EP1414275A1 - Electrical heating device - Google Patents

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EP1414275A1
EP1414275A1 EP20030022497 EP03022497A EP1414275A1 EP 1414275 A1 EP1414275 A1 EP 1414275A1 EP 20030022497 EP20030022497 EP 20030022497 EP 03022497 A EP03022497 A EP 03022497A EP 1414275 A1 EP1414275 A1 EP 1414275A1
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EP
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Application
Patent type
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housing
heating device
device according
preceding
legs
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Application number
EP20030022497
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Roland Starck
Franz Flick
Frank Kamy
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Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Original Assignee
Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
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    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/50Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material heating conductor arranged in metal tubes, the radiating surface having heat-conducting fins
    • HELECTRICITY
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    • H05B3/12Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
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    • H05B2203/02Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Abstract

The device has a tubular housing (2) in which one or more positive temperature coefficient or PTC heating elements and at least one pair of metal heat distributors are provided. The PTC elements are clamped between the heat distributors, which have a base part facing the heating element(s) and one or two curved legs that contact the inside of the housing wall in a spring manner. The legs narrow towards their free ends.

Description

  • Die Erfindung geht von einer elektrischen Heizeinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen aus. The invention relates to an electrical heating device with the features specified in the preamble of claim 1. Eine solche Heizeinrichtung ist aus der DE 26 14 433 C3 bekannt. Such a heater is known from DE 26 14 433 C3. Die bekannte Heizeinrichtung verfügt über ein rohrförmiges Gehäuse, in welchem zwischen zwei metallischen Wärmeverteilern ein PTC-Heizelement vorgesehen ist. The known heating device has a tubular housing, in which between two metallic heat spreaders a PTC heating element is provided. Die Wärmeverteiler verfügen über eine flache, dem PTC-Heizelement zugewandte Basis, von deren Längsrand gekrümmte Schenkel ausgehen, welche federnd an der Innenwand des Gehäuses anliegen. The heat spreader have a flat, the PTC heating element facing the base of the longitudinal edge emanating curved legs which rest resiliently against the inner wall of the housing. Auf diese Art und Weise nehmen die Wärmeverteiler von dem PTC-Heizelement erzeugte Wärme mit ihrer Basis auf und leiten diese über ihre Schenkel an das Gehäuse ab. In this way, the heat spreader of the PTC heating element, heat generated get in touch with their base and pass them from her thighs to the housing. Nachteilig an derartigen bekannten Heizeinrichtungen ist, daß sie sich nur für geringe Heizleistung von zum Beispiel 14W eignen und daß die Wärmeankopplung des PTC-Heizelements an das Gehäuse insbesondere bei Abgabe größerer Leistung mit der Zeit zunehmend schlechter wird. A disadvantage of such known heating means, that they are suitable only for low heating power, for example 14W, and that the thermal coupling of the PTC heating element is increasingly worse to the housing in particular in delivery of greater performance with time. Insbesondere zum Beheizen von Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug, wie beispielsweise Harnstofflösungen, welche für Katalysatoren benötigt wird, ist die bekannte Heizeinrichtung aufgrund ihrer zu geringen Leistungsabgabe und der verhältnismäßig rasch schlechter werdenden Wärmeankopplung des PTC-Heizelementes an das Gehäuse nicht geeignet. Particularly for the heating of liquids in a motor vehicle, such as urea solutions, which is required for catalysts, the known heater is not suitable to the housing due to their low power output and relatively quickly deteriorating thermal coupling of the PTC heating element.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Weg aufzuzeigen, wie bei einer elektrischen Heizeinrichtung der eingangs genannten Art auch über längere Zeit und bei hoher Leistungsabgabe von mehreren 100 Watt, wie sie beim Einsatz in PKWs gefordert wird, eine dauerhaft verbesserte Wärmeankopplung des PTC-Heizelements an das Gehäuse erreicht werden kann. The object of the invention is therefore to show a way as an electric heating device of the type mentioned over a long period and at high power output of more than 100 watts, as is required when used in cars, a permanently improved thermal coupling of the PTC heating element can be achieved to the housing.
  • Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Heizeinrichtung mit den im Anspruch 1 und in Anspruch 3 angegebenen Merkmalen gelöst. This object is achieved by an electric heater having the features indicated in claim 1 and in claim 3 features. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the invention are subject of the subclaims.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung gemäß Anspruch 1 sind der bzw. die Schenkel der Wärmeverteiler zu ihrem freien Ende hin verjüngt ausgeführt. In an inventive heating device according to claim 1 or of the legs of the heat spreader are tapered towards their free end executed. Grundsätzlich genügt es, wenn von dem Basisteil des jeweiligen Wärmeverteilers nur ein einziger Schenkel ausgeht. In principle, it is sufficient if emanating from the base part of the respective heat spreader, only one leg. Bevorzugt gehen zwei Schenkel vom Basisteil aus. two legs go preferably made from the base part. In beiden Fällen wird angestrebt, daß die Schenkel die von der Heizeinrichtung erzeugte Wärme möglichst gut in das zu beheizende Medium einleiten. In both cases, it is desirable that the arms take the heat generated by the heating means as well as possible in the medium to be heated.
  • Bevorzugt ist insbesondere, daß sich die Schenkel stetig und gleichmäßig über ihre volle Länge verjüngen. It is preferred particularly that the legs taper continuously and uniformly over its full length. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich durch diese einfache Maßnahme eine wesentlich bessere und gleichmäßigere Wärmeankopplung des PTC-Heizelementes an das Gehäuse erreichen läßt. Surprisingly, it has been found that can be achieved to the housing by this simple measure a much better and more uniform thermal coupling of the PTC heating element. Temperaturunterschiede zwischen den verschiedenen Bereichen des Gehäuses sowie zwischen dem Gehäuse und den Wärmeverteilern sind geringer als im Stand der Technik und reduzieren vorteilhaft auch die Unterschiede zwischen den jeweils lokal stattfindenden Wärmeausdehnungen des Materials. Temperature differences between the various portions of the housing and between the housing and the heat spreaders are lower than in the prior art and also advantageously reduce the differences between each locally take place, heat expansion of the material. Je geringer nun die Unterschiede zwischen der Wärmeausdehnung der einzelnen Teile der Heizeinrichtung sind, desto zuverlässiger und dauerhafter können sich die Schenkel der Wärmeverteiler an die Innenwand des Gehäuses anschmiegen und so für eine optimale Wärmeankopplung des PTC-Heizelements an das Gehäuse sorgen. The lower now are the differences between the thermal expansion of the individual parts of the heater, the more reliable and durable, the legs of the heat spreader can nestle against the inner wall of the housing and thus ensure an optimum thermal coupling of the PTC heating element to the housing. Außerdem erreicht man bei einer gleichmäßigen Wärmeverteilung und bei einer gleichmäßigen Oberflächentemperatur des Gehäuses einen optimalen Wärmübergang. In addition, in a uniform heat distribution and at a uniform surface temperature of the housing to reach an optimal Wärmübergang. Hierfür ist es günstig, wenn die Schenkel gegebenenfalls zusammengenommen die Innenseite der Umfangswand des Gehäuses möglichst weitgehend, vorzugsweise nahezu vollständig, bedecken. It is favorable when the legs optionally taken together, the inside of the circumferential wall of the housing as far as possible, preferably almost completely cover. Bevorzugt sind die Schenkel an ihrem am Basisteil des jeweiligen Wärmeverteilers angebrachten Ende am dicksten. the legs at their mounted on the base part of the respective heat spreader end are preferably thickest. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die mechanische Stabilität des Wärmeverteilers hoch ist und demzufolge die Schenkel mit einer größeren Kraft an das Gehäuse anpressen können, insbesondere dann, wenn auch der Basisteil stabil ist; This measure has the advantage that the mechanical stability of the heat spreader is high and therefore the legs can press down with a greater force to the housing, in particular if also the base member is stable; vorzugsweise ist er dicker als die von ihm ausgehenden Schenkel, so daß er verglichen mit den Schenkeln als starr angesehen werden kann. preferably it is thicker than the legs emanating from it so that it can be compared with the legs regarded as rigid. Dies führt in vorteilhafterweise zu einer noch besseren Ableitung der Wärme von dem PTC-Heizelement an das Gehäuse, weil sowohl zwischen Wärmeverteiler und Heizelement als auch zwischen Wärmeverteiler und Gehäuse ein inniger Kontakt gewährleistet ist. This leads advantageously to an even better dissipation of heat from the PTC heating element to the housing because intimate contact is ensured both between the heat spreader and the heating element and between heat spreader and housing.
