DE29911713U1

DE29911713U1 - Heizeinrichtung für Fluide

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Publication number: DE29911713U1
Application number: DE29911713U
Authority: DE
Original assignee: Fritz Eichenauer GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2009-07-07
Also published as: DE10031666A1; FR2796120A1; FR2796120B1

Description

Heizeinrichtung für Fluide

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für Fluide, insbesondere Gase, beim Durchströmen eines Ventils, wie eines Entlüftungsventils, mit einem an einem Ventilsitz aus einem leitfähigen Material festgelegten Heizelement (PTC-Element) mit positivem Temperaturkoeffizienten.

Derartige Heizeinrichtungen sind bekannt, wobei das Heizelement mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes bzw. negativem Temperaturkoeffezienten der elektrischen Leitfähigkeit für einen Schutz vor zu hoher Aufheizung der Einrichtung sorgt, indem dessen elektrische Leitfähigkeit bei steigender Temperatur abnimmt. Derartige PTC-Elemente bestehen in der Regel aus kaltleitenden, keramischen Materialien. Um für eine gute Funktion und einen hohen Wirkungsgrad von PTC-Elementen zu sorgen bzw. die zu deren Betrieb erforderliche elektrische Energie möglichst optimal zu nutzen, muß die Kontaktierung derselben über einen möglichst

20 großen Kontaktbereich erfolgen.

Weiterhin ist eine gattungsgemäße Heizeinrichtung zum Beheizen von Entlüftungsluft aus einem Kurbelwellenge-

häuse bekannt, bei der an einem abgeflachten Ansatz eines Ventilsitzes aus Kupfer eines Entlüftungsventils ein im wesentlichen plattenförmiges PTC-Element angelötet und auf die dem Ventilsitz abgewandte Seite des PTC-Elements eine Kontaktplatte aufgelötet ist. Die Kontaktierung des PTC-Elements mit einer Leistungsversorgung erfolgt über jeweils eine Anschlußfahne des Ventilsitzes und der Kontaktplatte.

Nachteilig hierbei ist einerseits, daß die Herstellung einer solchen Heizeinrichtung aufwendig ist, da die Lötverbindung einen möglichst flächigen Kontakt des PTC-Elements mit dem Ventilsitz bzw. der Kontaktplatte gewährleisten muß. Andererseits wird beim Umgießen oder Umspritzen der Heizeinrichtung mit einem thermoplastischen Kunststoff unter Ausbildung eines Gehäuses, was bei erhöhten Temperaturen oberhalb der Erweichungstemperatur des jeweiligen Kunststoffs zu geschehen hat, häufig die Lötverbindung des PTC-Elements mit dem Ventilsitz bzw. der Kontaktplatte beschädigt oder sogar vollständig gelöst bzw. die PTC-Keramik zerstört, da die jeweiligen Materialien verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, so daß sich ein erheblicher Ausschuß ergibt. Darüber hinaus treten beim Betrieb Wärmespannungen auf, die ebenfalls zum frühzeitigen Ausfall der Heizeinrichtung führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Heizeinrichtung dahingehend weiterzubilden, daß sie unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile bei einem hohen Wirkungsgrad einen sicheren Dauerbetrieb und darüber hinaus eine ausschußfreie, preiswerte Herstellung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Heizeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das

PTC-Element mittels eines Profilelements aus einem leitfähigen Material an einem ebenen Ansatz des Ventilsitzes festgeklemmt ist.

Gegenüber dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik wird erfindungsgemäß also keine Lötverbindung, sondern eine Klemmverbindung zur Kontaktierung des PTC-Elements verwendet. Durch den permanenten Andruck des Profilelements ist einerseits eine optimale Stromversorgung des PTC-Elements sichergestellt, andererseits eine optimale, im wesentlichen auf Wärmeleitung beruhende Wärmeübertragung des PTC-Elements auf den Ventilsitz sichergestellt. Die Klemmverbindung ermöglicht eine ausschußfreie und preiswerte Herstellung der Heizeinrichtung und verhindert die Beschädigung des PTC-Elements beim Betrieb, indem sowohl durch unterschiedliche Ausdehnung der Elemente verursachte Wärmespannungen als auch mechanische Beanspruchung, insbesondere Schwingungen oder Stöße, wie sie beispielsweise beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs auftreten, aufgenommen werden, wobei die Klemmverbindung im Gegensatz zu der materialschlüssigen Lötverbindung geringe Relativbewegungen des PTC-Elements bezüglich des Profilelements zuläßt.

