DE102013111811A1

DE102013111811A1 - heater

Info

Publication number: DE102013111811A1
Application number: DE201310111811
Authority: DE
Inventors: Alexander Dauth; Victor Ritzhaupt; Michael Luppold
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2015-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Heizstab mit einem Gehäuse (1) aus Metall, einem Heizelement (2), das in dem Gehäuse angeordnet ist, und einem Kontaktblech (3), das mit einer Vorderseite an dem Heizelement (2) anliegt und aus dem Gehäuse (1) herausragt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kontaktblech (3) ein Aluminiumblech ist, das eine eloxierte Rückseite aufweist und das Kontaktblech (3) Vorsprünge zum Positionieren des Heizelements (2) aufweist.The invention relates to a heating rod with a housing (1) made of metal, a heating element (2), which is arranged in the housing, and a contact plate (3) which rests with a front side on the heating element (2) and out of the housing ( 1) protrudes. According to the invention, it is provided that the contact plate (3) is an aluminum sheet which has an anodized rear side and the contact plate (3) has projections for positioning the heating element (2).

Description

Die Erfindung geht aus von einem Heizstab mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solcher Heizstab ist beispielsweise aus der DE 198 48 169 A1 bekannt.The invention is based on a heating element with the features specified in the preamble of claim 1. Such a heating element is for example from the DE 198 48 169 A1 known.

Heizstäbe werden für Zusatzheizungen von Automobilen verwendet. Bei derartigen Heizeinrichtungen können Blechlamellen als Kühlkörper auf die Heizstäbe aufgesteckt sein. Heizstäbe können auch integral mit Kühlkörpern ausgebildet sein, wie dies beispielsweise aus der DE 10 2009 013 927 A1 bekannt ist.Heating rods are used for auxiliary heaters of automobiles. In such heaters laminations can be plugged as a heat sink to the heating elements. Heating rods can also be formed integrally with heat sinks, as for example from the DE 10 2009 013 927 A1 is known.

Die Heizelemente werden bei bekannten Heizstäben in dem Gehäuse von einem elektrisch isolierenden Rahmen gehalten und von einem Kontaktblech, das aus dem Gehäuse herausragt, elektrisch kontaktiert. Das Kontaktblech ist durch eine Isolierplatte elektrisch von dem Gehäuse isoliert.The heating elements are held in the housing by known electrically heating elements in an electrically insulating frame and electrically contacted by a contact plate which protrudes from the housing. The contact plate is electrically isolated from the housing by an insulating plate.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Weg aufzuzeigen, wie ein Heizstab mit geringerem Aufwand gefertigt und eine bessere Wärmeankopplung des Heizelements oder der Heizelements an das Gehäuse erreicht werden kann.Object of the present invention is to show a way how a heating element manufactured with less effort and better heat coupling of the heating element or the heating element can be achieved to the housing.

Diese Aufgabe wird durch einen Heizstab mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a heating element having the features specified in claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of dependent claims.

Erfindungsgemäß wird an Stelle einer separaten Isolierplatte eine elektrische Isolation des Kontaktblechs dadurch erreicht, dass das Kontaktblech ein Aluminiumblech ist, das auf einer Seite eloxiert ist. Das Aluminiumblech ist auf einer seiner beiden Seiten mit einer elektrisch isolierenden Eloxalschicht bedeckt und kontaktiert auf der anderen Seite das Heizelement oder die Heizelemente des Heizstabs. Bei der Eloxation von Aluminium wird die Oberfläche in eine Oxidschicht umgewandelt und so eine elektrische Isolationsschicht erzeugt. Das Eloxieren von Aluminiumblechen wird manchmal auch als elektrolytische Oxidation, anodische Oxidation oder Anodisation bezeichnet.According to the invention, instead of a separate insulating plate, an electrical insulation of the contact sheet is achieved in that the contact sheet is an aluminum sheet, which is anodized on one side. The aluminum sheet is covered on one of its two sides with an electrically insulating anodized and contacted on the other side of the heating element or the heating elements of the heating element. In the anodization of aluminum, the surface is converted into an oxide layer, thus creating an electrical insulation layer. The anodization of aluminum sheets is sometimes referred to as electrolytic oxidation, anodic oxidation or anodization.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht nicht nur eine kostengünstigere Fertigung, sondern auch einen vorteilhaft dünneren Heizstab mit einer verbesserten Wärmeankopplung des Heizelements oder der Heizelemente an das Gehäuse.The present invention not only enables less expensive manufacturing, but also an advantageously thinner heating rod with improved heat coupling of the heating element or the heating elements to the housing.

