DE102022110017A1

DE102022110017A1 - Durchlauferhitzer für Automobile

Info

Publication number: DE102022110017A1
Application number: DE102022110017.0A
Authority: DE
Inventors: Johannes Hasenkamp
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2022-04-26
Publication date: 2022-12-22
Also published as: US20220404064A1; CN218217702U; CN115499954A

Abstract

Beschrieben wird ein Durchlauferhitzer für Automobile, mit einem Metallgehäuse (1), das einen Gehäuseinnenraum umgibt, in dem ein Strömungskanal für zu erwärmende Flüssigkeit von einem Flüssigkeitseinlass (2) zu einem Flüssigkeitsauslass (3) verläuft, einem Heizwiderstand (4), der in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, um von dem Flüssigkeitseinlass (2) zu dem Flüssigkeitsauslass (3) strömende Flüssigkeit zu erwärmen, einer Wand (7), die den Strömungskanal für zu erwärmende Flüssigkeit von einem trockenen Teil des Gehäuseinnenraums trennt, und einer Steuerungselektronik (8), die in dem trockenen Teil des Gehäuseinnenraums angeordnet ist, und einem Gehäusedeckel (10, 11) aus Metall. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Metallgehäuse (1) eine umlaufende Nut (13) aufweist, in die der Gehäusedeckel (10, 11) eingreift, und dass die umlaufende Nut (13) Klebstoff (14) enthält, durch den der Gehäusedeckel (10, 11) in der umlaufenden Nut (13) mit dem Metallgehäuse (1) verklebt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer für Automobile. Ein Durchlauferhitzer mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus DE 10 2017 121 341 B4 bekannt.
Durchlauferhitzer werden in Automobilen benötigt, um verschiedene Flüssigkeiten, insbesondere Wasser oder wässrige Lösungen, zu erwärmen. Ständige Ziele bei der Entwicklung von Durchlauferhitzern für Automobile sind ein kompaktes Design, geringe Herstellungskosten, hohe Sicherheit und eine hohe Effizienz, so dass eine große Flüssigkeitsmenge in kurzer Zeit aufgeheizt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Ziele in noch größerem Umfang zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Durchlauferhitzer gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein erfindungsgemäßer Durchlauferhitzer hat ein Metallgehäuse, in dem ein elektrischer Heizwiderstand sowie eine Steuerungselektronik angeordnet sind, und einen Gehäusedeckel aus Metall, der mit dem Metallgehäuse verklebt ist. Das Metallgehäuse hat dazu eine umlaufende Nut, in die der Gehäusedeckel hineinragt und in der Klebstoff angeordnet ist. Auf diese Weise kann kostengünstig eine abgedichtete Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Metallgehäuse erreicht werden, so dass die Steuerungselektronik in dem Metallgehäuse vor Spritzwasser und ähnlichen Umwelteinflüssen zuverlässig geschützt ist. Zudem sorgt die Verklebung dafür, dass unbefugtes Öffnen erschwert und gegebenenfalls leicht erkannt werden kann. Auf eine aufwendige Versiegelung oder manipulationssichere Verschraubung kann somit verzichtet werden.
