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Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für fluide Medien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Brennkraftmaschinen werden mittlerweile auch mit Kraftstoff betrieben, der beim Startvorgang bei niedrigen Temperaturen kein zündfähiges Gemisch in den Brennräumen der Brennkraftmaschine zur Verfügung stellt.
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Bei Bio-Kraftstoffen, insbesondere Biodiesel, tritt dieses Problem bereits bei Temperaturen um +14°C auf. Andere Kraftstoffe, wie beispielsweise Ethanol und Methanol, haben einen Flammpunkt von etwa +12°C, der im Vergleich mit dem Flammpunkt von herkömmlichem Benzin sehr hoch ist. Folglich haben derartige Kraftstoffe im Vergleich zu Benzin eine geringe Flüchtigkeit und benötigen eine entsprechend hohe Verdampfungswärme. Diese Eigenschaften erfordern bei Kraftstoffen, wie Ethanol und Methanol, besondere Vorkehrungen für den Start einer Brennkraftmaschine unter kalten Bedingungen. Erst mit einer vergleichsweise großen zusätzlichen Wärmemenge lässt sich ein Gemisch für einen Einspritzstrahl erzeugen, der sich für eine Zündung und zum Starten einer Brennkraftmaschine eignet.
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Es ist bekannt, dieser Problematik mit zwei grundsätzlich unterschiedlichen Lösungsansätzen zu begegnen. In einem ersten Lösungsansatz kann zum Betreiben der Brennkraftmaschine ein zweites Kraftstoffsystem bereitgestellt werden, das es ermöglicht, die Brennkraftmaschine für ihren Start mit einem weiteren, auch bei niedrigeren Temperaturen leicht entzündlichen Kraftstoff zu betreiben. Eine derartige Lösung erfordert jedoch einen erheblichen Mehraufwand getrennter Kraftstoffversorgungssysteme. Ein weiterer Lösungsansatz betrifft Heizeinrichtungen für den Kraftstoff, die beispielsweise in eine Kraftstoffverteilerleiste integriert sind. Je weiter diese Heizeinrichtungen vom Ort der Gemischbildung entfernt sind, desto mehr Energie muss aufgewendet werden, um für den Startbetrieb den vorgewärmten Kraftstoff bereitstellen zu können.
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Aus der Druckschrift
DE 299 11 711 U1 ist eine Heizvorrichtung für Dieselkraftstoff in der Kraftstoffzuführung eines Verbrennungsmotors mit PTC-Heizelementen bekannt. Derartige PTC-Elemente bestehen in der Regel aus kaltleitenden, keramischen Materialien, die einen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes aufweisen und sind zwischen Kontaktelementen aus einem leitfähigen Material angeordnet, die jeweils eine Kontaktplatte und senkrecht zu dieser in Längsrichtung angeordnete Rippen zum Erzielen einer großen Wärmetauschfläche aufweisen und für einen besseren Wärmeübergang elastisch in Richtung des PTC-Elements vorgespannt sind. Um für eine gute Funktion und einen hohen Wirkungsgrad von PTC-Elementen zu sorgen, muss die Kontaktierung derselben über einen möglichst großen Kontaktbereich und in der Regel unter einem permanenten Anpressdruck erfolgen.
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Des Weiteren ist aus der Druckschrift
EP 1 715 175 B1 eine Heizeinrichtung für ein gasförmiges oder flüssiges Medium bekannt. Die Heizeinrichtung umfasst ein Gehäuse sowie zumindest zwei im Gehäuse angeordnete plattenförmige Kontaktelemente und wenigstens ein abschnittsweise zwischen beiden Kontaktelementen angeordnetes Heizelement. Die Heizeinrichtung weist Kanalbegrenzungsabschnitte auf, die mit der Kontaktplatte und dem Heizelement zumindest abschnittsweise einen mäanderförmigen oder schleifenförmigen Kanal zum Hindurchleiten des zu beheizenden Mediums im Gehäuseinneren bilden. Das Heizelement ist dabei zwischen beiden Kontaktelementen angeordnet. Die Kanalbegrenzungsabschnitte sind als Federabschnitte ausgebildet, die eine Federkraft erzeugen, um den Kontaktdruck zwischen den Kontaktelementen und dem Heizelement herzustellen. Das Medium tritt dabei in direkten Kontakt mit dem Heizelement.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung im Hinblick auf eine Verbesserung der Heizleistung weiterzubilden.
