DE10225949B4

DE10225949B4 - Electric pipe heating

Info

Publication number: DE10225949B4
Application number: DE2002125949
Authority: DE
Inventors: Johannes Popp; Martin Graf; Volker Sandtrock; Bernd Dipl.-Ing. Merz
Original assignee: APAG Elektronik AG; Sidler GmbH and Co
Current assignee: APAG Elektronik AG; Sidler GmbH and Co
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: DE10225949A1

Abstract

Elektrische Rohrheizung (1) zum Beheizen des durch ein Rohr (2) strömenden Fluids, bei der mindestens ein Heizelement (4, 5, 6) aus Kunststoff-Widerstandsmaterial im lichten Querschnitt des Rohrs (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass, gesehen in Strömungsrichtung (3) des Fluids, axial hintereinander eine Lochscheibe, eine Prallscheibe und eine Siebscheibe angeordnet sind, von denen mindestens eine als Heizelement (4, 5, 6) ausgebildet ist.Electrical pipe heater (1) for heating the fluid flowing through a pipe (2), in which at least one heating element (4, 5, 6) made of plastic resistance material is arranged in the clear cross section of the pipe (2), characterized in that, seen A perforated disk, a baffle disk and a sieve disk are arranged axially one behind the other in the direction of flow (3) of the fluid, at least one of which is designed as a heating element (4, 5, 6).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Rohrheizung zum Beheizen des durch ein Rohr strömenden Fluids, bei der mindestens ein Heizelement aus Kunststoff-Widerstandsmaterial im lichten Querschnitt des Rohrs angeordnet ist.The invention relates to an electrical Pipe heater for heating the fluid flowing through a pipe, at least a heating element made of plastic resistance material is arranged in the clear cross section of the tube.

Eine derartige elektrische Rohrheizung ist beispielsweise durch DE 37 16 142 A1 bekannt geworden.Such an electrical pipe heater is, for example, by DE 37 16 142 A1 known.

Es besteht vorwiegend in der Automobil-Industrie das Problem des Mediumvereisens von Rohren oder rohrähnlichen Leitungen. Dies führt insbesondere zu einer Reduzierung des Mediumdurchsatzes oder aber auch zu einer mechanischen Beschädigung von stromabwärts liegenden Aggregaten (z.B. Turbolader).It mainly exists in the automotive industry the problem of medium icing of pipes or pipe-like Cables. this leads to in particular to reduce the medium throughput or mechanical damage from downstream horizontal units (e.g. turbocharger).

Aus der eingangs genannten DE 37 16 142 A1 ist eine elektrische Rohrheizung zum Erhitzen von Dieselkraftstoff unter Verwendung eines schichtstoffförmigen Heizelements aus leitfähigem Polymer bekannt, mit dem der Dieselkraftstoff vor einer Filtration erhitzt wird. Das Heizelement enthält bevorzugt ein leitfähiges Polymer, welches sandwichartig zwischen zwei folienförmigen Metallelektroden angeordnet ist.From the above DE 37 16 142 A1 An electric pipe heater for heating diesel fuel using a laminate-shaped heating element made of conductive polymer is known, with which the diesel fuel is heated before filtration. The heating element preferably contains a conductive polymer which is sandwiched between two foil-shaped metal electrodes.

Weiterhin ist aus der CH 313229 eine Rohrheizung zum Vorwärmen der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine bekannt, um das Anlaufen der Maschine im kalten Zustand zu erleichtern. Die Rohrheizung weist ein oder mehrere hintereinander angeordnete elektrisch erhitzbare, aus Metallgaze gebildete Heizelemente auf, durch welche die Ansaugluft hindurchströmt.Furthermore, one is from CH 313229 Pipe heating for preheating the intake air of an internal combustion engine known to start to facilitate the machine when cold. The pipe heater points one or more electrically heatable heating elements formed from metal gauze through which the intake air flowing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrheizung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass der Wärmeübergang von den Heizelement auf das strömende Fluid gesteigert wird.The invention has for its object a To improve pipe heating of the type mentioned so that the Heat transfer from the heating element to the flowing one Fluid is increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass, gesehen in Strömungsrichtung des Fluids, axial hintereinander eine Lochscheibe, eine Prallscheibe und eine Siebscheibe angeordnet sind, von denen mindestens eine als Heizelement ausgebildet ist.This object is achieved according to the invention solved, that, seen in the flow direction of the Fluids, axially one behind the other a perforated disk, a baffle disk and a screen disc are arranged, of which at least one is designed as a heating element.

