DE102012104382A1

DE102012104382A1 - Reduktionsmitteltankheizvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Reduktionsmitteltankheizvorrichtung

Info

Publication number: DE102012104382A1
Application number: DE201210104382
Authority: DE
Inventors: Michael Caspers
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2013-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reduktionsmitteltankheizvorrichtung mit einem Metallgehäuse (3), in dem wenigstens ein elektrisches Heizelement (4) angeordnet ist und das mit einem Kunststoffmantel (2) umspritzt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Öffnung des Metallgehäuses (3) von einem Verschlusselement (6) verschlossen ist, das von dem Kunststoffmantel (2) bedeckt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Heizvorrichtung.

Description

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Heizvorrichtung zum Erwärmen von Reduktionsmittel, beispielsweise Harnstofflösung, in einem Tank. Eine Reduktionsmitteltankheizvorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist beispielsweise aus der DE 10 2007 024 782 A1 bekannt.
Indem mit einem Spritzgussverfahren ein Kunststoffmantel um das Metallgehäuse einer Heizvorrichtung herum gespritzt wird, kann ein Schutz vor Flüssigkeiten erzielt werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn die Heizvorrichtung in einem Tank eingesetzt werden soll und dabei der zu erwärmenden oder aufzutauenden Flüssigkeit ausgesetzt ist, in besonderem Maße gilt dies bei korrosiven Reduktionsmittel, wie beispielsweise Harnstofflösung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Weg aufzuzeigen, wie die Herstellungskosten solcher Heizvorrichtungen reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Heizvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung Ist eine Öffnung des Metallgehäuses von einem Verschlusselement verschlossen, das zusammen mit dem Metallgehäuse von dem Kunststoffmantel bedeckt ist. Durch diese Maßnahme lassen sich die Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit deutlich erhöhen bzw. Ausschuss vermeiden und damit Herstellungskosten reduzieren, da zuverlässig und kostengünstig ein Eindringen von Kunststoff in das Metallgehäuse beim Spritzgießen des Kunststoffmantels verhindert werden kann. Eingedrungener Kunststoff kann Kontaktprobleme bewirken, die zu einem Verlust an Heizleistung oder sogar einem Ausfall der Heizvorrichtung führen können.
Das Verschlusselement kann eine Abdeckung, beispielsweise eine Kappe oder ein Deckel, sein, welche die Öffnung bedeckt. Alternativ oder zusätzlich ist auch möglich, dass das Verschlusselement in die Öffnung eingreift. Beispielsweise kann das Verschlusselement ein Deckel sein, der auf dem Rand der Öffnung aufliegt und zusätzlich auch mit einem unteren Rand in die Öffnung eingreift, ähnlich wie der Deckel eines Kochtopfs. Das Verschlusselement kann beispielsweise auch ein Stopfen sein, der in die Öffnung eingepresst ist.
Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass das Verschlusselement, beispielsweise als Stopfen oder Deckel, das Metallgehäuse zwar flüssigkeitsdicht verschließen kann, aber nicht unbedingt flüssigkeitsdicht verschließen muss. Der Kunststoffmantel bedeckt nämlich das Verschlusselement sowie das Metallgehäuse und kann somit die Abdichtfunktion gegen Reduktionsmittel übernehmen. Es genügt deshalb, wenn das Verschlusselement beim Spitzgießen des Kunststoffmantels ein Eindringen von Kunststoff weitgehend verhindert. Ein Eindringen von Flüssigkeit in den Innenraum der Heizvorrichtung kann vorteilhaft durch die Kombination von Kunststoffmantel und Verschlusselement wirksam verhindert werden, selbst wenn beide Komponenten für sich genommen keine Abdichtung gewährleisten sollten.
Um ein Eindringen von Flüssigkeit mit besonders großer Sicherheit auszuschließen, kann das Verschlusselement so ausgebildet sein, dass es die Öffnung flüssigkeits dicht verschließt, oder es kann ein zusätzliches Dichtelement zwischen Gehäuse und Verschlusselement vorgesehen sein.
Das Metallgehäuse hat vorzugsweise zwei Öffnungen an gegenüberliegenden Enden, kann also beispielsweise ein Rohr sein. Das Metallgehäuse einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann als Strangpressprofil hergestellt werden oder ein Gussteil sein. Ein Gussteil kann mit zwei Öffnungen oder nur einer einzigen Öffnung hergestellt werden. Falls das Metallgehäuse mehrere Öffnungen aufweist, ist bevorzugt jede Öffnung von einem Verschlusselement verschlossen. Bevorzugt erstreckt sich durch eines der beiden Verschlusselemente eine elektrische Leitung hindurch, beispielsweise ein Kontaktblech, an dem das Heizelement anliegt. Wenn das Metallgehäuse als Massekontakt des Heizelements verwendet wird, genügt eine einzige elektrische Leitung, die in das Metallgehäuse hinein führt. Eine zweite Leitung muss dann lediglich durch den Kunststoffmantel hindurch, nicht aber in das Metallgehäuse hineinführen. Falls zwei elektrische Leitungen in das Metallgehäuse hinein führen, führen diese bevorzugt durch dasselbe Verschlusselement hindurch, so dass durch das andere Verschlusselement keine Leitung führt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Heizelement ein PTC-Heizelement ist, insbesondere ein keramisches PTC-Heizelement. Heizelemente können zusammen mit einem Kontaktblech oder zwei Kontaktblechen zu einer Einheit vormontiert werden, die dann in die Öffnung des Metallgehäuses eingeschoben wird, bevor die Öffnung mit dem Verschlusselement verschlossen wird. Zum Vormontieren kann ein Positionierelement verwendet werden, welches das Heizelement oder die Heizelemente hält. Als Positionierelement kann beispielsweise ein Rahmen verwendet werden, eine Klebeschicht oder eine Kunststofffolie, mit der Heizelement und Kontaktbleche umwickelt und dadurch zu einer vormontierten Einheit verbunden sind.
