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Die Erfindung geht aus von einer Heizeinrichtung mit einem Profilrohr, in dem ein elektrisches Heizelement angeordnet ist. Eine solchen Heizeinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus der
DE 103 60 159 A1 bekannt.
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Derartige Heizeinrichtungen haben den Vorteil, dass die Heizelemente in Profilrohren gut geschützt sind und ein direkter Kontakt mit dem zu erwärmenden Medium vermieden wird. Allerdings muss für eine gute Wärmeableitung von dem Heizelement zu dem Profilrohr gesorgt werden. Um dies zu erreichen ist es aus der
DE 103 60 159 A1 bekannt, Profilrohre nach dem Einbringen der Heizelemente zu verpressen. Dabei werden zwei parallel zu dem plattenförmigen Heizelement verlaufende Wände des Profilrohrs nach innen eingedrückt. Bei der fertigen Heizeinrichtung hat das Profilrohr dann zwei konkave Wände, zwischen denen das Heizelement eingespannt ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einer elektrischen Heizeinrichtung die Wärmeankopplung eines Heizelements an ein umgebendes Profilrohr verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Heizeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Bei einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung bildet das Kontaktblech eine Kontaktfeder, die federnd gegen das Heizelement drückt. Ein Verpressen des Profilrohrs ist bei einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung deshalb nicht erforderlich. Überraschender Weise kann bei erfindungsgemäß hergestellten Heizeinrichtungen insgesamt eine bessere Wärmeankopplung der Heizelemente an umgebende Profilrohre festgestellt werden als bei verpressten Profilrohren. Bei dem herkömmlichen Eindrücken von Seitenwänden eines Profilrohrs kommt es nämlich nicht selten zu einem Zerbrechen keramischer PTC-Heizelemente. Eine Heizeinrichtung ist zwar auch mit zerbrochenen Heizelementen funktionsfähig, allerdings kommt es beim Zerbrechen von Heizelementen zu einer schlecht definierten Lage der Bruchstücke in dem Profilrohr und als Folge zu einer verschlechterten Wärmeankopplung.
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Bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung besteht dagegen vorteilhaft keine relevante Bruchgefahr für keramische Heizelemente. Indem das Kontaktblech eine Kontaktfeder bildet, die federnd gegen das Heizelement drückt, kann deshalb ohne Bruchgefahr bei allen Heizeinrichtungen einer Produktionsserie eine stets gleichbleibend gute Kontaktierung über die gesamte Fläche eines Heizelements und somit eine entsprechend gute Wärmeankopplung erreicht werden.
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Das Kontaktblech kann eine Kontaktfeder bilden, indem es wenigstens zwei Andruckbereiche aufweist, die gegen eine Federkraft relativ zu einander verschiebbar sind. Ein Andruckbereich kann auf diese Weise gegen ein Heizelement oder mehrere Heizelemente drücken. Dieser Andruckbereich ist gegen einen oder mehrere weitere Andruckbereiche verschiebbar, die Heizelemente auf der anderen Seite des Kontaktblechs kontaktieren oder eine Isolationsschicht tragen und mit dieser gegen eine Innenwand des Profilrohrs drücken.
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Andruckbereiche können beispielsweise durch Federlaschen gebildet werden, die aus dem Kontaktblech ausgeschnitten und herausgebogen sind. Dabei ist es möglich, Federlaschen zu beiden Seiten aus dem Blech heraus zu biegen. Bevorzug ist aber, dass Federlaschen nur nach einer Seiten aus dem Blech heraus gebogen sind. Zwischen und neben den Federlaschen verbleibende Abschnitte des Blechs können dann weitere Andruckbereiche bilden, die gegen Heizelemente auf der anderen Seite des Kontaktblechs oder eine Innenseite des Profilrohrs drücken.
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Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung von Andruckbereichen besteht darin, das Kontaktblech mit einer Serie von Erhebungen und Vertiefungen zu versehen. Im einfachsten Fall kann das Kontaktblech beispielsweise als Wellblech ausgebildet sein. Besser ist es aber, die Erhebungen und Vertiefungen jeweils plan auszubilden, da sich dann größere Kontaktflächen ergeben. Die Erhebungen und Vertiefungen bilden jeweils Andruckbereiche. Andruckbereiche sind mit benachbarten Andruckbereichen bevorzugt über eine Schrägfläche verbunden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden am Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Gleiche und einander entsprechende Komponenten sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung in einem Längsschnitt;
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2 eine Querschnittsansicht zur 1;
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3 einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels;
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4 einen Querschnitt zur 3;
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5 einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels;
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6 einen Querschnitt zur 5; und
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7 einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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Die 1 und 2 zeigen eine elektrische Heizeinrichtung in einem Längsschnitt. Die Heizeinrichtung hat ein Profilrohr 1 aus Metall, beispielsweise aus einen Aluminiumbasislegierung, in dem als Widerstandheizelemente keramische PTC Elemente 2, beispielsweise auf Basis von Bariumtitanat, angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Heizelemente 2 auf einer Seite von dem Profilrohr 1 elektrisch kontaktiert. Auf der anderen Seite werden die Heizelemente 2 von einem Kontaktblech 3 kontaktiert, das aus dem Profilrohr 1 herausragt. Das Kontaktblech 3 bildet eine Kontaktfeder, die federnd gegen die Heizelemente 2 drückt. Wie 1 zeigt, hat das Kontaktblech 3 eine Serie von Erhöhungen und Vertiefungen, welche in Längsrichtung hintereinander liegende Andruckbereiche bilden. Die Andruckbereiche sind plan und gegen Federkraft senkrecht zu einer Flächennormale der Andruckbereiche verschiebbar. Benachbarte Andruckbereiche sind jeweils durch Schrägflächen miteinander verbunden.
