DE102011017376A1

DE102011017376A1 - Elektrische Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE102011017376A1
Application number: DE102011017376A
Authority: DE
Inventors: Michael Edgar Luppold; Alexander Dauth; Jürgen Kochems; Klaus Lehmann; Jörg Weigold; Hans-Peter Etzkorn
Original assignee: BorgWarner Beru Systems GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2011-04-16
Filing date: 2011-04-16
Publication date: 2012-10-18
Also published as: CN102778027A; US8704139B2; US20120261403A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung mit wenigstens einem Rohrgehäuse (1), in dem wenigstens ein PTC-Heizelement (2) angeordnet ist, und Wärmeüberträgern (5), die an dem Rohrgehäuse (1) befestigt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wärmeüberträger (5) durch Verstemmen an dem Rohrgehäuse (1) befestigt sind.

Description

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Heizeinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Heizeinrichtung ist aus der DE 198 48 169 A1 zur Beheizung des Innenraums von Kraftfahrzeugen bekannt.
Die aus der DE 197 48 169 A1 bekannte Heizeinrichtung weist drei Heizstäbe auf, die jeweils als ein Rohr ausgebildet sind, in dem mehrere PTC-Elemente angeordnet sind. Auf die Heizstäbe sind Lamellen als Wärmeüberträger aufgeschoben. Die aus Blech bestehenden Lamellen verbinden die drei Heizstäbe zu einer kompakten Einheit und geben von den Heizelementen erzeugte Wärme an einen quer zur Längsrichtung der Rohre strömenden Luftstrom ab.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie eine elektrische Heizeinrichtung der eingangs genannten Art kostengünstiger gefertigt werden kann, die zur Beheizung des Innenraums eines Kraftfahrzeugs geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Heizeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß sind die Wärmeüberträger an dem Rohrgehäuse durch Verstemmen befestigt. Beim Verstemmen werden die Wärmeüberträger und/oder das Rohrgehäuse plastisch verformt, so dass sich eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem Rohgehäuse und den Wärmeüberträgern ergibt. Durch das Verstemmen wird vorteilhaft eine sehr gute Wärmeankopplung zwischen dem Rohrgehäuse und den Wärmeüberträgern erreicht. Wärme, die von einem oder mehreren PTC-Heizelementen einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung erzeugt wird, kann deshalb sehr effizient an einen zu erwärmenden Luftstrom abgegeben werden.
Vorteilhaft ist insbesondere, dass die Wärmeüberträger in einem einzigen Arbeitsschritt an den Rohrgehäusen befestigt werden können. Eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung lässt sich deshalb wesentlich kostengünstiger fertigen als eine herkömmliche Heizeinrichtung, bei der eine Vielzahl von Lamellen einzeln auf Rohrgehäuse aufgeschoben werden muss.
Die Fertigung einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung kann mit geringem Aufwand an die Anforderungen eines spezifischen Einsatzzwecks angepasst werden, beispielweise an Vorgaben eines Automobilherstellers zur Leistung oder Anströmfläche. Unabhängig von der Anzahl der Rohrgehäuse, deren Länge und der Gesamtbreite der Heizeinrichtung können nämlich stets dieselben Teile verwendet werden, um eine Heizeinrichtung mit den gewünschten Spezifikationen zu fertigen. Eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung kann somit vorteilhaft modular aufgebaut werden.
Die Wärmeüberträger einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung sind bevorzugt als Strangpressprofile ausgebildet, können aber beispielsweise auch als Gussteile hergestellt werden. Durch das Verstemmen lässt sich eine Verprägung des Rohrgehäuses und/oder der Wärmeüberträger erreichen, die eine mechanisch belastbare Verbindung mit einem guten Wärmekontakt kombiniert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rohrgehäuse Flansche aufweist, die sich in Längsrichtung des Rohrgehäuses erstrecken und jeweils einen Rand eines der Wärmeüberträger bedecken. Beim Verstemmen werden die Flansche plastisch verformt. Zur Herstellung der Heizeinrichtung können die Wärmeüberträger an eine Seitenfläche eines Rohrgehäuses zwischen zwei Flanschen angesetzt werden. Anschließend werden die Flansche verpresst und auf diese Weise das Rohrgehäuse mit den Wärmeüberträgern verstemmt.
Bevorzugt sind die Flansche um Vorsprünge der Wärmeüberträger herumgebogen. Der Vorsprung kann beispielsweise als eine sich in Längsrichtung des Rohrgehäuses erstreckende Erhöhung an einem Rand des Wärmeüberträgers ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn der Wärmeüberträger mit einer Seitenfläche an dem Rohrgehäuse anliegt, die quer zur Längsrichtung des Rohrgehäuses verbreitert ist. Auf diese Weise ergibt sich eine Erhöhung am Rand der im Betrieb angeströmten Vorderseite des Wärmeüberträgers bzw. auf dessen Rückseite.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizeinrichtung;
