DE102012109768A1 - Radiator element for electric heater, for heating air current in combustion engine of motor vehicle, has fin element comprising curved corrugated fins that are electrically connected to contact element by screw made of hard material - Google Patents
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- H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Radiatorelement für einen Luftheizer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine mit einem derartigen Radiatorelement ausgeführte Heizstufe und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Radiatorelementes. The invention relates to a radiator element for an air heater according to the preamble of claim 1, a running with such a radiator element heating stage and a method for producing such a radiator element.
Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere mit verbrauchsoptimierten Verbrennungsmotoren werden häufig elektrische Heizvorrichtungen zum Erwärmen von Luftströmen verwendet. Derartige Heizvorrichtungen sind für Hochvolt- und Niedervoltapplikationen in der Automobiltechnik, aber auch in der industriellen Technik, beispielsweise bei Schaltschrankbeheizungen, Zusatzheizungen für Niedrigenergiehäuser, etc. einsetzbar.For use in motor vehicles, especially with consumption-optimized internal combustion engines electrical heaters are often used for heating air streams. Such heaters can be used for high-voltage and low-voltage applications in the automotive industry, but also in industrial technology, for example in control cabinet heaters, auxiliary heaters for low-energy houses, etc.
Der Grundaufbau derartiger Heizvorrichtungen ist beispielsweise in der
Insbesondere bei Anwendungen, die ein Berührschutz vorsehen oder bei Niedervoltapplikationen, werden diese Wellrippenelemente elektrisch kontaktiert und haben somit eine Doppelfunktion: Zum einen die Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche, über die die von den PTC-Widerstandselementen erzeugte Wärme an das den Heizer durchströmende Medium, insbesondere Luft abgegeben wird; zum anderen dienen die Wellrippenelemente auch als elektrische Anschlusselemente, über die die PTC-Widerstandselemente mit Strom versorgt werden. Especially in applications that provide protection against contact or low-voltage applications, these corrugated fins are electrically contacted and thus have a dual function: First, the enlargement of the heat exchange surface through which the heat generated by the PTC resistor elements to the medium flowing through the heater, in particular air becomes; On the other hand, the corrugated rib elements also serve as electrical connection elements, via which the PTC resistor elements are supplied with current.
Bei der aus der
Um die elektrische und mechanische Kontaktierung der Wellrippenelemente mit den PCT-Widerstandselementen zu gewährleisten, sind die Heizstufen über Federelemente in einem Rahmen verspannt, so dass auch bei ungünstigen Einsatzbedingungen, beispielsweise bei starken Vibrationen und großen Temperaturwechseln eine hinreichende elektrische und mechanische Kontaktierung sichergestellt ist. In order to ensure the electrical and mechanical contacting of the corrugated rib elements with the PCT resistance elements, the heating stages are braced by spring elements in a frame, so that even under unfavorable conditions, for example, strong vibrations and large temperature changes sufficient electrical and mechanical contact is ensured.
In der
Auch in der
Anstelle einer Klemmverbindung können die Radiatorelemente auch verklebt oder auf sonstige Weise verbunden werden. Instead of a clamping connection, the radiator elements can also be glued or connected in any other way.
Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist, dass zur Herstellung der Radiatorelemente ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich ist. Des Weiteren gestaltet sich die Montage aufgrund des Stapelaufbaus mit dem Einlegen der Deckbleche relativ aufwendig.A disadvantage of the known solutions that for the preparation of the radiator elements a significant device-technical effort is required. Furthermore, the assembly is relatively complicated due to the stack structure with the insertion of the cover plates.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Radiatorelement, eine mit einem derartigen Radiatorelement ausgeführte Heizstufe und ein Verfahren zum Herstellen eines Radiatorelementes zu schaffen, durch die der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen verringert ist. In contrast, the invention has for its object to provide a radiator element, running with such a radiator element heating stage and a method for producing a radiator element, by which the device complexity is reduced compared to the solutions described above.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Radiatorelement durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1, im Hinblick auf die Heizstufe durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruches 7 und im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmalskombination des weiterhin nebengeordneten Patentanspruches 10 gelöst. This object is achieved with respect to the radiator element by the combination of features of claim 1, with regard to the heating stage by the features of the independent claim 7 and in terms of the method by the feature combination of the further
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist das Radiatorelement für einen Heizer, insbesondere einen Luftheizer vorgesehen und hat zumindest ein Wellrippenelement, das eine Wärmeaustauschfläche ausbildet und eine Vielzahl von mäanderförmig aufgefalteten Wellrippen hat. Das Wellrippenelement ist elektrisch mit einem Kontaktelement verbunden. Erfindungsgemäß erfolgt diese Kontaktierung mittels eines Schraubelementes, das direkt an die Wellrippe angesetzt ist. According to the invention, the radiator element is provided for a heater, in particular an air heater, and has at least one corrugated fin element, which forms a heat exchange surface and has a plurality of meander-shaped unfolded corrugated fins. The corrugated fin element is electrically connected to a contact element. According to the invention, this contacting takes place by means of a screw element, which is attached directly to the corrugated fin.
