DE102016101293A1 - Method for producing a contact plate for a heating rod and contact plate and heating element - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktblechs (3) für einen Heizstab, wobei das Kontaktblech (3) aus einem Streifen aus Aluminium hergestellt wird, indem in dem Streifen durch Umformen auf einer Vorderseite des Streifens Fächer (7) zur Aufnahme von keramischen Heizwiderständen (2) gebildet werden, die Vorderseite sowie die Rückseite des Streifens mit einer Eloxalschicht (4) versehen werden, und die Eloxalschicht (4) in den durch die Fächern (7) des Streifens entfernt wird. Zudem werden ein solches Kontaktblech sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Heizstabs mit einem solchen Kontaktblech und ein Heizstab beschreiben.A method for producing a contact plate (3) for a heating rod, wherein the contact plate (3) is made of a strip of aluminum, by in the strip by forming on a front side of the strip compartments (7) for receiving ceramic heating resistors ( 2), the front side and the back side of the strip are provided with an anodized layer (4), and the anodized layer (4) is removed into the partitions (7) of the strip. In addition, such a contact plate and a method for producing a heating element with such a contact plate and a heating element will be described.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktblechs für einen Heizstab sowie ein Kontaktblech und einen Heizstab mit einem solchen Kontaktblech.The invention relates to a method for producing a contact plate for a heating element and a contact plate and a heating element with such a contact plate.

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 Heizwiderstände werden bei manchen 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 resistors are held in the housing by an electrically insulating frame in some heating elements 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.

Aus der DE 10 2013 111 811 A1 ist ein Heizstab bekannt, bei dem das Kontaktblech Vorsprünge aufweist, die Fächer für keramische Heizwiderstände definieren. Zudem ist die Rückseite dieses Kontaktblechs von einer Eloxalschicht bedeckt, die das Kontaktblech elektrisch von dem Gehäuse isoliert. Auf einen Rahmen und eine Isolierplatte kann auf diese Weise verzichtet werden, so dass der Aufbau des Heizstabs vereinfacht ist und Kosten eingespart werden können.From the DE 10 2013 111 811 A1 For example, a heating element is known in which the contact plate has projections which define compartments for ceramic heating resistors. In addition, the back of this contact plate is covered by an anodized layer, which electrically isolates the contact plate from the housing. On a frame and an insulating plate can be dispensed with in this way, so that the structure of the heating element is simplified and costs can be saved.

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.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.

Das bekannte Kontaktblech wird aus einem Aluminiumstreifen hergestellt, dessen Vorderseite bei der Eloxation durch eine Schutzschicht abgedeckt wird, beispielsweise durch Wachs, Lack oder eine Kunststofffolie. Damit bei der weiteren Bearbeitung die eloxierte Rückseite des Streifens von der elektrisch leitenden Vorderseite, welche später die Heizwiderstände kontaktiert, leicht unterschieden werden kann, wird die eloxierte Rückseite eingefärbt.The known contact plate is made of an aluminum strip, the front is covered in the anodization by a protective layer, for example by wax, paint or a plastic film. So that during further processing the anodized rear side of the strip can be easily distinguished from the electrically conductive front side, which later contacts the heating resistors, the anodized rear side is colored.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Weg aufzuzeigen, wie ein Kontaktblech für einen Heizstab mit geringerem Aufwand gefertigt werden kann.Object of the present invention is to show a way how a contact plate for a heating element can be made with less effort.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den dem im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Kontaktblech gemäß Anspruch 9 und einen Heizstab mit einem solchen Kontaktblech gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a method having the features specified in claim 1 and by a contact plate according to claim 9 and a heating element with such a contact plate. Advantageous developments of the invention are the subject of dependent claims.

Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung des Kontaktblechs ein Aluminiumstreifen sowohl auf seiner Vorderseite, welche später die Heizwiderstände elektrisch kontaktiert, als auch auf seiner Rückseite mit einer elektrisch isolierenden Eloxalschicht überzogen. Im Bereich der Fächer, die durch Vorsprünge definiert werden können und zur Aufnahme der Heizwiderstände vorgesehen sind, wird die Eloxalschicht dann wieder entfernt. Der mit dem Entfernen der Eloxalschicht verbundene Aufwand ist deutlich geringer als der Aufwand, der mit einem nur einseitigen Eloxieren und dem Abdecken der anderen Seite verbunden ist. Die Eloxalschicht kann in den Fächern beispielsweise mittels eines Lasers oder durch Abschleifen entfernt werden.According to the invention, in the manufacture of the contact sheet, an aluminum strip is coated on both its front side, which later electrically contacts the heating resistors, and on its rear side with an electrically insulating anodized layer. In the area of the compartments, which can be defined by projections and are provided for receiving the heating resistors, the anodized layer is then removed again. The expense associated with removing the anodization layer is significantly less than the expense associated with just one-sided anodizing and masking the other side. The anodized layer can be removed in the compartments, for example by means of a laser or by grinding.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Aluminiumstreifen zuerst durch Umformen mit Vorsprüngen versehen, welche die Fächer für die keramischen Heizwiderstände definieren, und danach eloxiert. An sich ist es zwar auch möglich den Aluminiumstreifen zuerst zu eloxieren und danach die Vorsprünge zu erzeugen. Dabei besteht aber die Gefahr, dass die Eloxalschicht Risse bekommt.An advantageous development of the invention provides that the aluminum strip is first provided by forming with projections which define the compartments for the ceramic heating resistors, and then anodized. In itself, it is also possible to anodize the aluminum strip first and then to produce the projections. But there is a danger that the anodized layer will crack.

Die Vorsprünge zum Positionieren der Heizwiderstände können beispielsweise durch 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. Eine weitere Möglichkeit Vorsprünge auszubilden besteht darin, in das Blech eine der Kontur eines Heizwiderstands entsprechende Vertiefung einzuprägen. Diese Vertiefung bildet dann auf der anderen Seite des Blechs einen Vorsprung. In die Vertiefung kann ein keramischer Heizwiderstand eingesetzt werden. Die Vertiefung hat bevorzugt eine Tiefe von wenigstens 0,2 mm.The projections for positioning the heating resistors can be produced for example by 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. Another way to form protrusions is to impress in the sheet one of the contour of a heating resistor corresponding recess. This depression then forms a projection on the other side of the sheet. In the recess, a ceramic heating resistor can be used. The recess preferably has a depth of at least 0.2 mm.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren kann die gesamte Oberfläche des Aluminiumstreifens mit einer Eloxalschicht versehen werden. Bevorzugt ist aber, dass in einem Endabschnitt des Aluminiumstreifens Vorder- und Rückseite unbeschichtet bleiben. Der Endabschnitt kann dann vorteilhaft zum elektrischen Anschließen des Heizstabs genutzt werden, ohne dass auch in diesem Bereich die Eloxalschicht durch einen weiteren Bearbeitungsschritt entfernt werden muss.In a method according to the invention, the entire surface of the aluminum strip can be provided with an anodized layer. However, it is preferred that the front and rear sides remain uncoated in one end section of the aluminum strip. The end portion can then be advantageously used for electrical connection of the heating element, without that in this area, the anodized must be removed by a further processing step.

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.As a general rule, the higher the thickness of the anodized layer, the higher it must be 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.

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 dargestellten Heizwiderstand; 2 an isometric view of a contact plate with a heating resistor shown;

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 Heizwiderstände 2 angeordnet. Die Heizwiderstände 2 sind bevorzugt PTC-Heizwiderstände, beispielsweise auf Basis von Bariumtitanat. Die Heizwiderstände 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 resistors 2 arranged. The heating resistors 2 are preferably PTC heating resistors, for example based on barium titanate. The heating resistors 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 Heizwiderstände 2 werden auf ihrer von dem Kontaktblech 3 abgewandten Seite von dem Gehäuse 1 elektrisch kontaktiert. Im Betrieb fließt ein Heizstrom also durch das Kontaktblech 3, die Heizwiderstände 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 resistors 2 be on theirs from the contact sheet 3 opposite side of the housing 1 electrically contacted. During operation, a heating current flows through the contact plate 3 , the heating resistors 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.