Die Vorderseite des Kontaktblechs kann während der Eloxation durch eine Schutzschicht abgedeckt werden, beispielsweise durch Wachs, Lack oder eine Kunststofffolie. Nach der Eloxation wird die Schutzschicht entfernt, damit die Vorderseite des Kontaktblechs eine metallische Oberfläche aufweist, die ein Heizelement elektrisch kontaktieren kann.The front of the contact sheet can be covered during the anodization by a protective layer, for example by wax, paint or a plastic film. After the anodization, the protective layer is removed so that the front side of the contact sheet has a metallic surface that can electrically contact a heating element.

Grundsätzlich gilt, dass die Dicke der Eloxalschicht umso größer sein muss, je höher die Betriebsspannung des Heizstabs sein soll. Bei Betriebsspannungen von 12 Volt, wie sie beispielsweise vom Bordnetz eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden, kann eine Eloxalschicht mit einer Dicke von wenigstens 10 μm ausreichen. Bevorzugt ist die Eloxalschicht wenigstens 20 μm dick.In principle, the thickness of the anodized layer must be greater, the higher the operating voltage of the heating element should be. At operating voltages of 12 volts, as provided for example by the electrical system of a motor vehicle, an anodized layer with a thickness of at least 10 microns may be sufficient. Preferably, the anodized layer is at least 20 microns thick.

Bei einem erfindungsgemäßen Heizstab hat das Kontaktblech Vorsprünge zum Positionieren des Heizelements. Auf diese Weise kann auf einen Kunststoffrahmen, der bei bekannten Heizstäben die Heizelemente hält, verzichtet werden und ein Heizstab aus einer vorteilhaft kleinen Anzahl verschiedener Bauteile hergestellt werden.In a heating rod according to the invention, the contact plate has projections for positioning of the heating element. In this way, can be dispensed with a plastic frame, which holds the heating elements in known heating elements, and a heating element made of an advantageously small number of different components.

Die Vorsprünge zum Positionieren des Heizelements oder der Heizelemente können beispielsweise Prägen in dem Kontaktblech erzeugt werden, etwa als Höcker. Eine andere Möglichkeit besteht darin, aus dem Kontaktblech Laschen auszuschneiden und diese durch Biegen aufzustellen. Die Vorsprünge können auch durch Umbiegen von gegenüberliegenden Randabschnitten des Kontaktblechs gebildet werden, beispielsweise der Längsränder.The projections for positioning the heating element or the heating elements can be produced, for example embossing in the contact plate, such as a bump. Another possibility is to cut out of the contact plate tabs and set up by bending. The projections may also be formed by bending over opposite edge portions of the contact sheet, for example the longitudinal edges.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die eloxierte Rückseite des Kontaktblechs eingefärbt wird. Auf diese Weise lässt sich eine falsche Orientierung des Kontaktblechs beim Zusammenbauen eines Heizstabs leicht erkennen und somit vermeiden. Oxidschichten auf Aluminium sind häufig transparent und lassen sich mit bloßem Auge nur schwer erkennen. Durch eine gefärbte Rückseite lässt sich problemlos mit bloßem Auge erkennen, welche der beiden Seiten des Kontaktblechs die elektrisch isolierende Eloxalschicht trägt und welche als Kontaktseite vorgesehen ist.An advantageous development of the invention provides that the anodized rear side of the contact sheet is colored. In this way, a false orientation of the contact plate when assembling a heating element can be easily recognized and thus avoided. Oxide layers on aluminum are often transparent and are difficult to see with the naked eye. By a colored back can be easily seen with the naked eye, which carries the two sides of the contact sheet, the electrically insulating anodized and which is provided as a contact side.

