DE19806902A1

DE19806902A1 - Motor vehicle throughflow water heater for rapid preheating of water circuit in IC engines

Info

Publication number: DE19806902A1
Application number: DE1998106902
Authority: DE
Inventors: Peter Kast; Thomas Goertler; Tobias Knies; Uwe Kohle
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 1999-09-09

Abstract

The heater has terminals for connecting individual U-shaped heating elements (3). The terminals are positioned at a plate (2) at one end of the housing (1). Inlet (4) and outlet spigots are provided to enable water flow through a path (7) inside the housing. Flow and over temperature sensors may be provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung für Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electrical heating device for Liquids according to the preamble of patent claim 1.

Eine solche Heizeinrichtung soll insbesondere als ein Zuhei zer in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor ein gesetzt werden. Solche Zuheizer werden bei modernen, hoch effizienten Verbrennungsmotoren als zusätzliche Heizquellen zur Deckung eines bei diesen Motoren gegebenen Heizdefizits teilweise benötigt. Während der Aufheizphase des Verbren nungsmotors oder während heizenergieschwacher Fahrzeugbe triebszustände unterstützen derartige Zuheizsysteme den fahrzeugeigenen Heizkreislauf.Such a heating device is intended in particular as an auxiliary heater zer in a motor vehicle with an internal combustion engine be set. Such heaters are high in modern efficient internal combustion engines as additional heating sources to cover a heating deficit in these engines partially needed. During the heating phase of burning motor or during low-energy vehicle loads Operating conditions support such auxiliary heating systems vehicle's own heating circuit.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine einfach aufgebaute, funktionell optimal wirksame gattungsgemäße Hei zeinrichtung zu schaffen.The invention addresses the problem of a simple one constructed, functionally optimal effective generic Hei to create a device.

Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausgestaltung einer solchen Heizeinrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. This problem is solved by designing a such heating device according to the characteristic features of claim 1.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, einfach aufgebaute, getrennt voneinander energiebeaufschlagbare Heizelemente bauraumoptimiert in einem flüssigkeitsdurchströmten zylin drischen Gehäuse unterzubringen.The invention is based on the idea of simply Heating elements that can be energized separately space-optimized in a liquid-flowed cylinder to accommodate the housing.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Appropriate embodiments of the invention are the subject matter of subclaims.

Ein nachstehend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the described in more detail below Invention is shown in the drawing.

In dieser zeigenIn this show

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Hei zeinrichtung für Flüssigkeiten, Fig. 1 is a perspective view of an electrical Hei zeinrichtung for liquids,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Heizeinrichtung nach Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of the heater of FIG. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Heizeinrichtung nach Fig. 1 von vorne, Fig. 3 is a view of the heater of FIG. 1 from the front,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Heizeinrichtung nach Fig. 2 entlang der Schnittlinie IV-IV, Fig. 4 shows a longitudinal section through the heating device of FIG. 2 taken along section line IV-IV,

Fig. 5 eine stirnseitige Ansicht der Heizeinrichtung. Fig. 5 is an end view of the heater.

Die elektrische Heizeinrichtung nach dem gezeichneten Aus führungsbeispiel besitzt ein zylindrisches topfförmiges Ge häuse 1, das an seiner offenen Stirnseite durch einen Deckel 2 verschlossen ist. In diesem Deckel gelagert und durch die sen hindurchgeführt sind drei rohrförmige elektrische Heize lemente, die jeweils als U-Rohr geformt sind und deren freie Enden den Deckel 2 vom Gehäuseinneren nach außen durchragen. An diesen Enden sind die rohrförmigen Heizelemente 3 ge trennt an eine elektrische Energiequelle anschließbar. Die elektrischen Heizelemente 3 sind elektrisch derart an schließbar, daß wenigstens ein Heizelement 3 alleine oder zwei oder alle drei Heizelemente 3 gemeinsam aktiv sein kön nen. Damit sind unterschiedliche Heizleistungen schaltbar.The electric heater according to the exemplary embodiment shown has a cylindrical cup-shaped housing 1 , which is closed by a cover 2 on its open end face. Mounted in this cover and passed through the sen are three tubular electrical heating elements, each of which is shaped as a U-tube and the free ends of which protrude through the cover 2 from the inside of the housing to the outside. At these ends, the tubular heating elements 3 are connected separately to an electrical energy source. The electric heating elements 3 are electrically closable so that at least one heating element 3 alone or two or all three heating elements 3 can be active together. This means that different heating outputs can be switched.