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Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
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Die Erfindung schließt eine Heizeinrichtung für fluide Medien ein, mit einem metallischen Gehäuse und mit zumindest einem in dem Gehäuse angeordneten Heizelement, wobei das mindestens eine Heizelement mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden ist.
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Des Weiteren schließt die Erfindung eine Heizeinrichtung für fluide Medien ein, mit einem metallischen Gehäuse und mit zumindest einem in dem Gehäuse angeordneten Heizelement, wobei das mindestens eine Heizelement mit dem Gehäuse infolge einer permanenten Eigenspannung des Gehäuses kraftschlüssig verbunden ist.
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Ebenso sind Kombinationen aus einer stoffschlüssigen sowie kraftschlüssigen Verbindung denkbar.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass bei einer stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung ein geringerer Wärmeübergangswiderstand des Heizelements zum Gehäuse hin vorhanden ist. Insbesondere durch eine stoffschlüssige Verbindung wird über die gesamte Oberfläche des Heizelements ein guter Wärmekontakt ausgebildet. Außerdem kann es bei hinreichend großen permanenten Eigenspannungszuständen zum Überschreiten der Streckgrenze des Gehäusematerials und damit zu einem Materialfließen kommen, welches seinerseits den Wärmekontakt intensiviert. Zwischen dem Gehäuseinneren und dem Heizelement soll jedenfalls ein isolierender Luftspalt weitestgehend vermieden werden.
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Die zu beheizenden fluiden Medien können Flüssigkeiten oder Gase sein. Insbesondere kommen bei Flüssigkeiten Kraftstoffe, wie beispielsweise Ethanol, ein Ethanolgemisch oder Diesel in Betracht.
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Das Gehäuse kann die Heizeinrichtung vollständig gegenüber dem Fluid abschirmen. Dabei sind die elektrischen Anschlüsse der Heizeinrichtung in einem nicht mit dem Fluid in Kontakt tretenden Gehäuseteil angeordnet. Das Gehäuse taucht folglich nur zum Teil in das Fluid ein, beispielsweise indem das Gehäuse in eine fluidführende Leitung eingesteckt ist.
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Durch die stoff- und/oder kraftschlüssige Verbindung wird der Wärmeübertrag vom Heizelement in die Gehäusewandung intensiviert. Mit anderen Worten: Das im Gehäuseinneren angeordnete Heizelement hat einen Wärmekontakt mit einem äußerst geringen Wärmewiderstand an der gemeinsamen Berührungsfläche. Eine geeignete Auswahl von gut wärmeleitenden Materialien für das Gehäuse bedingt eine schnelle Wärmeabfuhr in das an der Gehäuseaußenseite vorbeiströmende fluide Medium. Für einen intensivierten Wärmeübertrag kann diese Gehäuseaußenseite eine die Oberfläche vergrößernde Struktur aufweisen.