  • Gemäß Anspruch 3 wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß der Basisteil der Wärmeverteiler dicker ist als die von ihm ausgehenden Schenkel, welche dem Gehäuse federnd anliegen sollen. According to claim 3, the object of the invention is achieved in that the base portion of the heat spreader is thicker than the legs emanating from it, which are intended to rest against the housing spring. Das hat den Vorteil, daß der Basisteil steifer ist als die Schenkel. This has the advantage that the base member is more rigid than the legs. Dadurch kann verhindert werden, daß sich der Basisteil durchbiegt und teilweise den Kontakt zum Heizelement verliert, wenn die Schenkel gebogen werden. This can prevent that the base portion deflects and partially loses contact with the heating element when the legs are bent. Vielmehr bleibt ein guter Wärmeübergang vom Heizelement auf den Wärmeverteiler erhalten. Rather, a good heat transfer from the heating element to the heat spreader is maintained.
  • Besonders vorteilhaft lassen sich die Maßnahmen des Anspruchs 1 mit denen des Anspruchs 3 kombinieren. the measures of claim 1 can be particularly advantageous to combine with those of Claim third
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Basisteil auf seiner von dem Heizelement abgewandten Seite in der Mitte zwischen den Schenkeln besonders dick ausgebildet ist. An advantageous development of the invention provides that the base portion is formed on its side facing away from the heating element side of particularly thick in the middle between the legs. Auf diese Art und Weise werden die mechanische Stabilität der Wärmeverteiler und die Wärmeleitfähigkeit besonders hoch. In this way the mechanical stability of the heat spreader and the heat conductivity are particularly high. Die Schenkel lassen sich stärker vorspannen, ohne daß ein Durchbiegen der Basis zu befürchten ist. The legs can be toughened stronger, without any bending of the base is to be feared. Je größer die Vorspannung der Schenkel ist, desto größer ist auch die Kraft, mit welcher sie sich an die Innenwand des Gehäuses pressen und um so besser und zuverlässiger ist damit auch die Wärmeankopplung an das Gehäuse. The greater the bias of the legs, the greater the force with which they press against the inside wall of the housing and the better and more reliable so is also the thermal coupling to the housing. Wenn der Basisteil in der Mitte dicker ist als an den Enden, von wo der bzw. die Schenkel ausgehen, begünstigt das obendrein die Biegsamkeit der Schenkel und vergrößert die Länge, auf welcher eine Biegung leicht erfolgen kann. When the base portion is thicker in the middle than at the ends, from where the leg or run out, favoring the top of that the flexibility of the leg and increases the length over which a bend can be carried out easily.
  • Bevorzugt ist, daß der Basisteil auf seiner dem Heizelement abgewandten Seite ein in Längsrichtung des Gehäuses verlaufendes U-förmiges Aufnahmeteil aufweist. It is preferable that the base part has on its side remote from the heating element side a extending in the longitudinal direction of the housing U-shaped receiving part. In dieses U-förmiges Aufnahmeteil kann vorteilhaft eine elektrische Anschlußleitung für das PTC-Heizelement eingelegt und verlötet oder verschweißt und/oder eingepresst werden, so daß ein elektrischer Anschluß ohne ein gesondertes Anschlußteil hergestellt werden kann. In this U-shaped receiving part can advantageously be inserted a electrical connecting line for the PTC heating element and is soldered or welded and / or pressed in, so that an electrical connection without a separate connector part can be manufactured.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse durch die an seine Innenwand drückenden Schenkel der Wärmeverteiler verformt ist. A further advantageous development of the invention provides that the housing is deformed by the pressing on its inner wall legs of the heat spreader. Beispielsweise kann ein rohrförmiges Gehäuse, welches vor dem Zusammenbaus der Heizeinrichtung einen kreisförmigen Querschnitt hat, auf diese Art und Weise so verformt werden, daß es einen elliptischen oder ovalen Querschnitt annimmt. For example, can be deformed in this manner so a tubular housing prior to the assembly of the heating device has a circular cross section, that it assumes an elliptical or oval cross-section. Durch eine solche Verformbarkeit des Gehäuses wird ein vollflächiges Anschmiegen der Schenkel der Wärmeverteiler begünstigt. By such a deformability of the housing is a full-surface nestling the