EP1327834B1

EP1327834B1 - Radiatorelement für eine Heizvorrichtung

Info

Publication number: EP1327834B1
Application number: EP02000889A
Authority: EP
Inventors: David Clemens
Original assignee: DBK David and Baader GmbH
Current assignee: DBK David and Baader GmbH
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: DE50201401D1; KR100525858B1; PT1327834E; JP2003207295A; US20030160043A1; SI1327834T1; KR20030061685A; US7482557B2; JP3803325B2; EP1327834A1; ATE280932T1; ES2231587T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung sowie Radiatorelemente, die Teile der Heizvorrichtung sind. Ferner betrifft die Erfindung ein zugehöriges Fertigungsverfahren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche Heizvorrichtungen, die zur Lufterwärmung verwendet werden.

Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere solchen mit verbrauchsoptimierten Verbrennungsmotoren, werden Heizvorrichtungen bzw. Radiatoren zur Beheizung von Innenraum und Motor verwendet. Heizvorrichtungen sind jedoch auch für andere Einsatzzwecke in einem weiten Anwendungsgebiet geeignet, beispielsweise im Bereich von Hausinstallationen (Raumklimatisierung), Industrieanlagen und dergleichen.

Üblicherweise verfügen Heizvorrichtungen, insbesondere solche mit PTC-Heizelementen (Positive Temperature Coefficient, positiver Temperaturkoeffizient, Kaltleiter), über Radiatorelemente, die der Wärmeableitung dienen. Unterstützt wird die Wärmeableitung durch einen Luftstrom, der von einem Gebläse erzeugt wird.

Es sind solche Radiatorelemente in verschiedenen Ausführungen bekannt. Zum Beispiel weisen viele herkömmliche Radiatorelemente Lamellen auf, die an Haltebleche oder Deckbleche angelötet oder an diesen anderweitig mechanisch befestigt sind. Die Herstellung gelöteter Ausführungen erfordert jedoch einen sehr hohen Aufwand und ist zudem nicht prozesssicher, da oftmals nicht alle Kontaktstellen der Lamellen angelötet sind und somit keine gleichmäßige Wärmeableitung stattfindet. Hierdurch kann die Heizleistungsabgabe des (PTC-) Heizkörpers sogar so stark beeinflusst werden, dass sich der Heizkörper nicht mehr innerhalb der vorgegebenen Spezifikation betreiben lässt.

Alternativ zu verlöteten Radiatorelementen sind auch mechanische Befestigungen bekannt wie etwa Klemmverbindungen. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Montage solcher Radiatorelemente beziehungsweise der Heizkörper aufwendig und fehlerträchtig ist.

Aus der EP 0 575 649 B1 ist ein Radiator bekannt, der zu vorgefertigten Einheiten zusammengestellte Heizelemente enthält, die aus miteinander vernieteten Blechbändern bestehen, die ein Lamellenband einschließen. Die verwendeten PTC-Elemente werden in Fenstern oder Durchbrüchen von Kunststoffrahmen gehalten. Zur Montage werden die vorgefertigten Heizelementeinheiten und die mit PTC-Elementen versehenen Kunststoffrahmen geschichtet und mittels eines Halterahmens fixiert. Diese Bauform weist den Nachteil auf, dass die Montage eines solchen Radiators aufwendig ist.

In der DE 197 06 199 A1 wird ebenfalls eine elektrische Heizeinrichtung beschrieben, bei der PTC-Elemente tragende Heizelemente mit Wellrippen geschichtet werden. Zur Sicherung der Lage der Wellrippen zwischen den Heizelementen dienen Vorsprünge an den Blechen, die die PTC-Elemente einfassen. Auch diese Maßnahme führt nicht zu einer verbesserten Montage.

Die EP 0 379 873 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Erhitzen von Gasen unter Verwendung von PTC-Elementen, die in ein Rahmenteil gefasst sind, das einem U-Profil inneliegt und von einer Abdeckplatte bedeckt ist. Der Anordnung sitzen zur Wärmeabgabe an die umgebende Luft reibschlüssig Lamellen auf, die zu diesem Zweck einen Durchbruch aufweisen. Zwar werden hierdurch Erwärmungseinheiten geschaffen, denen Wärmeabgabelamellen klemmend aufsitzen, jedoch lässt sich eine solche Vorrichtung ebenfalls nur aufwendig montieren, da die Lamellen einzeln aufgeschoben werden müssen. Darüber hinaus ist die Anordnung wenig stabil und lässt sich auch nicht ohne weiteres schichten.