Nach dem Einbringen des Kontaktblechs 3 und der Heizwiderstände 2 kann das Gehäuse 1 verpresst werden, um die Wärmeankopplung der Heizwiderstände 2 an das Gehäuse 1 zu verbessern.After insertion of the contact sheet 3 and the heating resistors 2 can the case 1 be pressed to the heat coupling of the heating resistors 2 to the housing 1 to improve.

Die Eloxalschicht 4 kann eine Dicke von mehr als 20 μm haben, beispielsweise 30 μm oder mehr.The anodized layer 4 may have a thickness of more than 20 μm, for example 30 μm or more.

Das in den 2 bis 4 dargestellte Kontaktblech 3 hat auf seiner Vorderseite Vorsprünge 5, 6 zum Positionieren der Heizwiderstände 2. Diese Vorsprünge 5, 6 definieren Fächer 7, in denen die Heizwiderstände 2 sitzen; beispielsweise können die Heizwiderstände 2 in den Fächern 7 zwischen den Vorsprüngen 5, 6 eingeklemmt sein. Das Kontaktblech 3 wurde auf seiner Vorderseite und auf seiner Rückseite mit einer Eloxalschicht 4 versehen, die danach im Bereich der Fächer 7 wieder von der Vorderseite entfernt wurde, beispielsweise durch Bestrahlen mit intensivem Laserlicht. Zwischen den Fächern 7 ist die Vorderseite des Kontaktblechs 3 von der Eloxalschicht 4 bedeckt.That in the 2 to 4 illustrated contact plate 3 has projections on its front 5 . 6 for positioning the heating resistors 2 , These projections 5 . 6 define fans 7 in which the heating resistors 2 to sit; For example, the heating resistors 2 in the subjects 7 between the projections 5 . 6 be trapped. The contact sheet 3 was on his front and on his back with an anodized layer 4 afterwards, in the field of subjects 7 was removed again from the front, for example by irradiation with intense laser light. Between the subjects 7 is the front of the contact sheet 3 from the anodizing layer 4 covered.

Ein Endabschnitt des Kontaktblechs 3 ist ebenfalls frei von der Eloxalschicht 4, damit dieser Endabschnitt zum elektrischen Anschließen des Heizstabs verwendet werden kann.An end portion of the contact sheet 3 is also free of the anodizing layer 4 so that this end section can be used for the electrical connection of the heating element.

Ein Teil der Vorsprünge, die Fächer für die Heizwiderstände 2 definieren, 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 the projections, the compartments for the heating resistors 2 can define 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 Heizwiderstände 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 Heizwiderstände 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 Heizwiderständen 2 anliegen und die Längskante des Kontaktblechs 3 von den Heizwiderständen 2 abgewandt ist. Auf diese Weise kann die Gefahr einer Beschädigung der Heizwiderstände 2 durch Klemmkräfte des Kontaktblechs 3 reduziert werden.In addition, projections for positioning the heating resistors 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 resistors 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 resistors 2 abut and the longitudinal edge of the contact sheet 3 from the heating resistors 2 turned away. In this way, the risk of damaging the heating resistors 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 102009013927 A1 [0002] DE 102009013927 A1 [0002]
  • DE 102013111811 A1 [0004] DE 102013111811 A1 [0004]

Claims (11)