legs of the heat spreader is favored. Insbesondere läßt sich, wenn das Gehäuse und der oder die Wärmeverteiler aus unterschiedlichen Materialien bestehen und demzufolge unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, über einen weiten Temperaturbereich ein guter flächiger Kontakt zwischen den Schenkeln und dem Gehäuse und damit eine gute Wärmeankopplung gewährleisten. In particular, can be when the housing and the or each heat spreader made of different materials and consequently have different coefficients of thermal expansion over a wide temperature range, a good surface contact between the legs and the housing and thereby ensure good thermal coupling. Bevorzugt ist die Wandstärke deshalb kleiner als die Schenkel und beträgt am besten nur zwischen 0,1 mm und 0,7 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,2 mm und 0,5 mm. Preferably, the wall thickness is therefore smaller than the legs and is preferably only between 0.1 mm and 0.7 mm, particularly preferably between 0.2 mm and 0.5 mm. Es hat sich gezeigt, daß bei solchen Wandstärken das Gehäuse das Innere der Heizeinrichtung einerseits noch zuverlässig vor Beschädigung schützt, andererseits das Gehäuse durch die an seine Innenwand drückenden Schenkel der Wärmeverteiler etwas verformt wird, so daß sich ein guter flächiger Kontakt zwischen dem Gehäuse und dem Schenkel einstellt. It has been found that with such wall thicknesses, the housing on the one hand still reliably protects the interior of the heater from damage on the other hand, the housing is somewhat deformed by the pressing on its inner wall legs of the heat spreader, so that a good surface contact between the housing and the leg established.
  • Eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung kann selbstverständlich mit einem einzigen PTC-Heizelement oder auch mit mehreren PTC-Heizelementen ausgestattet seien. A heater according to the invention can be of course provided with a single PTC heating element or with a plurality of PTC heating elements. Desgleichen kann sich der Wärmeverteiler über die gesamte mit PTC-Heizelementen bestückte Länge des Gehäuses hinziehen, oder es können auch mehrere Wärmeverteiler vorgesehen sein, welche hintereinander in dem rohrförmigen Gehäuse liegen. Similarly, the heat distribution over the entire PTC heating elements fitted with length of the housing can drag, or it may also be provided a plurality of heat spreader, which lie one behind the other in the tubular housing. Besonders günstig ist es, das wenigstens eine PTC-Heizelement zwischen Paaren von sich mit ihrer jeweiligen Basis gegenüberliegenden Wärmverteilern anzuordnen. it, to arrange the at least one PTC heating element between pairs of with their respective base opposite Wärmverteilern is particularly favorable. Auf diese Art und Weise wird eine besonders effiziente Wärmeabfuhr von beiden Oberflächen des PTC-Heizelementes ermöglicht. In this manner a particularly efficient heat dissipation from both surfaces of the PTC heating element is made possible.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Wärmeverteiler aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen. A further advantageous development of the invention provides that the heat distribution of aluminum or aluminum alloy. Aluminium sowie Aluminiumlegierungen zeichen sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Aluminum and aluminum alloys are characterized by high thermal conductivity. Desweiteren erlauben Aluminium und Aluminiumlegierungen eine kostengünstige Fertigung der Wärmeverteiler durch Strangpressen. Furthermore allow aluminum and aluminum alloys cost-effective manufacture of the heat spreader by extrusion. Besonders bevorzugt sind dabei AIMgSi-Legierungen, beispielsweise AlMgSi1F32-Legierungen, welche eine gute Federwirkung mit einer guten Wärmeleitfähigkeit kombinieren. Particularly preferred are AIMgSi alloys, for example AlMgSi1F32 alloys that combine a good spring action with a good thermal conductivity.