In der EP 1 061 776 A1 ist eine Heizvorrichtung zur Lufterwärmung beschrieben, die Positionsrahmen aufweisen mit Mitteln zum schnappbar rastenden Anklinken von Radiatorelementen und Elektrodenblechen. Die Positionsrahmen ermöglichen so die Zusammenfügung zu Radiatorbaugruppen, die anschließend geschichtet bzw. gestapelt werden können. Als Heizelemente werden PTC-Elemente verwendet. Zur Befestigung von Lamellenelementen an Radiatorbleche dienen Crimplaschen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung, ein Radiatorelement sowie ein zugehöriges Verfahren mit verbesserten Montageeigenschaften anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierte Erfindung gelöst.

Das Radiatorelement umfasst wenigstens ein Lamellenelement (oder Wellrippenelement) und ein Radiatorblech (oder Halteblech), wobei das Radiatorblech an wenigstens zwei Kanten Vorsprünge zur Befestigung des Lamellenelements an dem Radiatorblech aufweist. Die Vorsprünge können zur Befestigung des Lamellenelements umgebogen werden und weisen zur Erleichterung des Umbiegens eine Einkerbung entlang der Kante auf.

Das Herstellungsverfahren umfasst die Bereitstellung wenigstens eines Lamellenelements und eines Radiatorblechs, das an wenigstens zwei Kanten Vorsprünge zur Befestigung des Lamellenelements an dem Radiatorblech aufweist. Es wird jeweils wenigstens eine Einkerbung an den Vorsprüngen entlang der jeweiligen Kante angebracht und dann das Lamellenelement auf das Radiatorblech aufgesetzt. Schliesslich werden die Vorsprünge zur Befestigung des Lamellenelements umgebogen.

Die Erfindung ist vorteilhaft, da sie Radiatorelemente verwendet, die aus einem Radiatorblech und einem Lamellenelement gebildet sind. Die Wellrippenform der Lamellenelemente lässt sich kostengünstig herstellen, führt zu einem geringen Gesamtgewicht und ermöglicht infolge der durch sie gebildeten Kanäle sowie der großen Oberfläche der Lamellenelemente die Wärmeabgabe an die durchströmende Luft in besonders günstiger Weise.

Die Einkerbung der Vorsprünge erleichtert den Umbiegungsprozess, da mit der Einkerbung eine Materialverdrängung einhergeht, die ermöglicht, dass beim Anpressen der Vorsprünge an das eingesetzte Lamellenelement keine Materialquetschungen auftreten. Eine Materialquetschung beziehungsweise ein Materialaufwurf in diesem Biegebereich würde das flächige Anliegen der Lamellen auf dem Blech verhindern, so dass die Lamellen beim seitlichen Anpressen der Vorsprünge nicht sicher gehalten werden könnten.

Insbesondere bei geringen Schenkelhöhen von etwa 0,4 mm ist die erfindungsgemäße Einkerbungstechnik vorteilhaft, da andernfalls entsprechende Umbiegungen nur unter höchstem Aufwand durchführbar wären.

Ferner ermöglicht die Einkerbung der Vorsprünge die Verwendung einfacherer Werkzeuge und Werkzeugmaschinen. Hierdurch werden die Montageeigenschaften signifikant verbessert. Zudem wird Schnittabfall vermieden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Insbesondere durch eine längliche Vorsprunggestaltung wird zusätzlich der Vorteil einer verbesserten Festigkeit vormontierter Baugruppen geschaffen. Ferner wird auf diese Weise ein sicherer thermischer Kontakt zwischen dem Lamellenelement und dem Radiatorblech bewerkstelligt, so dass die gewünschte Wärmeleistung zuverlässig erreicht und gehalten werden kann. Zudem wird der Vorteil erzielt, dass die Montage der Radiatorelemente schnell, automatisiert und somit auch kostengünstig erfolgen kann. Besonders vorteilhaft ist diese Technik bei sehr großen Heizelementen.

Eine Ausgestaltung der Vorsprünge über die gesamte Länge des Radiatorblechs oder Lamellenelements führt zu einer besonders stabilen und auch kompakten Einheit. Zudem wird das Verletzungsrisiko bei der Montage reduziert, da keine oder nur kaum vorkragende Elemente vorkommen.

Weist die Einkerbung eine Länge auf, die der Länge der Kante des Radiatorblechs entspricht, so treten insbesondere keine Quer- oder Scherkräfte auf, die während des Biegeprozesses zu einem Verziehen des Radiatorblechs führen könnten.

