DE102013001441B4

DE102013001441B4 - Heizungsanordnung zum Aufheizen eines die Heizungsanordnung durchströmenden Mediums

Info

Publication number: DE102013001441B4
Application number: DE102013001441.7A
Authority: DE
Inventors: Klaus Seidler; Andreas Strohmeyer
Original assignee: ESW GmbH
Current assignee: Vincorion Advanced Systems GmbH
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2015-07-16
Anticipated expiration: 2033-01-30
Also published as: DE102013001441A1

Abstract

Heizungsanordnung (1) zum Aufheizen eines die Heizungsanordnung durchströmenden Mediums (MEIN, MAUS) mit folgenden Merkmalen: – einem Gehäuse (2) mit einem ersten (3) und einem zweiten Gehäuseteil (4); – zumindest eine in dem Gehäuse angeordnete und mehrere Teile umfassende Heizbaugruppe (5); – einer Verbindungseinrichtung (6) zum Verbinden der mehreren Teile der Heizbaugruppe, wobei das erste und/oder zweite Gehäuseteil eine Aufnahmevorrichtung (7) zur Aufnahme der Verbindungseinrichtung aufweist, so dass die zumindest eine Heizbaugruppe mechanisch im Gehäuse festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aufnahmevorrichtung als Aufnahmenut ausgebildet ist, in die die Verbindungseinrichtung formschlüssig eingreift.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizungsanordnung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Derartige Heizungsanordnungen werden beispielsweise zum Beheizen von Luft verwendet.
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Heizungsanordnungen bekannt, die in ein Gehäuse eingesetzt werden. Die Heizungsanordnung kann beispielsweise eine elektrische Heizbaugruppe umfassen. Luft, welche die Heizungsanordnung durchströmt, wird durch die elektrische Heizbaugruppe erwärmt und kann beispielsweise dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges oder der Innenkabine eines Flugzeuges zugeführt werden, um diese Räume zu temperieren.
Ferner ist aus der DE 10 2008 030 212 A1 eine Heizungsanordnung zum Aufheizen eines die Heizungsanordnung durchströmenden Mediums bekannt. Die Heizungsanordnung weist ein Gehäuse auf, wobei in dem Gehäuse eine mehrere Teile umfassende Heizbaugruppe angeordnet ist. Eine Verbindungseinrichtung verbindet die mehreren Teile der Heizbaugruppe. Ferner ist eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der Verbindungseinrichtung vorgesehen, so dass die Heizbaugruppe mechanisch im Gehäuse festgelegt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus wenigen Einzelteilen bestehende Heizungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die zudem einfach herstellbar, mechanisch stabil und modular ausgestaltet ist. Diese Aufgabe wird durch eine Heizungsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die abhängigen Ansprüche näher definiert. Gemäß Anspruch 1 weist eine erfindungsgemäße Heizungsanordnung zum Aufheizen eines die Heizungsanordnung durchströmenden Mediums folgende Merkmale auf: ein Gehäuse mit einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil; zumindest eine in dem Gehäuse angeordnete und mehrere Teile umfassende Heizbaugruppe; eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden der mehreren Teile der Heizbaugruppe, wobei das erste und/oder zweite Gehäuseteil eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der Verbindungseinrichtung aufweist, so dass die zumindest eine Heizbaugruppe mechanisch im Gehäuse festgelegt ist. Somit wird erfindungsgemäß durch die Verbindungseinrichtung einerseits sichergestellt, dass die mehreren Teile der Heizbaugruppe thermisch gut miteinander verbunden sind, andererseits, dass die Heizbaugruppe im Gehäuse gegen ein Verrutschen gesichert wird, indem die Verbindungseinrichtung in die Aufnahmevorrichtung eingreift.
Das die Heizungsanordnung durchströmende Medium ist vorzugsweise ein gasförmiges Medium oder ein flüssiges Medium. Besonders bevorzugt ist das die Heizungsanordnung durchströmende Medium Luft, welche in einem Kraftfahrzeug in dessen Fahrzeuginnenraum oder in einem Flugzeug in dessen Kabine gefördert wird, um diese Räume zu temperieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erste und/oder zweite Gehäuseteil eine Mehrzahl von Aufnahmevorrichtungen auf. Somit ist es möglich, je nach Heizbedarf, eine Mehrzahl von Heizbaugruppen in der Heizungsanordnung anzuordnen und somit die Heizleistung zu erhöhen. Beispielsweise könnte die Heizungsanordnung zwei, drei oder vier Heizbaugruppen umfassen.
