DE102015120250B3

DE102015120250B3 - Verfahren zum Herstellen einer Tankheizung und Tankheizung

Info

Publication number: DE102015120250B3
Application number: DE102015120250.6A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schlachter; Oleg Kexel
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2035-11-24

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Herstellen einer Tankheizung, wobei wenigstens ein Heizwiderstand (4) in einem Metallgehäuse (1) angeordnet und das Metallgehäuse (1) mit einem Kunststoffmantel (2) umspritzt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass beim Umspritzen zwischen dem Metallgehäuse (1) und dem Kunststoffmantel (2) Hohlräume (6, 7) erzeugt werden, indem während des Spritzgießens Platzhalter an dem Metallgehäuse (1) anliegen, die nach dem Umspritzen entfernt werden

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Tankheizung sowie eine Tankheizung.
Tankheizungen enthalten einen Heizwiderstand, der in einem Metallgehäuse angeordnet ist. Das Metallgehäuse wird mit Kunststoff umspritzt, so dass das Heizelement vor Kontakt mit dem Tankinhalt geschützt ist. Derartige Tankheizungen sind beispielsweise aus DE 10 2012 204 106 A1 , DE 10 2005 036 430 A1 , DE 10 2009 012 983 A1 , DE 10 2012 204 433 A1 , DE 10 2012 213 417 A1 , DE 10 2014 210 799 A1 , EP 2 341 224 A1 , WO 2012/080129 A1 , WO 2012/130493 A1 sowie WO 2013/087672 A1 bekannt.
Tankheizungen für Kraftfahrzeuge müssen erheblichen Temperaturschwankungen standhalten. Unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Material des Metallgehäuses und dem Kunststoff des Mantels führen im Betrieb zu mechanischen Spannungen. Im Extremfall führen diese mechanischen Spannungen dazu, dass der Kunststoffmantel reißt und die Tankheizung dann durch Kontakt mit der im Tank enthaltenen Flüssigkeit vorzeitig ausfällt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie eine Tankheizung geschaffen werden kann, die weniger anfällig für Schäden durch Temperaturschwankungen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Tankheizung gemäß Anspruch 5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Beim Umspritzen des Metallgehäuses einer erfindungsgemäßen Tankheizung werden zwischen dem Metallgehäuse und dem Kunststoffmantel, der durch das Umspritzen gebildet wird, Hohlräume erzeugt, indem Platzhalter an dem Metallgehäuse anliegen. Diese Platzhalter, beispielsweise Kerne, werden am Ende des Spritzvorgangs entfernt, so dass entsprechende Hohlräume zwischen dem Metallgehäuse und dem Kunststoffmantel bleiben. Die Hohlräume können unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Material des Metallgehäuses, beispielsweise Aluminium, und dem Material des Kunststoffmantels, beispielsweise Polyethylen, ausgleichen, indem sich das Metallgehäuse in die Hohlräume hinein ausdehnen bzw. um die sich der Kunststoffmantel zusammenziehen kann. Mechanische Spannungen können somit vermindert werden.
Nach dem Umspritzen und dem Entfernen der Platzhalter wird der Kunststoffmantel verschlossen, beispielsweise indem auf eine Stirnseite des Metallgehäuses ein Kunststoffdeckel aufgesetzt wird, der dann stoffschlüssig mit dem Kunststoffmantel verbunden wird, beispielsweise durch schweißen. Bevorzugt steht der Kunststoffmantel an der Stirnseite über das Metallgehäuse über, so dass zwischen dem Kunststoffdeckel und dem Metallgehäuse ein Luftspalt ist.
Die Hohlräume sind bevorzugt so groß, dass sie sich mindestens von einer Gehäusekante bis zu einer gegenüberliegenden Gehäusekante erstrecken. Die Hohlräume können dabei bündig mit einer oder beiden Gehäusekanten enden oder sich über eine oder beide Gehäusekanten hinaus erstrecken. Das Metallgehäuse kann sich dann besonders leicht in den Hohlraum hinein ausdehnen. Die Hohlräume sind bevorzugt so breit, dass sie sich mindestens von einer Gehäusekante bis zu einer gegenüberliegenden Gehäusekante erstrecken. Die Hohlräume sind bevorzugt so lang, dass sie sich mindestens von einer Gehäusekante bis zu einer gegenüberliegenden Gehäusekante erstrecken.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Metallgehäuse wenigstens eine Kühlrippe aufweist, an deren Ende einer der Hohlräume angeordnet ist. Wenn die Kühlrippe durch thermische Ausdehnung länger wird, kann sie sich in den an ihrem Ende angeordneten Hohlraum hinein ausdehnen. Bevorzugt ist der am Ende der Kühlrippe angeordnete Hohlraum breiter als die Kühlrippe an ihrem Ende und erstreckt sich in den Seitenbereich hinein. Dies erleichtert den Einsatz passender Platzhalter beim Spritzgießen. Zusätzlich erfüllt der Platzhalter so eine Haltefunktion für das Metallgehäuse während des Spritzgießens.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens einer der Hohlräume in einer Ecke des Metallgehäuses, beispielsweise in einer Ecke zwischen zwei Kühlrippen oder einer Kühlrippe und einem Körper des Metallgehäuses, angeordnet ist.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hohlräume länglich geformt sind und über ihre Länge einen konstanten Querschnitt haben. Mit anderen Worten haben die Hohlräume also die Form eines mathematischen senkrechten Zylinders, also eines senkrechten Zylinders, dessen Grundfläche beliebig geformt sein kann.
