EP0575649B1

EP0575649B1 - Radiator

Info

Publication number: EP0575649B1
Application number: EP92110544A
Authority: EP
Inventors: Franz Bohlender; Josef David
Original assignee: DBK David and Baader GmbH
Current assignee: DBK David and Baader GmbH
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1996-12-04
Anticipated expiration: 2012-06-23
Also published as: DE59207626D1; ES2098394T3; ATE145981T1; EP0575649A1; JPH0719781A; JP3274234B2; US5562844A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Radiator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Radiator ist aus der EP-A-0 350 528 bekannt.
Bei dem bekannten Radiator bestehen die ersten Holme des Halterahmens jeweils aus einem mit den Lamellen in Berührung stehenden inneren Band, einer parallel im Abstand dazu verlaufenden, steifen äußeren Schiene und einer dazwischen angeordneten Wellenfeder, die sich an der äußeren Schiene abstützt und das innere Band gegen die Umkehrstellen der benachbarten Lamellen drückt.
Diese Konstruktion ist relativ aufwendig, wegen der Mehrteiligkeit der einzelnen Holme ist ihre Montage schwierig, und darüberhinaus ist der Wärmekontakt nicht optimal, da sich insbesondere bei Dickentoleranzen in den PTC'S an manchen Stellen kein guter Flächenkontakt einstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radiator der eingangs genannten Art anzugeben, der einen ausreichenden und großflächigen Druck der Lamellen an den wärmeabgebenden Elementen sicherstellt und der einfach aufgebaut und montierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung unterscheidet sich vom obengenannten Stand der Technik hauptsächlich durch die neuartige Gestaltung der ersten Holme. Anstelle einer dreiteiligen Anordnung realisiert die Erfindung eine einteilige Anordnung für jeden betreffenden Holm, was zwei Fertigungsvorgänge entfallen läßt und die Montage erleichtert. Darüberhinaus wird auch bei Maßtoleranzen in den PTC-Elementen ein guter Flächenkontakt und damit eine gute Wärmeauskopplung erreicht.
Die Steifigkeit der Holme kann durch eine passende Profilgestaltung vergrößert werden, die vorsieht, daß die äußeren Schenkel der Holme jeweils nach innen umgebogen sind. Bei einer anderen Ausführungsform kann in dem offenen Querschnitt jedes der ersten Holme eine Schiene von im wesentlichen M-förmigem Querschnitt angeordnet sein, die an ihren Außenschenkeln mit den Außenschenkeln des Holms vernietet oder verschweißt ist. Diese Schiene verleiht dem Holm ein besonders hohes Maß an Steifigkeit, die einer Durchbiegung widersteht.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigt:

Fig. 1 einen Radiator nach der Erfindung von der Seite, teilweise geschnitten,
Fig. 2 den Radiator nach Fig. 1 von der Stirnseite,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Kunststoffrahmen mit darin angeordneten PTC-Elementen,
Fig. 4 eine Teildarstellung eines ersten Holmes in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 5 eine Teildarstellung eines ersten Holmes gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung des oberen Eckbereichs von Fig. 1;
Fig. 7 eine Teildarstellung des Radiators nach Fig. 1 von oben;
Fig. 8 eine Einzelheit bezüglich eines anderen Ausführungsbeispiels eines Lamellenbandes;
Fig. 9 eine Ausführungsform eines Wärmeleitelements;
Fig. 10a und 10b Details eines Wärmeleiters nach Fig. 9;
Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung eines Wärmeleitelements ähnlich Fig. 9;
Fig. 12 eine Teildarstellung im Schnitt einer Ausführungsform einer Holmschiene, und
Fig. 13 eine Teildarstellung im Schnitt einer weiteren Ausführungsform einer Holmschiene.
Fig. 14 eine M-förmige Schiene nach Art von Fig.5;
Fig. 15 ein Wärmeleitelement, und
Fig. 16 eine Ausführungsform mit Vergußmasse.