Durch diese Maßnahme wird das Fluid labyrinthartig an dem bzw. den Heizelementen vorbeigeleitet, wodurch die Heizoberfläche vergrößert und daher eine bessere Heizleistung bewirkt wird. Außerdem entsteht durch die labyrinthartige Führung eine Verwirbelung des Fluids, wodurch darin eventuell vorhandene Eispartikel verstärkt geschmolzen werden. Bevorzugt ist dabei der Durchmesser der Prallscheibe größer als der Lochdurchmesser der Lochscheibe und als der Siebdurchmesser der Siebscheibe.This measure makes the fluid labyrinthine bypassed the heating element or elements, which increases the heating surface and therefore better heating performance is effected. Also created by the labyrinthine guide a swirling of the fluid, thereby possibly existing in it Ice particles reinforced be melted. The diameter of the baffle plate is preferred larger than the hole diameter of the perforated disc and as the sieve diameter the sieve.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind elektrische Anschlusskontakte als Einlegeteile in das bzw. jedes Heizelement eingebettet. Durch diese Maßnahme ist ein optimaler elektrisch leitender Kontakt zwischen den Anschlusskontakten und dem bzw. jedem Heizelement gegeben.In preferred embodiments the invention are electrical connection contacts as inserts embedded in the or each heating element. By this measure is an optimal electrically conductive contact between the connection contacts and given the or each heating element.

Vorzugsweise sind mehrere Heizelemente mit axialem Abstand nebeneinander auf zwei als Kontaktstäbe ausgebildeten Anschlusskontakten angeordnet, wobei die Kontaktstäbe auch zwischen den Heizelementen mit dem Kunststoff-Widerstandsmaterial umspritzt sein können. In diesem Fall können alle Heizelemente als ein einstückiges Spritzgussteil hergestellt werden.Preferably, several heating elements are included axial distance next to each other on two designed as contact rods Arranged contacts, the contact rods also can be encapsulated between the heating elements with the plastic resistance material. In in this case everyone can Heating elements as one piece Injection molded part to be made.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention result itself from the description and the drawing. Likewise, the the above-mentioned and the features listed further according to the invention individually for themselves or more than one can be used in any combination. The embodiments shown and described are not as final enumeration to understand, but rather have exemplary character for the description the invention.

Es zeigen:Show it:

1 die erfindungsgemäße Rohrheizung in einem Längsschnitt; 1 the pipe heating according to the invention in a longitudinal section;

2 ein als Siebscheibe mit eckigen Sieblöchern ausgebildetes Heizelement der Rohrheizung; und 2 a heating element of the tubular heater designed as a sieve disk with angular sieve holes; and

3 ein als Siebscheibe mit runden Sieblöchern ausgebildetes Heizelement der Rohrheizung. 3 a tubular heating element designed as a sieve disk with round sieve holes.

Die in 1 gezeigte Rohrheizung 1 ist in einem Rohr 2 angeordnet und dient zum Erwärmen der das Rohr 2 in Pfeilrichtung 3 durchströmenden Luft, um darin eventuell vorhandene Eispartikel zu schmelzen. Die geschmolzenen Eispartikel treten in flüssiger Form aus der Rohrheizung 1 aus, so dass sie in den stromabwärts angeordneten Aggregaten (z.B. im Turbolader eines Fahrzeugs) keine mechanische Beschädigung hervorrufen können.In the 1 pipe heating shown 1 is in a tube 2 arranged and used to heat the tube 2 in the direction of the arrow 3 air flowing through to melt any ice particles that may be present. The melted ice particles come out of the pipe heating in liquid form 1 so that they cannot cause any mechanical damage in the downstream units (e.g. in the turbocharger of a vehicle).

Die Rohrheizung 1 umfasst drei scheibenförmige Heizelemente 4, 5, 6 aus elektrisch leitfähigem Kunststoff-Widerstandsmaterial, die koaxial zueinander und mit axialem Abstand nebeneinander im lichten Querschnitt des Rohrs 2 angeordnet sind, sowie zwei in den Heizelementen 4, 5, 6 eingebettete parallele Kontaktstäbe 7, die zugleich auch die Heizelemente in Position halten. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die aus dem Rohr 2 nach außen vorstehenden Enden der Kontaktstäbe 7 fließt ein elektrischer Strom über die Heizelemente 4, 5, 6, die sich dadurch erwärmen.The pipe heater 1 comprises three disc-shaped heating elements 4 . 5 . 6 Made of electrically conductive plastic resistance material, which are coaxial to each other and with an axial distance next to each other in the clear cross section of the tube 2 are arranged, as well as two in the heating elements 4 . 5 . 6 embedded parallel contact bars 7 which also hold the heating elements in position. When applying an electrical voltage to that from the pipe 2 outwardly projecting ends of the contact rods 7 an electric current flows over the heating elements 4 . 5 . 6 that warm up.

