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"Kaltleiterheizer z@r @rwärmung
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@en Flüssigkeiten" Die Erfindung betrifft einen Kaltleiterheizer
zur @rwärmung von Flüssigkeiten, insbesomdere von Kraftstoff.
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Zur Verminderung von Schadstoffemissienen bei Verbrennungsmotoren,
insbesondere während der Kaltlaufzeit und bei wechselnder Belastung ist eine Vorwärmung
des Kraftstoffs von Bedeutung.
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Es sind Kraftstoffvorwärmer bekannt, welche zur Aufheizung Motorabgase,
Kühlwasser, elektrische Heizwendel u.a. verwenden. Diese Vorwärmer haben den Nachteil,
daß eine wirksame Wärmequelle gegebenenfalls erst nach dem Warmlaufen des Motors
zur Verfügung steht bzw. bei der Verwendung von Batteriestrom zum Beaufschlagen
der elektrischen Heizwendel relativ viel Zeit benötigt wird, um entsprechende Ergebnisse
zu erzielen. Ein weiterer Nachteil dieser Vorwärmer liegt darin, daß diese nicht
selbstregelnd sind1 so daß der Kraftstoff trtlich überhitzt werden kaiin und zum
Verdampfen kommt, wodurch sich laufstörungen des tlotors kaum vermeiden lassen.
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Des weiteren ist eine Kaltleiterheizung für Kraftstoff bckannt (DT-OS
2 316 054), welche aus zwei Kaltleiter-Teilschalen besteht, die ein lnnenrollr umschließen
und von außen durch ein weiteres Rohr gehalten werden, welches ihrerseits
die
beiden Teil schalen umschließt. Der so entstandene Zylinder wird an lialtcrungen
in der Kraftstoffleitung gehalten und ill Richtung der Längsachse vom Kraftstoff
durchströmt.
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Zur Kontaktierung sind Anschlüsse zum Innen- und Außenrohr vorgesehen.
Die Wärmeabgabe dieser aus nur zwei schalenartigen Kaltleiterelementen bestehenden
heizung ist jedoch zu träge, so daX Temperaturschwankungen des Kraftstoffes, insbesondere
bei wechselnder Belastung der Brennkraftmaschine, nicht zu vcrmeiden sind.
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Aufgabe der Erfinduiig ist es, eine Kraftstoff-Heizung aufzufinden
dio den Kraftstoff im Sekundenbereich auf eine vorbestimmte Temperatur bringt, die
Temperatur auch bei wechselnden Durchflußmengen angenlihert konstant hält und jedwedes
Überhitzen des Kraftstoffes wirksam verhindert.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der zur Verfügung stehende
Leitungs- ( uerschnitt mit Kaltleitereigenschaft parallel zur Flußrichtung des elektrischen
Stromes in eine Vielzahl von Einzelelementen mit geringer Wärmespeicherkapazität
unterteilt ist, die jeweils einzeln mit den Polen einer Stromquclle verbunden sind.
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Durcll die Vielzahl der elektrisch aufheizbaren Einzelelemente wird
die Vorwärmtemperatur nicht nur sekundenschnell erreicht, sondern sie veritindert
gleichzeitig ein Überhitzen des durchfließenden Kraftstoffes, indem sich diese bei
Bedarf selbstregelnd abschalten. Da die Einzelelemente für sich nur eine Vernachlässigbare
Wärmespeicherkapazität haben, erfolgt die Temperaturregelung annähernd trägheitslos,
so daß auch bei rasch wechselndem Kraftstoffdurchsatz die Temperatur desselben in
jeder Phase dem vorbestimmten Wert entspricht.
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Darüber hinaus kann in einer gehäuseartigen Erweiterung der Flüssigkeitsleitung
eine Vielzahl von scheibenförmigen Kaltleiterelementen angeordnet werden, die paketartig
aufeinandergestapelt und elektrisch alle porallel zueinander geschaltet sind, wobei
zwischen den einzelnen Kaltleitcrelemcnten je ein Kanal zum Durchfluß von Flüssigkeit
offen ist.