Als Klebstoff sind beispielsweise feuchtigkeitsaushärtende Klebstoffe, wärmeauserhärtende Klebstoffe und Zweikomponenten-Klebstoffe geeignet. Insbesondere Klebstoffe auf Silikonbasis sind gut geeignet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Gehäusedeckel und/oder eine oder beide Seitenwände der umlaufenden Nut Klemmrippen aufweisen. Vorteilhaft kann so zuverlässig mit geringem Aufwand ein elektrischer Kontakt zwischen Metallgehäuse und Gehäusedeckel gewährleistet werden. Eine Erdung der Außenseite des Durchlauferhitzers ist somit problemlos möglich, was bei Betriebsspannungen von 200 V oder mehr aus Sicherheitsgründen wichtig ist. Bevorzugt sind beide Seitenwände der umlaufenden Nut mit Klemmrippen versehen, die an dem Gehäusedeckel anliegen. Der Deckel kann dann kostengünstig als Blechteil hergestellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Gehäusedeckel einen abgebogenen Randabschnitt aufweist, der in der umlaufenden Nut angeordnet ist. Bei der Montage kann dann der Gehäusedeckel gegen das Metallgehäuse gedrückt werden, so dass der Randabschnitt in der umlaufenden Nut sitzt und ein an den Randabschnitt angrenzender Abschnitt des Deckels auf einer Seitenwand der umlaufenden Nut aufliegt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Heizwiderstand in Form von einer oder mehreren Leiterbahnen ausgebildet ist, die auf einer Metallplatte angeordnet sind. Beispielsweise kann die Metallplatte eine elektrisch isolierende Schicht tragen, etwa eine Oxidschicht, auf die dann die dann Leiterbahnen aufgebracht wurden, etwa durch Aufdrucken oder Aufsprühen. Die Metallplatte kann vorteilhaft so in dem Metallgehäuse angeordnet sein, dass sie den Strömungskanal, der zu erwärmende Flüssigkeit von dem Flüssigkeitseinlass zu dem Flüssigkeitsauslass des Metallgehäuses führt, begrenzt. Im Betrieb strömt dann zu erwärmende Flüssigkeit an einer Fläche der Metallplatte entlang, während eine gegenüberliegende Seite der Metallplatte im Betrieb trocken bleibt.
Ein trockener Teil des Gehäuseinnenraums, in dem die Steuerungselektronik angeordnet ist, kann dabei von dem Strömungskanal durch eine den Heizwiderstand tragende Metallplatte abgetrennt sein. In diesem Fall bildet die den Heizwiderstand tragende Metallplatte also eine Wand des Durchlauferhitzers. Der trockene Teil des Gehäuseinnenraums, in dem die Steuerungselektronik angeordnet ist, kann aber auch durch eine andere Wand, etwa eine einstückig mit dem Metallgehäuse ausgebildete Wand, von dem Strömungskanal getrennt sein. Beispielsweise kann der Strömungskanal zwischen der den Heizwiderstand tragenden Metallplatte und einer einstückig mit dem Metallgehäuse ausgebildeten Wand, die im Rahmen von Herstellungstoleranzen parallel zu der Metallplatte ist, verlaufen.
Obwohl mit „Deckel“ oft Bauteile bezeichnet werden, die später oben auf einer Vorrichtung sitzen, kann das im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung als Gehäusedeckel bezeichnet Bauteil in jeder beliebigen räumlichen Orientierung zu dem Metallgehäuse des Durchlauferhitzers angeordnet sein und beispielsweise auch „unten“ an dem Metallgehäuse des Durchlauferhitzers befestigt sein.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Metallgehäuse an zwei gegenüberliegenden Seiten einen Gehäusedeckel trägt. Das Metallgehäuse hat dann an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils eine umlaufende Nut, in die jeweils einer der beiden Gehäusedeckel eingreift und dort mittels Klebstoff gehalten ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers,
2 eine Schnittansicht zu 1,
3 eine schematische Detailansicht des Metallgehäuses des Durchlauferhitzers; und
4 eine Schnittansicht eines Details des Durchlauferhitzers.

