DE102012109801A1 - Elektrische Heizvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Heizstab (3) und Kühlkörpern (4), die zwischen Flanschen (10) des Heizstabs (3) gehalten sind, wobei Flanschabschnitte (10a), die von Einschnitten in den Flanschen (10) begrenzt sind, gebogen sind, um die Kühlkörper (4) zu greifen und zu halten. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Heizvorrichtung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit wenigstens einem Heizstab und an den Heizstäben befestigten Kühlkörpern. Eine solche elektrisches Heizvorrichtung ist aus der DE 198 48 169 A1 bekannt.
  • Derartige Heizvorrichtungen werden zum Beheizen des Innenraums von Fahrzeugen verwendet. Die Heizvorrichtungen erwärmen einen Luftstrom, der an ihren Kühlkörpern entlang strömt und in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
  • Die aus der DE 198 48 169 A1 bekannte Heizvorrichtung verwendet metallische Lamellen, die auf Heizstäbe gesteckt sind. Dies macht die Herstellung aufwendig, da eine große Zahl von Bauteilen gehandhabt werden muss.
  • Um den Herstellungsprozess zu vereinfachen lehrt die DE 10 2006 018 784 A1 , Kühlkörper in die Heizstäbe zu integrieren. Dies wird erreicht, indem ein Gehäuse der Heizstäbe einschließlich daran befestigter Wärmeabgabepaneele durch Strangpressen hergestellt wird. Dann werden Löcher in die Wärmeabgabepaneele geschnitten, sodass zu erwärmende Luft durch die Wärmeabgabepaneele hindurchströmen kann. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass das Strangpressen von Heizstäben und Wärmeabgabepaneelen teure Werkzeuge erfordert. Zudem ist die Wärmeabgabe von den Wärmeabgabepaneelen an die durch die Löcher strömende Luft nicht ideal.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie eine elektrische Heizvorrichtung, die ein effizientes Beheizen des Innenraums von Fahrzeugen ermöglicht, kostengünstiger hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß haben die Heizstäbe Flansche, mit denen die Kühlkörper an den Heizstäben befestigt werden. Die Flansche verlaufen in Längsrichtung der Heizstäbe. Jeder Kühlkörper wird zwischen zwei solchen Flanschen angeordnet. Um die Kühlkörper festzuhalten, werden die Flansche mit Einschnitten versehen. Flanschabschnitte zwischen zwei solchen Einschnitten werden dann zum gegenüberliegenden Flansch hin gebogen. Die umgebogenen Flanschabschnitte greifen und halten auf diese Weise Kühlkörper zwischen gegenüberliegenden Flanschen. Das Schneiden und Biegen kann kostengünstig mit einem Stanzwerkzeug in einem einzigen Verfahrenschnitt erfolgen. Es ist auch möglich, die Flansche zuerst mit Einschnitten zu versehen und später Abschnitte zwischen den Einschnitten zu biegen.
  • Die Kühlkörper können aus gewelltem Blech sein. Gewelltes Blech kann kostengünstig einen mäanderförmigen Kühlkörper mit einer Folge von Tälern und Bergen bilden. Diese ermöglicht eine große Kontaktfläche mit Luft, die durch die Täler strömt. Kühlkörper aus gewelltem Blech können zwischen Flanschen eines Heizstabs so angeordnet werden, dass die Flansche an den Kanten oder Schmalseiten des Blechs anliegen. An Stelle von gewelltem Blech ist es beispielsweise auch möglich, gegossene Kühlkörper zu verwenden.
  • Durch Einschnitte definierte Flanschabschnitte können vorteilhaft Kühlkörper durch Umbördeln zu fixieren. Beispielsweise können gebogene Abschnitte in Umkehrpunkte der Mäanderform eines aus gewelltem Blech hergestellten Kühlkörper eingreifen.
  • Die Einschnitte erstrecken sich quer zur Längsrichtung des Heizstabs. Vorzugsweise verlaufen die Einschnitte senkrecht zur Längsrichtung des Heizstabs. Die Richtung Einschnitten kann jedoch auch schräg verlaufen. Dann sind die gebogenen Abschnitte nicht rechteckig, sondern trapezförmig.