Die gefärbte Rückseite des Kontaktblechs kann durch eine zusätzliche Schicht, beispielsweise einen farbigen Lack erzeugt werden. Bevorzugt wird aber die Eloxalschicht selbst eingefärbt. Eloxalschichten lassen sich nämlich mit Hilfe von Metallsalzlösungen elektrolytisch mit geringem Aufwand einfärben. Eine solche Färbung kann während oder im Anschluss an die Eloxation vorgenommen werden.The colored back of the contact sheet can be produced by an additional layer, for example a colored lacquer. Preferably, however, the anodized layer itself is colored. Anodic coatings can be dyed with the aid of metal salt solutions electrolytically with little effort. Such staining may be done during or after the anodization.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be explained with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 einen schematischen Längsschnitt eines Heizstabs; 1 a schematic longitudinal section of a heating element;

2 eine isometrische Ansicht eines Kontaktblechs mit einem Heizelement; 2 an isometric view of a contact plate with a heating element;

3 eine Draufsicht des Kontaktblechs; 3 a plan view of the contact sheet;

4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie AA von 3; und 4 a sectional view along the section line AA of 3 ; and

5 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie BB von 3. 5 a sectional view taken along the section line BB of 3 ,

Der in 1 schematisch in einer Schnittansicht dargestellte Heizstab hat ein Gehäuse 1 aus Metall. Das Gehäuse 1 ist bevorzugt ein Rohr, beispielsweise ein Vierkantrohr. In dem Gehäuse 1 sind ein oder mehrere keramische Heizelemente 2 angeordnet. Die Heizelemente 2 sind bevorzugt PTC-Heizelemente. Die Heizelemente 2 liegen an der Vorderseite eines Kontaktblechs 3 an, das aus dem Gehäuse 1 herausragt. Das Kontaktblech 3 hat eine eloxierte Rückseite. Die Eloxalschicht 4 der Rückseite bewirkt eine elektrische Isolation des Kontaktblechs 3 gegenüber dem Gehäuse 1.The in 1 schematically shown in a sectional view heating rod has a housing 1 made of metal. The housing 1 is preferably a tube, for example a square tube. In the case 1 are one or more ceramic heating elements 2 arranged. The heating elements 2 are preferably PTC heating elements. The heating elements 2 lie on the front of a contact sheet 3 on, out of the case 1 protrudes. The contact sheet 3 has an anodized back. The anodized layer 4 the back causes an electrical insulation of the contact plate 3 opposite the housing 1 ,

Die Heizelemente 2 werden auf ihrer von dem Kontaktblech 3 abgewandten Seite von dem Gehäuse 1 elektrisch kontaktiert. Im Betrieb fliest ein Heizstrom also durch das Kontaktblech 3, die Heizelemente 2 und das Gehäuse 1. Das Kontaktblech 3 ist ein Aluminiumblech, beispielsweise aus technisch reinem Aluminium oder einer Aluminiumbasislegierung, beispielsweise AlMg3. Das Gehäuse 1 kann ebenfalls aus Aluminium hergestellt werden.The heating elements 2 be on theirs from the contact sheet 3 opposite side of the housing 1 electrically contacted. During operation, a heating current thus flows through the contact plate 3 , the heating elements 2 and the case 1 , The contact sheet 3 is an aluminum sheet, for example of technically pure aluminum or an aluminum-based alloy, for example AlMg3. The housing 1 can also be made of aluminum.

Die Heizelemente 2 und das Kontaktblech 3 können in dem Gehäuse 1 von einem Montagerahmen gehalten werden, der in 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Nach dem Einbringen des Kontaktblechs 3 und der Heizelemente 2 kann das Gehäuse 1 verpresst werden, um die Wärmeankopplung der Heizelemente 2 an das Gehäuse 1 zu verbessern.The heating elements 2 and the contact sheet 3 can in the case 1 be held by a mounting frame in 1 for the sake of simplicity is not shown. After insertion of the contact sheet 3 and the heating elements 2 can the case 1 be pressed to the heat coupling of the heating elements 2 to the housing 1 to improve.

Die Eloxalschicht 4 kann eine Dicke von mehr als 20 μm haben, beispielsweise 30 μm oder mehr. Die Eloxalschicht 4 kann eingefärbt sein, damit bei der Montage des Heizstabs unmittelbar ersichtlich ist, welche Seite des Kontaktblechs 3 seine Kontaktseite ist und welche seine isolierte Rückseite.The anodized layer 4 may have a thickness of more than 20 μm, for example 30 μm or more. The anodized layer 4 can be colored so that when installing the heating element immediately visible, which side of the contact plate 3 his contact page is and which is his isolated back.