Erfindungsgemäß ist die zumindest eine Aufnahmevorrichtung als Aufnahmenut ausgebildet, in die die Verbindungseinrichtung formschlüssig eingreift. Mit einer derartigen Anordnung ist die Heizbaugruppe besonders sicher im Gehäuse mechanisch festgelegt und gegen ein Verrutschen gesichert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Heizbaugruppe zusätzlich stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden, insbesondere verklebt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Heizbaugruppe als eine elektrische Heizbaugruppe mit zumindest einem PTC-Element (Heizelemente mit einem positiven Temperaturkoeffizienten) ausgebildet. Derartige PTC-Elemente sind besonders einfach und kostengünstig herstellbar und je nach Einsatzgebiet in der Größe skalierbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an einer Ober- und an einer Unterseite des zumindest einen PTC-Elementes ein erster und ein zweiter Wärmeableitkörper angeordnet. Durch eine derartige Anordnung kann besonders einfach und effektiv die erzeugte Wärme an ein an dem ersten und zweiten Wärmeableitkörper vorbeiströmendes Medium abgegeben werden. Besonders bevorzugt sind hierbei der erste und/oder zweite Wärmeableitkörper als Strangpressprofil ausgebildet. Beispielsweise kann dieses Strangpressprofil mehrere Rippen aufweisen, an denen das zu erwärmende Medium vorbeiströmt. In einer alternativen Ausführungsform strömt das zu erwärmende Medium an einer Längsseite des Wärmeableitkörpers entlang. Somit kann durch eine Variation der Länge des Wärmeableitkörpers die abzugebende Wärmemenge skaliert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heizbaugruppe einen Positionierrahmen zum Aufnehmen des zumindest einen PTC-Elementes. Bevorzugt weist hierbei der Positionierrahmen eine oder mehreren Öffnungen auf, wobei in jeder Öffnung ein oder auch mehrere PTC-Elemente enthalten sind. Bevorzugt ist der Positionierrahmen aus einem isolierenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungseinrichtung elastisch ausgebildet. Beispielsweise kann es sich bei der Verbindungseinrichtung um einen elastischen Kabelbinder handeln, der die Heizbaugruppe vollständig umschließt und somit die einzelnen Teile der Heizbaugruppe verklemmt. Derartige Kabelbinder sind einfach und kostengünstig herstellbar und stellen eine besonders effektive Art für die Verklemmung der einzelnen Teile der Heizbaugruppe dar. Somit wird insgesamt eine gute thermische Verbindung zwischen den einzelnen Teilen der Heizbaugruppe zur Verfügung gestellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heizbaugruppe ferner zumindest zwei Wärmeleitfolien, die zwischen der Oberseite des zumindest einen PTC-Elementes und dem ersten Wärmeableitkörper und der Unterseite des zumindest einen PTC-Elementes und dem zweiten Wärmeableitkörper angeordnet sind. Durch diese zusätzlichen zwei Wärmeleitfolien wird eine besonders effektive Wärmeleitung zwischen dem zumindest einem PTC-Element und den beiden Wärmeableitkörpern sichergestellt. Besonders bevorzugt ist die Wärmeleitfolie als Carbon-Folie ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heizungsanordnung ferner eine in einem Steuergehäuse angeordnete elektrische Steuervorrichtung, wobei das Steuergehäuse mit dem ersten oder zweiten Gehäuseteil mechanisch verbunden, insbesondere verschraubt, ist. Durch eine derartige Anordnung wird eine besonders kompakte und bauraumoptimierte Heizungsanordnung zur Verfügung gestellt.
Bevorzugt weist sowohl das Gehäuse als auch die Heizbaugruppe einen runden Querschnitt auf. Andere Querschnittsformen wie rechteckig oder quadratisch sind jedoch ebenfalls denkbar.
Die Heizungsanordnung zeichnet sich somit insgesamt durch ihr modulares und somit flexibles Konzept aus. Die Flexibilität des Konzeptes ist dadurch gegeben, dass in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums, dem Mediumdurchsatz und der geforderten Abgabeleistung an das Medium bei gegebener Querschnittsfläche der Heizungsanordnung zum einen die Länge des Wärmeableitkörpers, der Typ und die Anzahl der PTC-Elemente und die Anzahl der Heizbaugruppen unter Beibehaltung des Aufbaukonzeptes variiert werden können.