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse ein offenes Ende mit einem angeformten Flansch aufweist. A further advantageous development of the invention provides that the housing has an open end with an integrally formed flange. Mit einem Flansch am offenen Ende des Gehäuses läßt sich das Einbringen eines das eine bzw. die mehreren Heizelemente sowie die Wärmeverteiler enthaltenden Heizeinsatzes in das Gehäuse erleichtern. With a flange at the open end of the housing, the introduction of the one or more heating elements and the heat spreader containing heating unit can be facilitated in the housing. Die obere, offene Seite des Gehäuses läßt sich nach Einbringen der Innenteile dicht verschließen. The upper, open side of the housing can be tightly sealed after introduction of the inner parts. Bevorzugt geschieht dies mit einer Kunststoffkappe, wobei bevorzugt zwischen dem Flansch und der Kunststoffkappe ein Dichtring angeordnet ist. Preferably, this is done with a plastic cap, preferably a sealing ring is arranged between the flange and the plastic cap. Anschließend wird die obere offene Seite durch eine Vergußmasse, zum Beispiel aus einem Silikonkunststoff, dicht verschlossen, wobei die benötigten elektrischen Anschlüsse durch die Dichtmasse nach außen geführt werden. Subsequently, the open upper side by a potting compound, for example, a silicone plastic, is sealed, whereby the required electrical connections are passed through the sealant to the outside. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse aus Edelstahl ist. A further advantageous development of the invention provides that the housing is made of stainless steel. Diese Maßnahme hat den Vorteil. This measure has the advantage. daß das Gehäuse von korrosiver Flüssigkeit, beispielsweise von einer Harnstofflösung, welche in Katalysatoren von Kfz's verwendet wird, nicht angegriffen wird. that the housing will not be attacked by a corrosive liquid, for example of a urea solution, which is used in catalytic converters of automobile's. Alternativ ist es aber auch möglich, das Gehäuse aus Aluminium herzustellen, welches für einen Einsatz in korrosiven Flüssigkeiten eloxiert und/oder mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehen werden kann. Alternatively, it is also possible to produce the aluminum housing, which anodized for use in corrosive liquids and / or can be provided with a corrosion resistant coating. Für das Gehäuse kann man aber auch einen Kunststoff mit einer für Kunststoffe relativ hohen Wärmeleitfähigkeit verwenden, zum Beispiel ein mit mineralischen oder keramischen Füllstoffen gefülltes PTFE. For the housing but one can also use a plastic having a relatively high thermal conductivity for plastics, for example, a filled with mineral or ceramic fillers PTFE.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Further details and advantages of the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
  • Es zeigen: Show it:
  • Figur 1 Figure 1
    einen Längsschnitt durch das Gehäuse eines Ausführungsbeispiels, a longitudinal section through the housing of an embodiment
    Figur 2 Figure 2
    einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel, a cross-section through the exemplary embodiment,
    Figur 3 Figure 3
    einen Wärmeverteiler und ein Ausschnitt des Gehäuses und a heat spreader and a section of the housing and
    Figur 4 Figure 4
    eine alternative Ausführungsform eines Wärmeverteilers. an alternative embodiment of a heat spreader.
  • Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch das zylinderförmige Gehäuse 2 einer Heizeinrichtung 1, welches am oberen offenen Ende 4 mit einer Kunststoffkappe 3 versehen ist. 1 shows a longitudinal section through the cylindrical housing 2 of a heating device 1 which is provided at the upper open end 4 with a plastic cap. 3 Das entgegengesetzte untere Ende 5 des Gehäuses 2 ist geschlossen. The opposite lower end 5 of the housing 2 is closed. Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 2 einstückig als Rollumformteil aus Edelstahl hergestellt. In the exemplary embodiment, the housing 2 is integrally manufactured as Rollumformteil stainless steel. Denkbar ist aber auch die Herstellung des Gehäuses 2 aus rohrförmigem Halbzeug und die nachträgliche Anbringung eines Bodens 6 durch Schweißen, Löten, Bördeln, Verpressen oder dergleichen. Also conceivable, however, the manufacture of the housing 2 of tubular semi-finished product and the subsequent installation of a floor 6 by welding, soldering, crimping, pressing, or the like. Am oberen offenen Ende 4 des Gehäuses ist ein Flansch 7 angeformt. At the upper open end 4 of the housing 7, a flange is formed. Dieser Flansch 7 hat zum einen den Vorteil, daß er als Führung beim Einbringen der Innenteile dient, siehe Figur 2, zum anderen kann die Kunststoffkappe 3 dadurch in einfacher Weise gegebenenfalls unter Zwischenlage eines Dichtringes 8 daran angebracht werden. on the one hand, this flange 7 has the advantage that it serves as a guide during the introduction of the inner parts, see Figure 2, on the other hand, the plastic cap 3, characterized in a simple manner, optionally with interposition of a sealing ring 8 can be attached thereto.
