EP0135704B1 - Elément de chauffage électrique - Google Patents

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EP0135704B1
EP0135704B1 EP84108800A EP84108800A EP0135704B1 EP 0135704 B1 EP0135704 B1 EP 0135704B1 EP 84108800 A EP84108800 A EP 84108800A EP 84108800 A EP84108800 A EP 84108800A EP 0135704 B1 EP0135704 B1 EP 0135704B1
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EP
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heating element
resistance heating
element according
strip
bend
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EP84108800A
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German (de)
English (en)
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EP0135704A1 (fr
Inventor
Manfred Brandstäter
Alfred Dipl.-Ing. Könnemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grote and Hartmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Grote and Hartmann GmbH and Co KG
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/24—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor being self-supporting

Definitions

  • the invention relates to a resistance heating element with a heating conductor consisting of a one-piece sheet metal stamping strip and running in a meandering manner in a longitudinal plane, the sheet metal stamping strip being slidably held in the holder in the region of meandering arches.
  • Such a resistance heating element is suitable for. B. for an intake air line between the carburetor and the engine block of an internal combustion engine, wherein the resistance heating element is flushed with a fluid to heat it.
  • Such a resistance heating element is known from DE-C-650 676.
  • the meandering heating conductor is made from a rectangular sheet metal strip, in which the latter is cut alternately from the two long sides. The resulting parallel strips are then bent out of the sheet plane in opposite directions, but the arc regions connecting the strips remain in the original sheet plane and are slidably supported in the grooves of a holder.
  • a resistance heating element which has a meandering heating conductor element consisting of a one-piece stamped sheet metal part.
  • This heating conductor is essentially made up of a corrugation - as a flat, rectangular element.
  • DE-A 1-2 703 293 describes a heating register with a housing in which a flat strip made of metallic resistance material is accommodated.
  • the flat strip has incisions which are made alternately from the opposite longitudinal edges in the opposite direction.
  • the metal strip is then pulled apart like an accordion.
  • the strip is bent in a ring.
  • the invention is therefore based on the object, starting from the prior art described at the outset, to provide a resistance heating element which, while being easy to manufacture, offers the fluid a very large surface area to be flushed per unit space.
  • the heating conductor also runs in a meandering manner in a transverse plane perpendicular to the longitudinal plane in such a way that at least two meandering segments connected to one another are arranged one behind the other.
  • the invention preferably relates to a small-sized resistance heating element.
  • the element shown in FIGS. 2 and 3 has a width of 20 mm, a height of 40 mm and a length of 50 mm.
  • the large length in turn causes large changes in length in the event of temperature changes which have to be absorbed without the fixed mounting of the metal element suffering as a result.
  • the resistance heating element 1 essentially consists of two bearing plates 2 and 3, which are arranged at a vertical distance from one another and preferably consist of plastic. For the sake of simplicity, reference will now be made to the upper bearing plate 2 and the lower bearing plate 3 with reference to FIGS. 2 to 5.
  • the one-piece resistance metal element is arranged between the bearing plates.
  • the resistance metal element essentially consists of a one-piece sheet metal stamping strip 4 which forms meandering stamped segments arranged one behind the other, the segments arranged one behind the other also being curved in a meandering manner.
  • a particularly advantageous spatial shape of the sheet metal stamping strip 4 for the purposes of the invention results from a circuit board 5, which is shown in plan view in FIG. 1.
  • the board consists of a one-piece sheet metal strip, for example a width of 2 mm and a thickness of 0.3 mm.
  • the spatial shape of the board is u. a. optimized with regard to the punched sheet metal waste.
  • the three-dimensional shape of the circuit board 5 is mirror-symmetrical to the longitudinal axis 10 and has at least one contact segment 6 and one loop segment 7.
  • the segments 6 and 7 are with Exception of an arc 7a formed mirror-symmetrically to a transverse axis 12. Between the segments 6 and 7 there can alternately be further extension segments 11 and 11 a, the segments 11 having the same shape in terms of space as the segment and the segments 11, with the exception of the arch 7 a, being the same as the segment 7.