Von den drei eingesetzten Heizelementen 3 liegen zwei paral lel nebeneinander, während das dritte U-förmige Heizelement 3 mit dessen U-Ebene senkrecht zu den U-Ebenen der beiden anderen Heizelemente 3 verläuft. Das quer zu den beiden an deren Heizelementen 3 angeordnete Heizelemente 3 liegt axial innerhalb der U-Bögen der beiden anderen Heizelemente 3.Of the three heating elements 3 used , two lie parallel to one another, while the third U-shaped heating element 3 with its U-plane runs perpendicular to the U-planes of the other two heating elements 3 . That arranged transversely to the two heating elements 3 on their heating elements 3 lies axially within the U-bends of the other two heating elements 3 .

Die durch die Heizelemente 3 zu erwärmende Flüssigkeit steht in dem gesamten Innenraum des Gehäuses 1 an den Heizelemen ten 3 an. Für die Zu- und Abfuhr dieser Flüssigkeit sind Zu- und Abführstutzen 4 bzw. 5 vorgesehen. Diese Stutzen 4, 5 liegen mit Bezug auf eine durch die Mittelachse des Gehäuse 1 gelegten Ebene auf entgegengesetzten Seiten. Die Lage die ser Stutzen 4, 5 ist darüber hinaus so gewählt, daß die Flüssigkeit in jeweils einer orthogonal zur Mittelachse des Gehäuses 1 liegenden Ebene mit Bezug auf das zylindrische Gehäuse 1 tangential ein- bzw. austreten kann. Mit Bezug auf die Einbaulage der Heizelemente 3 liegen die Stutzen 4 und 5 an dem Gehäuse 1 in der lotrecht oberen Gehäusehälfte.The liquid to be heated by the heating elements 3 is in the entire interior of the housing 1 at the Heizelemen th 3 . For the supply and discharge of this liquid, supply and discharge ports 4 and 5 are provided. These connecting pieces 4 , 5 lie on opposite sides with respect to a plane through the central axis of the housing 1 . The location of the water nozzle 4 , 5 is also selected so that the liquid in a plane orthogonal to the central axis of the housing 1 with respect to the cylindrical housing 1 can enter or exit tangentially. With regard to the installation position of the heating elements 3 , the sockets 4 and 5 are located on the housing 1 in the vertically upper half of the housing.

Zur Befestigung der Heizeinrichtung an einem Träger sind an dem Gehäuseumfang an einer gemeinsamen Seite diagonal gegen überliegende Befestigungslaschen 6 vorgesehen.To attach the heating device to a carrier, diagonally opposite fastening tabs 6 are provided on the housing periphery on a common side.

Innerhalb des Gehäuses 1 sind für einerseits einen verbes serten Wärmeübergang und andererseits eine zusätzliche Lage rung der Heizelemente 3 an sich bekannte Strömungsschikanen 7 vorgesehen, die sich an der Innenwand des Gehäuses 1 ab stützen.Within the housing 1 are on the one hand an improved heat transfer and on the other hand an additional position tion of the heating elements 3 known flow baffles 7 are provided, which are supported on the inner wall of the housing 1 from.

Zum Schutz gegen eine Überhitzung können die Heizelemente 3 mit temperaturabhängig wirksamen Widerständen 8 ausgerüstet sein. Ein solcher temperaturabhängiger Widerstand 8 ist an einem der Heizelemente 3 beispielhaft als ein Teil 8 ange deutet. Dieser Widerstand 8 ist in dem beheizten Bereich des Heizelementes 3 in Reihe mit dem betreffenden Heizdraht ge schaltet. Zweckmäßigerweise wird dieser Widerstand 8 im Be reich des Deckels 2 angebracht, wodurch keine zusätzliche Verbindung notwendig wäre. Mit einem solchen temperaturab hängigen Widerstand 8 wird die Stromaufnahme bei steigender Temperatur reduziert und die Heizleistung somit auf einen unkritischen oberen Wert begrenzt. To protect against overheating, the heating elements 3 can be equipped with temperature-dependent resistors 8 . Such a temperature-dependent resistor 8 is exemplified on one of the heating elements 3 as a part 8 . This resistor 8 is in the heated area of the heating element 3 in series with the relevant heating wire GE switches. This resistor 8 is expediently attached in the area of the cover 2 , as a result of which no additional connection would be necessary. With such a temperature-dependent resistor 8 , the current consumption is reduced with increasing temperature and the heating power is thus limited to an uncritical upper value.

Zur Überwachung eines vollständigen bzw. ausreichenden Flüs sigkeitfüllstandes kann ein Flüssigkeitssensor 9 vorgesehen sein. Auch kann die Einrichtung mit einem Flüssigkeitsdurch flußsensor 10 ausgerüstet sein.To monitor a complete or sufficient flues sigkeitfüllstandes a fluid sensor can be provided. 9 The device can also be equipped with a liquid flow sensor 10 .

