DE202005021917U1

DE202005021917U1 - Luftheizer

Info

Publication number: DE202005021917U1
Application number: DE202005021917U
Authority: DE
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 2005-03-19
Filing date: 2005-03-19
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2015-03-20
Also published as: DE102005012731B4; DE102005012731A1

Abstract

Heizeinsatz zum Erwärmen eines Luftstroms für elektrische Geräte oder Kraftfahrzeuge, umfassend:
ein Gehäuse (2) mit einem Lufteinlass (3) und einem Luftauslass (4),
ein elektrisches Widerstands-Heizelement (5), das in dem Gehäuse (2) zwischen dem Lufteinlass (3) und dem Luftauslass (4) angeordnet ist, und
eine Isolierplatte (8), die in dem Gehäuse (2) zwischen dem Heizelement (5) und einer Gehäusewand (10a, 10b) angeordnet ist,
zwei übereinander angeordneten Trägerplatten (6), die das Heizelement (5) tragen,
mehreren Abstandhaltern (21), die in Schlitze der Trägerplatten (6) eingeschoben sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstandshalter (21) jeweils durch beide Trägerplatten (6) hindurch ragen und Schultern (22, 23) zum Abstützen auf den Trägerplatten (6) aufweisen,
wobei Abstandhalter (21) von verschiedenen Seiten in die Trägerplatten (6) gesteckt sind, so dass mindestens ein Abstandhalter (21) mit seiner Schulter (22, 23) einer ersten Seite der Trägerplatten (6) zugewandt ist und mindestens ein weiterer Abstandhalter...