Das Rohr 2 ist aus zwei Rohrteilen 8, 9 unter Bildung eines erweiterten Ringraums 10 zusammengesteckt, in welchem die drei Heizelemente 4, 5 ,6 aufgenommen sind. Dabei liegt das hintere Heizelement 6 an einer Ringschulter 11 des einen Rohrteils 8 an. Das vordere Heizelement 4 ist als Lochscheibe, das mittlere Heizelement 5 als Prallscheibe und das hintere Heizelement 6 als Siebscheibe mit jeweils gleichem Außendurchmesser ausgebildet, welcher größer als der lichte Querschnitt des Rohrs 2 ist. Der Siebquerschnitt des als Siebscheibe ausgebildeten Heizelements 6 ist kleiner als der Außendurchmesser und entspricht im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa dem Lochdurchmesser des als Lochscheibe ausgebildeten Heizelements 4. Die Sieböffnungen 12 der Siebscheibe begrenzen die Korngröße der zu schmelzenden Eispartikel, falls diese nicht vollständig flüssig werden, d.h., die Maschenweite der Siebscheibe bestimmt die Größe der Restpartikel, die theoretisch stromabwärts noch vorhanden sein können. Die Sieböffnungen 12 können, wie in 2 und 3 gezeigt, insbesondere rund oder quadratisch sein.The pipe 2 is made of two pipe parts 8th . 9 forming an enlarged annulus 10 put together in which the three heating elements 4 . 5 . 6 are included. The rear heater is located ment 6 on a ring shoulder 11 of a pipe part 8th on. The front heating element 4 is the perforated disc, the middle heating element 5 as a baffle plate and the rear heating element 6 designed as a sieve with the same outer diameter, which is larger than the clear cross-section of the tube 2 is. The sieve cross section of the heating element designed as a sieve disk 6 is smaller than the outer diameter and corresponds approximately to the hole diameter of the heating element designed as a perforated disk in the exemplary embodiment shown 4 , The sieve openings 12 of the sieve disc limit the grain size of the ice particles to be melted if they do not become completely liquid, ie the mesh size of the sieve disc determines the size of the remaining particles, which theoretically can still be present downstream. The sieve openings 12 can, as in 2 and 3 shown, in particular be round or square.

Durch die Heizelemente 4, 5, 6 wird die im Rohr 2 strömende Luft, wie durch die Strömungspfeile 13 angedeutet, umgelenkt und gezwungen, labyrinthartig zwischen den Heizelementen 4, 5 radial nach außen in den erweiterten Ringraum 10 und von dort zwischen den Heizelementen 5, 6 wieder radial nach innen zu strömen. Dadurch treten eine verstärkte Luftverwirbelung und ein vergrößerter Oberflächenkontakt zwischen der Luft und den Heizelementen 4, 5, 6 auf, wodurch die Lufterwärmung nachhaltig gefördert wird und vorhandene Eispartikel schneller geschmolzen werden.Through the heating elements 4 . 5 . 6 will be in the tube 2 flowing air, like through the flow arrows 13 indicated, deflected and forced, like a labyrinth between the heating elements 4 . 5 radially outwards into the enlarged annulus 10 and from there between the heating elements 5 . 6 to flow radially inward again. This causes increased air turbulence and increased surface contact between the air and the heating elements 4 . 5 . 6 which sustainably promotes air heating and which melts existing ice particles faster.

Claims

Electric pipe heating ( 1 ) for heating the through a pipe ( 2 ) flowing fluid, in which at least one heating element ( 4 . 5 . 6 ) made of plastic resistance material in the clear cross section of the tube ( 2 ) is arranged, characterized in that, viewed in the direction of flow ( 3 ) of the fluid, axially one behind the other a perforated disk, a baffle disk and a sieve disk, of which at least one is used as a heating element ( 4 . 5 . 6 ) is trained.

Pipe heater according to claim 1, characterized in that the diameter of the baffle plate is smaller than the clear cross section of the pipe area in which the baffle plate is arranged.

Pipe heater according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the baffle plate is larger than the hole diameter the perforated disc and as the sieve diameter of the sieve disc.

Pipe heater according to one of the preceding claims, characterized in that the perforated disk, the baffle disk and the sieve disk are each used as a heating element ( 4 . 5 . 6 ) are trained.

Pipe heater according to one of the preceding claims, characterized characterized that all heating elements as a one-story injection molded part are trained.

Pipe heater according to one of the preceding claims, characterized in that electrical connection contacts as insert parts in the or each heating element ( 4 . 5 . 6 ) are embedded.

Pipe heater according to one of the preceding claims, characterized in that several heating elements ( 4 . 5 . 6 ) with axial spacing next to each other on two as contact bars ( 7 ) trained connection contacts is arranged.

Pipe heater according to one of the preceding claims, characterized in that the or each heating element ( 4 . 5 . 6 ) in a radially enlarged annulus ( 10 ) of the pipe ( 2 ) is arranged.

Use of pipe heating ( 1 ) according to one of the preceding claims in a turbocharger of a vehicle.