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Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass durch einen intensivierten Wärmekontakt eine ganz wesentliche Verbesserung der Heizleistung eintritt. Insbesondere sorgt eine dünne Wandung des Gehäuses für eine geringe Strecke für den Wärmetransport zum Medium.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann das mindestens eine Heizelement mit dem Gehäuse durch Sintern verbunden sein. Hierbei wird das Metallpulver zunächst in die Form der gewünschten Gehäusegeometrie gebracht. Dies erfolgt beispielsweise durch Verpressen des Metallpulvers zu einem Grünkörper. Hierbei wird der benötigte Zusammenhalt der Pulverpartikel erzeugt. Ist dieser Zusammenhalt nicht gegeben, muss ein Bindemittel verwendet werden. In diesem Grünkörper wird das Heizelement angeordnet. Der Grünkörper wird im Anschluss durch Wärmebehandlung unterhalb der Schmelztemperatur verdichtet und gegebenenfalls noch ausgehärtet. Der Sinterprozess wirkt sich nur auf das Gehäusematerial aus und wird bei einer Temperatur durchgeführt, die ausreichend weit unter dem Temperaturniveau liegt, bei dem sich das Heizelement in seinen Eigenschaften und seiner chemischen Beschaffenheit verändert. Beim Sintern schließen sich die Hohlräume zwischen den einzelnen Metallpulverpartikeln. Hierbei vereinigen sich die einzelnen Körner des Gehäusematerials, so dass der Körper insgesamt verdichtet wird und eine Festigkeit erreicht, welche diejenige des Grünkörpers deutlich übersteigt. Im Zuge des Sinterprozesses tritt durch die Verdichtung ein Schrumpfprozess im Gehäuse auf. Dieser Schrumpfprozess bewirkt, dass ein ursprünglich vorhandener geringer Spalt zwischen Heizelement und Gehäuse geschlossen wird und das Gehäusematerial in direkten stofflichen Kontakt zur Oberfläche des Heizelements tritt. Mit anderen Worten: Das Gehäuse wird auf das Heizelement aufgesintert bzw. das Heizelement wird durch den Schrumpfungsprozess des Grünkörpers beim Sintern im Gehäuse auch kraftschlüssig eingebunden. Im Fall, dass sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Heizelement- und Gehäusematerial deutlich unterscheiden, können thermische Eigenspannungen entstehen, welche den Kraftschluss zwischen Heizelement und Gehäuse verbessern. Durch hohe Kräfte kann sich durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Heizelement und dem Gehäuse ergeben, bei der atomare oder molekulare Kräfte zwischen den Verbindungspartnern wirken.
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Beim Sintern des metallischen Gehäuses, in welches vorab ein keramisches PTC-Heizelement eingebracht wurde, ist darauf zu achten, dass die Wärmebehandlung die Funktion der beiden Komponenten nicht beeinträchtigt. Zum Beispiel kann eine ungeeignete Glühatmosphäre einen schädlichen Einfluss auf die Keramik ausüben. Kritisch können hier insbesondere Wasserstoffanteile sein. Um den Kontakt mit Wasserstoff auszuschließen, kann das Sintern in einer Inertgasumgebung oder im Vakuum erfolgen oder die Keramik wird zuvor mit einer dünnen, wasserstoff-undurchlässigen Schicht überzogen. Dies kann zum Beispiel eine glasartige Substanz sein, die vor dem Sintern als Paste aufgebracht wird und die beim Sintern eine geschlossene Schicht ausbildet.
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Es ist auch vorteilhaft, dass das mindestens eine Heizelement zumindest in einem fluidbeaufschlagten Bereich vom Gehäuse fluiddicht umschlossen ist. Das Gehäusematerial als Sinterkörper ist dabei so weit verdichtet und die offene Porosität so gering, dass kein Fluid in das Innere des Gehäuses gelangen kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das mindestens eine Heizelement eine plattenförmige oder stiftförmige Gestalt aufweisen. Für einen guten Wärmeübertrag ist es auch günstig, die Strömungseigenschaften des Fluids auf der Außenseite des Gehäuses zu berücksichtigen. So bieten plattenförmige Heizelemente eine vergleichsweise große Oberfläche im Vergleich zu deren Volumen. Dies begünstigt, dass der Wärmeübertrag über eine große Oberfläche stattfindet und zudem in Längserstreckung einer durch ein plattenförmiges Heizelement langgestreckten Heizeinrichtung eine strömungstechnisch günstige Form vorliegt. Eine strömungstechnische ebenso günstige Form der Heizeinrichtung bei stiftförmigen Heizelementen ist zu erzielen, indem mehrere Heizelemente in Strömungsrichtung des Fluids hintereinander angeordnet und in einem gemeinsamen Gehäuse eingebunden sind.