Das Metallgehäuse kann als ein Strangpressprofil, durch Gießen, insbesondere Druckguss, oder als Blechteil hergestellt sein. Bevorzugt ist das Metallgehäuse aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt, beispielsweise einem oder mehreren Strangpressprofilen, in denen jeweils eine Kammer für einen Heizwiderstand, beispielsweise einen keramischen PTC Widerstand, ausgebildet ist, und einem Blechteil. Die Einzelteile des Metallgehäuses können beispielsweise zusammen gesteckt sein, etwa mit einer Nut- und Federverbindung.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Kunststoffmantel ein Ansaugkanal ausgebildet ist, durch den Flüssigkeit aus dem Tank entnommen wird. Bevorzugt verläuft der Ansaugkanal zumindest teilweise in wärmeleitender Verbindung zu dem Metallgehäuse und/oder wärmeerzeugenden Anschlussblechen der Tankheizung. Auf diese Weise kann die PTC-Heizung und/oder der elektrische Widerstand der Anschlussbleche zum Beheizen des Ansaugkanals verwendet werden. Weiterhin ist bevorzugt zumindest ein Abschnitt des Ansaugkanals durch ein wärmeleitendes, kunststoffumspritztes Röhrchen gebildet. Dadurch lässt sich z. B. im Endabschnitt Wärme von einem angrenzenden Bauteil, wie eine Pumpe, in den Ansaugkanal leiten.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer Tankheizung;
2 eine weitere Ansicht der Tankheizung;
3 eine Schnittansicht der Tankheizung;
4 die Tankheizung ohne Kunststoffdeckel ohne Kunststoffmantel; und
5 eine weitere Ansicht der Tankheizung ohne Kunststoffdeckel.
Die in den Figuren gezeigte Tankheizung weist ein Metallgehäuse 1 auf, das von einem Kunststoffmantel 2 umgeben ist, der durch Umspritzen des Metallgehäuses 1 hergestellt ist. Auf eine Stirnseite des Metallgehäuses 1 ist ein Kunststoffdeckel 3 aufgesetzt, der mit dem Kunststoffmantel 2 flüssigkeitsdicht verbunden, beispielsweise verschweißt ist. In dem Metallgehäuse 1 sind keramische PTC Heizwiderstände 4, beispielsweise auf Basis von Bariumtitanat, angeordnet, die über schematisch dargestellte Kontaktbleche 5 an eine Spannungsquelle angeschlossen werden können.
Zwischen dem Kunststoffmantel 2 und dem Metallgehäuse 1 befinden sich längliche Hohlräume 6, 7. Diese Hohlräume 6, 7 werden erzeugt, indem beim Umspritzen des Metallgehäuses 1 Platzhalter, beispielsweise in Form von Kernen, an dem Metallgehäuse 1 anliegen, die danach entfernt werden. Die länglichen Hohlräume 6, 7 haben über ihre Länge einen konstanten Querschnitt und reduzieren mechanische Spannungen, die bei Temperaturwechseln durch unterschiedliche thermische Ausdehnung des Metallgehäuses 1 und des Kunststoffmantels 2 entstehen können. Die Hohlräume 6, 7 sind bevorzugt so bemessen, dass sich jeweils von einer Gehäusekante bis zu einer gegenüberliegenden Gehäusekante erstrecken, also jeweils bündig mit dem Gehäuse enden oder sich über die betreffende Gehäusekante hinaus erstrecken.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Teil der Hohlräume 6 an den freien Enden von Kühlrippen 8 des Metallgehäuses 1 und ein weiterer Teil der Hohlräume 7 in Ecken zwischen Kühlrippen 8 und dem die Heizwiderstande 4 enthaltenden Körper des Metallgehäuses 1 angeordnet. Der Kunststoffmantel 2 ist im Bereich der Hohlräume 6, 7 nach außen gewölbt. An den freien Enden der Kühlrippen 8 hat der Kunststoffmantel 2 deshalb eine vergrößerte Breite, steht also nach außen vor.
Das Metallgehäuse 1 kann einstückig ausgebildet sein oder aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Teile 10, 11 des Metallgehäuses 1, die jeweils eine Kammer für einen Heizwiderstand 4 aufweisen, durch ein weiteres Gehäuseteil 12 miteinander verbunden. Das Gehäuseteil 12 kann beispielsweise in Nuten der Gehäuseteile 10, 11 eingeschoben sein. Das Gehäuseteil 12 kann aus Blech sein, während die anderen Gehäuseteile 10, 11 beispielsweise Strangpressprofile oder Druckgussteile sein können.
In dem Kunststoffmantel 2 verläuft ein Ansaugkanal 9 zur Entnahme von Flüssigkeit aus dem Tank, in dem die Tankheizung installiert ist. Der Ansaugkanal verläuft teilweise zwischen den beiden Gehäuseteilen 10 und 11, die die PTC-Elemente aufweisen und teilweise zwischen Kontaktblechen 5, deren elektrischer Widerstand so dazu genutzt wird, den Ansaugkanal 9 zu beheizen. Der Ansaugkanal 9 kann ein Metallrohr 13, beispielsweise aus Aluminium, enthalten. Das Metallrohr kann sich über einen Teil der Länge des Ansaugkanals 9 oder über dessen gesamte Länge erstrecken.
Bezugszeichenliste