Das in den 2 bis 4 dargestellte Kontaktblech 3 hat auf seiner Rückseite eine Eloxalschicht 4 und auf seiner Vorderseite Vorsprünge 5, 6 zum Positionieren der Heizelemente 2. Diese Vorsprünge 5, 6 definieren Gefache 7, in denen die Heizelemente 2 sitzen.That in the 2 to 4 illustrated contact plate 3 has an anodized coating on the back 4 and on its front projections 5 . 6 for positioning the heating elements 2 , These projections 5 . 6 define divisions 7 in which the heating elements 2 to sit.

Ein Teil dieser Vorsprünge können Laschen sein, die aus dem Kontaktblech 3 ausgeschnitten und aufgestellt sind. Beispielsweise kann in das Kontaktblech 3 U-förmig eingeschnitten und die von der U-förmigen Schnittlinie begrenzte Lasche aufgestellt werden. Derartige Vorsprünge sind in den 5 und 6 mit der Bezugszahl 5 versehen.Part of these projections may be tabs that are out of the contact plate 3 cut out and placed. For example, in the contact plate 3 U-shaped cut and the limited by the U-shaped cut line tab are placed. Such projections are in the 5 and 6 with the reference number 5 Mistake.

Zusätzlich können Vorsprünge zum Positionieren der Heizelemente 2 auch von umgebogenen Randabschnitten des Kontaktblechs 3 gebildet werden. In den 5 und 6 sind diese Vorsprünge mit der Bezugszahl 6 versehen. Zwischen den umgebogenen Abschnitten am Längsrand des Kontaktblechs 3 können die Heizelemente 2 klemmend gehalten werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Randabschnitte 6 S-förmig gebogen werden, so dass die Randabschnitte mit einer Biegung an den Heizelementen 2 anliegen und die Längskante des Kontaktblechs 3 von den Heizelementen 2 abgewandt ist. Auf diese Weise kann die Gefahr einer Beschädigung der Heizelemente 2 durch Klemmkräfte des Kontaktblechs 3 reduziert werden.In addition, projections for positioning the heating elements 2 also of bent edge portions of the contact sheet 3 be formed. In the 5 and 6 these are protrusions with the reference number 6 Mistake. Between the bent portions at the longitudinal edge of the contact sheet 3 can the heating elements 2 be held clamped. For this it is advantageous if the edge sections 6 Be bent S-shaped so that the edge sections with a bend in the heating elements 2 abut and the longitudinal edge of the contact sheet 3 from the heating elements 2 turned away. In this way, the risk of damaging the heating elements 2 by clamping forces of the contact sheet 3 be reduced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19848169 A1 [0001]
DE 102009013927 A1 [0002]

Claims

Heating rod with a housing ( 1 ) of metal, a ceramic heating element ( 2 ) located in the housing ( 1 ) is arranged, and a contact plate ( 3 ) connected to a front side on the heating element ( 2 ) and out of the housing ( 1 protruding, characterized in that the contact plate ( 3 ) is an aluminum sheet having an anodized back, and the contact plate ( 3 ) Projections ( 5 . 6 ) for positioning the heating element ( 2 ) having.

Heating rod according to claim 1, characterized in that the anodized rear side of an at least 10 microns thick anodized layer ( 4 ), preferably an at least 20 μm thick anodized layer ( 4 ), wearing.

Heating rod according to one of the preceding claims, characterized in that the anodized back is colored.

Heating rod according to one of the preceding claims, characterized in that the projections ( 5 ) or a part of the projections are tabs which are made of the contact plate ( 3 ) are cut out and bent out.

Heating rod according to one of the preceding claims, characterized in that the projections ( 6 ) or a part of the projections bent edge portions of the contact sheet ( 3 ) are.

Heating rod according to claim 5, characterized in that the heating element ( 2 ) of the bent-over edge sections ( 6 ) of the contact sheet ( 3 ) is held clamped.

Heating rod according to claim 5 or 6, characterized in that the edge portions are bent in an S-shape, wherein the edge portions of the heating element ( 2 ) are facing with a bend and the sheet edge of the edge portions of the heating element ( 2 ) is turned away.

Heating rod according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element ( 2 ) on its of the contact plate ( 3 ) facing away from the housing ( 1 ) is electrically contacted.

Heating rod according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 1 ) is a pipe.