DE10303133A1 - Heizeinrichtung, insbesondere thermostatisches Arbeitselement mit einer solchen Heizeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein thermostatisches Arbeitselement, mit einer elektrischen Heizpatrone, die eine Rohrhülse mit einem Flansch an einem Ende aufweist und mit diesem Ende in einem Halter aufgenommen ist. Die Heizpatrone ist mit ihrem den Flansch aufweisenden Ende direkt in den Halter, vorzugsweise bei dessen Formgebung, eingebettet und mit diesem fest zu einer Baueinheit verbunden. Bei Ausbildung des Halters als Kunststoffformteil ist die Heizpatrone mit ihrem Ende vom Material des Halters umspritzt. Die Heizeinrichtung stellt mitsamt dem Halter ein in ein thermostatisches Arbeitselement, z. B. Thermostatventil, einzubauendes Bauteil dar oder sie ist dann, wenn der Halter aus einem Gehäusebauteil eines thermostatischen Arbeitselements, z. B. Thermostatventils, gebildet ist, direkt mit diesem Gehäusebauteil zu einer Baueinheit vereinigt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein thermostatisches Arbeitselement mit einer solchen Heizeinrichtung.
• Es ist eine Heizeinrichtung dieser Art bekannt ( DE 20004518 U1 ), bei der die elektrische Heizpatrone mit einem Endbereich derart in einem metallischen Halter aufgenommen ist, dass die Heizpatrone in Bezug auf den Halter ein axiales und auch radiales Bewegungsspiel hat. Hierzu ist bei der Herstellung der Halter mit einer besonders geformten Ringnut versehen, innerhalb der die Heizpatrone mit ihrem Flansch mit axialem und radialem Spiel aufgenommen und durch Umbördeln eines an die Ringnut anschließenden Ringbundes gegen Herausfallen gesichert ist. Eine Heizeinrichtung dieser Art hat sich als aufwändig, nicht ausreichend maßhaltig und nicht betriebssicher genug erwiesen, wobei auch die Festigkeit sehr zu wünschen lässt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die verbesserte Festigkeits-, Maßhaltigkeits- und Betriebssicherheits-Eigenschaften hat.
• Die Aufgabe ist bei einer Heizeinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 8. Die Heizeinrichtung gemäß der Erfindung weist im Vergleich zu der bekannten Heizeinrichtung verbesserte Festigkeits-, Maßhaltigkeits- und Betriebssicherheits-Eigenschaften auf. Die mechanische Festigkeit ist erheblich gesteigert, dadurch, dass die Heizpatrone endseitig mit ihrem Flansch direkt in den Halter eingebettet und mit diesem fest zu einer Baueinheit verbunden ist. Es ergibt sich dadurch eine gesteigerte Festigkeit sowohl für statische als auch für dynamische Belastungen. Ferner ergibt sich eine Qualitätsverbesserung und höhere Prozesssicherheit, nicht zuletzt durch Wegfall kritischer Verbindungsstellen. Aufgrund der festen Verbindung zu einer Baueinheit ist ein etwaiger Mittenversatz der Heizpatrone relativ zum Halter vermieden. Die Heizeinrichtung ist einfach, kostengünstig und betriebssicher.
• Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein besonders einfaches thermostatisches Arbeitslement, z.B. Thermostatventil, zu schaffen, das hinsichtlich der erforderlichen Bauteile und der entsprechenden Montageschritte vereinfacht ist und bezüglich der Montagegenauigkeit verbessert ist.
• Diese Aufgabe ist durch ein thermostatisches Arbeitselement, z.B. Thermostatventil, mit den Merkmalen im Anspruch 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale und Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen anschließenden Ansprüchen. Hierdurch ist eine besondere Vereinfachung erreicht, da die Heizpatrone, die direkt den Stößel des thermostatischen Arbeitselements, insbesondere Dehnstoffelements, bildet, direkt in den Gehäusebauteil des Arbeitselements, insbesondere Thermostatventils, bei dessen Formgebung eingebettet und mit diesem fest zu einer Baueinheit verbunden ist. Auf diese Weise ist die Abstützung des Stößels des Dehnstoffelements am Gehäusebauteil des Thermostatventils bewerkstelligt und zugleich die feste Halterung der den Stößel bildenden Heizpatrone am Gehäusebauteil erreicht. Bei einem derartigen Thermostatventil ist somit ein weiterer Wegfall von Bauteilen und eine weitere Reduzierung der Montageschritte erreicht. Ferner ergibt sich eine Toleranzreduzierung der Koaxialität der den Stößel bildenden Heizpatrone in Bezug auf die Innengeometrie des Gehäuses.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
• Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Hinweis auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Heizeinrichtung für ein thermostatisches Arbeitselement, insbesondere Thermostatventil, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
• 2 einen schematischen Schnitt eines Teils eines thermostatischen Arbeitselements in Form eines Thermostatventils mit direkt eingebetteter Heizeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, die zugleich den Stößel des Arbeitselements bildet.