Eine Einkerbung ist besonders vorteilhaft, wenn sie tiefer als die Hälfte der Blechdicke erfolgt, da auf diese Weise die Materialverdrängung während des Biegevorgangs in besonders geeignetem Ausmaß erfolgt.

Eine besonders vorteilhafte Montagefertigkeit lässt sich erzielen, wenn die Länge des Vorsprungs senkrecht zum Kantenverlauf, also die umzubiegende Vorsprunglänge, in der Größenordnung der Radiatorblechdicke liegt. Es werden hierbei ferner die Montageeigenschaften gegen die zu erzielende Baugruppenfestigkeit und den Materialverbrauch optimal abgewägt. Eine besonders vorteilhafte Vorsprunglänge beträgt 0,4 mm bei einer Blechdicke von 0,5 mm.

Werden die Vorsprünge vor Einsetzen des Lamellenelements vorab so umgebogen, dass sich ein leicht geöffnetes U-Blech ergibt, so wird der Vorteil einer weiter verbesserten Montagesicherheit erzielt, da beim Anpressen der Vorsprünge zur Befestigung des Lamellenelements die Teile nicht gegeneinander verrutschen können. Als besonders vorteilhafter Öffnungswinkel hat sich ein Wert von etwa 5° herausgestellt.

Weitere Vorteile lassen sich erzielen, wenn die Vorsprünge beim Anpressen um mehr als 90° umgebogen werden. In diesem Fall ist eine genaue Justage der Biegekräfte nicht erforderlich, wobei sich dennoch ein sicherer Halt des Lamellenelements erzielen lässt.

Weist das Lamellenelement eine Vielzahl von mäanderförmig angeordneten Lamellen auf und ist es so an dem Radiatorblech befestigt, dass jeweils benachbarte Lamellen aneinander anliegen, so lässt sich immer die gleiche Anzahl Mäander (oder Lamellen oder Wellenrippen) über einem PTC-Element anordnen. Die Anzahl der Mäander, die im Bereich eines PTC-Heizelements anliegen, ist entscheidend für den thermischen Wirkungsgrad und demzufolge auch für die Heizleistung. Somit wird durch eine solche Anordnung die Betriebszuverlässigkeit der Heizvorrichtung vorteilhaft erhöht.

Weitere Vorteile ergeben sich im Zusammenhang mit Positionsrahmen, die weiter unten genauer beschrieben sind. Wird nämlich ein Positionsrahmen verwendet, der es ermöglicht, Radiatorelemente an Positionsrahmen anzuklinken bzw. anzuclippen, d.h. schnappbar rastend anzuverbinden, entstehen vorgefertigte Einheiten, die ohne besondere Sorgfalt einfach zu handhaben sind. Da diese vorgefertigten Einheiten auch die Radiatorelemente umfassen, wird die Anzahl der für die Montage der Heizvorrichtung benötigten Teile reduziert. Diese wenigen vorgefertigten Radiatorbaugruppen lassen sich anschließend schnell und per Hand stapeln. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung daher bei dünnen PTC-Elementen, die eine Dicke von etwa 1,1 mm aufweisen und in herkömmlichen Anordnungen besondere manuelle Sorgfalt erfordern.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnungen ist die Vermeidung von Nietverbindungen nicht nur bei der Montage von Radiatorelementen sondern auch infolge des schnappbar rastenden Anklinkens des Radiatorelements. Nietverbindungen bei stromführenden Teilen ergeben einen Übergangswiderstand, der zum Ausfall eines Heizelements führen kann. Besonders problematisch sind Nietverbindungen unterschiedlicher Materialien. Eine nietlose Anordnung ist besonders vorteilhaft bei Heizelementen mit großer Heizleistung (1.500 W, 12 V/125 A), bei denen der Stromeinleitung besondere Bedeutung zukommt. Ebenso ist die Vermeidung von Nietverbindungen besonders bei Heizelementen mit nur einem Masseanschluss vorteilhaft, da in entsprechenden herkömmlichen Anordnungen der gesamte Heizstrom über eine einzige Nietverbindung eingeleitet wird.

Clipnasen und entsprechende Aussparungen im Positionsrahmen erlauben in vorteilhafter Weise das positionssichere und verdrehungsfeste Montieren des Radiatorelements.

Eine Bauform des Positionsrahmens, die das zweiseitige Anklinken von Radiatorelementen erlaubt, führt zu einer weiter vereinfachten Montierbarkeit, da die Gesamtzahl der zur Montage der Heizvorrichtung notwendigen Teile weiter verringert wird.