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Vorteilhafterweise kann das mindestens eine Heizelement ein PTC-Element sein (PTC: Positive Temperature Coefficient). PTC-Elemente bestehen aus einem oder mehreren Kaltleitern, die einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Derartige Vorrichtungen haben die besondere Eigenschaft, dass das Heizelement mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes für einen Schutz vor zu hoher Aufheizung der Vorrichtung sorgt, indem dessen elektrische Leitfähigkeit bei steigender Temperatur abnimmt.
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Geeignete Kaltleiter können aus halbleitenden, polykristallinen Keramiken gefertigt sein, wie beispielsweise BaTiO3, die in einem bestimmten Temperaturbereich eine Sperrschicht an den Korngrenzen aufbauen. Auch der Einsatz von Kaltleitern auf der Basis von dotiertem Silicium ist denkbar. Die Kontaktierung eines PTC-Elements kann aus einem Metall-Mehrschichtsystem bestehen, welches auf zumindest einer Kontaktfläche eines Anschlusskontaktes aufgebracht ist. Bei derartigen Mehrschichtsystemen kann beispielsweise eine Abfolge von Chrom-, Nickel- und/oder Silberschichten angeordnet sein. Wahlweise können auch Schutzschichten mit weiteren Elementen, wie beispielsweise Gold, hinzutreten. Derartige Schichten sind beispielsweise 0,1 bis 1 μm dick. Das Element Chrom dient als Kontaktschicht als Sperrschichtabbau, Nickel übernimmt vorzugsweise die Aufgabe einer Diffusionssperre und Lötschicht. Das Element Silber sorgt für eine gute Stromtragfähigkeit der Kontaktierung. Derartige Sandwichelektroden können mit herkömmlichen Drahtanschlüssen verlötet werden. Alternative Kontaktierungen mit anderen Materialkombinationen können, je nach konstruktiver Auslegung, ebenso in Betracht kommen. So kann die Kontaktierung auf beiden Anschlusskontakten außenseitig oder zudem auch zwischen zwei plattenartigen Kaltleitern als PTC-Element als innenliegender Kontakt aufgebracht sein. Im Zuge eines Sinterprozesses kann die Schichtfolge auch durch Diffusion in Legierungen oder intermetallische Legierungsphasen umgewandelt werden. Eine entsprechende geeignete Stoffauswahl zum Abgleich der Sintertemperatur für das Gehäuse und der Temperatur zur Bildung intermetallischer Phase am Kontakt ist hierzu erforderlich.
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Prinzipiell kann das Gehäuse im Wege des Pulverspritzgießens (PIM: Powder Injection Molding) hergestellt sein. Als bevorzugte Ausführungsform kann das Gehäuse durch Metallpulverspritzgießen (MIM: Metal Injection Molding) hergestellt sein.
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Im Gesamtprozess wird bei der Materialaufbereitung zur Herstellung von Pulverspritzgießmassen mit Bindersystemen gearbeitet. Ziel der Aufbereitung ist die Ummantelung aller Pulverpartikel mit dem Binder, die Zerstörung von Agglomeraten und die Herstellung eines homogenen Granulats, das als ”Feedstock” bezeichnet wird. Der Feedstock wird zur Formgebung in Spritzgießmaschinen verarbeitet. Die Massen werden beispielsweise in flüssigkeitstemperierte Werkzeuge eingespritzt. Nach dem Spritzgussprozess werden die Bauteile als Grünteile aus dem Werkzeug entformt. Als Ausgangsmaterialien für das Spritzgießen von Metallpulver können alle sinterfähigen Pulver mit geeigneter Korngröße eingesetzt werden, wie beispielsweise Metalle sowie Metalllegierungen, darunter auch Edelmetalle.
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Als Bindersysteme können Wachsmischungen dienen, bei denen durch langsames Erwärmen das Wachs bei der Entbinderung aus dem Grünkörper ausgeschmolzen wird.