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizeinsatz zum Erwärmen eines Luftstroms für elektrische Geräte oder Kraftfahrzeuge, umfassend ein Gehäuse mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass, ein elektrisches Widerstands-Heizelement, das in dem Gehäuse zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass angeordnet ist, und eine Isolierplatte, die in dem Gehäuse zwischen dem Heizelement und einer Gehäusewand angeordnet ist, wobei zwischen dem Heizelement und der Isolierplatte ein Abstand besteht. Ein derartiger Heizeinsatz ist beispielsweise aus der DE OS 25 02 406 bekannt.
Heizeinsätze der eingangs genannten Art werden beispielsweise für Heizlüfter, Haartrockner, Wäschetrockner oder auch in Kraftfahrzeugen verwendet, um einen Luftstrom zu erwärmen. Dazu wird mit einem Gebläse des Elektrogeräts Luft über den Lufteinlass und den Luftauslass durch den Heizeinsatz hindurch geblasen. In dem Heizeinsatz wird der Luftstrom an einem Heizelement vorbei geführt, bei dem es sich üblicherweise um zick-zack oder mäanderförmig gewendelten Widerstandsdraht handelt, der auf mindestens einer Trägerplatte angeordnet ist, welche die Wendelreihen fixiert.
Zwischen dem Heizelement und dem Gehäuse ist eine Isolierplatte angeordnet, um das Gehäuse vor Kontakt mit dem Heizelement zu schützen. Zwischen dem Heizelement und der Isolierplatte besteht ein Abstand, damit die von dem Heizelement erzeugte Wärme möglichst vollständig von dem Luftstrom abgeführt werden kann. Kommt die Isolierplatte mit dem Heizelement in Kontakt, so wird es an dieser Stelle schlechter gekühlt, was zu einem Ausfall des Heizelements durch Überhitzung führen kann. Ferner kann durch eine damit verbundene Erhitzung der Isolierplatte ein unangenehmer Geruch entstehen. Die Isolierplatte muss deshalb in einem ausreichenden Abstand zu dem Heizelement angeordnet werden, so dass ein Kontakt zuverlässig vermieden werden kann.
Derartige Heizeinsätze werden bereits seit vielen Jahrzehnten in unterschiedlichsten Geräten eingesetzt. Für praktisch alle Anwendungen besteht die Anforderung, eine benötigte Heizleistung mit einem möglichst kompakten Heizeinsatz und einer möglichst geringen Gebläseleistung zur Verfügung zustellen. Bei einer gegebenen Größe des Heizeinsatzes lässt sich die Heizleistung aber nicht ohne weiteres dadurch erhöhen, dass in dem Gehäuse weitere Heizelemente angeordnet werden, da die erzeugte Wärme durch den von dem Gebläse erzeugten Luftstrom abgeführt werden muss. Fügt man bei gleicher Größe des Heizeinsatzes mehr Heizelemente hinzu, so erhöht dies den Strömungswiderstand für den Luftstrom, so dass die erzeugte Wärme schlechter abgeführt werden kann und eine größere Gebläseleistung benötigt wird.
Ebensowenig lassen sich Heizelemente bei einer gegebenen Heizleistung verkleinern, da dann eine erhöhte Temperatur zu einer zu großen Oberflächenbelastung und zu einem frühzeitigen Ausfall der Heizelemente führen würde.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Heizeinsatz der eingangs genannten Art bei gleicher Heizleistung kompakter ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Heizeinsatz mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Während im Stand der Technik gebräuchliche Isolierplatten vollkommen plan sind und deshalb dazu neigen, sich bei thermischer Ausdehnung zu dem Heizelement hin zu wölben, können Isolierplatten erfindungsgemäßer Heizeinsätze eine Stabilisierungsform haben, die dies verhindert. Deshalb kann bei einem erfindungsgemäßen Heizeinsatz der Abstand zwischen dem Heizelement und der Isolierplatte deutlich reduziert werden, ohne dass dadurch die Gefahr eines Kontakts der Isolierplatte mit dem Heizelement erhöht wird. Folglich kann ein erfindungsgemäßer Heizeinsatz bei gleichbleibender Heizleistung kompakter als ein Heizeinsatz nach dem Stand der Technik ausgeführt werden kann.
Günstig ist es, wenn die Isolierplatte mit einer Vorspannung eingebaut wird, so dass durch die Vorspannung ein Mittelteil der Isolierplatte weg von dem Heizelement und hin zu der Gehäusewand gedrückt wird. Bei einer thermischen Ausdehnung verstärkt sich diese Vorspannung, so dass schon ein minimaler Abstand zwischen dem Heizelement und der Isolierplatte ausreicht, einen Kontakt zuverlässig zu verhindern.
Eine Isolierplatte kann auf unterschiedliche Weise mit einer Stabilisierungsform versehen werden. Eine einfache Möglichkeit zum Erzeugen einer Stabilisierungsform besteht darin, die Isolierplatte bogenförmig zu wölben. In diesem Fall ist die Stabilisierungsform im wesentlichen über die gesamte Isolierplatte verteilt.
Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Stabilisierungsform in einem oder mehreren streifenförmigen Stabilisierungsbereichen der Isolierplatte beispielsweise als Kerbe, Knick oder Falte ausgebildet ist.
Knickt man eine Isolierplatte, so wird dabei die Oberfläche entlang einer Knicklinie unelastisch gedehnt, die als leichte Erhöhung sichtbar ist, selbst wenn die Isolierplatte wieder plan gebogen wird. Durch diese lokale Überdehnung wird eine Knickrichtung vorgegeben, in der sich die Isolierplatte wesentlich leichter knicken lässt als in Gegenrichtung. Durch thermische Ausdehnung bedingte Spannungen führen in diesem Fall zu einem Knicken der Isolierplatte in der ursprünglichen Knickrichtung. In ähnlicher Weise lässt sich auch durch Anritzen oder Einkerben der Isolierplatte eine Knickrichtung vorgeben, in der durch thermische Ausdehnung bedingte Spannung relaxieren können.
Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass bereits ein minimales Knicken um wenige Grad ausreicht, um eine geeignete Stabilisierungsform der Isolierplatte zu erzeugen. Auf diese Weise kann man erreichen, dass eine thermische Ausdehnung der Isolierplatte dazu führt, dass eine Kraft entsteht, die im Bereich eines streifenförmigen Stabilisierungsbereichs, insbesondere einer Knicklinie, weg von dem Heizelement und hin zu der Gehäusewand gerichtet ist.
Anstatt eine Isolierplatte in der beschriebenen Weise zum Erzeugen einer Stabilisierungsform zu verformen, können Isolierplatten für einen erfindungsgemäßen Heizeinsatz auch von Anfang an mit der gewünschten Stabilisierungsform gefertigt werden, beispielsweise mit einer bogenförmigen Wölbung oder einem stumpfwinkeligem Querschnitt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die darin beschriebenen Merkmale können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Heizeinsatz mit aufgeschnittenem Gehäuse;
2 eine Draufsicht auf eine Isolierplatte des in 1 gezeigten Heizeinsatzes;
3 eine Seitenansicht der in 2 gezeigten Isolierplatte;
4 zwei Isolierplatten des in 1 gezeigten Heizeinsatzes mit einem dazwischen angeordneten Heizelement;
5 eine Ausschnittsvergrößerung aus 4;
6 einen Abstandhalter des in 1 gezeigten Heizeinsatzes;
7 die Anordnung der Isolierplatten, Abstandhalter und Trägerplatten des in 1 gezeigten Heizeinsatzes.
Der in 1 gezeigte Heizeinsatz 1 ist zum Einbau in Wäschetrocknern oder anderen Elektrogeräten mit einem Gebläse vorgesehen. Der Heizeinsatz 1 hat ein Gehäuse 2 mit einem Lufteinlass 3 und einem Luftauslass 4. In dem Gehäuse 2 ist zwischen dem Lufteinlass 3 und dem Luftauslass 4 mindestens ein elektrisches Widerstands-Heizelement 5 angeordnet, an dem im Betrieb ein zu erwärmender Luftstrom auf seinen Weg von dem Lufteinlass 3 zu dem Luftauslass 4 vorbeigeführt wird. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden als Heizelemente 5 zick-zack-förmig gebogene Widerstands-Heizdrähte verwendet. Der Heizdraht 5 wird von zwei Trägerplatten 6 gehalten, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und Löcher 7 aufweisen, in denen Windungen des Heizdrahts 5 stecken.
Das Heizelement 5 ist zusammen mit den Trägerplatten 6 zwischen zwei Isolierplatten 8 angeordnet, wobei zwischen dem Heizelement 5 und den Isolierplatten 8 ein kleiner Abstand besteht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Isolierplatten 8 an Gehäusewänden 10a, 10b an, die zu Erhöhung zur Stabilität mit x-förmigen Versteifungsprägungen 11 versehen sind. Die Gehäusewand 10a und die darunterliegende Isolierplatte 8 sind mit Durchbrüchen 12 für elektrische Anschlüsse 13 des Heizelements 5 versehen.
2 zeigt eine Draufsicht auf eine Isolierplatte 8 des in 1 gezeigten Heizeinsatzes 1. Diese Isolierplatte 8 hat eine Stabilisierungsform 9, die als zwei sich kreuzende streifenförmige Stabilisierungsbereiche in Form von Knicklinien ausgebildet ist. Diese Stabilisierungsform führt dazu, dass eine Kraft entsteht, die in einem Teilbereich der Isolierplatte 8, nämlich im Bereich der Knicklinien 9, weg von dem Heizelement 5 gerichtet ist.
Beim Knicken wurde die Isolierplatte 8 auf ihrer von dem Heizelement 5 abgewandte Seite im Bereich der Knicklinien 9 lokal unelastisch gedehnt. Die in 3 dargestellten Teilflächen 8' und 8'' der Isolierplatte 8 zu beiden Seiten einer Knicklinie 9 stehen deshalb zueinander in einem Winkel β von etwas weniger als 180°. Dies bedeutet, dass die Teilfläche 8'' der Isolierplatte 8 um einige Bogenminuten oder wenige Grad, nämlich einen Winkel α = 180° – β, gegenüber der Teilfläche 8' gebogen ist. Typischerweise ist der Winkel α kleiner als 1°. Die Isolierplatte 8 hat in dem Heizeinsatz 1 folglich einen stumpfwinkeligen Querschnitt, der in 3 zur Verdeutlichung etwas übertrieben dargestellt ist.