Weitere wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und Figuren. Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizungsanordnung beschrieben und mittels der Figuren näher erläutert.
1 Aufbau einer erfindungsgemäßen Heizungsanordnung in Explosivdarstellung;
2 Aufbau einer erfindungsgemäßen Heizbaugruppe in Explosivdarstellung;
1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizungsanordnung 1 in einer Explosivdarstellung. Eine derartige Heizungsanordnung ist dafür geeignet ein Medium M_EIN, das über ein Gehäuseanschlussrohr 14 in die Heizungsanordnung eingeleitet wird, mittels einer mehrere Teile umfassenden Heizbaugruppe 5 zu erwärmen, so dass ein erwärmtes Medium M_AUS, aus der Heizungsanordnung über ein Gehäuseanschlussrohr 15 ausgeleitet werden kann. Die Heizungsanordnung 1 kann beispielsweise über nicht näher dargestellte Rohre oder Kanäle mit dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges oder der Innenkabine eines Flugzeuges verbunden sein, um dieses zu temperieren.
Die Heizungsanordnung 1 besteht aus einem ersten Gehäuseteil 3 und einem zweiten Gehäuseteil 4, die beide aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren aus PEEK (Polyetheretherketon) oder ähnlich zähem, temperaturbeständigem Thermoplast hergestellt sind. Die beiden Gehäuseteile, die zusammen ein Gehäuse 2 bilden, sind über zwei Rastnasen 16, die in entsprechende Ausnehmungen 17 auf dem jeweils anderen Gehäuseteil eingreifen, formschlüssig miteinander verbunden. Erfindungswesentlich ist nun die Einbausituation der Heizbaugruppe 5 in das Gehäuse 2 der Heizungsanordnung 1. Um ein Verrutschen der Heizbaugruppe 5 im Gehäuse 1 zu verhindern, ist erfindungsgemäß eine Verbindungseinrichtung 6 vorgesehen, die die einzelnen Teile der Heizbaugruppe 5 verbindet und in eine als Aufnahmenut ausgebildete Aufnahmevorrichtung 7b eingreift. Somit ist die Heizbaugruppe 5 im Gehäuse 1 mechanisch festgelegt. Zusätzlich weist das Gehäuse zwei weitere Aufnahmenuten 7a und 7c auf, die je nach Heizbedarf mit weiteren Heizbaugruppen bestückt werden können.
An einer Oberseite des ersten Gehäuseteiles 3 ist ferner eine als elektrische Platine 13 ausgebildete Steuervorrichtung vorgesehen, die in einem Steuergehäuse 12 untergebracht ist. Das Steuergehäuse 12 ist mit sechs Schrauben mit dem ersten Gehäuseteil 3 verschraubt. Über einen Steckverbinder 22 ist die Steuervorrichtung 13 mit einer nicht dargestellten Versorgungseinrichtung elektrisch verbunden.
2 zeigt den Aufbau eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Heizbaugruppe 5 in einer Explosivdarstellung. Die Heizbaugruppe 5 weist als elektrische Wärmequelle mehrere PTC-Elemente 8 auf, die in einem Positionierrahmen 10 in dafür vorgesehenen Öffnungen angeordnet sind. Um die durch die PTC-Elemente erzeugte Wärme an das die Heizungsanordnung durchströmende Medium abzugeben, sind ferner zwei Wärmeableitkörper 9 vorgesehen, die eine rippenartige Struktur aufweisen, um eine möglichst große wärmeabgebende Oberfläche zur Verfügung zu stellen.
Um einen noch besseren Wärmeübergang zwischen den PTC-Elementen und den Wärmeableitkörpern zu erreichen, sind auf beiden Seiten der PTC-Elemente zwei Wärmeleitfolien 11 aus Carbon vorgesehen, die zumindest mittelbar mit den PTC-Elementen und den Wärmeableitkörpern thermisch leitend verbunden sind. Die PTC-Elemente 8 sind über zwei Kontaktbleche 19 mit einer nicht näher dargestellten Spannungsquelle verbunden. Ferner ist eine Isolierfolie 21 zwischen einer Oberseite der PTC-Elemente und einem Wärmeableitkörper vorgesehen, so dass dieser Wärmeableitkörper gegenüber den übrigen Teilen der Heizbaugruppe 5 elektrisch isoliert ist. Die eben genannten Teile der Heizbaugruppe 5 sind mit Ausnahme der PTC-Elemente 8 mit kleinen Öffnungen versehen, so dass die Teile durch Stifte 18 entsprechend positioniert werden können.
Die einzelnen Teile der Heizbaugruppe 5 werden durch einen als Verbindungseinrichtung 6 ausgebildeten Kabelbinder 6 miteinander verbunden, wobei dieser Kabelbinder, wie oben bereits erwähnt, in eine entsprechende Aufnahmevorrichtung des Gehäuses eingreift, um die Heizbaugruppe 5 im Gehäuse festzulegen und gegen ein Verrutschen zu sichern.