  • In Figur 2 ist der Querschnitt durch die Heizeinrichtung 1 nach dem Einbringen der Innenteile dargestellt. 2 shows the cross section through the heating device 1 after the introduction of the inner parts. Die von dem PTC-Heizelement 20 erzeugte Wärme wird über Wärmeverteiler 9, zwischen welchen sich das PTC-Heizelement 20 befindet, an das Gehäuse 2 abgeführt. The heat generated by the PTC heater 20 is dissipated via the heat spreader 9, between which the PTC heating element 20 is at the housing. 2 Die Wärmeverteiler 9 verfügen über einen Basisteil 10, welcher seine flache Seite dem PTC-Heizelement 20 zugewandt hat und in gutem wärmeleitendem Kontakt mit dem PTC-Heizelement 20 steht. which its flat side is facing the PTC heating element 20 and is in good heat conducting contact with the PTC heating element 20, the heat spreader 9 include a base portion 10. Von dem Basisteil 10 des metallischen Wärmeverteilers 9 wird die Wärme über gebogene Schenkel 15, welche vom Basisteil 10 ausgehen und federnd an der Innenwand des Gehäuses 2 anliegen, abgeführt. From the base part 10 of the metallic heat spreader 9, the heat via curved leg 15 which is dissipated extending from the base part 10 and resiliently bear against the inner wall of the housing 2 is. Um eine möglichst gute Wärmeankopplung des Gehäuses 2 an die Schenkel 15 der Wärmeverteiler 9 zu erreichen, ist es wichtig, daß diese stets mit einer möglichst großen Federkraft an das Gehäuse 2 drücken. In order to achieve a good thermal coupling of the housing 2 to the limb 15 of the heat spreader 9, it is important that these always press with a large spring force as possible to the housing. 2 Große Temperaturgradienten und damit lokal unterschiedliche Wärmeausdehnungen wirken jedoch einem gleichmäßigen Anpressen entgegen. However, large temperature gradients and thus locally different thermal expansions counteract a uniform pressing. Um dem entgegenzuwirken sind die Schenkel 15 gleichmäßig über ihre volle Länge zu ihrem freien Ende hin verjüngt ausgeführt. To which the legs 15 are performed uniformly over its full length to its free end tapered counter. Diese Maßnahme wirkt dem Entstehen eines Temperaturgradienten entlang der Schenkel 15 entgegen und verbessert über eine gleichmäßigere Anpresskraft die Wärmeankopplung des Wärmeverteilers 9 an das Gehäuse 2. This measure counteracts the formation of a temperature gradient along the legs 15 and improved over a more uniform contact pressure, the thermal coupling of the heat spreader 9 to the housing. 2
  • Im weiteren wird nun der Aufbau der Heizeinrichtung 1 genauer beschrieben: Furthermore, the construction of the heating device 1 will now be described in more detail:
  • Eines oder mehrere flache PTC-Heizelemente 20 sind in einem Rahmen 21 aus Kunststoff eingelegt und darin gegen Verschieben gesichert. One or more flat PTC heating elements 20 are inserted in a frame 21 made of plastic and secured therein against movement. Die unteren Kontaktflächen 22 der PTC-Heizelemente 20 liegen direkt auf der ebenen Seite der Basis 10 eines ersten Wärmeverteilers 9. Auf den oberen Kontaktflächen 24 liegt überdeckend ein Kontaktblech 25. An dem Kontaktblech 25 ist ein der Stromzuführung dienendes Anschlusselement (nicht dargestellt) angeformt, das aus der Heizeinrichtung 1 herausgeführt wird. The lower contact surfaces 22 of the PTC heating elements 20 are located directly on the flat side of the base 10 of a first heat spreader 9. On the upper contact surfaces 24 is located overlapping a contact plate 25 on the contact plate 25 a of the power supply serving connecting element (not shown) is formed, which is led out of the heater. 1 Das Kontaktblech 25 wird seinerseits von einer Isolierschicht 26, vorzugsweise aus einer Keramik, überdeckt. The contact plate 25 is in turn covered by an insulating layer 26, preferably of a ceramic. Die Isolierschicht 26 wird möglichst dünn gewählt. The insulating layer 26 is selected as thin as possible. Auf diese Isolierschicht 26 ist die ebene Seite des Basisteils 10 eines zweiten Wärmeverteilers 9 gelegt. In this insulating layer 26, the planar side of the base portion 10 of a second heat spreader 9 is placed.
