinchverbindungen 1a, 2a liegende Heizleiterdraht 3 wird dabei zumindest in seinen Randbereichen mit umgeformt, so dass eine dichte Verbindung der Materialien entsteht. Durch den damit erfolgten Formschluss ist der Heizdraht 3 zwischen den Blechen 1, 2 fest gehalten. Um ein Ein- oder Abreißen des Heizleiterdrahtes 3 durch zu starke Umformkräfte wirksam zu verhindern und andererseits eine feste und dichte Verbindung zu gewährleisten, sollte der Stempelabstand a im Bereich von ½b < a < 3b liegen, wobei b die Heizleiterbreite bzw. den Heizleiterdurchmesser darstellt.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizdrahtbefestigung zunächst für einen Flachdrahtheizleiter. Dabei ist der Heizleiter 3 jeweils in eine Nut 1c, 2c der beiden Bleche 1,2 eingelegt. Beide Nuten 1c, 2c zusammen bilden in etwa die Form des flachen Heizleiterdrahtes 3, so dass dieser dicht umschlossen ist und die sich gegenseitig zugewandten Oberflächen 1d, 2d der Bleche 1,2 aneinander anliegen (in 3, 4 der Übersichtlichkeit halber mit etwas Abstand dargestellt). Wie in 3 zu sehen ist, wird der Heizleiterdraht 3 in den Nuten 1c, 2c aufgenommen mittig zusammen mit den Blechen 1, 2 zwischen einem Stempel 4 und einer entsprechenden Matrix 5 eingelegt und anschließend (nicht gezeigt) verpresst.
4 zeigt die entsprechende Ausführung für einen runden Heizleiterdraht 3. Dazu ist eine Nut 1c, 2c im oberen und unteren Blech 1, 2 jeweils als Kerbe ausgeführt. Denkbar wäre aber auch eine andere Form der Nut, die den Heizleiterdraht 3 bevorzugt jeweils hälftig aufnimmt. Das weitere Vorgehen ist entsprechend 3.

1: unteres Blech
2: oberes Blech
1a, 2a: Clinchverbindungen
1b, 2b: Hinterschneidungsbereiche der beiden Bleche
1c, 2c: Nuten
1d, 2d: zugewandte Oberflächen der beiden Bleche
3: Heizleiterdraht
4: Stempel
5: Matrix
a: Abstand der beiden Stempel
b: Heizleiterdrahtbreite

Claims

Verfahren zum Befestigen eines elektrischen Heizleiterdrahtes (3), wobei der Heizleiterdraht (3) zwischen zwei Befestigungsteilen (1, 2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Clinchverbindungen als Tiefziehverbindung der beiden Befestigungsteile (1, 2) nebeneinander gesetzt werden und dabei der Heizleiterdraht (3) zwischen den beiden Clinchverbindungen eingeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterdraht (3) mittig zwischen den beiden Clinchverbindungen angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterdraht (3) in seinen Randbereichen beim Formen der Clinchverbindungen mit umgeformt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterdraht (3) durch das Formen der Clinchverbindungen dicht zwischen den beiden Befestigungsteilen (1, 2) eingeschlossen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a der beiden Stempel (4) zwischen ½b < a < 3b beträgt, wobei b die Heizleiterbreite darstellt.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Befestigungsteile (1, 2) aus Blech ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei übereinander gefaltete Teile eines Blechs die beiden Befestigungsteile (1, 2) bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Befestigungsteile (1, 2) zwei Bleche sind.
Verfahren zum Befestigen eines elektrischen Heizleiterdrahtes (3), wobei der Heizleiterdraht (3) zwischen zwei Befestigungsteilen (1, 2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Clinchverbindung als Tiefziehverbindung von Befestigungsteilen (1, 2) und Heizleiterdraht (3) im Bereich des Heizleiterdrahtes (3) gesetzt wird und mindestens ein Befestigungsteil (1, 2) vor dem Formen der Clinchverbindung eine Nut (1c, 2c) aufweist, die den Heizleiterdraht (3) zumindest teilweise im Bereich der vorgesehenen Clinchverbindung aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beide Befestigungsteile (1, 2) vor dem Formen der Clinchverbindung eine Nut (1c, 2c) für den Heizleiterdraht (3) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Nuten (1c, 2c) gleich ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Befestigungsteile (1, 2) den Heizleiterdraht (3) jeweils zu gleichen Teilen aufnehmen.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut (1c, 2c) an den Heizleiterdraht (3) konturen-angepasst ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Clinchverbindung breiter als der Heizleiter (3) ist und seitlich auf beiden Seiten über den Heizleiter (3) hinausragt.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterdraht (3) ein Flachdraht ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterdraht (3) ein Runddraht ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Runddraht verdrillt ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterdraht (3) eine Chrom-Aluminium- oder Chrom-Nickel-Legierung ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsteile (1, 2) aus vernickeltem Stahl oder Edelstahl sind.
Befestigungselement für einen elektrischen Heizleiterdraht (3), wobei der Heizleiterdraht (3) zwischen zwei Befestigungsteilen (1, 2) des Befestigungselementes durch zwei benachbarte Clinchverbindungen fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterdraht (3) zwischen den zwei benachbarten Clinchverbindungen eingeschlossen ist.
Befestigungselement für einen elektrischen Heizleiterdraht (3), wobei der Heizleiterdraht (3) zwischen zwei Befestigungsteilen (1, 2) des Befestigungselementes durch eine Clinchverbindung fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Befestigungsteil (1, 2) vor dem Fixieren im Bereich der Clinchverbindung eine Nut (1c, 2c) aufweist, die den Heizleiterdraht (3) aufnimmt