  • Fig. 1 only a transverse axis 12 is drawn in, so as not to disturb the clarity. Nevertheless, the segments 11, 11a or 6 and 7 are mirror images of a transverse axis 12.
  • the contact segment 6 or an extension segment 11a consists of two current paths 6a and 6b punched out in a meandering pattern, which are arranged at a distance from one another in each case in a plane, the paths 6a and 6b having the same spatial shape in mirror symmetry with respect to the axis 10.
  • Each path 6a, 6b has a strip 8 extending next to the axis 10 and parallel to it in the direction of the loop segment 7, which opens into an arc 8a directed away from the axis 10, to which a returning strip runs parallel to the strip 8 8b, which in turn opens into a second bend 8c directed away from the axis 10, from which a strip 8d running parallel to the axis 10 leads to the loop segment 7 or to an extension segment 11.
  • the arches 8a and 8c are preferably designed as 180 ° arcs (semicircular arches), so that when viewed from above, an ideal punched out meandering shape results.
  • meandering current paths can be integrally connected to the side.
  • flatter arches 8a and / or 8c can be selected so that the strips 8 and 8b and / or 8b and 8c run divergingly.
  • the current path 6a has the same spatial shape as the current path 6b, which is why the same reference numerals have been used.
  • the loop segment 7 or an extension segment 11 also consists of two meandering current paths 13f and 13g, which are spaced apart in one plane next to the axis 10, the paths 13f and 13g having the same spatial shape symmetrically to the axis 10.
  • Each path 13f, 13g has a strip 13e which is coaxial with the strip 8d, i. H. the strip 8d merges in one piece in the region of an axis 12 into the strip 13e.
  • At the end of the strip 13e there is an arc 13a directed towards the longitudinal axis 10, which ends in a strip 13b running parallel to the strip 13e.
  • the strip 13b merges at the end opposite the curve 13a into a curve 13c directed towards the longitudinal axis 10, which is followed by a straight strip 13d running parallel to the strips 13e and 13b.
  • the path 13g merges into the path 13f, so that there is an integral, meandering punched-out electrical conductor from a stamped sheet metal strip, which is composed of the successive paths 6b, 13g, 13f and 6a, which are connected to each other with the bow 7a. If a power source is placed on the contact strips 8, the sheet metal strip can heat up as a resistance element.
  • arches 13a and 13c of the paths 13g and 13f are shown as 180 ° arcs, so that when viewed from above, an ideal punched out meandering shape also results.
  • meandering current paths can be integrally connected to the side.
  • flatter arches 13a and / or 13c can be selected so that the strips 13d and 13b as well as 13b and 13e run divergingly.
  • the contact strip 8 of the path 6b is preferably shorter than the contact strip of the path 6a.
  • Fig. 1 an expedient shape can be seen, in which the contact strip marked with the reference number 9 of the path 6a longer and in the top view in a Z-shape bent into the plane of the contact strip 8 of the path 6b such that the end of the contact strip 9 coaxial with Contact strip 8 of path 6b comes to rest.
  • extension segments 11, 11 correspond, as already mentioned, in terms of space to the segments 6 or 7. Accordingly, the same reference numerals are drawn in FIG. 1.
  • the segments are each bent over a transverse axis 12 or in the transverse axis region, such that an arc 14 leading downwards is followed by an upward arc 15, so that viewed in the direction of flow (FIG. 2), a resistance metal element bent in a meandering shape 4 results.
  • the arches 14 and 15 do not have to be round, but can also be angular, as shown in FIG. 2, and have a straight web 16. This shape is expedient for fastening the resistance metal element 4 in the bearing plates 2 and 3. It is important that the arches 14 and 15 create a sufficient distance or space 17 between adjacent segments 6 and 7 or 11 and 11 a or 6 and 11 and 11a and 7.
  • the intermediate space 17 advantageously allows the strips 8b, 8d and 8 after the arch regions 8c and 8a or the strips 13e, 13d and 13b after the arch regions 13a and 13c to be spread apart, as can be seen in FIG. 2, so that between the strips 8d and 8b and 8b and 8 or 13e and 13d and 13b and 13d a gap 18 is formed. This spreading leads to the fact that a large number of strips can be flowed against directly by the fluid flow, where in which the adjacent strips are laterally offset one behind the other in the flow direction. In this respect, an optimal heat absorption is brought about by the fluid.