2 eine Detailansicht zu 1;
3 eine Schnittansicht zu 2 vor dem Verstemmen; und
4 eine Ansicht gemäß 3 mit einem schematisch dargestellten Werkzeug zum Verstemmen.
Die in den 1 bis 4 dargestellte Heizeinrichtung hat mehrere Heizstäbe, die jeweils ein Rohrgehäuse 1 aufweisen, in dem mehrere PTC-Heizelemente 2 angeordnet sind. Die PTC-Heizelemente 2 sind mit Kontaktblechen 3 elektrisch kontaktiert, die aus den Rohrgehäusen 1 herausragen. An den Rohrgehäusen 1 sind Wärmeüberträger 5 befestigt, die beispielsweise als Strangpressprofile ausgebildet sein können.
Die Wärmeüberträger 5 sind an den Rohrgehäusen 1 durch Verstemmen befestigt. Die Rohrgehäuse 1 weisen hierzu Flansche 1a auf, die sich in Längsrichtung der Rohrgehäuse 1 erstrecken und jeweils einen Rand eines der Wärmeüberträger 5 bedecken. Beim Verstemmen wurden die Flansche 1a plastisch verformt, so dass sich eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den Wärmeüberträgern 5 und den Rohrgehäusen 1 ergibt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Flansche 1a als Verlängerungen einer Seitenwand der Rohrgehäuse 1 ausgebildet. Das Rohrgehäuse 1 bildet auf diese Weise zwischen zwei benachbarten Flanschen 1a eine Aufnahme, in welche die Wärmeüberträger 5 gelegt werden können. Nach dem Einlegen der Wärmeüberträger 5 werden die Flansche 1a verstemmt und dabei plastisch verformt, wie dies schematisch in 4 dargestellt ist. Zum Verstemmen kann beispielsweise ein Stempel 6 oder ein Prägewerkzeug verwendet werden.
Beim Verstemmen der Flansche 1a werden diese um Vorsprünge 5a der Wärmeüberträger 5 herum gebogen. Die Vorsprünge 5a sind in 3 zu sehen und können als Erhebungen ausgebildet sein, die sich an dem Rand der Wärmeüberträger 5 in Längsrichtung der Rohrgehäuse 1 erstrecken. Die Wärmeüberträger 5 liegen an den Rohrgehäusen 1 mit einer Stirnseite an, die eine erhöhte Breite hat, wobei die Breite quer zur Längsrichtung des Rohrgehäuses zu messen ist. Die Verbreiterung der Stirnseiten kann die Vorsprünge 5a bilden, um welche die Flansche 1a herum greifen.
Wie 2 zeigt, können die Flansche 1a beim Verstemmen zusätzlich in Zwischenräume zwischen benachbarten Wärmeüberträgern 5 oder in quer zur Längsrichtung der Rohrgehäuse 1 verlaufende Vertiefungen der Wärmeüberträger 5 hineingepresst werden.
Die Rohrgehäuse 1 können beispielsweise als Flachrohre ausgebildet sein, wie dies insbesondere in 2 bis 4 dargestellt ist. Die Wärmeüberträger 5 liegen dann bevorzugt an den Breitseiten der Rohrgehäuse an. Bevorzugt sind die Schmalseiten der Flachrohre gekrümmt, insbesondere konvex nach außen gewölbt. Die Flansche 1a gehen bevorzugt von den Schmalseiten des Rohrgehäuses 1 aus, wie beispielsweise in 3 gezeigt.
Nach dem Einlegen der PTC-Heizelemente 2 können die Rohrgehäuse 1 verpresst werden, um eine gute Wärmeankopplung zwischen den Rohrwänden und den PTC-Heizelementen 2 zu erzeugen. Dabei kann eine konvexe Wölbung der Schmalseiten erzeugt oder verstärkt werden. Bevorzugt werden die Wärmeüberträger 5 nach einem solchen Verpressen an den Rohrgehäusen 1 angebracht. An sich ist es aber auch möglich, die Rohrgehäuse 1 zur Verbesserung der Wärmeankopplung zu verpressen, während die Wärmeüberträger 5 durch Verstemmen an den Rohrgehäusen 1 befestigt werden. Insbesondere wenn in den Rohrgehäusen 1 Federelemente angeordnet sind, welche durch Druck auf die PTC-Heizelemente 2 eine gute Wärmeankopplung an die Rohrgehäuse 1 bewirken, kann auf das Verpressen der Rohrgehäuse auch verzichtet werden.
Die Kontaktbleche 3 sind gegenüber den Rohrgehäusen 1 durch eine Isolierschicht 4 elektrisch isoliert. Die PTC-Heizelemente 2 können mit einer Kontaktseite an einem Kontaktblech 3 und mit der anderen Kontaktseite an dem Rohrgehäuse 1 anliegen, das auf diese Weise einen Massekontakt bewirkt. Möglich ist es aber auch, die PTC-Heizelemente 2 in den Rohrgehäusen 1 zwischen zwei Kontaktblechen anzuordnen, die jeweils gegenüber dem Rohrgehäuse 1 elektrisch isoliert sind. Die Kontaktbleche 3 können einen nichtdargestellten Rahmen aus Kunststoff tragen, der die PTC-Heizelemente 2 positioniert.
Die PTC-Heizelemente 2 können in den Rohrgehäusen 1 so angeordnet sein, dass ihre Kontaktseiten, an denen sie elektrisch kontaktiert sind, den Wärmeüberträgern 5 zugewandt sind, wie dies in den Figuren dargestellt ist. Möglich ist es aber auch, die PTC-Heizelemente 2 in den Rohrgehäusen 1 so anzuordnen, dass die Schmalseiten der PTC-Heizelemente 2 den Wärmeüberträger 1 zugewandt sind. Letztere Möglichkeit ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Rohrgehäuse 1 beim Verstemmen mit den Wärmeüberträgern 5 zugleich auch verpresst werden sollen, um durch das Verpressen eine verbesserte Wärmeankopplung der PTC-Heizelemente 2 an die Rohrgehäuse 1 zu erzielen.
Bezugszeichenliste