Die Möglichkeit, anstelle von Radiatorelementen einseitig oder zweiseitig Elektrodenbleche anzuklinken, erlaubt die Vorfertigung einer Vielzahl verschiedener Radiatorbaugruppen und steigert weiter die Montageeignung.

Die Ausführung der Elektrodenbleche mit Anschlussfahnen erlaubt eine Vielzahl von Verbindungstechniken zur elektrischen Stromzuführung. Dabei sind abgewinkelte Anschlussfahnen sowohl für Schweissanschlüsse als auch für Steckanschlüsse vorteilhaft.

Die Verwendung von zweiteiligen Elektrodenblechen, die über eine Brücke verbunden sind, vereinfacht durch die Bereitstellung von besonders großen vorgefertigten Radiatorbaugruppen zusätzlich die Gesamtmontage der Heizvorrichtung und ermöglicht zudem das Zusammenlegen elektrischer Anschlüsse für mehrere Positionsrahmen.

Der Positionsrahmen kann zur Aufnahme des wenigstens einen PTC-Elements Durchbrüche aufweisen, die sich kostengünstig herstellen lassen und zur Gewichtsverminderung beitragen.

Weist der Positionsrahmen an seinen Stirnseiten Wölbungen auf, so wird hierdurch die Positionssicherheit der Radiatorelemente weiter befördert. Wölbungen der Stirnseite sowie der Seitenkanten des Positionsrahmens führen zudem in vorteilhafterweise zu einer geräuschfreien Umleitung des Luftstroms.

Wird der Positionsrahmen aus glasfaserverstärktem Polyamid gefertigt, so werden die Vorteile hoher Stabilität und hoher Temperaturbeständigkeit mit den günstigen Eigenschaften der präzisen Herstellbarkeit und geringen thermischen Ausdehnung kombiniert.

Vorteile entstehen ferner durch Lamellenendbegrenzungen der Radiatorbleche, da hierbei die Lamellenelemente in ihrer Längsausdehnung begrenzt werden.

Ist eine solche Lamellenendbegrenzung mit einem elektrischen Anschluss versehen, so führt dies zu dem besonderen Vorteil, dass das Radiatorblech in einfacher Weise zusätzlich zur Stromführung verwendet werden kann, was die Kombinationsmöglichkeit vorgefertigter Baugruppen bei der Montage der Heizvorrichtung weiter fördert.

Werden die vorgefertigten Baugruppen in einen aus Federbügeln und Holmen bestehenden Halterahmen eingefasst, so wird hierdurch in vorteilhafter Weise die Endmontage der Heizungsvorrichtung entscheidend begünstigt. Insbesondere wird eine Heizvorrichtung geschaffen, die weitgehend ohne aufwendige Schraub- oder Nietverbindungen fertigbar ist.

Mit den Federbügeln verbundene Federn führen in besonders geeigneter Weise zu einer in sich stabilen Anordnung, deren Elemente verschiebesicher positioniert sind. Auch wird die Betriebssicherheit erhöht, da der für die Kontaktierung der PTC-Elemente benötigte Andruck stets gewährleistet ist.

Ein zusätzlicher Halteholm versteift weiter die Gesamtanordnung und erlaubt somit in vorteilhafter Weise die Verwendung weiter erhöhter Federkräfte.

Werden die Haltebügel in den Federbügeln mittels verdrehbarer Haltelaschen fixiert, so birgt dies den Vorteil verbesserter Montagetechnik in sich.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

FIG. 1 zeigt ein Radiatorelement in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung.

FIG. 2a bis 2c verdeutlichen die Verbindungstechnik zur Fertigung des in FIG. 1 gezeigten Radiatorelements.

FIG. 3 zeigt ein Radiatorelement in einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zusammen mit einem Positionsrahmen.

FIG. 4 zeigt eine Radiatorbaugruppe aus einen Positionsrahmen mit dem einseitig angeklinkten Radiatorelement der Ausführungsform von FIG. 3 sowie einem auf der anderen Seite des Positionsrahmens angeklinkten Elektrodenblech in einer ersten Ausführungsform.

FIG. 5 verdeutlicht eine andere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radiatorelements.

FIG. 6a stellt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgestalteten Radiatorbaugruppe bestehend aus einem Positionsrahmen, einem Radiatorelement und einem Elektrodenblech dar.