Die Zeichnung zeigt einen Radiator von der Seite, wobei zur Verdeutlichung, wo sich elektrische Heizelemente befinden, diese geschnitten dargestellt sind. Der Radiator besteht aus einem Halterahmen 1 aus ersten, längslaufenden Holmen 2 und zweiten, querlaufenden Holmen 3. Die ersten und zweiten Holme 2 und 3 sind an ihren Enden miteinander verbunden und spannen so eine Ebene auf. Parallel zu den ersten Rahmenholmen 2 und senkrecht zu der von dem Rahmen 1 aufgespannten Ebene verlaufen parallel zueinander mehrere Ebenen, in denen sich elektrische Heizelemente 4 befinden, die Wärme an benachbarte Wärmeleitelemente 5 abgeben, die später noch zu beschreiben sind. Die elektrischen Heizelemente 4, die vorzugsweise PTC-Elemente sind, und die Wärmeleitelemente 5 bilden einen mehrschichtigen Aufbau, der zwischen den beiden sich gegenüberstehenden ersten Holmen 2 des Rahmens 1 eingespannt ist. Der Druck, der die vorgenannten Elemente aufeinanderdrückt, wird von federnden Ausbauchungen 6 aufgebracht, die an den ersten Holmen 2 ausgebildet sind. Die von diesen Ausbauchungen hervorgerufene Kraft wird von den zweiten Rahmenholmen 3 aufgenommen.
Die PTC-Elemente 4 sind jeweils zu mehreren in einem Kunststoffrahmen 7 gehalten, der eine etwas geringere Dicke hat, als die PTC-Elemente 4, und der Fenster oder Durchbrüche 8 aufweist, in denen die PTC-Elemente 4 gehalten sind. An seinen Längsrändern weist der Kunststoffrahmen 7 erhöhte Ränder 9 auf, die ein gegenseitige Verrutschen von Heizelementen 5 und Kunststoffrahmen 7 verhindern.
Die ersten, längslaufenden Holme 2 des Rahmens 1 bestehen gemäß Fig. 4 aus einer im wesentlichen U-förmigen Schiene aus einem federnden Material, deren Schenkel flach sind, wobei die Außenschenkel 11 nach innen umgebogen sind. Die nach innen gebogenen Abschnitte 12 der Außenschenkel 11 enden dicht über einem flachen Mittenschenkel 13. Die nach innen gebogenen Abschnitte 12 verleihen dem Holm 2 eine große Steifigkeit. Der Mittenschenkel 13 ist an beiden Enden (in Fig. 4 ist nur ein Ende dargestellt) durch eine Fahne 10 verlängert, aus der eine federnde Zunge 14 ausgeklinkt ist, deren freies Ende gegen den Holm 2 weist.
Bei der Alternative nach Fig. 5 ist in den freien Innenraum des im Querschnitt U-förmigen Holms 2 eine im Querschnitt M-förmige Schiene 15 eingesetzt, deren Außenschenkel an mehreren Punkten 16 mit den Außenschenkeln 11 des Holms 2 vernietet oder verschweißt sind. Auch diese Konstruktion gewährleistet eine gewünschte Steifigkeit für den Holm 2.
In Fig. 5 erkennt man ferner zwei Blechstreifen 31, die im Endbereich des U-förmigen Holms 2 an dessen Außenschenkel 11 angeschweißt sind. Sie erstrecken sich bis zu den entsprechenden Außenschenkeln des anderen Holms 2, der in Fig. 5 nicht dargestellt ist, und sie werden an diesen unter mechanischer Vorspannung der Gesamtanordnung angeschweißt, um die von den Ausbauchungen 6 hervorgebrachten Federkräfte aufzunehmen. Die zweiten Holme 3 lassen sich dann weitgehend spannungsfrei auf die von den Blechstreifen zusammengehaltene Anordnung aufschieben.
Wie Fig. 1 und in vergrößerter Schnittdarstellung Fig. 6 zeigen, ist die Fahne 10 in einen Hohlraum im benachbarten zweiten Holm 3 eingeschoben, und das freie Ende ihrer Zunge 14 ist hinter einem Ansatz 17 verrastet, der an einem Abschnitt des zweiten Holms 3 ausgebildet ist, der die Fahne 10 übergreift. Von diesem Abschnitt erstreckt sich eine Nase 18 in den freien Raum zwischen den Seitenschenkeln des ersten Holms 2, die auf dessen Mittenschenkel 13 drückt und somit die Ausbauchungen 6 auf das benachbarte Wärmeleitelement 5 drückt. Zum leichteren Zusammenbau weist die Nase 18 an ihrer Unterseite einen Führungskanal für die Zunge 14 auf, der in eine Rampe 20 übergeht, die zu dem Ansatz 17 führt.