  • the sheet metal stamping strip 4 which is punched out in a meandering shape and bent perpendicularly to the punched out meandering shape, is inserted with pins 25 in the bearing plates 2 and 3, the bearing plates 2 and 3 being kept at a distance by a web 19, 20.
  • the webs 19, 20 are preferably formed in one piece on the bearing plate 2, each engage with a corresponding opening 21 in the bearing plate 3 with their latching arms 31 spaced apart by a U-shaped recess 30 (FIG. 5) and snap behind with their latching lugs 22 an edge of the respective opening 21, the depth of the recess 30 being dimensioned such that the bottom of the U-shaped recess 30 sits on the bottom of the bearing plate 3, which results in the spacing.
  • the web 20 has recesses 23, 24 which are arranged vertically one above the other and which extend from the outward, ie. H. contact ends 8 and 9 bent towards the web 20 are penetrated (FIG. 2), so that easily accessible connections for a power source are created.
  • bearing pins 25 in the area of the arches 14 and 15, preferably in the web 16 are each connected to a side edge which is bent at right and upward angles, a slot 26 (FIG 3, 5) reach through in the bearing plate 2, 3 in a form-fitting manner, preferably with a press fit, and are bent over in the free end region approximately in the manner of a rivet, so that they cannot easily slide out of the slot 26.
  • the journals 25 are shaped so that they sit immovably in the slot 26.
  • the journals each have a step 25a on the two longitudinal edges, which step on the bottom of the bearing plate 2 or 3, since the slot 26 is made narrower than the width of a bearing journal 25 in the area of the steps 25a , so that only the area of a pin 25 protruding beyond the steps 25a passes through the slot 26.
  • This type of fastening should expediently create a distance between the arches 14 and 15 and 13a, 13c and 8a, 8c from the bottom of an adjacent bearing plate 2, 3, so that the segments 6, 7 and 11, 11a face the bottom of the bearing plates 2 , 3 can expand unhindered in the event of thermal expansion of the segments.
  • the fastening pins 25 are located in the bending areas 14, 15, in which the changes in length during temperature changes are practically negligible. Rather, the temperature-related changes in length are effective in the curved areas 13a, 13c and 8a, 8c, in that the segments can approach the bearing plates in these areas.
  • sliding pegs 27 (FIG. 3) protruding upwards or downwards in the material plane of the paths are connected in the arch regions mentioned, pass through the correspondingly corresponding slots 28 in the bottom of the plates 2, 3 and can slide freely in these slots 28 in the event of thermal expansion or shrinkage of the segments.
  • the bearing plates 2, 3 have frame-like webs 29 pointing outwards.
  • the new resistance heating element ensures a much larger surface in a small space compared to the proposal described, so that better heat emission can also be achieved.
  • the creation of the special spatial shape described makes it possible to form a resistance heating element which provides a meandering shape both in the direction of flow and perpendicular to it.
  • circuit board It is particularly advantageous for the manufacture of the circuit board to provide a connecting web between the arches 13a and 8a or 8a and 13c, which is produced to form a sliding pin 27 by an S-shaped or Z-shaped separating cut without loss of material.

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)

Claims (29)

1. Elément de chauffage par résistance (1) avec un conducteur chauffant constitué par une bande de tôle (4) découpée en une seule pièce et s'étendant en forme de méandres dans un plan longitudinal (fig. 3), la bande de tôle découpée (4) étant respectivement maintenue de manière mobile (27, 28) dans un support (2, 3, 19, 20) dans la région des coudes de méandres (14, 15), caractérisé en ce que le conducteur chauffant s'étend également en forme de méandres dans un plan transversal (fig. 2) orienté perpendiculairement au plan longitudinal (fig. 3) de telle façon qu'au moins deux segments de méandres (6, 7, 11, 11 a) reliés entre eux sont disposés l'un derrière l'autre.
2. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différents segments de méandres (6, 7, 11, 11a) sont disposés parallèlement les uns par rapport aux autres (fig. 2).
3. Elément de chauffage par résistance selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la bande de tôle découpée (4) est réalisée à partir d'un flan (5) dont la forme spatiale est à symétrie de miroir par rapport à un axe longitudinal (10) et comporte au moins un segment de contact (6) et un segment de boucle (7).
4. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 3, caractérisé en ce que les segments (6 et 7) sont conformés, à l'exception d'une section cintrée (7a), à symétrie de miroir par . rapport à un axe transversal (12).
5. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'entre le segment de contact (6) et le segment de boucle (7) sont disposés des segments d'allongement (11 et 11 a) qui, quant à la forme spatiale, ressemblent au segment de contact (6) ou au segment de boucle (7), à l'exception de la section cintrée (7a).
6. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 5, caractérisé en ce que les segments (11, 11 a et respectivement 6 et 7) sont conformés à symétrie de miroir par rapport à respectivement un axe transversal (12),
7. Elément de chauffage par résistance selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le segment de contact (6) ou le segment d'allongement (11a) se compose de deux voies de courant (6a et 6b) découpées en forme de méandres qui sont disposées à distance sur un même plan, à savoir respectivement à côté de l'axe longitudinal 10, les voies de courant (6a et 6b), à symétrie de miroir par rapport à l'axe longitudinal (10), présentant la même forme spatiale.
8. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque voie de courant (6a, 6b) comprend une bande de contact (8) qui s'étend à côté de l'axe longitudinal (10) et parallèlement à celui-ci en direction du segment de boucle (7) et qui se termine en une section cintrée (8a) s'écartant de l'axe longitudinal (10) à laquelle est rattachée une bande de retour (8b) qui s'étend parallèlement à la bande de contact (8) et se termine à son tour par une seconde section cintrée (8c) s'écartant de l'axe longitudinal (10) à partir de laquelle une bande (8d) orientée parallèlement à l'axe longitudinal (10) conduit vers le segment de boucle (7) ou vers l'un des segments d'allongement (11).
9. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sections cintrées (8a et 8c) sont conformées en arcs de 180°.
10. Elément de chauffage par résistance selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le segment de boucle (7) ou le segment d'allongement (11) se compose de deux voies de courant (13f et 13 g) découpées en forme de méandres et placées respectivement à distance sur un même plan, à côté de l'axe longitudinal (10), les voies de courant (13f et 13g) à symétrie de miroir par rapport à l'axe longitudinal (10) présentant la même forme spatiale.
11. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque voie de courant (13f, 13g) comprend une bande (13e) placée coaxialement par rapport à la bande (8d) ; que, à l'extrémité de la bande (13e), est située une section cintrée (13a) dirigée vers l'axe longitudinal 10, qui se terminé en une bande (13b) qui s'étend parallèlement à la bande (13e) ; et que la bande (13b) se transforme, à l'extrémité opposée à la section cintrée (13a), en une section cintrée (13c) dirigée vers l'axe longitudinal (10) à laquelle est rattachée une bande (13d) orientée parallèlement aux bandes (13e et 13b).
12. Elément de chauffage par résistance selon l'une quelconque des revendications 4 et 10 ou 11, caractérisé en ce que la voie de courant (13g) se transforme, par l'intermédiaire de la section cintrée (7a), en voie de courant (13f).
13. Elément de chauffage par résistance selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la bande de tôle découpée (4) se compose des voies de courant successives (6b, 13g, 13f et 6a) reliées entre elles par la section cintrée (7a).
14. Elément de chauffage par résistance selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il présente des bandes de contact (8 et 9) de longueurs différentes.
15. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 14, caractérisé en ce que la bande de contact (9) de la voie (6a) est plus longue et que, vu de dessus, la section plus longue est pliée en arc dans le plan de la bande de contact (8) de la voie (6d).
16. Elément de chauffage par résistance selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les segments (6, 7, 11 et 11a) sont pliés respectivement autour d'un axe transversal (12) de telle façon qu'une section cintrée (14) conduisant vers le bas est suivie d'une section cintrée (15) conduisant vers le haut.
17. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 16, caractérisé en ce que les sections cintrées (14 et 15) comportent une barrette (16) rectiligne, de préférence horizontale.
18. Elément de chauffage par résistance selon l'une des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que les sections cintrées (14 et 15) créent un intervalle entre des segments voisins (6 et 7 et respectivement 11 et 11 a ou 6 et 11, et 11 a et 7).
19. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 18, caractérisé en ce que, en aval des sections cintrées (8c et 8a et respectivement 13c et 13a), les bandes (8d, 8b et 8 et respectivement 13e, 13d et 13b) sont écartées et respectivement coudées en sens opposé hors du plan du flan de manière à former entre les bandes une fente (18).
20. Elément de chauffage par résistance selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que la bande de tôle découpée (4) est enfichée avec des tourillons (25) dans les plaques d'appui (2 et 3) conformées en support, lesquelles plaques d'appui sont disposées à distance verticale l'une de l'autre et réalisées à partir d'une matière isolante.
21. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 20, caractérisé en ce que les plaques d'appui (2 et 3) sont maintenues à distance l'une de l'autre par deux barrettes (19, 20), lesdites barrettes (19, 20) formant, de préférence, une seule pièce avec l'une des plaques d'appui (2), traversant respectivement, avec leurs bras à cran d'arrêt (31) maintenus à distance par un évidement en U (30), une ouverture correspondante (21) dans l'autre plaque d'appui (3) et se verrouillant avec leurs taquets d'enclenchement (22) derrière une arête de l'ouverture respective (21), la profondeur de l'évidement (30) étant choisie de telle façon que le fond de l'évidement (30) en forme de U repose sur le fond de l'autre plaque d'appui (3).
22. Elément de chauffage par résistance selon l'une des revendications 20 ou 21, caractérisé en ce que l'une des barrettes (20) présente des évidements (23, 24) disposés verticalement l'un au-dessus de l'autre qui sont traversés par des extrémités de contact (8 et 9) du conducteur chauffant pliées vers l'extérieur.
23. Elément de chauffage par résistance selon l'une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que, pour assurer une fixation solide dans les plaques d'appui (2 et 3), les tourillons (25) sont respectivement attachés, dans la région des sections cintrées (14 et 15), de préférence dans la barrette (16), sur un bord latéral, repliés à angle droit vers le haut et respectivement vers le bas, qu'ils traversent à engagement positif, de préférence avec ajustage serré, une fente (26) dans la plaque d'appui (2, 3), et qu'ils sont repliés dans la région de l'extrémité libre, à peu près à la manière d'un rivetage.
24. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 23, caractérisé en ce que les tourillons (25) sont insérés de façon immuable dans la fente (26).
25. Elément de chauffage par résistance selon la revendication 24, caractérisé en ce que les tourillons (25) présentent respectivement sur les deux arêtes longitudinales un épaulement (25a) et que les épaulements (25a) reposent sur le fond de la plaque d'appui (2 et respectivement 3).
26. Elément de chauffage par résistance selon l'une quelconque des revendications 20 à 25, caractérisé en ce qu'un intervalle est créé entre les sections cintrées (14 et 15 ainsi que 13a, 13c et respectivement 8a, 8c) et le fond de l'une des plaques d'appui (2, 3) voisines.
27. Elément de chauffage par résistance selon l'une ou plusieurs des revendications 20 à 26, caractérisé en ce que dans la région des sections cintrées (13a, 13c et respectivement 8a, 8c) sont attachés des tourillons coulissants (27) dépassant vers le haut et respectivement vers le bas et alignés avec le plan matériel des voies de courant (6a, 6b et respectivement 13g, 13f), lesquels tourillons traversent à. engagement positif des fentes (28) correspondantes aménagées dans les plaques d'appui (2,.3) et peuvent coulisser dans lesdites fentes.
28. Elément de chauffage par résistance selon l'une quelconque des revendications 20 à 27, caractérisé en ce que les fonds des plaques d'appui (2, 3) sont munis de barrettes (29) en forme de cadre dirigées vers l'extérieur.
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