Claims

Heizungsanordnung (1) zum Aufheizen eines die Heizungsanordnung durchströmenden Mediums (M_EIN, M_AUS) mit folgenden Merkmalen: – einem Gehäuse (2) mit einem ersten (3) und einem zweiten Gehäuseteil (4); – zumindest eine in dem Gehäuse angeordnete und mehrere Teile umfassende Heizbaugruppe (5); – einer Verbindungseinrichtung (6) zum Verbinden der mehreren Teile der Heizbaugruppe, wobei das erste und/oder zweite Gehäuseteil eine Aufnahmevorrichtung (7) zur Aufnahme der Verbindungseinrichtung aufweist, so dass die zumindest eine Heizbaugruppe mechanisch im Gehäuse festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aufnahmevorrichtung als Aufnahmenut ausgebildet ist, in die die Verbindungseinrichtung formschlüssig eingreift.
Heizungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Gehäuseteil eine Mehrzahl von Aufnahmevorrichtungen (7a, 7b, 7c) aufweist.
Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizbaugruppe (5) zusätzlich stoffschlüssig mit dem Gehäuse (2) verbunden, insbesondere verklebt, ist.
Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heizbaugruppe als eine elektrische Baugruppe mit zumindest einem PTC-Element (8) ausgebildet ist.
Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Ober- und an einer Unterseite des zumindest einen PTC-Elementes ein erster und ein zweiter Wärmeableitkörper (9) angeordnet ist.
Heizungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Wärmeableitkörper als Strangpressprofil ausgebildet ist.
Heizungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizbaugruppe einen Positionierrahmen (10) zum Aufnehmen des zumindest einen PTC-Elementes umfasst.
Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (6) elastisch ausgebildet ist.
Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizbaugruppe ferner zumindest zwei Wärmeleitfolien (11) umfasst, die zwischen der Oberseite des zumindest einen PTC-Elementes und dem ersten Wärmeableitkörper und der Unterseite des zumindest einen PTC-Elementes und dem zweiten Wärmeableitkörper angeordnet sind.
Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungsanordnung ferner eine in einem Steuergehäuse (12) angeordnete elektrische Steuervorrichtung (13) umfasst, wobei das Steuergehäuse mit dem ersten oder zweiten Gehäuseteil mechanisch verbunden, insbesondere verschraubt, ist.