In 1 ist ein Durchlauferhitzer für Automobile gezeigt, mit dem Wasser oder wässrige Flüssigkeiten erwärmt werden können. 2 zeigt eine Schnittansicht dieses Durchlauferhitzers entlang der Schnittlinie BB. Der Durchlauferhitzer 1 hat ein Metallgehäuse 1, das einen Flüssigkeitseinlass 2 und einen Flüssigkeitsauslass 3 aufweist und verschieden elektrische Steckverbinder 20, 21 trägt, beispielsweise einen Steckverbinder zur Versorgung des Durchlauferhitzers mit Hochspannung, z.B. 200 V bis 800 V, und einen Steckverbinder zur Kommunikation mit einem Steuergerät eines Automobils.
In dem Metallgehäuse 1 ist ein elektrischer Heizwiderstand 4 angeordnet, der beispielsweise als Leiterbahn auf einer Metallplatte 5 ausgebildet sein kann. Ein geeigneter Heizwiderstand kann beispielsweise als eine aufgesprühte oder aufgedruckte Schicht ausgebildet sein, die auf einer elektrisch isolierenden Zwischenschicht, etwa einer Oxidschicht, liegt. Die Metallplatte 5 kann Wärmeabgabeelemente 6 tragen, beispielsweise Wellrippen aus Blech, um die Wärmeabgabe an eine zu erwärmende Flüssigkeit zu verbessern.
In einem von dem Metallgehäuse 1 umgebenen Innenraum verläuft ein Strömungskanal von dem Flüssigkeitseinlass 2 zu dem Flüssigkeitsauslass 3, der zu erwärmende Flüssigkeit an der Metallplatte 5 vorbeiführt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft ein Abschnitt des Strömungskanals zwischen der Metallplatte 5 und einer Wand 7 des Metallgehäuses 1. Die Wand 7 trennt also den Strömungskanal von einem trockenen Teil des Gehäuseinnenraums, in dem eine Steuerungselektronik 8 angeordnet ist, beispielsweise in Form einer Leiterplatte mit elektronischen Bauelementen. Die Steuerungselektronik 8 kann beispielsweise über einen Kontaktstift 9 elektrisch mit dem Heizwiderstand 4 verbunden sein.
Das Metallgehäuse 1 trägt einen Gehäusedeckel 10 aus Metall, der den trockenen Teil des Gehäuseinnenraums verschließt und die darin angeordnete Steuerungselektronik 8 bedeckt. An einer gegenüberliegenden Seite kann das Metallgehäuse 1 einen zweiten Gehäusedeckel 11 aus Metall tragen.
Der Gehäusedeckel 10 sowie der Gehäusedeckel 11 haben jeweils einen abgebogenen Randabschnitt 12, der in eine umlaufende Nut 13 des Metallgehäuses 1 eingreift. 3 zeigt eine Detailansicht einer solchen Nut 13 und 4 eine schematische Schnittansicht der Nut 13 mit Gehäusedeckel 11.
Die Nuten 13 sind mit Klebstoff 14 gefüllt, beispielsweise einem Klebstoff auf Silikonbasis. Die Gehäusedeckel 10, 11 sind also mit dem Metallgehäuse 1 verklebt. Die Seitenwände der Nuten 13 können Klemmrippen 15 aufweisen, die an dem abgebogenen Randabschnitt 12 des Gehäusedeckels 10, 11 anliegen. Vorteilhaft kann so elektrischer Kontakt zwischen Metallgehäuse 1 und den Gehäusedeckeln 10, 11 sichergestellt werden, was eine Erdung vereinfacht.
Bei der Montage wird zunächst Klebstoff in eine umlaufende Nut 12 des Metallgehäuses 1 gefüllt und dann der Gehäusedeckel 10, 11 auf das Metallgehäuse 1 aufgesetzt. Dabei wird der umgebogene Randabschnitt in die Nut 12 und den Klebstoff 14 gedrückt, bis der Gehäusedeckel 10, 11 auf einer Wand 16 der umlaufenden Nut 12 aufliegt. Vorteilhaft kann so mit geringem Aufwand das Metallgehäuse 1 luft- und flüssigkeitsdicht verschlossen werden und insbesondere ein großer Dichtungsweg auf kleinem Raum realisiert werden.
Die Auflage des Gehäusedeckels 10, 11 auf einer umlaufenden (innenliegenden) Wand 16 erweist sich sowohl für die Montage (fester Anschlag) als auch für eine zeitnahe Dichtprüfung als vorteilhaft. Die Unterkante des Gehäusedeckels 10 hat fertigungstechnisch Toleranzen, die durch einen Spalt aufgenommen werden. Der Spalt zwischen Gehäusedeckel 10, 11 und Nutgrund ist so bemessen das der Gehäusedeckel 10,11 an dieser Stelle in jedem Fall umlaufend von Klebstoff 14 benetzt wird so dass ein möglichst langer Dichtungsweg entsteht.
Die Umlenkung des Dichtungsweges um 180° um die eintauchende Kante des Gehäusedeckels 10, 11 erhöht zusätzlich die Sicherheit gegen eine äußere Einwirkung von spitzen Gegenständen oder einen scharfen Wasserstrahl. Die Klemmrippen 15 übernehmen zusätzlich die Zentrierung des Gehäusedeckels 10, 11 mit dem Metallgehäuse 1.
Bezugszeichenliste