Mit anderen Worten gesagt, das Kontaktelement wird über das Schraubelement mit der Wellrippe verschraubt, so dass zur elektrischen Kontaktierung kein Deckblech oder dergleichen mehr vorgesehen werden muss. Durch den Entfall dieser Deckbleche wird zum einen der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen deutlich verringert, zum anderen ist die Montage vereinfacht, da der Stapelaufbau wesentlich einfacher als beim Stand der Technik ausgeführt ist. In other words, the contact element is screwed via the screw with the corrugated fin, so that no cover plate or the like must be provided for electrical contact. Due to the omission of these cover plates on the one hand the device complexity is significantly reduced compared to the solutions described above, on the other hand, the assembly is simplified, since the stack construction is much simpler than in the prior art.
Dementsprechend sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, zunächst ein Wellrippenelement auszubilden, das eine Vielzahl von mäanderförmig angeordneten Wellrippen hat und in einem anschließenden Arbeitsgang ein Schraubelement einzuschrauben, das seinerseits in einem Vormontageschritt mit einem Kontaktelement verbunden ist oder aber nach dem Einschrauben mit diesem Kontaktelement verbunden wird. Dabei wird das Schraubelement direkt in das Wellrippenelement eingeschraubt, so dass es vorzugsweise mehrere Wellrippen durchsetzt. Durch diese Verschraubung kann auf die Deckbleche verzichtet werden, so dass die Anzahl der Bauteile des Radiatorelementes verringert und die Montage vereinfacht ist.Accordingly, the method according to the invention initially forms a corrugated fin element which has a multiplicity of meandering corrugated ribs and, in a subsequent operation, screwing a screw element which in turn is connected to a contact element in a pre-assembly step or is connected to this contact element after being screwed in. In this case, the screw is screwed directly into the corrugated fin element, so that it preferably passes through a plurality of corrugated fins. By this screw can be dispensed with the cover plates, so that the number of components of the radiator element is reduced and the assembly is simplified.
Dieses Schraubelement kann als selbstfurchende Schraube ausgebildet sein, so dass die Notwendigkeit entfällt, eine Vorbohrung auszuführen. Prinzipiell ist es aber auch möglich, eine Vorbohrung vorzusehen und dann die Schraube einzuschrauben. This screw can be designed as a self-tapping screw, so that eliminates the need to carry out a pilot hole. In principle, it is also possible to provide a pilot hole and then screw the screw.
Das Schraubelement und das Kontaktelement können stoffschlüssig mit einander verbunden oder aber auch einstückig ausgebildet sein. The screw and the contact element can be cohesively connected to each other or else formed in one piece.
Insbesondere bei Lösungen, bei denen Schraub- und Kontaktelement nicht einstückig ausgeführt sind, können diese nach dem Verbinden mit einer je nach dem Anwendungsfall optimierten Oberflächenschicht, beispielsweise einer Silberschicht oder einer Teflonschicht versehen werden. In particular, in solutions in which screw and contact element are not made in one piece, these can be provided after connection with an optimized depending on the application surface layer, such as a silver layer or a Teflon layer.
Die mechanische Stabilität des Wellrippenelementes kann verbessert werden, wenn an jeder Wellrippe zumindest eine Crimplasche ausgebildet ist, die dann bei der Ausbildung des Wellrippenelementes umgebogen wird, so dass sie die benachbarte Wellrippe umgreift. Derartige Lösungen sind in den noch nicht veröffentlichten Anmeldungen
Das Ansetzen des Schraubelementes ist vereinfacht, wenn dieses aus einem härteren Material als die Wellrippen ausgeführt ist. Das Material des an das Schraubelement angesetzten Kontaktelementes kann dann wiederum im Hinblick auf eine optimale Kontaktierung ausgewählt werden. The attachment of the screw is simplified if this is made of a harder material than the corrugated fins. The material of the attached to the screw contact element can then be selected again with regard to an optimal contact.
Die erfindungsgemäße Heizstufe des Luftheizers hat dementsprechend zumindest zwei derartige Radiatorelemente, zwischen denen zumindest ein PTC-Widerstandselement aufgenommen ist, wobei die Radiatorelemente und die Widerstandselemente elektrisch kontaktiert sind. Die Verbindung kann, wie eingangs erwähnt, durch Verspannen mittels einer Federanordnung oder aber auch durch Kleben oder dergleichen erfolgen. Accordingly, the heating stage of the air heater according to the invention has at least two such radiator elements, between which at least one PTC resistance element is received, wherein the radiator elements and the resistance elements are electrically contacted. The connection can, as mentioned above, take place by bracing by means of a spring arrangement or else by gluing or the like.