FIG. 6b zeigt eine erfindungsgemäß ausgestaltete Radiatorbaugruppe bestehend aus einem Positionsrahmen und einem Radiatorelement in Frontansicht.

FIG. 6c zeigt die weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radiatorelements.

FIG. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung in einer ersten Ausführungsform.

FIG. 8a und 8b verdeutlichen in Seiten- und Frontansicht die Fügetechnik zwischen Haltebügel und Federbügel mittels Haltelasche.

FIG. 8c und 8d verdeutlichen in Draufsicht die Verdrehbarkeit der Haltelasche.

FIG. 9 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.

FIG. 10 verdeutlicht ein erfindungsgemäßes zweiteiliges Elektrodenblech.

Im folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben.

FIG. 1 zeigt ein Radiatorelement für eine Heizvorrichtung zur Lufterwärmung gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung. Das Radiatorelement umfasst ein Lamellenelement 28 und ein Radiatorblech 22. In der in FIG. 1 gezeigten Anordnung liegen alle Lamellen linienförmig am Radiatorblech an, so dass die Funktion der Wärmeleitung optimal erfüllt werden kann. Der Lamellenabstand beträgt vorzugsweise 1,8 bis 2,0 mm. An seinen Enden ist das Radiatorblech 22 umgebogen, um eine Endbegrenzung für das Lamellenelement zu bilden. An zwei parallelen, gegenüberliegenden Kanten weist das Radiatorblech 22 jeweils einen Vorsprung 8 zur Befestigung des Lamellenelements 28 an dem Radiatorblech 22 auf.

Die Vorsprünge sind in FIG. 2a, 2b und 2c in perspektivischer bzw. in Querschnittansicht weiter verdeutlicht. Sie können zur Befestigung des Lamellenelements 28 umgebogen werden und weisen hierzu eine sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Radiatorblechs 22 erstreckende Einkerbung 9 auf. Die Einkerbung 9 hat eine Tiefe von vorzugsweise 0,3 mm, d.h. eine Tiefe von mehr als der Hälfte der Radiatorblechdicke 0,5 mm. Sie kann durch einen Schneide- oder Sägeprozess erstellt worden sein, wird jedoch vorzugsweise eingewalzt, wie dies weiter unten näher erläutert wird. Die Umbiegung erfolgt vorzugsweise um mehr als 90°, so dass sich die umgebogenen Vorsprünge auch nach innen erstrecken. Vorzugsweise sind die Vorsprünge 8 aus einem verformbaren Material gebildet, so dass sie sich beim Kontakt mit dem Lamellenelement 28 verformen, wie dies in FIG. 2a gesehen werden kann.

Um bei der Herstellung das oben erwähnte linienförmige Anliegen der Lamellen am Radiatorblech 22 zu erreichen, werden nach der Einwalzung der Kerben an den Längsseiten des Radiatorblechs 22 die Vorsprünge vorzugsweise zu einem um etwa 5° geöffneten U-Blech geformt. Dies ist in FIG. 2c verdeutlicht. In das U-Blech wird dann das Lamellenelement eingesetzt, wonach das endgültige Anpressen der Vorsprünge erfolgen kann.

Die Vorsprünge 8 weisen eine erste Länge entlang der jeweiligen Kante und eine zweite Länge in senkrechter Richtung zur Kante auf. Die erste Länge ist mehrfach größer als die zweite Länge und ist vorzugsweise gleich der Länge der Kante des Radiatorblechs 22 und/oder des Lamellenelements 28. Die zweite Länge beträgt vorzugsweise 0,4 mm und liegt somit in der Größenordnung der Radiatorblechdicke.

Herstellen lässt sich ein solches erfindungsgemäßes Radiatorelement durch Bereitstellen wenigstens eines Lamellenelements und eines Radiatorblechs, Aufsetzen des Lamellenelements auf das Radiatorblech und Umbiegen der Vorsprünge zur Befestigung des Lamellenelements. Dies kann manuell, vorzugsweise jedoch maschinell erfolgen. Der Herstellungsprozess beinhaltet ferner einen Schritt zur Erstellung der Einkerbung.

Zunächst werden mit einer Wellrippenmaschine Lamellen von einem Aluminium-Coil in eine zahnradähnliche Formwalzeinrichtung geführt. Mittels einer Zähleinrichtung lässt sich dann das Lamellenelement auf die gewünschte Länge schneiden.