Die Isolierplatte 8 hat Befestigungsausnehmungen 14 und Befestigungsdurchbrüche 15, mit denen sie an dem Gehäuse 2 befestigt ist. Bei thermischer Ausdehnung bilden sich infolge dieser lokalen Befestigung Spannungen, die dazu führen, dass sich die beiden vorhandenen Knicke 9 verstärken. Dadurch entsteht eine Kraft, die in einem Teilbereich der Isolierplatte 8, nämlich den Knicklinien 9, weg von dem Heizelement 5 und hin zu der nächstliegenden Gehäusewand 10a bzw. 10b gerichtet ist. In den Bereichen, in denen die Isolierplatte 8 an dem Gehäuse 2 befestigt ist, also in dem Bereich der Befestigungsausnehmungen 14 und der Befestigungsdurchbrüche 15, wirkt diese durch die Spannung erzeugte Kraft in entgegengesetzter Richtung, so dass die Isolierplatte 8 in diesen Befestigungsbereichen gegen in 1 erkennbare Befestigungslaschen 16 des Gehäuses 2 gedrückt wird.
Bevorzugt wird die Isolierplatte 8 unter einer Vorspannung eingebaut, die sich bei thermischer Ausdehnung verstärkt. Auf diese Weise wirkt auf einen Mittelteil der Isolierplatte 8, bei dem prinzipiell die Gefahr eines Kontakts der Isolierplatte 8 mit dem Heizelement 5 besteht, ständig eine Kraft, durch die dieser Teilbereich der Isolierplatte 8 weg von dem Heizelement 5 und hin zu der Gehäusewand 2 gedrückt wird.
Als Material für die Isolierplatten 8 ist Glimmer insbesondere Feinmikanit geeignet, der mit einem hitzebeständigen Bindemittel zu elektrisch isolierenden und bis 500°C temperaturbeständigen Produkten verarbeitet werden kann. Alternativ können die Isolierplatten beispielsweise auch aus temperaturbeständigen Kunststoffen gefertigt werden.
In 4 ist der innere Aufbau 20 des in 1 gezeigten Heizeinsatzes 1 dargestellt. Dieser Aufbau umfasst zwei Isolierplatten 8, zwischen denen das Heizelement 5 mit den Trägerplatten 6 angeordnet ist. Als zusätzliche Sicherung gegen einen unerwünschten Kontakt der Isolierplatten 8 mit dem Heizelement 5 sind in Schlitze der Trägerplatte 6 Abstandhalter 21 eingeschoben, was insbesondere in der in 5 dargestellten Ausschnittvergrößerung von 4 zu sehen ist. Um eine möglichst große Stabilität zu erzielen, werden die Abstandhalter 21 jeweils durch fluchtend übereinander angeordnete Schlitze der beiden Trägerplatten 6 hindurch geschoben.
Ein Beispiel eines Abstandhalters 21 ist in 6 dargestellt. Der Abstandhalter 21 hat Schultern 22, 23, um sich auf den Trägerplatten 6 abzustützen. Wie man insbesondere in 7 erkennen kann, ist der Abstandhalter 21 so kurz, dass er nur auf einer Seite über das in 7 nicht dargestellte Heizelement 5 hinausragt und folglich jeder Abstandhalter 21 nur auf jeweils eine der beiden Isolierplatten 8 wirken kann. Deshalb werden Abstandhalter 21 von verschiedenen Seiten in die Trägerplatten 6 gesteckt, so dass beide Isolierplatten 8 durch Abstandhalter 21 gegen Kontakt mit dem Heizelement 5 gesichert sind. Dies bedeutet, dass mindestens ein Abstandhalter 21 mit seiner Schulter 22 einer ersten Seite einer Trägerplatte 6 zugewandt ist und mindestens ein weiterer Abstandhalter 21 mit einer Schulter 22 der gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 6 zugewandt ist. In den 5 und 7 ist zur Veranschaulichung jeweils ein Paar von unterschiedlich orientierten Abstandhaltern 21 dargestellt.
Bevorzugt weist der Heizeinsatz zwei übereinander angeordnete Trägerplatten 6 auf, wie es insbesondere in den 4 und 7 dargestellt ist. Für die Stabilität ist es günstig, wenn die Abstandhalter 21 durch beide Trägerplatten 6 hindurch ragen und paarweise mit entgegengesetzter Orientierung eingesetzt werden.
Der in 6 gezeigte Abstandhalter 21 hat eine Auflage 24 zum Stützen der Isolierplatte 8 und zwei Arme 25, mit denen er in passende Schlitze der Trägerplatten 6 gesteckt werden kann. Seitlich der Arme 25 befinden sich obere Schultern 22, mit denen sich der Abstandhalter 21 auf die der Auflage 24 nächstliegende Trägerplatte 6 stützen kann. Zwischen den Armen 25 und den oberen Schultern 22 befinden sich Aussparungen 26, um ein flächiges Aufliegen der oberen Schultern 22 auf der Trägerplatte 6 zu gewährleisten. Die Arme 25 sind mit unteren Schultern 22 versehen, mit denen sich der Abstandhalter 25 auf der von der Auflage 24 fern liegenden Trägerplatte 6 abstützen kann.
Bezugszeichenliste