1: Metallgehäuse
2: Kunststoffmantel
3: Kunststoffdeckel
4: Heizwiderstand
5: Kontaktblech
6: Hohlraum
7: Hohlraum
8: Kühlrippe
9: Ansaugkanal
10: Gehäuseteil
11: Gehäuseteil
12: Gehäuseteil
13: Metallrohr

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Tankheizung, wobei wenigstens ein Heizwiderstand (4) in einem Metallgehäuse (1) angeordnet und das Metallgehäuse (1) mit einem Kunststoffmantel (2) umspritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umspritzen zwischen dem Metallgehäuse (1) und dem Kunststoffmantel (2) Hohlräume (6, 7) erzeugt werden, indem während des Spritzgießens Platzhalter an dem Metallgehäuse (1) anliegen, die nach dem Umspritzen entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (1) wenigstens eine Kühlrippe (8) aufweist, an deren freiem Ende einer der Hohlräume (6) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Hohlräume (7) in einer Ecke zwischen einer Kühlrippe (8) und einem Körper des Metallgehäuses (1) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Umspritzen des Metallgehäuses (1) mit dem Kunststoffmantel (2) auf eine Stirnseite des Metallgehäuses (1) ein Kunststoffdeckel (3) aufgesetzt wird, und der Kunststoffdeckel (3) stoffschlüssig mit dem Kunststoffmantel (2) verbunden wird.
Tankheizung mit einem Metallgehäuse (1), in dem wenigstens ein Heizwiderstand (4) angeordnet ist, einem Kunststoffmantel (2), der durch Umspritzen des Metallgehäuses (1) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Metallgehäuse (1) und dem Kunststoffmantel (2) längliche Hohlräume (6, 7) zum Ausgleichen von durch Wärmeausdehnung bewirkten mechanischen Spannungen ausgebildet sind.
Tankheizung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (2) im Bereich der Hohlräume (6, 7) nach außen vorsteht.
Tankheizung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (1) Kühlrippen (8) aufweist, an deren freien Enden die oder einige der Hohlräume (6, 7) angeordnet sind.
Tankheizung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Hohlräume (6, 7) in einer Ecke zwischen einer Kühlrippe (8) und einem Körper des Metallgehäuses (1) angeordnet ist.
Tankheizung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (1) aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist.
Tankheizung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kunststoffmantel (2) ein Ansaugkanal (9) mit wärmeleitender Verbindung zu Metallgehäuse oder wärmeerzeugendem Anschlussblech verläuft.
Tankheizung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Stirnseite des Metallgehäuses (1) ein Kunststoffdeckel (3) aufgesetzt ist, der stoffschlüssig mit dem Kunststoffmantel (2) verbunden ist.