Um eine Überhitzung der Heizstufen im Bereich der Kontaktelemente zu verhindern, kann das nächstliegende PTC-Widerstandselement etwas zu den Kontaktelementen beabstandet sein. Diese Beabstandung kann durch einen Abstandshalter („Blindbaustein“) aus Keramik oder aus wärmebeständigem Kunststoff gebildet werden. In order to prevent overheating of the heating stages in the region of the contact elements, the nearest PTC resistance element may be slightly spaced from the contact elements. This spacing can be formed by a spacer ("dummy block") made of ceramic or heat-resistant plastic.
Der Vorschub beim Einschrauben des Schraubelementes in das Wellrippenelement wird vorzugsweise so gewählt, dass eine Deformation des Wellrippenelementes oder genauer gesagt deren Wellrippen minimiert ist. Dies kann beispielsweise durch geeignete Führung des Kontaktelementes oder des Schraubelementes erfolgen, so dass ein Ausweichen des Schraubelementes während des Einschraubens von der vorgesehenen Schraubachse verhindert werden kann. The feed when screwing the screw in the corrugated fin element is preferably selected so that a deformation of the corrugated fin element or more precisely their corrugated fins is minimized. This can be done for example by suitable guidance of the contact element or the screw, so that a deflection of the screw can be prevented during the screwing of the intended screw axis.
Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, ist das Schraubelement vorzugsweise mit einer Art „Schraubkopf“ ausgeführt, der beim Einschrauben in Anlage an die außen liegende Wellrippe gelangt und somit einen optimalen Kontakt gewährleistet. Die Kontaktierung lässt sich in mechanischer Hinsicht verbessern, wenn das Schraubelement mit einer Aufrauhung versehen ist, die den Reibschluss und somit die Haltekraft verbessert. As will be explained in more detail below, the screw is preferably carried out with a kind of "screw head", which when screwed into abutment against the outer corrugated fin and thus ensures optimum contact. The contact can be improved in mechanical terms, if the screw is provided with a roughening, which improves the frictional engagement and thus the holding force.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und sonstige mögliche Weiterbildungen werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the invention and other possible developments are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
Jedes der Radiatorelemente
Die elektrische Kontaktierung der Wellrippenelemente
Wie später noch näher erläutert wird, können das Kontaktelement
Wie bereits erwähnt, wird der Kontaktkörper
Gemäß
Zur weiteren Verbesserung dieser Anbindung ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel am Kontaktkörper
Zur Vereinfachung der Montage können in den Stirnflächen des Radialbundes
Das Material des Kontaktelementes
Prinzipiell einsetzbar ist eine verzinkte Stahl- oder Messingschraube, wobei bei der Auswahl des Materials auch eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit im Auge gehalten werden sollte. In principle, a galvanized steel or brass screw is used, whereby in the selection of the material and a good electrical and thermal conductivity should be kept in mind.
Die Verbindung zwischen dem Kontaktelement
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kontaktelement
Um eine Überhitzung der Heizstufe im Bereich der elektrischen Kontaktierung (Kontaktkörper
Bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen sind die Wellrippenelemente
Die vorbeschriebenen Lösungen, bei denen die elektrische Kontaktierung der Radiatorelemente
Offenbart sind ein Radiatorelement für einen Luftheizer, eine Heizstufe eines derartigen Luftheizers und ein Verfahren zum Herstellen eines Radiatorelementes, bei denen ein Wellrippenelement direkt durch Einschrauben eines Kontaktkörpers elektrisch kontaktiert ist. Disclosed are a radiator element for an air heater, a heating stage of such an air heater and a method for producing a radiator element, in which a corrugated fin element is electrically contacted directly by screwing a contact body.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Heizstufe heating stage
- 22
- Radiatorelement radiator element
- 44
- Radiatorelement radiator element
- 66
- PTC-Widerstandselement PTC resistive element
- 88th
- Wellrippenelement Corrugated fins element
- 1010
- Wellrippe corrugated fin
- 1212
- Scheitel vertex
- 1414
- Anlagebereich plant area
- 1616
- Crimplasche Crimplasche
- 18 18
- Anlagelasche application tab
- 2020
- Kontaktkörper Contact body
- 2222
- Kontaktkörper Contact body
- 2424
- Achse axis
- 2626
- Kontaktelement contact element
- 2828
- Schraubelement screw
- 3030
- Gewinde thread
- 3232
- Endabschnitt end
- 3434
- Schraubkopf screw head
- 3636
- Ausstanzung punching
- 3838
- Kern core
- 4040
- Bohrung drilling
- 4242
- Anbindungsfläche bonding surface
- 4343
- Erhöhung increase
- 4444
- Radialbund radial collar
- 4646
- Blindbaustein dummy block
- 4848
- Verbindungsschenkel connecting leg
- 5050
- Basis Base
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102012106157 [0020] DE 102012106157 [0020]
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