• Während in 1 allein eine Heizeinrichtung gezeigt ist, die insbesondere für ein thermostatisches Arbeitselement, z.B. Thermostatventil, geeignet ist, ist in 2 eine Baueinheit aus Heizeinrichtung und thermostatischem Arbeitselement, insbesondere Thennostatventil, dargestellt.
• Die schematisch dargestellte Heizeinrichtung 10 weist eine elektrische Heizpatrone 11 und einen Halter 12 auf. Die Heizpatrone 11 weist eine Rohrhülse 13 auf, die am in der Zeichnung unteren Ende geschlossen ist und am gegenüberliegenden oberen Ende 15 einen Flansch 14 aufweist. Die Heizpatrone 11 ist mit diesem oberen Endbereich 15 im Inneren des Halters 12 aufgenommen. Dies geschieht in der Weise, dass die Heizpatrone 11 mit diesem den Flansch 14 aufweisenden Ende 15 direkt in den Halter 12, vorzugsweise bei dessen Formgebung, eingebettet und mit diesem fest zu einer Baueinheit verbunden ist. Der Halter 12 ist als Kunststoffformteil, inbesondere Kunststoffspritzteil, ausgebildet. Die Heizpatrone 11 ist mit ihrem Ende 15 vom Material dieses so gestalteten Halters 12 umfasst, insbesondere umspritzt.
• Der Flansch 14 der Heizpatrone 11 bildet ein mit der Rohrhülse 13 einstückiges und dabei vorzugsweise radial relativ weit ausladendes Teil, wodurch eine gute Verankerung innerhalb des Halters 12 beim Umspritzen erreicht wird.
• Die Rohrhülse 13 ist aus Metall gebildet, z.B. aus Edelstahl, Aluminium, Kupfer oder geeigneten Legierungen. Dabei ist die Rohrhülse 13 mitsamt ihrem Flansch 14 als Tiefziehbauteil ausgebildet und dadurch besonders einfach und kostengünstig und maßgenau herstellbar.
• Aufgrund der beschriebenen Gestaltung ist die Heizpatrone 11 im Endbereich 15 auf ihrer gesamten Außenfläche vom Material des Halters 12 umfasst und mit letzterem unbeweglich verbunden. Im Bereich des Flansches 14 führen aus dem Inneren der Heizpatrone 11 elektrische Leitungen 16 heraus, die in das Material des Halters 12 eingebettet sind, insbesondere von diesem Material umspritzt sind. Der Halter 12 weist einen damit fest verbundenen, vorzugsweise von dessen Material umspritzten oder angespritzten, schematisch angedeuteten Stecker 17 auf, zu dem die elektrischen Leitungen 16 geführt sind.
• Die beschriebene Heizeinrichtung 10 hat im Vergleich zu bekannten Heizelementen verbesserte Festigkeits-, Maßhaltigkeits- und Betriebssicherheits-Eigenschaften. Dadurch, dass der im Durchmesser relativ große Flansch 14 direkt in den Halter 12 eingebettet, insbesondere von dessen Material umspritzt ist, mitsamt dem daran anschließenden oberen Endbereich 15, ist gewährleistet, dass der Halter 12 einerseits und die Heizpatrone 11 andererseits passgenau in vorgegebener Weise miteinander fluchten und das ganze Bauteil maßgenau ist. Ein etwaiger Mittenversatz und eine etwaige Schrägstellung z.B. der Heizpatrone 11 in Bezug auf den Halter 12 ist vermieden. Vorteilhaft ist ferner eine Reduzierung der Bauteile der Heizeinrichtung 10 auf lediglich den Halter 12 und die Heizpatrone 11. Weitere Bauelemente sind nicht erforderlich. Damit entfallen auch dadurch sonst bedingte weitere Verbindungsstellen. Auf diese Weise ist eine Qualitätsverbesserung und eine höhere Prozesssicherheit erreicht. Ferner ergibt sich eine einfachere Gestaltung und durch den Wegfall zusätzlicher Bauteile eine deutliche Kostenreduzierung mit Verminderung des Herstellungsaufwandes. Die Heizpatrone 11 ist mit ihrem oberen Endbereich 15 auf ihrer gesamten Außenfläche vom Material des Halters 12 umfasst und mit letzterem unbeweglich und dauerhaft fest verbunden. Dadurch ergibt sich eine große mechanische Festigkeit sowohl für statische als auch für dynamische Belastungen. Insgesamt ist die Heizeinrichtung 10 einfach, kostengünstig und betriebssicher.