Fig. 7 zeigt die Anordnung nach den Fig. 1 und 6 von oben in montiertem Zustand. Man erkennt die Nase 18 an dem zweiten Holm 3, die zwischen die Seitenschenkel 11 des ersten Holms 2 greift und dabei die inneren Abschnitte 12 davon etwas seitlich wegdrückt und die auf den Mittenschenkel 13 drückt. Die Einzelheit in Fig. 8 zeigt, daß die Scheitel an den Umkehrbereichen 21 des Lamellenbandes möglichst flach ausgeführt sind. Es kann hierzu günstig sein, wenn der Scheitelbereich geringfügig gewölbt gestaltet ist, um unter Druck eine satte Anlage des Lamellenbandes an einem benachbarten Blechband 23 zu gewährleisten.
Fig. 9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Wärmeleitelements. Dieses besteht aus zwei Blechbändern 23 und 24, die jeweils an einem Ende zweifach abgewinkelt sind und die punktsymmetrisch zueinander angeordnet sind, so daß sie in einem planparallelen Bereich der Blechbänder 23 und 24 einen etwa rechteckigen Zwischenraum umschließen, in welchem sich ein Lamellenband 26 befindet, das beispielsweise in der Art der Fig. 8 ausgeführt ist. Die beiden Blechbänder 23 und 24 sind an ihren aneinander anliegenden Abschnitten mit Nieten oder dergleichen verbunden, die hier symbolisch mit 27 dargestellt sind. Am einen Ende ist dabei zugleich eine Anschlußfahne 28 angenietet.
Die Fig. 10a und 10b zeigen Einzelheiten der Vernietung der Blechbänder 23 und 24 des Wärmeleitelements nach Fig. 9. Man erkennt in Fig. 10a, daß an dem einen Blechband 23 eine Niethülse 29 durch Tiefziehen integral ausgebildet ist, die eine passende Bohrung in dem anderen Blechband 24 durchdringt und durch Aufweiten ihres freien Endes in der Bohrung an dem Blechband 24 verklemmt ist. Eine vergleichbare Verbindung der Blechbänder 23 und 24 ist auch an der anderen Seite vorgesehen, wie Fig. 10b zeigt, wobei in vergleichbarer Weise die Kontaktanschlußfahne 28 mit einer integral ausgebildeten Niethülse 30 versehen ist, die durch die Niethülse 29 gesteckt und an ihrem Ende umgebördelt ist, um somit die Anschlußfahne 28 an dem Wärmeleitelement festzulegen und zugleich elektrischen Kontakt herzustellen.
Die Blechbänder 23 und 24 können an ihrem Rand leicht hochgebördelt sein, wie die Schnittdarstellung von Fig. 11 beispielhaft zeigt, um eine seitliches Verrutschen des Lamellenbandes 26 zu verhindern.
Wie Fig. 1 zeigt, liegen die Wärmeleitelemente 5 unmittelbar an den elektrischen Heizelementen 4 an. Die Wärme verläuft daher von den elektrischen Heizelementen 4 durch eines der Blechbänder 23 und 24 zum benachbarten Lamellenband, das die Wärme somit aufnimmt und an die umgebende Luft abgeben kann. Zwischen zwei benachbarten Ebenen von Heizelementen können, wie Fig. 1 zeigt, zwei solcher Wärmeleitelemente 5 angeordnet sein. Da die Wärmeleitelemente 5 die PTC-Elemente 4 direkt kontaktieren, können sie für deren Stromversorgung herangezogen werden, wozu die genannte Anschlußfahne 28 vorgesehen ist. Man erkennt in Fig. 1, daß mit Hilfe zweier solcher Wärmeleitelemente 5 jeweils eine Gruppe von Heizelementen 4 mit Strom versorgt werden kann. Die Anschlußfahnen 28 erstrecken sich durch Durchbrüche 29a in den zweiten Holmen 30, die aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere Kunststoffmaterial, hergestellt sind.
Die Heizelemente 5 können, wie Fig. 9 anschaulich zeigt, zu vorgefertigten Einheiten zusammengestellt werden, und diese Einheiten brauchen dann nur mehr mit den von den Kunststoffrahmen 7 gehaltenen Heizelementen 4 und gegenseitig sowie mit den ersten Holmen 1 gestapelt zu werden, wie es Fig. 1 zeigt, und anschließend werden die seitlichen zweiten Holme 3 von der Seite aufgeschoben, wobei ihre Nasen 18 in die Zwischenräume zwischen den Seitenschenkeln 11 der Holme 2 greifen. Es versteht sich, daß zu diesem Zweck der Stapel aus Holmen, Heizelementen und Wäremleitelementen zusammengedrückt werden muß, damit die Nasen 18 unschwierig in Position gebracht werden können. Beim Zusammenschieben verrasten die Zungen 14 hinter den Ansätzen 17 in den Holmen 3 und sichern die Anordnung in ihrer Position. Es braucht somit zum Zusammenbau nichts gelötet, genietet oder geschraubt zu werden.