Die Verschlusselemente sind bevorzugt als Abdeckungen oder Stopfen ausgebildet. Diese können beispielsweise aus Metall oder Polymeren, insbesondere Elastomeren hergestellt werden. Bevorzugt sind Stopfen und Metallgehäuse so geformt, dass sich die Dichtwirkung erhöht, wenn der von außen auf dem Stopfen lastende Druck ansteigt. Beispielswiese können die Stopfen als sich verjüngende Bauteile hergestellt werden. Je weiter ein solcher Stopfen in das Metallgehäuse hineingedrückt wird, desto größer ist die Kraft, mit der das Metallgehäuse auf seine Seitenflächen einwirkt. Derselbe Effekt lässt sich erreichen, wenn sich der von der Öffnung des Metallgehäuses ausgehende Kanal verjüngt.
Die Verschlusselemente können aus dem Metallgehäuse herausragen. Dies ist insbesondere bei Verwendung von Verschlusselementen in Form von sich verjüngenden Stopfen vorteilhaft.
Ein in die Öffnung eingreifender Abschnitt des Verschlusselements kann beispielsweise eine oder mehrere umlaufende Wellen oder Nuten aufweisen. Ein Stopfen mit umlaufenden Wellen lässt sich leichter in die Öffnung einpressen und bewirkt einen besonders zuverlässigen, dichten Verschluss.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offenbart. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung; und
2 die in 1 gezeigte Heizvorrichtung ohne Kunststoffmantel und mit noch nicht eingefügtem Verschlusselement.
1 zeigt eine Heizvorrichtung zum Erwärmen von Flüssiggkeiten, beispielsweise Harnstofflösung. Die Heizvorrichtung 1 hat einen Kunststoffmantel 2 und ist dadurch vor Flüssigkeitseinwirkung geschützt. In 2 ist die Heizvorrichtung ohne den Kunststoffmantel dargestellt.
Der durch Spreitzgießen erzeugte Kunststoffmantel 2 umgibt ein Metallgehäuse 3 in dem wenigstens ein PTC-Widerstandsheizelement 4, bevorzugt auf Basis von Bariumtitanat, angeordnet ist. Das Heizelement 4 sitzt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen zwei Kontaktblechen, die gegenüber dem Metallgehäuse 3 isoliert sind und jeweils einen Fortsatz 5a, 5b aufweisen, der als Anschluss aus dem Metallgehäuse 3 herausragt. Die Kontaktbleche und das oder die zwischen ihnen angeordneten Heizelemente 4 sind durch ein Positionierelement zu einer vormontieren Einheit zusammengefasst. Das Positionierelement kann beispielsweise eine Kunststofffolie sein, mit der das aus Kontaktblechen und dazwischen liegenden Heizelementen gebildete Paket umwickelt ist, oder ein Rahmen oder auch eine Klebstoffschicht.
Die beiden Öffnungen des Metallgehäuses 3 sind jeweils mit einem Verschlusselement 6 verschlossen. Das Verschlusselement 6 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Stopfen, der in das Metallgehäuse 3 eingefügt ist. Üblicherweise wird das Verschlusselement durch den Spritzdruck an- oder auch eingepresst. In 2 ist nur eines der beiden Verschlusselemente 6 dargestellt. in die Öffnung des in der Zeichnung hinteren Endes des Metallgehäuses 3 ist ein weiteres Verschlusselement 6 eingefügt, das sich von dem dargestellten Verschlusselement 6 nur dadurch unterscheidet, dass es Durchführungen für elektrische Leitungen, beispielsweise die Anschlussbleche 5a, 5b aufweist. Die Kontaktierung kann aber auch auf andere Weise hergestellt werden, z. B. durch Anlöten einer Litze etc.
Zur Herstellung der Heizvorrichtung 1 wird zunächst die vormontierte Einheit aus Kontaktblechen und einem oder mehreren Heizelementen in das Metallgehäuse eingeschoben. Dann werden Verschlusselemente 6 in die beiden Öffnungen des Metallgehäuses 3 eingefügt. Anschließend wird das Metallgehäuse 3 zusammen mit den montierten Verschlusselementen 6 mit Kunststoff umspritzt und auf diese Weise der Kunststoffmantel 2 ausgebildet.
Die Verschlusselemente 6 können nach dem Einfügen etwas aus dem Metallgehäuse 3 herausragen oder vollständig in dem Metallgehäuse angeordnet sein. Die Verschlusselemente 6 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Polymeren, beispielsweise einem elastomeren Polymer. Das Polymer kann ein Kunststoff sein oder ein natürliches Polymer. Es ist aber auch möglich, stattdessen Verschlusselemente 6 aus Metall oder anderen Materialien zu verwenden. Die Verschlusselemente sollten jedoch ausreichend formstabil ausgestaltet sein, um dem Spritzdruck (z. B. 600 bar) bei der Herstellung des Kunststoffmantels widerstehen zu können.
Vor dem Einfügen haben die Verschlusselemente 6 eine sich in Einfügrichtung verjüngende Form.
Wie 2 zeigt hat die Öffnung des Metallgehäuses 3 eine von der Kreisform abweichende Form, nämlich die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken. Das Metallgehäuse 3 ist ein Vierkantrohr. Nach dem Einbringen des Heizelements 4 oder der Heizelemente in das Metallgehäuse 3, kann dieses vor dem Umspritzen mit Kunststoff verpresst werden, um die Wärmeankupplung des Metallgehäuses 3 an das oder die Heizelemente 4 zu verbessern. Die Verschlusselemente 6 können vor oder nach einem solchen Verpressschritt in das Metallgehäuse 3 eingefügt werden. Anstatt das Metallgehäuse 3 zu verpressen, können in dem Metallgehäuse 3 auch ein oder mehrere Federelemente angeordnet werden, um einen guten Flächenkontakt zwischen den Kontaktblechen und dem oder den Heizelementen zu bewirken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007024782 A1 [0001]