• In 2 ist schematisch ein thermostatisches Arbeitselement 20, z.B. in Form eines Thermostatventils. gezeigt, das mit einer elektrischen Heizeinrichtung 10 in der Gestaltung gemäß 1 ausgestattet ist. Die Heizeinrichtung 10 weist entsprechend 1 eine elektrische Heizpatrone 11 auf. Letztere weist eine Rohrhülse 13 mit einem Flansch 14 an einem Ende 15 auf und ist mit diesem Ende 15 in einem Halter 12 aufgenommen. Dabei ist die Heizpatrone 11 mit ihrem einen, diesen Flansch 14 aufweisenden Ende 15 direkt in den Halter 12, vorzugsweise bei dessen Formgebung, eingebettet und mit diesem fest zu einer Baueinheit verbunden, wie dies anhand 1 vorstehend beschrieben ist. Die Besonderheit dieses thermostatischen Arbeitselements 20 liegt darin, dass der Halter 12 aus einem Gehäusebauteil 21 des Arbeitselements 20 gebildet ist, in den die Heizpatrone 11 mit ihrem einen, den Flansch 14 aufweisenden Ende 15 direkt, vorzugsweise bei dessen Formgebung, eingebettet und mit diesem fest zu einer Baueinheit verbunden ist. Dieses Arbeitselement 20 weist all die Merkmale auf, die anhand 1 vorstehend beschrieben sind, unter Berücksichtigung der Besonderheit, dass der Halter 12 in 2 unmittelbar aus dem Gehäusebauteil 21 des Arbeitselements 20 gebildet ist. Dieser Gehäusebauteil 21 ist als z.B. obere Ventilgehäusekappe ausgebildet, die einen Flansch 22 aufweist, mit dem der Gehäusebauteil 21 an einem anderen, nicht gezeigten Gehäusebauteil aufgesetzt und mittels Befestigungsmitteln, z.B. Schrauben, befestigt werden kann.
• Die elektrische Heizpatrone 11 taucht in ein nur schematisch angedeutetes Gehäuse 23 ein, das im Inneren einen nicht gezeigten, bei Temperaturerhöhung sich ausdehnenden und bei Temperaturabnahme sein Volumen verringernden Dehnstoff enthält. Die Heizpatrone 11 bildet dabei unmittelbar einen Stößel 24, der in das Innere des Gehäuses 23 und in den darin enthaltenen Dehnstoff eintaucht und der mit dem anderen Ende 15 an dem den Halter 12 bildenden Gehäusebauteil 21 abgestützt ist, wobei sich das Gehäuse 23 bei Erwärmung des Dehnstoffes und Volumenzunahme dieses relativ zum Stößel 24 in Ventilöffnungsrichtung, d.h. in 1 nach unten, verschiebt, z.B. gegen eine nicht gezeigte Rückstellfeder, die bei Erkalten des Dehnstoffes und Volumenreduzierung dieses das Gehäuse 23 gegensinnig in die Ausgangsstellung zurückbewegt.
• An dem Gehäuse 23 des Arbeitselements 20 ist ein Ventilglied 25, z.B. in Form eines Ventiltellers, gehalten, dem eine Ventilsitzfläche 26 zugeordnet ist, die an, insbesondere in, dem den Halter 12 bildenden Gehäuseteil 21 vorgesehen ist.
• In 2 ist das Arbeitselement 20, insbesondere Thermostatventil, in seiner Schließstellung gezeigt, in der das Ventilglied 25 an der Ventilsitzfläche 26 anliegt und dadurch ein Durchgang zwischen dem unterhalb des Ventilgliedes 25 und oberhalb davon befindlichen Bereich blockiert ist. Bei Erwärmung des Dehnstoffes im Gehäuse 23 und Volumenzunahme des Dehnstoffes verschiebt sich das Gehäuse 23 in 2 nach unten relativ zur Heizpatrone 11, insbesondere zu dem dadurch gebildeten Stößel 24, der mit dem Ende 15 am Gehäusebauteil 21 unverschieblich abgestützt ist. Beim Verschieben des Gehäuses 23 in 2 nach unten wird das Ventilglied 25 mitgenommen und von der Ventilsitzfläche 26 unter Freigabe des entsprechenden Durchganges in diesem Bereich abgehoben. Bei Abkühlung des Dehnstoffs im Gehäuse 23 wird das Gehäuse 23 mitsamt dem Ventilglied 25 gegensinnig wieder in die gezeigte Schließstellung bewegt.