  • Bevorzugt hat jeder Flansch eine Folge von Einschnitten. Die Abschnitte zwischen solchen Einschnitten können dann abwechselnd umgebogen sein, um einen Kühlkörper zu halten, beispielsweise kann jeder zweite Abschnitt gebogen sein. Eine große Anzahl von gebogenen Abschnitten verbessert die Verbindung des Kühlkörpers mit dem Heizstab. Beispielsweise kann in jedes Tal eines aus gewelltem Blech hergestellten Kühlkörpers ein gebogener Abschnitt eingreifen.
  • Aus den oben genannten Erläuterungen ergibt sich, dass die vorliegende Erfindung das Befestigen von Kühlkörpern an Heizstäben betrifft und sich folglich auch auf ein Verfahre zur Herstellung elektrischer Heizvorrichtungen bezieht. Anspruch 10 ist auf ein solches Verfahren gerichtet.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • 1 zeigt eine elektrische Heizvorrichtung.
  • 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Heizvorrichtung.
  • 3 zeigt eine Detailansicht von 1.
  • Die Heizvorrichtung weist mehrere Heizstäbe 3 und Kühlkörper 4 auf. Die Heizstäbe können Rohre sein, die wenigstens einen Heizwiderstand, beispielsweise ein PTC-Element, enthalten. Ein vorderes Ende der Heizstäbe 3 steckt in einer Halterung 1, ein hinteres Ende in einer Halterung 2.
  • Das vordere Ende der Heizstäbe 3 wird zum elektrischen Anschließen verwendet. Ein Kontaktblech 6 ragt aus dem vorderen Ende der Heizstäbe 3 heraus. Dieses Kontaktblech 6 kontaktiert den Heizwiderstand oder die Heizwiderstände des Heizstabs 3 und ist gegenüber dem umgebenden Gehäuse isoliert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Rohrgehäuse der Heizstäbe zum Masseanschluss verwendet. Die Heizstäbe 3 sind deshalb durch ein metallisches Kontaktblech 5 hindurch gesteckt, das an der Unterseite der Halterung 1 angeordnet sein kann. Es ist auch möglich, ein zweites Kontaktblech für jeden Heizstab vorzusehen, das aus dem vorderen Ende des Gehäuses so wie das Kontaktblech 6 herausragt.
  • Wie 3 zeigt, sind die Kühlkörper 4 zwischen Flanschen 10 der Heizstäbe 3 gehalten. Die Flansche 10 verlaufen in Längsrichtung der Heizstäbe 3. Jeder Flansch 10 hat eine Serie von Einschnitten, die quer zur Längsrichtung der Heizstäbe 3 verlaufen. Flanschabschnitte 10a, die durch diese Einschnitte begrenzt sind, sind zu den Kühlkörpern 4 hingebogen. Auf diese Weise greifen und halten die umgebogenen Flanschabschnitte 10a den Kühlkörper 4. Der Kühlkörper 4 kann somit durch Umbördeln mit den Flanschabschnitten 10a an dem Heizstab 3 befestigt werden. Ungebogene Flanschabschnitte 10b zwischen den gebogenen Flanschabschnitten 10a können eine größere Breite als die gebogene Flanschabschnitte 10a haben.
  • Die Kühlkörper 4 können aus gewelltem Blech sein, beispielsweise aus Aluminium. Kühlkörper 4 aus gewelltem Blech haben eine Mäanderform. Gebogene Flanschabschnitte 10a können in Mäanderumkehrpunkten der Kühlkörper 4 eingreifen und die Kühlkörper 4 gegen die Heizstäbe drücken. Auf diese Weise lässt sich ein guter thermischer Kontakt erreichen.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder zweite der durch Einschnitte begrenzten Abschnitte umgebogen, um einen Kühlkörper 4 zu halten. Flanschabschnitte, die durch Einschnitte begrenzt sind, sind also alternierend gebogen.