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Des Weiteren können teillösliche Bindersysteme in Betracht kommen. Hier kann ein Teil des Binders in organischen Lösungsmitteln herausgelöst werden. Mit der Verwendung von Polyalkoholen oder Polyvinylalkoholen stehen Lösungsmittel zur Verfügung, welche wasserlöslich und biologisch abbaubar sind. Hieraus entstehen sogenannte Braunlinge, die nachfolgend dem Sinterprozess unterzogen werden. Prinzipiell gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Bindersysteme, die ebenso unterschiedliche Entbinderungsprozesse benötigen. Oft handelt es sich um eine thermisch, katalytische Entbinderung.
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Nach der Entbinderung werden die Braunteile durch einen weiteren thermischen Prozess durch den Sinterprozess verdichtet.
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In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann das Gehäuse Sintermetall aufweisen, oder aus Sintermetall bestehen. In Ergänzung zum bevorzugten Metallpulverspritzgießen können auch andere Herstellungsverfahren, wie beispielsweise selektives Lasersintern, gegebenenfalls in Verbindung mit dem 3D-Druckverfahren, als vorteilhaft in Betracht gezogen werden. Auch andere Formgebungsverfahren zur Herstellung des Grünkörpers, wie beispielsweise geeignete Pressverfahren, können hier Einsatz finden.
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In besonders bevorzugter Ausführungsform kann das Gehäuse aus Kupfer, Aluminium, Eisen, Titan, Nickel, eine Kupferlegierung, eine Aluminiumlegierung, eine Eisenlegierung, eine Titanlegierung oder eine Nickellegierung aufweisen und insbesondere aus diesen Materialien bestehen. Die Legierungsauswahl richtet sich insbesondere bei einer Vorauswahl des Heizelement-Werkstoffs nach besonders geeigneten Stoffeigenschaften für das Gehäuse. Beispielsweise darf die Sintertemperatur für das Gehäusematerial nicht zu nahe an ein Temperaturniveau heranreichen, bei dem das Heizelement geschädigt werden könnte. Ebenso soll ein besonderes Augenmerk auf die Wärmeleitfähigkeit des Gehäusematerials gerichtet sein. Auch das spezifische Gewicht und die Korrosionseigenschaften spielen bei der Auswahl des Gehäusematerials eine wichtige Rolle.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Außenseite des Gehäuses zumindest im fluidbeaufschlagten Bereich eine Beschichtung aufweisen. Sofern das eingesetzte Gehäusematerial nicht ausreichend beständig gegenüber dem verwendeten Medium ist, kann mit einer keramischen oder metallischen Beschichtung die Korrosion an der äußeren Gehäuseoberfläche verhindert werden. Diese Schichten können partiell im fluidbeaufschlagten Bereich oder auch über die gesamte zur Verfügung stehende Oberfläche aufgebracht sein.
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Vorteilhafterweise kann die Außenseite des Gehäuses Rippen oder auskragende Stifte aufweisen. Hierdurch wird die Wärmeübertragungsfläche auf der Außenseite wesentlich gesteigert. Insbesondere bei sehr gut leitenden Metallen und deren Legierungen, wie beispielsweise Kupfer- und Kupferlegierungen, verbessert dieses Konzept ganz wesentlich die Leistungsfähigkeit der Heizeinrichtung.
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In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung können die Rippen oder die Stifte senkrecht auf der Außenseite des Gehäuses angeordnet sein. Damit können für das Fluid kanalartige Führungsstrukturen gebildet werden, die strömungsmechanisch für einen guten Wärmeübergang sorgen.
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In besonders bevorzugter Ausführungsform können sich die Rippen oder Stifte zur Rippenspitze oder Stiftspitze hin verjüngen. Durch das Verjüngen kann die Wärmeableitung innerhalb der Rippen bis zur äußersten Spitze präzise gesteuert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Rippen planparallel zueinander angeordnet sein. Hierdurch werden einheitliche Strömungskanäle insbesondere zur Erzeugung und Aufrechterhaltung von Fluidströmungen mit geringem Strömungswiderstand geschaffen.