Claims

Reduktionsmitteltankheizvorrichtung mit einem Metallgehäuse (3), in dem wenigstens ein elektrisches Heizelement (4) angeordnet ist und das mit einem Kunststoffmantel (2) umspritzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung des Metallgehäuses (3) von einem Verschlusselement (6) verschlossen ist, das von dem Kunststoffmantel (2) bedeckt ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (4) ein PTC-Heizelement, insbesondere ein keramisches PTC-Heizelement ist, das von einem Positonierelement gehalten ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine elektrische Leitung (5a, 5b) durch das Verschlusselement (6) hindurch erstreckt.
Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (6) in die Öffnung eingreift, vorzugsweise in die Öffnung eingepresst ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Verschlusselement (6), zumindest bevor es in die Öffnungen des Metallgehäuses (3) eingefügt wurde, verjüngt und/oder sich ein von der Öffnung ausgehender Abschnitt des Innenraums des Metallgehäuses verjüngt.
Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (6) aus einem Polymer, vorzugsweise einem Elastomer ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (6) aus Metall ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (6) eine Abdeckung oder ein Stopfen ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (3) ein Vierkantrohr ist.
Verfahren zum Herstellen einer Reduktionsmitteltankheizvorrichtung (1), wobei ein Heizelement (4) in einem Metallgehäuse (3) angeordnet wird und das Metallgehäuse (3) danach durch Spritzgießen mit einem Kunststoffmantel (2) überzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Spritzgießen in eine Öffnung des Metallgehäuses (3) mit einem Verschlusselement (6) verschlossen wurde, das danach zusammen mit dem Metallgehäuse (3) mit Kunststoff umspritzt wird.