Von einem weiteren Aluminium-Coil wird in einem separaten Herstellungsschritt das für die Herstellung des Radiatorblechs verwendete Band einer Formwalzvorrichtung zugeführt, die Formwalzen für die Einwalzung der Einkerbungen enthält. Die Vorrichtung nimmt dann die Prägung des Bandes in U-Form vor und schneidet das Band auf die vorgegebene Länge ab. Der Abschnitt und die U-Prägung können auch in geänderter Abfolge durchgeführt werden. Die vorgefertigten U-Bleche können somit ohne Schnittabfall gefertigt und anschließend in Magazinen gestapelt werden.

In einem weiteren Prozessschritt werden nun die abgelängten Lamellen und die U-Bleche zusammengeführt und durch seitliche Pressung aneinander befestigt. Anschließend wird das fertige Radiatorelement in einen Behälter zur weiteren Montage abgelegt. Für unterschiedliche Längen sind keine Werkzeugneuinvestitionen erforderlich. Die vorgefertigten Radiatorelemente sind mechanisch stabil und können sehr gut auch für den automatisierten Aufbau von PCT-Heizkörpern verwendet werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die FIG. 3 bis 10 im Zusammenhang mit entsprechenden Positionsrahmen erläutert.

FIG. 3 zeigt einen Positionsrahmen mit vier Aussparungen 12 zur Aufnahme von PTC-Elementen 46. Abweichend von der Darstellung in FIG. 3 kann die Anzahl der PTC-Elemente pro Positionsrahmen beliebige Werte annehmen, insbesondere kann ein Positionsrahmen auch sechs PTC-Elemente umfassen. Die Aussparungen sind bevorzugterweise als Durchbrüche ausgeführt, können jedoch auch in Form von Vertiefungen gebildet sein.

Der Positionsrahmen besteht bevorzugterweise aus Kunststoff, wie etwa Polyamid, und kann zur Erzielung erhöhter mechanischer Stabilität glasfaserverstärkt ausgeführt sein.

Da Niederspannungs-PTC-Elemente mit einer Betriebsspannung von beispielsweise 12 V eine Dicke von 1,4 mm oder sogar nur 1,1 mm aufweisen, werden die Positionsrahmen gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels in der Nähe der für die PTC-Elemente vorgesehenen Aussparungen in einer Dicke, die mindestens 0,1 mm kleiner als die PTC-Dicke ist, gefertigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge eines Positionsrahmens etwa 240 mm.

Der Positionsrahmen 10 weist an seinen Seitenkanten 44 Wölbungen auf, die eine geräuschfreie Luftströmung erlauben. Darüber hinaus können die Stirnkanten 14 höckrige Wölbungen zu beiden Seiten des Positionsrahmens besitzen, die in FIG. 3 nicht gezeigt sind.

Der Positionsrahmen weist ferner Clipelemente mit Nasen 16, 18 und Aussparungen 20 auf. In der bevorzugten Ausgestaltung von FIG. 3 verfügt der Positionsrahmen über vier solche Clipelemente, jedoch kann die Anzahl dieser Clipelemente hiervon auch abweichen.

Bevorzugterweise weist jedes Clipelement zwei entgegengerichtete Nasen 16, 18 auf, die zu den Aussparungen 20 passend angeordnet sind. Wie der Positionsrahmen selbst, so sind auch die Clipelemente vorzugsweise aus Kunststoff, wie etwa Polyamid, gefertigt. Hierbei wird als bevorzugtes Fertigungsverfahren der Spritzguss verwendet.

Mittels der Clipnasen werden an den Positionsrahmen Radiatorelemente schnappbar rastend angeklinkt. Ein solches Radiatorelement ist oben beschrieben worden und ist in einer weiteren Ausführungsform in FIG. 3 dargestellt. Es besteht aus einem Radiatorblech 22 und einem Lamellenelement 28 in Wellrippenform.

Das Radiatorblech 22 weist an seinen Stirnenden Lamellenendbegrenzungen 24 auf, die die Länge des Wellrippenelements festlegen. Das Radiatorblech besitzt an seinen Seitenkanten jeweils (nicht gezeigte) Vorsprünge 8 zur Fixierung des Lamellenelements 28.

Das Radiatorelement besitzt vorzugsweise etwa die Länge und Breite des Positionsrahmens und weist eine bevorzugte Höhe von ca. 10 mm auf.

Das Radiatorblech sowie die Wellrippen sind vorzugsweise aus Aluminium gefertigt, das korrosionsfest und sehr gut wärmeleitend ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Radiatorblech auch aus Messing gebildet sein.