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Vorteilhafterweise kann die Oberfläche der Rippen Erhebungen aufweisen. Hierdurch kann die Außenoberfläche zur Wärmeübertragung weiter vergrößert werden. Bei manchen Fluiden kann es auch wünschenswert sein, die Erhebungen so auszubilden, dass bei der Fluidströmung eine Wirbelbildung stattfindet. Auch wenn dadurch der Strömungswiderstand etwas erhöht wird, kann der Wärmeübergang zum Fluid noch ganz wesentlich gesteigert werden.
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In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung können die Rippen gewellt sein. Derartige regelmäßige Strukturen vergrößern wiederum die Oberfläche für einen möglichst großen Wärmeübertrag auf das Fluid. Durch eine Wellung kann die Fluidströmung an der Gehäuseoberfläche teils laminar, teils turbulent ausgestaltet werden. Die Wellung verläuft bevorzugt senkrecht zur in der Praxis vorhandenen Fluidströmung. In Verbindung mit einer im Wesentlichen elliptischen Außenkontur des Gehäuses können die Wellentäler und Wellenberge bevorzugt parallel zur kleinen Halbachse der Ellipse verlaufen. Nach demselben Prinzip können auch sonstige strömungsgünstige ovale Gehäuseformen in Betracht kommen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Darin zeigen:
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1 schematisch eine Außenansicht einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1,
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2 schematisch einen Querschnitt durch eine Heizeinrichtung mit plattenförmigem Heizelement,
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3 schematisch einen Horizontalschnitt der Heizeinrichtung entlang der Linie C-C gemäß 1,
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4 schematisch einen Querschnitt durch ein Gehäuse einer Heizeinrichtung mit Ausnehmungen für zwei Heizelemente,
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5 schematisch einen Horizontalschnitt eines weiteren Gehäuses entlang der Linie D-D der Heizeinrichtung gemäß 4, und
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6 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses für zwei Heizelemente.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine Außenansicht einer Heizeinrichtung 1 mit einem Gehäuse 2. Die Außenseite 21 des Gehäuses 2 ist zum Teil mit Rippen 23 ausgeführt. Ein Heizelement 3 der Heizeinrichtung 1 ist im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet und in dieser Ansicht nicht sichtbar. Zum Anschließen des Heizelements 3 werden entsprechende stromführende Leitungen zu Anschlusskontakten 29 herangeführt. Das unberippte obere Kopfteil 28 dient als Anschlussflansch in eine Fluidleitung. Der berippte Bereich liegt im Einsatz in der Praxis innerhalb einer fluidführenden Leitung und wird mit dem Fluid umspült. Am Anschlussflansch wird mittels einer in dieser Ansicht nicht sichtbaren Dichtfläche die Fluidleitung an der Durchtrittsstelle des Heizelements 1 abgedichtet. Die stromführenden Leitungen und die Anschlusskontakte 29 liegen folglich außerhalb der Fluidleitung. Die Rippen 23 sind in diesem Ausführungsbeispiel gewellt und verlaufen parallel zur Strömungsrichtung des Fluids. Die Rippen 23 liegen quasi schichtartig übereinander in engständiger Anordnung mit einem Abstand, bei dem das Fluid noch gut durch die Rippenstruktur strömen kann und insbesondere für den Wärmeübertrag eine möglichst große Außenoberfläche zur Verfügung steht.