• Die Besonderheit beim zweiten Ausführungsbeispiel in 2 liegt darin, dass hierbei die elektrische Heizeinrichtung 10 unmittelbar mit dem Gehäusebauteil 21 des Arbeitselements, insbesondere Thermostatventils, bei dessen Formgebung zu einer damit festen Baueinheit verbunden ist, z.B. bei der Gestaltung des Gehäusebauteils 21 als Kunststoffformteil, insbesondere Kunststoffspritzteil, bei der Formgebung dieses vom Material des Gehäusebauteils 21 umfasst, insbesondere umspritzt, ist. Diese Gestaltung führt zu einer weiteren Reduzierung von Bauteilen und Montagearbeiten. Ferner ist eine höhere Genauigkeit hinsichtlich der koaxialen relativen Anordnung zwischen dem Gehäusebauteil 21 einerseits und der Heizpatrone 11, insbesondere dem Stößel 24, mit dem Gehäuse 23 andererseits erreicht. Die Anordnung ist einfach und kostengünstig sowie betriebssicher.

Claims (14)

1. Heizeinrichtung, insbesondere für ein thermostatisches Arbeitselement, mit einer elektrischen Heizpatrone (11), die eine Rohrhülse (13) mit einem Flansch (14) an einem Ende (15) aufweist und mit diesem Ende (15) in einem Halter (12) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizpatrone (11) mit ihrem einen, den Flansch (14.) aufweisenden Ende (15) direkt in den Halter (12), vorzugsweise bei dessen Formgebung, eingebettet und mit diesem fest zu einer Baueinheit verbunden ist.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (12) als Kunststoffformteil, insbesondere Kunststoffspritzteil, ausgebildet ist und dass die Heizpatrone (11) mit ihrem einen Ende (15) vom Material des Halters (12) umfasst ist, insbesondere umspritzt ist.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (14) der Heizpatrone (11) ein mit deren Rohrhülse (13) einstückiges, vorzugsweise radial weit ausladendes, Teil bildet.
4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhülse (13) aus Metall, z.B. aus Edelstahl, Aluminium, Kupfer oder geeigneten Legierungen gebildet ist.
5. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhülse (13) mitsamt ihrem Flansch (14) als Tiefziehbauteil ausgebildet ist.
6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizpatrone (11) im Bereich des einen Endes (15) auf ihrer gesamten Außenfläche vom Material des Halters (12) umfasst und mit letzterem unbeweglich verbunden ist.
7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Heizpatrone (11) führenden elektrischen Leitungen (16) in das Material des Halters (12) eingebettet sind, insbesondere von dessen Material umspritzt sind.
8. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (12) einen damit fest verbundenen, vorzugsweise von dessen Material umspritzten oder angespritzten, Stecker (17) aufweist.
9. Thermostatisches Arbeitselement, z.B. Thermostatventil, mit einer Heizeinrichtung (10) mit einer elektrischen Heizpatrone (11), die eine Rohrhülse (13) mit einem Flansch (14) an einem Ende (15) aufweist und mit diesem Ende (15) in einem Halter (12) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizpatrone (11) mit ihrem einen, den Flansch (14) aufweisenden Ende (15) direkt in den Halter (12), vorzugsweise bei dessen Formgebung, eingebettet und mit diesem fest zu einer Baueinheit verbunden ist.
10. Thermostatisches Arbeitselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (12) aus einem Gehäusebauteil (21) des Arbeitselements (20) gebildet ist, in den die Heizpatrone (11) mit ihrem einen, den Flansch (14) aufweisenden Ende (15) direkt, vorzugsweise bei dessen Formgebung, eingebettet und mit diesem fest zu einer Baueinheit verbunden ist.
11. Thermostatisches Arbeitselement nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung (10) mit den Merkmalen in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis B.
12. Thermostatisches Arbeitselement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der den Halter (12) bildende Gehäusebauteil (21) als z.B. obere Ventilgehäusekappe ausgebildet ist.
13. Thermostatisches Arbeitselement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizpatrone (11) in ein einen Dehnstoff enthaltendes Gehäuse (23) eintaucht und einen Stößel (24) bildet, der mit dem einen Ende (15) an dem den Halter (12) bildenden Gehäusebauteil (21) abgestützt ist, wobei sich das Gehäuse (23) bei Erwärmung des Dehnstoffes und Volumenzunahme dieses relativ zum Stößel (24) in Ventilöffnungsrichtung verschiebt.
14. Thermostatisches Arbeitselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (23) des Arbeitselements (20) ein Ventilglied (25), z.B. ein Ventilteller, gehalten ist, dem eine Ventilsitzfläche (26) zugeordnet ist, die an, insbesondere in, dem den Halter (12) bildenden Gehäusebauteil (21) vorgesehen ist.