In FIG. 4 ist eine vorgefertigte Radiatorbaugruppe gezeigt, bei der der in FIG. 3 gezeigte Positionsrahmen mit dem in FIG. 3 gezeigten Radiatorelement verclipst ist und an den an seiner anderen Seite zusätzlich ein Elektrodenblech 30 angeklinkt ist. Das Elektrodenblech 30 weist zudem an einer Stirnseite eine Anschlussfahne 32 auf, mit der in vorteilhafter Weise eine elektrische Verbindung vorgenommen werden kann. Die elektrischen Anschlüsse der Heizelemente können sowohl als Schweissanschlüsse als auch als Steckanschlüsse am Elektrodenblech angeformt werden. Durch die Vermeidung von Nietverbindungen kann eine Stromzuführung bis zu einer hohen Stromstärke durchgeführt werden. Beispielsweise ist eine Stromstärke von 160 A möglich.

Abweichend von der in FIG. 4 gezeigten Ausgestaltung kann ein Positionsrahmen beidseitig mit Lamellenelementen verbunden sein. Ferner ist es möglich, einen Positionsrahmen beidseitig mit gleichen oder verschiedenen Elektrodenblechen zu versehen. Elektrodenbleche können zudem auch ohne Positionsrahmen mit Lamellenelementen an deren Oberseite verbunden werden.

In FIG. 5 ist eine weitere Ausgestaltung eines Radiatorelements gezeigt, bei der das Radiatorblech 34 ebenfalls die Funktion eines Elektrodenblechs übernimmt. Zu diesem Zweck ist die Lamellenendbegrenzung 36 mit einer elektrischen Anschlussfahne 38 einstückig verbunden.

In FIG. 6a ist eine Anordnung ähnlich der der FIG. 4 gezeigt, jedoch sind die Wellrippen des Lamellenelements 28 dichter gesetzt. Ausserdem ist das Elektrodenblech mit einer abgewinkelten Anschlussfahne versehen. Die Anordnung der FIG. 6a ohne abgewinkelte Anschlussfahne ist in FIG. 6b in Frontansicht zu sehen. FIG. 6c zeigt das Radiatorelement der FIG. 6a in separater Darstellung.

In FIG. 7 ist eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus einer Schichtung oder Stapelung von vorgefertigten Radiatorbaugruppen, die insgesamt drei Heizstufen bilden. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Gesamtleistung von 1000 W vorgegeben. Andere Ausgestaltungen verfügen über PTC-Elemente mit einer Gesamtleistung von bis zu 2.000 W.

In dem Ausführungsbeispiel der FIG. 7 besitzen die äusseren Heizstufen nur eine PTC-Reihe, während die mittlere Heizstufe zwei PTC-Reihen aufweist. Dabei sind die mit "+" versehenen Anschlussfahnen 54 die elektrischen Stromzuführungen der einzelnen Heizstufen, während die mit "-" markierte Anschlussfahne 52 den Masseanschluss darstellt.

Zur Ermöglichung einer flexiblen Positionierung der Radiatorbaugruppen weist die Heizvorrichtung der FIG. 7 ein zweiteiliges Elektrodenblech auf, dessen beiden Bleche 48 mittels einer Brücke 50 verbunden sind.

Die geschichteten Radiatorbaugruppen werden beidseitig von Federbügeln 56 eingefasst, wobei Federn 62 zwischen den Bügeln und der oberen bzw. unteren Radiatorbaugruppe die notwendige hohe Federkraft bereitstellen. Federbügel sind insbesondere bei Positionsrahmen sinnvoll, die vier oder mehr PTC-Elemente einfassen. Bei besonders langen Federbügeln ist darüber hinaus ein vorzugsweise mittig angebrachter Haltebügel 60 vorgesehen, der vorzugsweise aus Edelstahl gebildet und elektrisch isoliert ausgeformt wird. An seinen Enden weist der Haltebügel 60 verdrehbare Haltelaschen 64 auf, die zur Montage durch geeignete, vorzugsweise rechteckige Öffnungen in den Federbügeln 56 eingesetzt und nach Druckausübung auf die Federbügel um 90° verdreht werden. Seitlich sind die Federbügel 56 zudem mit Holmen 58 weiter stabilisiert, die vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt sind.

Die FIG. 8a bis 8d verdeutlichen detailliert die Fügetechnik zwischen Haltebügel 60 und Federbügel 56 mittels der verdrehbaren Haltelasche 64. Die Haltelasche 64 wird dabei an ihrem oberen, Quernasen aufweisenden Teil mittels eines Drehzylinders um ca. 90° verdreht. Haltebügel und Federbügel sind vorzugsweise als U-förmige Hohlprofile gefertigt. Dabei wird ein Querschnitt des Haltebügels von etwa 5 x 0,5 mm bevorzugt.