1: Heizeinsatz
2: Gehäuse
3: Lufteinlaß
4: Luftauslaß
5: Heizelement
6: Trägerplatte
7: Loch
8: Isolierplatte
8', 8'': Teilflächen der Isolierplatte 8
9: Stabilisierungsform, Knick
10a, 10b: Gehäusewände
11: Versteifungsprägungen
12: Durchbrüche
13: Anschlüße
14: Befestigungsausnehmungen
15: Befestigungsdurchbrüche
16: Befestigungslaschen
20: innerer Aufbau des Heizeinsatzes 1
21: Abstandhalter
22: untere Schulter
23: obere Schulter
24: Auflage
25: Arm
26: Aussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2502406 A [0001]

Claims

Heizeinsatz zum Erwärmen eines Luftstroms für elektrische Geräte oder Kraftfahrzeuge, umfassend: ein Gehäuse (2) mit einem Lufteinlass (3) und einem Luftauslass (4), ein elektrisches Widerstands-Heizelement (5), das in dem Gehäuse (2) zwischen dem Lufteinlass (3) und dem Luftauslass (4) angeordnet ist, und eine Isolierplatte (8), die in dem Gehäuse (2) zwischen dem Heizelement (5) und einer Gehäusewand (10a, 10b) angeordnet ist, zwei übereinander angeordneten Trägerplatten (6), die das Heizelement (5) tragen, mehreren Abstandhaltern (21), die in Schlitze der Trägerplatten (6) eingeschoben sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (21) jeweils durch beide Trägerplatten (6) hindurch ragen und Schultern (22, 23) zum Abstützen auf den Trägerplatten (6) aufweisen, wobei Abstandhalter (21) von verschiedenen Seiten in die Trägerplatten (6) gesteckt sind, so dass mindestens ein Abstandhalter (21) mit seiner Schulter (22, 23) einer ersten Seite der Trägerplatten (6) zugewandt ist und mindestens ein weiterer Abstandhalter (21) mit seiner Schulter (22, 23) der gegenüberliegenden Seite der Trägerplatten (6) zugewandt ist.
Heizeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (5) zwischen zwei Isolierplatten (8) angeordnet ist.
Heizeinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (21) eine Auflage (24) zum Stützen einer der Isolierplatten (8) aufweisen.
Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das Heizelement (5) zick-zack-förmig gebogener Widerstands-Heizdraht ist.
Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Isolierplatte (8) Befestigungsausnehmungen (14) hat, mit denen sie am Gehäuse (2) befestigt ist.
Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Isolierplatte (8) Befestigungsdurchbrüche (15) hat, mit denen sie am Gehäuse (2) befestigt ist.
Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (21) zwei Arme (25) aufweisen, mit denen sie in Schlitzen der Trägerplatte (6) stecken.
Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den Armen (25) und den Schultern (22) der Abstandhalter Aussparungen befinden.
Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (21) so kurz sind, dass sie jeweils nur auf einer Seite über das Heizelement (5) hinausragen.
Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (8) eine Stabilisierungsform (9) hat, die bei thermischer Ausdehnung der Isolierplatte (8) einem Kontakt der Isolierplatte (8) mit dem Heizelement (5) entgegenwirkt.
Heizeinsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (8) unter einer Vorspannung eingebaut ist, durch die ein Mittelteil der Isolierplatte (8) von dem Heizelement (5) weggedrückt wird.
Heizeinsatz nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (8) einen Querschnitt aufweist, der in seiner Mitte von dem Heizelement (5) einen größeren Abstand hat als eine geometrische Gerade durch zwei Randpunkte des Querschnitts.
Heizeinsatz nach eine der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsform (9) in einem oder mehreren streifenförmigen Stabilisierungsbereichen der Isolierplatte (8) ausgebildet ist.
Heizeinsatz nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsform (9) von mindestens einem Knick gebildet wird.
Heizeinsatz nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (8) zwei oder mehr sich kreuzende Stabilisierungsbereiche (9) hat.
Heizeinsatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stabilisierungsbereiche (9) diagonal kreuzen.