  • Eine Heizvorrichtung wie das in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann hergestellt werden, indem ein Heizstab erzeugt wird, der Flansche 10 aufweist, die in Längsrichtung des Heizstabs 3 verlaufen. Ein Kühlkörper 4 wird dann zwischen zwei solchen Flanschen 10 angeordnet und durch Umbördeln an dem Heizstab befestigt, d. h. durch Biegen der Flanschabschnitte 10a, um die Kühlkörper 4 zu greifen und zu halten. Die Flansche 10 können mit Einschnitten versehen werden, welche die Flanschabschnitte definieren, die später gebogen werden. Es ist auch möglich, die Flansche 10 in einem Schritt mit Einschnitten zu versehen und Flanschabschnitte 10a zwischen den Einschnitten zu biegen, beispielweise durch einen Stanzbiege- oder Schneidbiegevorgang.
  • Der Heizstab 3 kann hergestellt werden, indem ein Rohrgehäuse produziert wird, das Flansche 10 aufweist, und dann ein oder mehrere Heizwiderstände in dem Rohrgehäuse angeordnet werden. Das Rohrgehäuse kann durch Strangpressen hergestellt werden, wie dies in der DE 10 2006 018 784 A1 beschrieben ist. Der Heizwiderstand oder die Heizwiderstände können in dem Rohrgehäuse zusammen mit einem Kontaktblech 5 und einer Isolationsschicht zum Isolieren des Kontaktblechs von dem Gehäuse angeordnet werden. Das Rohrgehäuse kann dann verpresst werden, um die Wärmeankopplung zwischen dem Gehäuse und dem Widerstand oder den Widerständen zu verbessern. Bevorzugt erfolgt ein eventuelles Verpressen, bevor die Kühlkörper 4 an den Heizstab 3 befestigt werden.
  • Das Kontaktblech 5 hat eine Kontaktseite, welche den Heizwiderstand oder die Heizwiderstände kontaktiert. Vorzugsweise ist diese Kontaktseite einer Heizstabseite zugewandt, an der ein Kühlkörper 4 angeordnet ist. Zum Verpressen kann dann Kraft zwischen den Flanschen einwirken. Die Heizwiderstände können keramische PTC-Heizelemente sein, beispielsweise auf Basis von Bariumtitanat.
  • 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
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    • DE 102006018784 A1 [0004, 0023]

Claims (10)

  1. Elektrische Heizvorrichtung mit einem Heizstab (3), und Kühlkörpern (4), die zwischen Flanschen (10) des Heizstabs (3) gehalten sind, wobei Flanschabschnitte (10a), die von Einschnitten in den Flanschen (10) begrenzt sind, gebogen sind, um die Kühlkörper (4) zu greifen und zu halten.
  2. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper (4) aus gewelltem Blech sind.
  3. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gebogenen Abschnitte (10a) in Mäanderumkehrpunkte der Kühlkörper (4) eingreifen.
  4. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte in einer Richtung verlaufen, die senkrecht zu der Längsrichtung der Heizstäbe (3) verläuft.
  5. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der umgebogenen Abschnitte (10a) größer als die Breite der dazwischen liegenden ungebogenen Abschnitte (10b) ist.
  6. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizstäbe (3) nebeneinander und zwischen ihnen Kühlkörper (4) angeordnet sind.
  7. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ende des Heizstabs (3) oder der Heizstäbe (3) in einer Halterung (1, 2) steckt.
  8. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstäbe (3) durch ein Kontaktblech (5) hindurchragen, dass an einer Unterseite der Halterung (1) angeordnet ist.
  9. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (10) jeweils eine Serie von Einschnitten aufweisen, und alternierend Abschnitte (10a) zwischen den Einschnitten gebogen sind, um die Kühlkörper (4) zu halten.
  10. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Heizvorrichtung mit den folgenden Schritten: Herstellen eines Heizstabs (3), der Flansche (10) aufweist, die in Längsrichtung des Heizstabs (3) verlaufen, Anordnen von Kühlkörpern (4) zwischen gegenüberliegenden Flanschen (10), Umbördeln der Kühlkörper (4) durch Biegen von Flanschabschnitten (10a), um die Kühlkörper (4) zu greifen.
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