1: Rohrgehäuse
1a: Flansche
2: PTC-Heizelemente
3: Kontaktblech
4: Isolierschicht
5: Wärmeüberträger
5a: Vorsprünge
6: Stempel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19848169 A1 [0001]
DE 19748169 A1 [0002]

Claims

Heizeinrichtung mit wenigstens einem Rohrgehäuse (1), in dem wenigstens ein PTC-Heizelement (2) angeordnet ist, und Wärmeüberträgern (5), die an dem Rohrgehäuse (1) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeüberträger (5) durch Verstemmen an dem Rohrgehäuse (1) befestigt sind.
Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeüberträger (5) Strangpressprofile sind.
Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrgehäuse (1) Flansche (1a) aufweist, die sich in Längsrichtung des Rohrgehäuses (1) erstrecken und jeweils einen Rand eines der Wärmeüberträger (5) bedecken, wobei die Flansche (1a) durch das Verstemmen plastisch verformt sind.
Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (1a) um Vorsprünge (5a) der Wärmeüberträger (5) herumgebogen sind.
Heizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (5a) als eine sich in Längsrichtung des Rohrgehäuses (1) erstreckende Erhöhung ausgebildet ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeüberträger (5) quer zur Längsrichtung des Rohrgehäuses (1) verlaufende Vertiefungen aufweisen, in welche die Flansche (1a) eingreifen.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (1a) in Zwischenräume zwischen benachbarten Wärmeüberträgern (5) eingreifen.
Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das PTC-Heizelement (2) in dem Rohrgehäuse (1) mit einer Kontaktseite, an der es elektrisch kontaktiert ist, einem Wärmeüberträger (5) zugewandt ist.
Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrgehäuse (1) zwei gekrümmte Seitenwände aufweist, welche zwei plan ausgebildete Seitenwände, an denen die Wärmeüberträger (5) anliegen, verbinden.
Heizeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmten Seitenwände der Rohrgehäuse (1) konvex gewölbt sind.