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2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Heizeinrichtung 1 mit einem plattenförmigem Heizelement 3. Das Gehäuse 2 umschließt im fluidbeaufschlagten Bereich der Heizeinrichtung 1 das Heizelement 3 vollständig. Das Heizelement 3 ist auf der Innenseite 22 des Gehäuses 2 stoffschlüssig oder durch eine permanente Eigenspannung des Gehäuses 2 kraftschlüssig eingebunden. Gegebenenfalls liegen auch Kombinationen aus einer stoffschlüssigen sowie kraftschlüssigen Verbindung an dieser gemeinsamen Kontaktfläche vor. Bei der vorliegenden Schnittdarstellung ragen die Rippen auf der Außenseite 21 in und aus der Bildebene und sind folglich nicht sichtbar. Im Kopfteil 28 dient eine Deckelausnehmung 26 als Zugang zur hier nicht dargestellten ersten elektrischen Kontaktierung des Heizelements 3. Ein zweiter Anschlusskontakt kann in der Anschlussausnehmung 25 angeordnet werden. Der Stromfluss im betriebsbereiten Zustand führt folglich über einen ersten Anschlusskontakt in der Deckelausnehmung 26 flächig verteilt über das Heizelement 3 und anschließend über das Material des Gehäuses 2 zum zweiten Anschlusskontakt in der Anschlussausnehmung 25.
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3 zeigt schematisch einen Horizontalschnitt der Heizeinrichtung 1 entlang der Linie C-C gemäß 1. Diese Ansicht zeigt die Heizeinrichtung 1 von der Unterseite aus betrachtet. Die Schnittebene liegt zwischen zwei übereinander angeordneten Rippen 23, so dass eine Rippe mit ihrer gewellten Struktur in dieser Darstellung sichtbar ist. Auch die Unterseite des Kopfteils 28 ist mit der Dichtungsnut 27 nun sichtbar. Das mittig im Gehäuse 2 angeordnete Heizelement 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel plattenförmig ausgebildet, es ist vollumfänglich stoff- bzw. kraftschlüssig eingebunden.
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4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Gehäuse 2 einer Heizeinrichtung 1 mit Ausnehmungen 24 für zwei Heizelemente, die bei diesem Ausführungsbeispiel stiftförmig ausgebildet sind. Im Kopfteil 28 sind auch die Deckelausnehmung 26 und die Anschlussausnehmung 25 angeschnitten. Das dargestellte Gehäuse 2 befindet sich im Verfahrensstadium eines Grünkörpers, der unmittelbar nach dem Spritzgießprozess ausgeformt ist. In diesem Verfahrensstadium werden die Heizelemente in die Heizelementausnehmung 24 eingebracht, bevor das gesamte Bauteil einem Sinterprozess unterzogen wird. Beim Sintern des Grünkörpers schrumpft das Gehäuse 2 auf die Heizelemente auf und verbindet sich mit diesen stoffschlüssig bzw. kraftschlüssig.
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5 zeigt schematisch einen Horizontalschnitt eines weiteren Gehäuses 2 entlang der Linie D-D der Heizeinrichtung 1 gemäß 4. Diese Ansicht zeigt wiederum die Heizeinrichtung 1 von der Unterseite aus betrachtet. Die Schnittebene liegt zwischen zwei übereinander angeordneten Rippen 23, so dass eine Rippe mit ihrer gewellten Struktur in der Figur sichtbar ist. Auch die Unterseite des Kopfteils 28 ist mit der Dichtungsnut 27 sichtbar. Im Gehäuse 2 werden über die Zugänge am Kopfteil 28 zwei Heizelemente positioniert und anschließend eingesintert.
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6 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses 2 mit den über das Kopfteil 28 zugänglichen Heizelementausnehmungen 24 für zwei Heizelemente und der Anschlussausnehmung 25 für den zweiten elektrischen Kontakt. Die gewellten Rippen 23 befinden sich unterhalb des Kopfteils 28 in einem Bereich, der im Betrieb der Heizeinrichtung mit dem zu heizenden Fluid in Kontakt tritt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizeinrichtung
- 2
- Gehäuse
- 21
- Außenseite
- 22
- Innenseite
- 23
- Rippen
- 24
- Heizelementausnehmung
- 25
- Anschlussausnehmung
- 26
- Deckelausnehmung
- 27
- Dichtungsnut
- 28
- Kopfteil
- 29
- Anschlusskontakt
- 3
- Heizelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29911711 U1 [0005]
- EP 1715175 B1 [0006]