Verfahren zum Herstellen eines Kontaktblechs (3) für einen Heizstab, wobei das Kontaktblech (3) aus einem Streifen aus Aluminium hergestellt wird, indem in dem Streifen durch Umformen auf einer Vorderseite Fächer (7) zur Aufnahme von keramischen Heizwiderständen (2) gebildet werden, die Vorderseite sowie die Rückseite des Streifens mit einer Eloxalschicht (4) versehen werden, und die Eloxalschicht (4) in den Fächern (7) des Streifens entfernt wird.Method for producing a contact sheet ( 3 ) for a heating rod, wherein the contact plate ( 3 ) is made of a strip of aluminum by forming in the strip by forming on a front side compartments ( 7 ) for receiving ceramic heating resistors ( 2 ), the front side and the back side of the strip with an anodized layer ( 4 ), and the anodizing layer ( 4 ) in the subjects ( 7 ) of the strip is removed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eloxalschicht (4) in den Fächern (7) mittels eines Lasers entfernt wird.Method according to claim 1, characterized in that the anodized layer ( 4 ) in the subjects ( 7 ) is removed by means of a laser. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vorder- und Rückseite eines Endabschnitts des Streifens nicht mit der Eloxalschicht (4) versehen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the front and rear side of an end section of the strip do not interfere with the anodized layer ( 4 ). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fächer durch Vorsprünge (5, 6) definiert werden, wobei wenigstens ein Teil der Vorsprünge Laschen sind, die aus dem Streifen ausgeschnitten und herausgebogen sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compartments are formed by projections ( 5 . 6 ), wherein at least a part of the projections are tabs which are cut out of the strip and bent out. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fächer durch Vorsprünge (5, 6) definiert werden, wobei wenigstens ein Teil der Vorsprünge umgebogene Randabschnitte des Streifen sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compartments are formed by projections ( 5 . 6 ) are defined, wherein at least a part of the projections are bent edge portions of the strip. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen die keramischen Heizwiderstände (2) in den Fächern einklemmt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip the ceramic heating resistors ( 2 ) in the compartments. Verfahren zum Herstellen eines Heizstabs, wobei ein Kontaktblech nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt wird, in die Fächer (7) desMethod for producing a heating rod, wherein a contact plate according to one of the preceding claims is produced, into the compartments ( 7 ) of Verfahren zum Herstellen eines Heizstabs, wobei ein Kontaktblech nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt wird, in die Fächer (7) des Kontaktblechs (3) keramische Heizwiderstände (2) gelegt und von einem Kontaktelement bedeckt werden.Method for producing a heating rod, wherein a contact plate according to one of the preceding claims is produced, into the compartments ( 7 ) of the contact sheet ( 3 ) ceramic heating resistors ( 2 ) and covered by a contact element. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement Teil eines Gehäuses (1) ist, vorzugsweise eine Gehäusewand ist.Method according to claim 7, characterized in that the contact element is part of a housing ( 1 ), preferably a housing wall. Kontaktblech für einen Heizstab, wobei das Kontaktblech (3) ein Aluminiumstreifen ist, der Vorsprünge (5, 6) aufweist, die auf einer Vorderseite Fächer (7) für keramische Heizwiderstände (2) definieren, und auf seiner Vorderseite außerhalb der Fächer (7) sowie auf seiner Rückseite von einer Eloxalschicht (4) bedeckt ist.Contact plate for a heating rod, wherein the contact plate ( 3 ) is an aluminum strip, the projections ( 5 . 6 ), which on a front side compartments ( 7 ) for ceramic heating resistors ( 2 ), and on its front side outside the compartments ( 7 ) and on its reverse side from an anodizing layer ( 4 ) is covered. Heizstab mit einem Kontaktblech nach Anspruch 9, in den Fächern (7) des Kontaktblechs (3) angeordneten Heizwiderständen (2) und einem Kontaktelement, das die von dem Kontaktblech (3) abgewandte Seite der Heizwiderstände (2) elektrisch kontaktiert.Heating rod with a contact plate according to claim 9, in the subjects ( 7 ) of the contact sheet ( 3 ) arranged heating resistors ( 2 ) and a contact element, that of the contact plate ( 3 ) side facing away from the heating resistors ( 2 ) contacted electrically.
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