Als zusätzliches Betriebssicherungselement kann ein Überhit zungsfühler 11 in die Flüssigkeit des Gehäuses 1 ragen. Auch kann in das Gehäuse 1 als Störfallsicherung ein Überhit zungsfühler 12 bzw. eine Schmelzsicherung 13 eingebaut sein.As an additional operational safety element, an overheating sensor 11 can protrude into the liquid of the housing 1 . An overheating sensor 12 or a fuse 13 can also be installed in the housing 1 as an accident prevention device.

Das Gehäuse 1 kann mit einer nicht gezeichneten Isolierhülle umgeben sein. Zwischen der Isolierhülle und dem Gehäuseau ßenmantel kann ein Zwischenraum vorgesehen sein, durch den zu erwärmende Luft geleitet werden kann. Wird die beschrie bene Heizeinrichtung als ein Zusatzheizer bei einem Kraft fahrzeug eingesetzt, kann durch den Isolierspalt für den In nenraum des Fahrzeuges bestimmte Luft zur direkten Erwärmung geführt werden. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad der Heizeinrichtung verbessert werden. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, daß durch den Einsatz mehrerer getrennter Heizelemente 3 eine mehrstu fige, schaltbare und damit anpassungsfähige Heizleistung er reichbar ist. The housing 1 can be surrounded by an insulating sleeve, not shown. An intermediate space can be provided between the insulating sleeve and the outer casing of the housing, through which air to be heated can be passed. If the heating device described is used as an additional heater in a motor vehicle, certain air can be passed through the insulating gap for the interior of the vehicle for direct heating. In this way, the efficiency of the heating device can be improved. A particular advantage of the embodiment according to the invention is that a multi-stage, switchable and thus adaptable heating power is achievable through the use of several separate heating elements 3 .

Reference list

11

Gehäuse
casing

22nd

Deckel
cover

33rd

rohrförmige Heizelemente
tubular heating elements

44th

Zufuhrstutzen
Inlet nozzle

55

Abfuhrstutzen
Discharge nozzle

66

Befestigungslasche
Mounting tab

77

Strömungsschikanen
Flow baffles

88th

temperaturabhängiger Widerstand
temperature dependent resistance

99

Flüssigkeitsstandssensor
Liquid level sensor

1010th

Flüssigkeitsdurchflußsensor
Liquid flow sensor

1111

Flüssigkeits-Überhitzungssensor
Liquid overheating sensor

1212th

Gehäuse-Überhitzungssensor
Housing overheating sensor

1313

Gehäuseschmelzsicherung
Housing fuse

Claims

1. Electric heating device for liquids, in particular special circulating liquids in motor vehicles with in particular a particular internal combustion engine drive, in which the liquid is heatable in a housing through which the liquid flows ( 1 ) by means of tubular electrical heating elements ( 3 ), characterized by the features ,

- The housing ( 1 ) has a cylindrical shape,
- The heating elements ( 3 ) are U-shaped tubes which are aligned along the cylinder axis of the housing ( 1 ),
- The connections of the heating elements ( 3 ) lie together in one of the two axial end faces of the housing ( 1 ),
- The individual heating elements ( 3 ) are designed so that electrical energy can be applied to them,
- On the cylinder jacket of the housing ( 1 ) are provided at axially ent opposite ends, a feed and discharge pipe ( 4 ) or ( 5 ),
- The supply and discharge ports ( 4 , 5 ) are aligned for a supply or Ab flow of the liquid in a plane perpendicular to the central axis of the housing.

2. Heating device according to claim 1, characterized in that the supply and discharge ports ( 4 and 5 ) for a tangentia les inflow and outflow into and out of the housing ( 1 ) are directed and on opposite sides of one by the The central axis of the cylindrical housing ( 1 ) spanned the plane.

3. Heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the housing ( 1 ) is at least partially double-walled with egg nem from a flow medium through which Doppelwandbe is rich.

4. Heating device according to one of the preceding claims che, designed for a fluid circulation within a motor vehicle, characterized, that the double wall area for heating in the vehicle interior is designed to lead heated air.

5. Heating device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the heating elements ( 3 ) are each provided with a temperature-dependent resistance ( 8 ).

6. Heating device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that flow baffles ( 14 ) are installed in the interior of the housing ( 3 ) in the area to which liquid can be applied.

7. Heating device according to claim 6, characterized in that the flow baffles ( 7 ) in the housing ( 1 ) additionally serve as support elements for the heating elements ( 3 ).