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Das als Kontaktfeder ausgebildete Kontaktblech 3 kann kostengünstig als Stanzbiegeteil hergestellt werden und drückt die Heizelemente 2 mit einer Federkraft gegen die Innenwände des Profilrohrs 1, so dass sich eine gute thermische und elektrische Kontaktierung ergibt.
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In den 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung in eine Längsschnitt und einem Querschnitt dargestellt. Auch diese Heizeinrichtung besteht aus einem Profilrohr 1, in dem wenigstens ein keramisches PTC Heizelement 2 angeordnet ist, das von einem aus dem Profilrohr 1 herausragenden Kontaktblech 3 elektrisch kontaktiert wird. Wie 4 zeigt ist das Kontaktblech 3 als Kontaktfeder ausgebildet, in dem es einen C-förmigen Querschnitt hat. Auch dieses Kontaktblech 3 weist mehrere Andruckbereiche auf, die sich jedoch im Gegensatz zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel nicht in Längsrichtung des Kontaktblechs 3 aufeinander folgend erstrecken. Stattdessen bilden jeweils Längsränder des Kontaktblechs 3 einen Andruckbereich, der gegenüber einem sich dazwischen legenden mittleren Bereich federnd verschoben werden kann.
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Ein weiterer Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 besteht darin, dass das Kontaktblech 3 nicht zwischen Heizelementen 2 angeordnet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 und 4 tritt nur eine Innenwand des Profilrohrs 1 mit dem Heizelement 2 oder den Heizelementen 2 in Kontakt. An der gegenüber liegenden Innenwand liegt eine elektrische Isolationsschicht 4, beispielsweise ein Keramikstreifen an, gegen den das Kontaktblech 3 drückt.
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In den 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung in einem Längsschnitt und einem Querschnitt dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet das Kontaktblech 3 eine Kontaktfeder, indem aus dem Kontaktblech 3 Kontaktzungen ausgeschnitten sind, die federnd gegen ein PTC Heizelement 2 oder mehrere PTC Heizelemente 2 drücken. Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel der 3 und 4 trägt das Kontaktblech 3 auf einer Seite eine elektrische Isolationsschicht 4, beispielsweise aus Aluminiumoxid, die von dem Kontaktblech 3 federnd gegen eine Innenseite des Profilrohrs 1 gedrückt wird.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung in einem Querschnitt dargestellt. Das Kontaktblech 3 bildet eine Kontaktfeder, indem es um eine in seiner Längsrichtung verlaufende Biegeachse gebogen ist. Das Kontaktblech hat also eine C-förmige Biegung, die sich in Längsrichtung des Profilrohrs 1 im Wesentlichen über dessen gesamte Länge erstreckt. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 4 ist diese Biegung aber einer Seitenwand des Profilrohres zugewandt. Das Kontaktblech kann deshalb mit einem seiner beiden Federschenkel, die über die Biegung miteinander verbunden sind, an einem oder mehreren PTC Heizelementen 2 mit einer vorteilhaft großen Fläche anliegen. Bevorzugt ist einer dieser beiden Federschenkel plan ausgebildet, um eine maximale Kontaktfläche zu ermöglichen.
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Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen kontaktiert das Profilrohr 1 die Heizelemente 2 elektrisch. Es ist aber auch möglich, das Profilrohr 1 von den Heizelementen 2 elektrisch zu isolieren und zur Kontaktierung der PTC Elemente 2 weitere Kontaktbleche vorzusehen, die an ihrer Rückseite eine elektrische Isolationsschicht tragen, die an der Innenseite des Profilrohrs anliegt. Das oder die weiteren Kontaktbleche können ebenfalls als Kontaktfedern ausgebildet sein. Erforderlich ist dies jedoch nicht. Das oder die weiteren Kontaktbleche können auch als einfache Blechstreifen ausgebildet werden, da ein einziges als Kontaktfeder ausgebildetes Kontaktblech ausreicht, um alle in dem Profilrohr angeordneten Bauteile gegeneinander zu verspannen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Profilrohr
- 2
- Heizelemente
- 3
- Kontaktblech
- 4
- Isolationsschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10360159 A1 [0001, 0002]