Das Profilelement ist bevorzugt mittels zweier Schenkel am Ansatz des Ventilsitzes festgeklemmt. Hierbei kann das Profilelement beispielsweise zwei im wesentlichen parallele Schenkel aufweisen, die beim Festlegen desselben am Ansatz des Ventilsitzes derart festgecrimpt werden, daß sie den Ansatz des Ventilsitzes umgreifen und die Enden der Schenkel im wesentlichen einander zugekehrt sind.

Das Profilelement weist weiterhin bevorzugt zwei die Schenkel verbindende, im wesentlichen senkrecht zu diesen angeordnete Brücken auf, zwischen denen das PTC-Element

angeordnet ist. Durch die Anordnung des PTC-Elements zwischen den Brücken des Profilelements wird beim Festklemmen des Profilelements ein vorherbestimmbarer Anpreßdruck auf das PCT-Element ausgeübt, welcher für eine dauerhafte und gut leitende Kontaktierung des PTC-Elements sorgt.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zwei Kontaktelemente eines Anschlußkontaktes sich im wesentliehen senkrecht zu einer Langsmittelachse des Ventilsitzes erstrecken. Insbesondere ist vorgesehen, daß das eine Kontaktelement leitfähig mit dem Ventilsitz und das andere Kontaktelement leitfähig mit dem zwischen den Brücken des Profilelements angeordneten PTC-Elements verbunden ist. Das mit dem Ventilsitz verbundene Kontaktelement kann auf beliebige Weise, z. B. durch Schweißen, Löten oder dergleichen fest mit dem Ventilsitz verbunden sein, oder Ventilsitz und Kontaktelement sind einstückig ausgebildet.

Das PTC-Element ist vorzugsweise zwischen der einen Brücke und einer mittels einer Isoliereinlage von der anderen Brücke des Profilelements elektrisch isolierten Kontaktplatte des Kontaktelements festgeklemmt, wobei Kontaktplatte und Kontaktelement bevorzugt einstückig ausgebildet sind. Die dauerhafte und sichere Kontaktierung des PTC-Elements ist also dadurch sichergestellt, daß das PTC-Element mit der dem Ventilsitz zugewandten Seite im wesentlichen flächig an dem einen Schenkel des elektrisch leitenden und wärmeleitenden Profilelements anliegt, während es mit der dem Ventilsitz abgewandten Seite im wesentlichen flächig an der vom Profilelement bzw. vom Ventilsitz isolierten Kontaktplatte anliegt. Der zur flächigen Kontaktierung des PTC-Elements erforderliehe Andruck wird entweder beim Festcrimpen des Profilelements am Ansatz des Ventilsitzes oder durch vorheriges

Verklemmen der Brücken des Profilelements erzeugt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht eine in einem Kunststoffgehäuse aus einem insbesondere thermoplastischen Kunststoff angeordnete Heizeinrichtung vor, wobei das Kunststoffgehäuse durch Umspritzen, Eingießen oder dergleichen aufgebracht ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene Klemmverbindung stellt dabei sicher, daß das PTC-Element beim Eingießen oder Umspritzen mit dem heißen Kunststoff nicht beschädigt wird.

Die jeweils am Ventilsitz bzw. am Ansatz des Ventilsitzes sowie an der Kontaktplatte angeordneten Kontaktelemente des Anschlußkontaktes sind vorzugsweise in einer Anschlußbuchse des Kunststoffgehäuses angeordnet, so daß die insbesondere als Kontaktfahnen ausgebildeten Kontaktelemente mittels eines Steckers mit einer Leistungsversorgung verbindbar sind.

Das Ventil ist vorzugsweise von einer im Kunststoffgehäuse angeordneten Membran aus einem flexiblen Material, z.B. Gummi gebildet, die mittels eines Halteelements einer axialfesten Halteeinrichtung des Gehäuses den Strömungsquerschnitt des Ventilsitzes verschließt und diesen bei einem vorherbestimmten Überdruck auf der der Membran abgewandten Seite des Ventilsitzes freigibt. Auf der der Membran abgewandten Seite weist das Kunststoffgehäuse vorzugsweise einen Anschlußstutzen zum Verbinden des Gehäuses mit einer mit dem Fluid druckbeaufschlagten Vorrichtung, insbesondere einem Kurbelwellengehäuse eines Verbrennungsmotors, auf. In weiterhin bevorzugter Ausführung weist das Kunststoffgehäuse auf der der Membran zugewandten Seite einen Anschlußstutzen zum Verbinden des Gehäuses mit einer Ableitung für das beheizte Fluid auf.

Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh-

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rungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung;

Fig. 2: eine Seitenansicht der Heizeinrichtung in Richtung Pfeil A der Fig. 1;

Fig. 3: eine perspektivische Ansicht eines Profilelements vor dem Verklemmen an einem Ventilsitz und

Fig. 4: eine Seitenansicht einer in ein Kunststoffgehause eingegossenen Heizeinrichtung in Richtung

Pfeil B der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung mit einem Ventilsitz 2 aus einem leitfähigen Material, z.B.

Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen, mit einem ebenen Ansatz 3, an dem ein PTC-Element 1 mittels eines Profilelements 10 aus einem elektrisch leitenden und wärmeleitenden Material festgeklemmt ist. Das Profilelement kann grundsätzlich ebenfalls aus den vorgenannten Materialien bestehen. Vorzugsweise sind die Teile 2 und 10 einstückig aus Aluminium oder einer Alulegierung ausgebildet, insbesondere als Gußteil. Zwei Kontaktelemente 5, 6 in Form von Kontaktfahnen eines Anschlußkontaktes 4 erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zur Längsmittelachse 7 des Ventilsitzes 2. Während das Kontaktelement 5 leitfähig mit dem Ansatz 3 des Ventilsitzes 2 verbunden ist oder insbesondere Kontaktelement 5, Ansatz 3 und Ventilsitz 2 einstückig ausgebildet sind, ist das Kontaktelement 6 leitfähig mit einem in der gezeigten Draufsicht von einer Brücke 12 des Profilelements 10 verdeckten PTC-Element verbunden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist das (schraffiert dargestellte) Profilelement 10 zwei Schenkel 11a, 11b auf, die am Ansatz 3 des Ventilsitzes 2 festgeklemmt bzw. -gecrimpt sind, so daß die Enden der Schenkel 11a, 11b im wesentlichen einander zugekehrt sind. Die Schenkel 11a, lib des z.B. aus Blech bestehenden Profilelements 10 sind über im wesentlichen senkrecht zu diesen angeordnete Brücken 12, 13 miteinander verbunden. Ein PTC-Element 1 ist unter im wesentlichen vollständigem Anliegekontakt zwischen dem Schenkel 13 des Profilelements 10 und einer Kontaktplatte 6a des insbesondere als Kontaktfahne ausgebildeten Kontaktelements 6 angeordnet, wobei Kontaktplatte 6a und Kontaktelement 6 vorzugsweise einstückig ausgebildet sind. Die Kontaktplatte 6a ist mittels einer Isoliereinlage 8 vollständig von dem Profilelement 10 bzw. von der Brücke 12 und den Schenkeln 11a, 11b des Profilelements 10 isoliert. Durch die stabile und dauerhafte Klemmverbindung ergibt sich ein gut wärme- und stromleitender, flächiger Anliegekontakt zwischen dem PTC-Element 1 und der Kontaktplatte 6a bzw. der Brücke des Profilelements 10 sowie zwischen der Brücke 13 und dem Ansatz 3 des Ventilsitzes 2. Am Ventilsitz 2 ist ferner ein diesen versteifender Tragring 2a angeordnet.

In Fig. 3 ist ein derartiges Profilelement 10 vor dem Verklemmen an einem (nicht dargestellten) Ventilsitz dargestellt. Die Schenkel 11a, 11b sind im wesentlichen parallel angeordnet.

Fig. 4 zeigt ein Leitungsteil mit einer in einem Kunststoffgehäuse 20 angeordneten erfindungsgemäßen Heizeinrichtung. Das Kunststoffgehäuse 20 ist beispielsweise durch Umgießen der Heizeinrichtung mit einem Thermoplast, z.B. einem Polyolefin, aus der schmelzflüssigen Phase hergestellt. Die als Kontaktfahnen ausgebildeten Kontakt-