1: Metallgehäuse
2: Flüssigkeitseinlass
3: Flüssigkeitsauslass
4: Heizwiderstand
5: Metallplatte
6: Wärmeabgabeelement
7: Wand
8: Steuerungselektronik
9: Kontaktstift
10: Gehäusedeckel
11: Gehäusedeckel
12: Randabschnitt
13: Nut
14: Klebstoff
15: Klemmrippe
16: Wand
20: Steckverbinder
21: Steckverbinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017121341 B4 [0001]

Claims

Durchlauferhitzer für Automobile, mit einem Metallgehäuse (1), das einen Gehäuseinnenraum umgibt, in dem ein Strömungskanal für zu erwärmende Flüssigkeit von einem Flüssigkeitseinlass (2) zu einem Flüssigkeitsauslass (3) verläuft, einem Heizwiderstand (4), der in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, um von dem Flüssigkeitseinlass (2) zu dem Flüssigkeitsauslass (3) strömende Flüssigkeit zu erwärmen, einer Wand (7), die den Strömungskanal für zu erwärmende Flüssigkeit von einem trockenen Teil des Gehäuseinnenraums trennt, und einer Steuerungselektronik (8), die in dem trockenen Teil des Gehäuseinnenraums angeordnet ist, und einem Gehäusedeckel (10, 11) aus Metall, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (1) eine umlaufende Nut (13) aufweist, in die der Gehäusedeckel (10, 11) eingreift, und dass die umlaufende Nut (13) Klebstoff (14) enthält, durch den der Gehäusedeckel (10, 11) in der umlaufenden Nut (13) mit dem Metallgehäuse (1) verklebt ist.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wand der umlaufenden Nut (13) des Metallgehäuses (1) und/oder der Gehäusedeckel (10, 11) Klemmrippen (15) aufweist, die einen elektrischen Kontakt zwischen Metallgehäuse (1) und Gehäusedeckel (10, 11) herstellen.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seitenwände der umlaufenden Nut (13) Klemmrippen (15) aufweisen, die an dem Gehäusedeckel (10, 11) anliegen und diesen kontaktieren.
Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (10,11) mit dem Metallgehäuse (1) durch einen Klebstoff (14) auf Silikonbasis verklebt ist.
Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (10,11) auf einer der beiden Seitenwände der Nut (13) aufliegt.
Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand (4) als Leiterbahn auf einer Metallplatte (5) ausgebildet ist, die den Strömungskanal begrenzt.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal zwischen der Wand (7) und der Metallplatte (5) verläuft.
Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (10, 11) einen abgebogenen Randabschnitt (12) aufweist, der in der umlaufenden Nut (13) angeordnet ist.
Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (1) an einer dem Gehäusedeckel (10) gegenüberliegenden Seite eine zweite umlaufende Nut (13) aufweist, in die ein Randbereich eines zweiten Deckels (11) eingreift, und der Randbereich des zweiten Deckels (11) in der zweiten umlaufenden Nut (13) mit dem Metallgehäuse (1) verklebt ist.
Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (1) einen ersten Steckverbinder zum Anschluss an eine Hochspannungsquelle und einen zweiten Steckverbinder zur Kommunikation mit einem Steuergerät eines Automobils trägt.