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Dadurch wird die Flüssigkeit gezwungen, im Kontakt mit den Oberflächen
der vielen Kaltleiterelemente zu fließen und somit eine große beheizte Oberfläche
zu umspülten, wodurch ein optimaler Wärmeaustausch moglich ist.
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Durch eine entsprechende Zusammensetzung der Legierung für die Kaltleiterelemente
kann der Ansprechpunkt desselben exakt festgelegt werden. Das bedeutet, daß beim
Erreichen der gewünschten Vorwärmtemperatur der elektrische Widerstand in den Kaltleitereleienten
derart rasant anwächst, daß der elektrische Stromfluß momentan urterbrochen und
diese praktisch abgeschaltet werden. Da die Einzelelemente keine erwähnenswerte
Wärmespeicherkapazität besitzen, wird im weiteren Verlauf keine Wärme an die strömende
Flüssigkeit mehr abgegeben.
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Ferner können die Kaltleiterelemente derart angeordnet sein, daß die
Kanale zwischen den Kaltleiterelementen von der Flüssigkeit vorzugsweise nacheinander
durchströmt werden.
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Diese Anordnung in Verbindung mit der selbatregelnden Eigenschaft
der Kaltleiterelemente ist von großer Wichtigkeit weil die Flüssigkeit beim Durchfluß
durch den Kaltleiterheizer in keiner Phase überhitzt wird. Ist die gewünschte Vorwärutemperatur
bereit auf halbem Durchflußweg erreicht, schalten die folgenden Kaltleiterelemente
einfach selbstregelnd ab und unterbinden damit eine weitere Wärmezufuhr. Ein Überhitzen
bzw.
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Verdampfen wird dadurch wirksam verhindert.
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Außerdem kann zwischen jedem der Kaltleiterelemente eine flüssigkeitsdurchlässige
Kontaktelektrode angeordnet sein, die init den Oberflächen der beiden benachbarten
Knltleiterelemente in elektrischem Kotitakt steht, und es können die im Paket aufeinanderfolgenden
Kontaktelektroden abwechselnd mit dem einen bzw. mit dem anderen Pol einer Spannungsquelle
verbunden werden.
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Darüber hinaus können dio Kontaktelektroden als gewollte Federbleche
ausgebildet werden, die mit den Kaltleiterelementen unter Vorspannung stehen Dadurch
wird eine zuverlässige Kontaktierung mit den Kaltleiterelementen erreicht. Auch
bei Ausfall eines oder des anderen Kaltleiterelementes wird die Virkung des Kaltleiterheizers
nicht unterbrochen. Durch die selbstregelnde Eigenschaft paßt sich der Kaltleiterheizer
sofort den gegebenen Verhältnissen un, indem die intakten Kaltleiterelemente eben
mohr Wärme aufbringen.
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Schließlich können die Kaltleiterelemente in der gehäuseartigen Erweiterullg
diametral gegeneinander versetzt angeordnet werde.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 einen
Längsschnitt durch einen Kaltleiterheizer, Fig. 2 ein Fixierungsring für die Kaltleiterelemente
und Fig. 3 eine Kontaktelektrode.
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Der in der Fig. 1 dargestellte Kaltleiterheizer besteht aus
einer
aus elektrisch leitendem Material bestehenden gehäuseartigen Erweiterung 1, die
in der Kraftstoffzuleitung 2 eingebaut ist. Das Innere der Rrweiterung t ist mit
einem Isolationskörper 3, z.B. aus PTFE, ausgekleidet, welcher zwei diametral gegenüberliegende
Kontaktschienen 4,4' trägt. Die Kontaktschiene 4 ist am positiven Pol- 5 einer nichtgezeichneten
Stromquelle angeschlossen, während die Kontaktachiene 4' am negativen Pol 6 bzw.
an Masse liegt, wobei der positive Pol 5 durch eine Isolierbüchse 7 gegen Massekontakt
goschützt ist.