Alternative Ausführungsformen für die ersten Holme 2 sind in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Fig. 12 zeigt die Ausbildung der seitlichen Schenkel der Holme mit einem oberen wulstförmigen Rand, während Fig. 13 eine Ausführungsform zeigt, bei der die innenliegenden Abschnitte 12 der Seitenschenkel 11 etwa parallel zu den äußeren Abschnitten der Seitenschenkel 11 verlaufen.
Fig. 14 zeigt eine M-förmige Schiene zum Einsatz zwischen die Außenschenkel der im Querschnitt U-förmigen Holme 2 nach Art der Fig. 5, wobei der Verbindungsschenkel 32 zwischen den beiden Außenschenkeln 33 der Schiene 15 weitgehend flach ist und in der Mitte eine längslaufende Sicke 34 aufweist. Diese Schiene 15 ist ebenfalls, wie in Fig. 5 dargestellt, mittels Schweißpunkten 16 an dem zugehörigen Holm 2 festzulegen.
Fig. 15 beschreibt eine Ausführungsform eines Wärmeleitelements, bei dem das Lamellenband 26 gegenüber den benachbarten Blechbändern 23 (bzw. 24) durch eine Isolierfolie 35, beispielsweise aus Kapton isoliert ist. Der die elektrischen Heizelemente 4 haltende Kunststoffrahmen 7 weist sehr stark erhöhte Ränder auf, die die Ränder der Blechbänder 23 zumindest weitestgehend so weit überdecken, daß sie einen Berührungsschutz bilden, so daß der in dieser Weise ausgerüstete Radiator mit den Händen berührt werden kann, ohne daß man mit spannungsführenden Teilen in Berührun gelangt.
Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Blechbändern 23 und 24 außen von einer Vergußmasse 36 ausgefüllt ist, womit die elektrischen Heizelemente 4 gegen Umwelteinflüsse, insbesondere gegen Spritzwasser, geschützt sind.
Eine weitere Modifikationsmöglichkeit besteht darin, auf die Blechbänder 23 und 24 zum Halten der Lamellenbänder 26 zu verzichten. Diese stoßen dann direkt an die Ausbauchungen 6 und gegebenenfalls aneinander an. Die Kontaktierung der elektrischen Heizelemente kann in diesem Falle über gesonderte Blechbänder erfolgen, die zwischen den Lamellenbändern und den Heizelementen angeordnet sind und mit nach außen geführten Anschlußfahnen versehen sind, vergleichbar den Anschlußfahnen 28.

Claims

Radiator, bestehend aus einem ebenen Halterahmen (1) aus ersten und zweiten, miteinander verbundenen Holmen (2, 3) und mehreren von diesen gehaltenen, sich parallel zu den ersten Holmen (2) zwischen den zweiten Holmen (3) erstreckenden, flachen, länglichen elektrischen Heizelementen (4), die in mehreren Ebenen angeordnet sind, die parallel zu den ersten Holmen (2) und senkrecht zu der von dem Halterahmen (1) aufgespannten Ebene verlaufen, mit Wärmeleitelementen (5) zwischen benachbarten Ebenen von Heizelementen (4), jeweils enthaltend wenigstens ein im wesentlichen zickzackförmig verlaufendes Lamellen-Blechband (26) mit im wesentlichen geraden Abschnitten (21) zwischen zwei angrenzenden Umkehrbereichen (22), die in parallelen Reihen angeordnet sind, wobei wenigstens die eine Reihe der Umkehrbereiche (22) an eine Heizelementebene angrenzt und von dort Wärme aufnimmt und die Wärmeleitelemente (5) zwischen den beiden Reihen der Umkehrbereiche (22) unter einem mechanischen Druck zur Sicherstellung eines guten Wärmeübergangs zu den wenigstens einen Umkehrbereichen (22) stehen, der von in den ersten Holmen (2) angeordneten Federeinrichtungen (6) hervorgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Holme (2) jeweils aus einer im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Schiene aus federndem Material mit flachen Schenkeln (11, 13) bestehen, von denen der mittlere Schenkel (13) mehrere hintereinander angeordnete, längliche, von dem U-Querschnitt vorstehende Ausbauchungen (6) im mittleren Bereich seines Querschnitts aufweist, deren seitliche Begrenzungen von dem den Mittenschenkel (13) bildenden Material der Schiene freigeschnitten sind, und die ersten Holme (2) mit den Ausbauchungen (6) eine Reihe der Umkehrstellen eines benachbarten Wärmeleitelements (5) federnd abstützt.