In FIG. 9 ist eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung dargestellt, die sich von der in FIG. 7 gezeigten Ausführungsform hauptsächlich durch die Anzahl und Art der Radiatorbaugruppen unterscheidet. Darüber hinaus sind die Seitenholme 66, 68 mit geeigneten mechanischen wie elektrischen Halterungen versehen.

FIG. 10 zeigt in perspektivischer Darstellung ein zweiteiliges Elektrodenblech 48 mit verbindender Brücke 50 und abgewinkelter Anschlussfahne 52. Das zweiteilige Elektrodenblech ist insbesondere für Anordnungen vorgesehen, in denen nur ein Masseoder Stromzuführungsanschluss verwendet wird.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, führt die erfindungsgemäße Ausformung des Radiatorelements zu einer vereinfachten Montage von Heizvorrichtungen. Zunächst werden Radiatorbaugruppen gebildet, indem in dem für die Heizvorrichtung notwendigen Maße Positionsrahmen mit Radiatorelementen und/oder Elektrodenblechen verbunden werden. Dabei können auch Radiatorelemente untereinander verbunden werden. Ferner können verschiedene Radiatorelemente Verwendung finden, die sich beispielsweise in der Ausformung der Radiatorbleche unterscheiden und auch Funktionen von Elektrodenblechen übernehmen können.

Die vorgefertigten Radiatorbaugruppen werden sodann geschichtet und von Federbügeln eingefasst. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden nun ein oder mehrere Haltebügel angebracht. Schliesslich wird die Gesamtanordnung durch Seitenholme fixiert.

Claims

Radiatorelement für eine Heizvorrichtung zur Lufterwärmung, umfassend:

wenigstens ein Lamellenelement (28) und

ein Radiatorblech (22, 34),

wobei das Radiatorblech an wenigstens zwei Kanten Vorsprünge (8) zur Befestigung des Lamellenelements an dem Radiatorblech aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorsprünge zur Befestigung des Lamellenelements um wenigstens 90° bis zum seitlichen Anpressen an das Lamellenelement umgebogen sind, und
die Vorsprünge zur Erleichterung des Umbiegens eine Einkerbung (9) entlang der Kante aufweisen.
Radiatorelement nach Anspruch 1, wobei die Vorsprünge eine erste Länge entlang der jeweiligen Kante und eine zweite Länge in senkrechter Richtung zur Kante aufweisen und die erste Länge mehrfach größer ist als die zweite Länge.
Radiatorelement nach Anspruch 2, wobei die erste Länge der Vorsprünge gleich der jeweiligen Kantenlänge oder der Länge des Lamellenelements ist.
Radiatorelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Länge der Einkerbung entlang der jeweiligen Kante gleich der ersten Länge der Vorsprünge ist.
Radiatorelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die zweite Länge der Vorsprünge im umgebogenen Zustand etwa 0,4 mm beträgt.
Radiatorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Lamellenelement eine Vielzahl von mäanderförmig angeordneten Lamellen aufweist und so an dem Radiatorblech befestigt ist, dass jeweils benachbarte Lamellen aneinander anliegen.
Heizvorrichtung zur Lufterwärmung, umfassend ein Radiatorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zum Herstellen eines Radiatorelements nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für eine Heizvorrichtung zur Lufterwärmung, umfassend:

Bereitstellen wenigstens eines Lamellenelements (28),

Bereitstellen eines Radiatorblechs (22, 34), das an wenigstens zwei Kanten Vorsprünge (8) zur Befestigung des Lamellenelements an dem Radiatorblech aufweist;

Anbringen jeweils wenigstens einer Einkerbung (9) an den Vorsprüngen entlang der jeweiligen Kante;

Aufsetzen des wenigstens einen Lamellenelements auf das Radiatorblech; und

Umbiegen der Vorsprünge zur Befestigung des Lamellenelements um wenigstens 90 ° bis zum seitlichen Anpressen an das Lamellenelement.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Aufsetzen des wenigstens einen Lamellenelements auf das Radiatorblech die folgenden Schritte umfasst:

Formen eines leicht geöffneten U-Blechs durch Umbiegen der Vorsprünge; und

Einsetzen des wenigstens einen Lamellenelements in das U-Blech.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Öffnungsgrad des leicht geöffneten U-Blechs etwa 5° beträgt.