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In je einem aus einem elektrisch nicht leitenden Material, z.U. PTFE,
bestehenden Fixierungsring 8 (Fig. 2), welcher eine zum Außendurchmesser asymmetrische
Bohrung 9 aufweist, ist ein scheibenförmiges Kaltleiterelement 10 gehalten. Der
Fixierungaritlg 8 besitzt am Auße@umfang je eilie Ausnehmung 11,12, die diametral
gegenüberlieger£, während die Bohrung 9 nur eine Vertiefung 13 aufweist, die im
Dereich der Ausnehmung 11 anangeordnet und durch eine Nut 14 mit dieser verbunden
ist. Die Nut 14 dient zur Aufnahme einer Kontaktelektrode 15 (Fig. 3).
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Die Fixieruiigsringe 8, bestückt mit je einem Kaltleiterelement 10
und einer Kontaktelektrode 15, werden derart aufeinander gestapelt, daß jeweils
abwechselnd eine Kontaktelektrode 15 nach der einen bzw. nach der anderen Seite
zu liegen kommt und werden durch die Doiirungen i6,17 dor Fixierungsringe 8 hindurchfassende
Nittel zu einem Paket 18 miteinander verbunden.
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z.D.
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Das Paket 18, z.B. bestehend aus zwanzig bestücken Fixierungaringen
8, wird in den hohlraum des Isolationskörpers 3 derart eingesetzt, daß die Kontaktschienen
4,4' in die Ausnehmungen 11 bzw. 12 eingreifen und mit den federnden Kontaktelektroden
15 zum Eingriff ko-ten.
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Die Kontaktelektroden 15 (Fig. 3) bestehen aus einem gut leitender
Werkstoff und weisen je eine Kontaktfahne 19 auf, die in einen gewellten Grundkörper
20 ausläuft, dessen @@llen parallel zur Kontaktfahne 19 liegen. Der Grundkörper
20 kann in der Mitte mit einer Lochung 21 zum besseren Durcht@@@ der Flüssigkeit
versehen sein und steht mit den beiden benachbarten Kaltleiterelementen 10 in leitender
Verbindung Der Kaltleiterheizer für g mis@ @ @@@@ende Brennkraftmaschinen mit kraftstoff
@@nspri@zung kann mit einer Einsp@@ @@@ 2@ versehen und unmittelbar mit dem Saugrohr
23 verbunden sein.
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Für luftverdichtende Brennkraftmaschinen und Vergaser-Brennkraftmaschinen
ist der Kaltleiterheizer in den Kraftstoffleitung 2 zwischengeschaltet.
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Wirkungsweise: Durch die in der Kraftstoffleitung 2 eingebaute gehäuseartige
L'rweitcruiig 1 wird der in Pfeilrichtung fließende Krnftstoff gezwungen, zwischen
zwei benachbarte Kaltleiterelemente und 109 durch die gewellten Grundkörper 20 der
Kontaktelektroden 15 gebildeten flachen Kanäle 21 hindurchzuströmen, so daß der
Kraftstoff mit einem maximalen überflächenanteil eines jeden Kaltleiterelementes
10 in Berührung kommt und eiii intensiver Wärmeaustausch stattfinden katilt. Nach
dem Erreichen der vorbestimmten Vorwärmetemperatur schalten die anderen noch in
Durchflußrichtung liegenden Kaltleiterelemente 10 selsbtregelnd ab. auch bei ausfall
von einem oder mehreren Kaltleiterelementes 10 bleibt die heizung betriebsfähig.
Die anderen Kaltleiterelemente heizen dan eben mehr, so daß die Vorwärmtemperatur
für den Kraftstoff stets erreicht wird.
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L e e r s e i t e