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elemente 5, 6 sind in einer Anschlußbuchse 21 des Gehäuses 20 angeordnet. Ein als Entlüftungsventil eines (nicht dargestellten) Kurbelwellengehäuses ausgestaltetes Ventil 25 ist von einer Membran 26 aus einem flexiblen Material, z.B. Gummi, gebildet, die mittels eines Halteelements 27a einer axialfesten Halteeinrichtung 27 des Gehäuses 20 den Strömungsquerschnitt 19 des Ventilsitzes 2 verschließt und diesen bei einem vorherbestimmten Überdruck auf der der Membran 26 abgewandten Seite des Ventilsitzes 2 freigibt. Die Halteeinrichtung 27 ist durchlässig für Fluide und z.B. nach Art eines radial angeordnete Träger aufweisenden Halterings ausgebildet. Das Kunststoffgehäuse 20 weist auf der der Membran 26 zugewandten Seite einen Anschlußstutzen 23 zur Ableitung der beheizten Luft und auf der der Membran 26 zugewandten Seite einen Anschlußstutzen 22 zum Verbinden des Gehäuses 20 mit einem (nicht dargestellten) Kurbelwellengehäuse auf. Oberhalb des Anschlußstutzens 22 ist ein weiterer Anschlußstutzen 24 angeordnet, der beispielsweise zur Aufnahme einer Meßeinrichtung zur Messung des Gehäuseinnendrucks auf der der Membran 26 abgewandten Seite des Ventilsitzes 2 dient.

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ing HEINER LICHTI

DlPL-PHYS. DR. RER. NAT. JOST LEMPERT D-76207 KARLSRUHE (DURLACH)

POSTFACH 410760 DIPL-ING. HARTMUT LASCH TELEFON: (0721) 9432815 TELEFAX: (0721)9432840

Fritz Eichenauer GmbH & Co.KG 16579.7/99 Fabrik elektr. Spezialartikel 1. Juli 1999 Le/lz/zl Industriestraße 1

76770 Hatzenbühl

Bezugszeichenliste

1	PTC-Element
2	Ventilsitz
2a	Tragring
3	Ansatz
4	Anschlußkontakt
5	Kontaktelement
6	Kontaktelement
6a	Kontaktplatte
7	Längsmittelachse
8	Isoliereinlage
10	Profilelement
11a,b	Schenkel
12	Brücke
13	Brücke
19	Strömungsquerschnitt
20	Kunststoffgehäuse
21	Anschlußbuchse
22	Anschlußstutzen
25	Ventil
26	Membran
27	Halteeinrichtung
27a	Halteelement

Claims

1. Heizeinrichtung für Fluide, insbesondere Gase, beim Durchströmen eines Ventils, wie eines Entlüftungsventils, mit einem an einem Ventilsitz aus einem leitfähigen Material festgelegten Heizelement (PTC- Element) mit positivem Temperaturkoeffizienten, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Element (1) mittels eines Profilelements (10) an einem ebenen Ansatz (3) des Ventilsitzes (2) festgeklemmt ist.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilelement (10) mittels zweier Schenkel (11a, 11b) am Ansatz (3) des Ventilsitzes (2) festgeklemmt ist.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilelement (10) zwei die Schenkel (11a, 11b) verbindende, im wesentlichen senkrecht zu diesen angeordnete Brücken (12, 13) aufweist, zwischen denen das PTC-Element (1) angeordnet ist.

4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kontaktelemente (5, 6) eines Anschlußkontaktes (4) sich im wesentlichen senkrecht zu einer Längsmittelachse (7) des Ventilsitzes (2) erstrecken.

5. Heizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktelement (5) leitfähig mit dem Ansatz (3) des Ventilsitzes (2) und das andere Kontaktelement (6) leitfähig mit dem zwischen den Brücken (12, 13) des Profilelements (10) angeordneten PTC-Element (1) verbunden ist.

6. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Element (1) zwischen der einen Brücke (13) und einer mittels einer Isoliereinlage (8) von der anderen Brücke (12) des Profilelements (10) elektrisch isolierten Kontaktplatte (6a) des Kontaktelements (6) festgeklemmt ist.

7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Anordnung in einem Kunststoffgehäuse (20).

8. Heizeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgehäuse (20) durch Umspritzen, Eingießen oder dergleichen aufgebracht ist.

9. Heizeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (5, 6) des Anschlußkontaktes (4) in einer Anschlußbuchse (21) des Kunststoffgehäuses (20) angeordnet sind.

10. Heizeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgehäuse (20) auf der der Membran (26) abgewandten Seite einen Anschlußstutzen (22) zum Verbinden des Gehäuses (20) mit einer mit dem Fluid druckbeaufschlagten Vorrichtung, insbesondere einem Kurbelwellengehäuse, aufweist.

11. Heizeinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgehäuse (20) auf der der Membran (26) zugewandten Seite einen Anschlußstutzen (23) zum Verbinden des Gehäuses (20) mit einer Ableitung für das beheizte Fluid aufweist.