Radiator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchungen (6) gegenüber der von der Außenseite des Mittenschenkels (13) definierten Ebene um eine Distanz vorstehen, die etwa der zweifachen Materialdicke des Mittenschenkels (13) entspricht.
Radiator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchungen (6) eine Länge aufweisen, die etwa so groß ist, wie die Länge der von ihnen mit Druck beaufschlagten Heizelemente (4).
Radiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenschenkel (11) der ersten Holme (2) an ihrem oberen Ende nach innen und unten abgewinkelt sind.
Radiator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichteten Abschnitte (12) der Seitenschenkel (11) dicht über dem Mittenschenkel (13) enden.
Radiator nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Ränder der nach innen gerichteten Abschnitte (12) der Seitenschenkel (11) über den Schnittlinien der Ausbauchungen (6) liegen.
Radiator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem freien Raum, der zwischen den Schenkeln (11,13) der ersten Holme (2) jeweils ausgebildet ist, eine im Querschnitt etwa M-förmige Schiene (15) angeordnet ist, deren Außenschenkel mit den Seitenschenkeln (11) des zugehörgen Holms (2) verschweißt oder vernietet sind.
Radiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die ersten Holme (2) bildenden Schienen an beiden Enden jeweils eine Verlängerung des Mittenschenkels (13) in Form einer flachen Fahne (10) aufweisen, aus der eine Zunge (14) augeklinkt ist, deren freies Ende gegen die Mitte des Holms (2) weist und die in die Richtung hochsteht, in der sich die Seitenschenkel (11) über den Mittenschenkel (13) der Schiene erheben, und daß die zweiten Holme (3) in beiden Endbereichen jeweils Ansätze (17) aufweisen, die über die Fahnen (10) greifen und hinter den Zungen (14) verrastet sind, welche Ansätze (17) jeweils eine gegen die Mitte der ersten Holme (2) gerichtete Nase (18) aufweisen, die auf dem Mittenschenkel (13) aufliegt und diesen gegen die von den Ausbauchungen (6) hervorgerufene Federkraft abstützt.
Radiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitelemente (5) jeweils aus zwei planparallel im Abstand punktsymmetrisch zueinander angeordneten Blechbändern (23, 24) bestehen, deren eine Enden zur Definition des gegenseitigen Abstandes der planparallelen Abschnitte zweifach abgewinkelt sind, zwischen denen sich das Lamellenband (26) befindet.
Radiator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Blechbänder (23, 24) in dem planparallelen Bereich gegen das Lamellenband (26) hochgebörtelt sind, um dieses zwischen den planparallelen Abschnitten der Blechbänder (23, 24) gegen seitliches Verrutschen zu sichern.
Radiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (4) PTC-Elemente sind, die in einem Kunststoffrahmen (7) mit Ausschnitten (8) zur Aufnahme der PTC-Elemente (4) gehalten sind, dessen Dicke geringer als die der PTC-Elemente (4) ist.
Radiator nach Anspruch 11, wenn abhängig von einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffrahmen (7) an ihren Längsrändern einen erhöhten Rand (9) zum Sichern der Wärmeleitelemente (5) gegen seitliches Verrutschen aufweisen.
Radiator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrbereiche (22) des Lamellen-Blechbandes (26) jeweils im wesentlichen flach ausgebildet sind und zwei benachbarte Umkehrbereiche (22) seitlich aneinander anstoßen.
Radiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenschenkel (11) der ersten Holme (2) an ihrem Rand, wo der innere Abschnitt (12) anschließt, wulstförmig gebogen sind.
Radiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ersten Holme (2) an ihren äußeren Enden jeweils von Blechbändern (31) zusammengehalten sind, die die von den Ausbauchungen (6) hervorgerufenen Federkräfte aufnehmen.
Radiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (4) durch eine Vergußmasse (36) gegen Umgebungseinflüsse geschützt sind.
Radiator nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Wärmeleitelement (5) das Lamellenband (26) gegenüber den Blechbändern (23, 24) durch eine elektrisch isolierende, gut wärmeleitfähige Folie (35) isoliert ist.
Radiator nach Anpruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (9) der Kunststoffrahmen (7) so weit erhöht sind, daß die Blechbänder (23, 24) gegen manuelle Berührung geschützt sind.