  • Beide Wärmeverteiler 9 sind vorzugsweise gleich ausgebildet. Both heat spreader 9 are preferably identical. Während die Stromzuführung, wie beschrieben, mittels eines Anschlusselements am Kontaktblech 25 erfolgt, ist der Masseanschluss in der U-förmigen Aufnahme 17 am Basisteil 10 des Wärmeverteilers 9 ausgebildet (nicht dargestellt), indem ein Anschlußdraht in der Aufnahme 17 verpreßt und aus der Heizeinrichtung 1 herausgeführt ist. While the power supply, as described, is effected by means of a connecting element at the contact plate 25, the ground terminal in the U-shaped receptacle 17 is on the base part 10 of the heat spreader 9 is formed (not shown) by a connecting wire in the holder 17 pressed and out of the heater 1 is led out. Eine Verdickung 18 des Basisteils 10 erhöht die mechanische Stabilität der Wärmeverteiler 9 und ermöglicht höhere Anpresskräfte der Schenkel 15 an das Gehäuse 2, ohne daß das Basisteil 10 sich durchbiegt und dadurch teilweise vom Heizelement 20 abhebt. A thickening 18 of the base member 10 increases the mechanical stability of the heat spreader 9 and enables higher pressing forces of the legs 15 to the housing 2 without the base portion 10 flexes and thereby partially lifted off the heating element twentieth Wie in Figur 3 gezeigt ist, kann sich die Verdickung 18 in Ansätzen 12 fortsetzen, welche die U-förmige Aufnahme 17 für einen Massedraht bilden. As shown in Figure 3, the thickening may continue 18 in lugs 12, which form the U-shaped receptacle 17 for a ground wire. Die Aufnahme 17 wird für den zweiten Wärmeverteiler 9 an sich nicht benötigt, sofern das Gehäuse 2 auf Masse gelegt ist. The receptacle 17 is not required for the second heat spreader 9 per se, provided the housing is grounded. 2 Es ist jedoch fertigungstechnisch am günstigsten, wenn beide Wärmeverteiler 9 gleich ausgebildet sind. However, it has been designed in the best when both heat spreader 9 are formed the same.
  • Im Falle eines isolierten Gehäuses 2 mit einer dünnen Isolierschicht zwischen der metallischen Umfangswand des Gehäuses 2 und den Wärmeverteilern 9 könnte hier jedoch ebenfalls ein Draht als Potentialanschluss befestigt werden. In the case of an insulated housing 2 with a thin insulating layer between the metallic circumferential wall of the housing 2 and the heat spreaders 9, however, a wire could also be attached as a potential terminal here.
  • In einer Variante eines isolierten Gehäuses 2, bei der beidseits zwischen dem PTC-Heizelement 20 und dem Wärmeverteiler 9 ein Kontaktblech und eine Isolierschicht eingelegt sind, wird dagegen die Aufnahme 17 zur Befestigung eines Anschlußdrahtes nicht benötigt, da dann sowohl der Masseanschluß als auch der Potentialanschluss über Kontaktbleche hergestellt sind. In a variant of an insulated housing 2, in which a contact plate and an insulating layer are inserted on both sides between the PTC heating element 20 and the heat spreader 9, while the receptacle 17 is not needed for fastening a connecting wire, as then both the ground terminal and the potential terminal are made via contact sheets. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Wärmeverteilers zeigt Figur 4. An embodiment of such a heat spreader is shown in FIG. 4
  • Die Federkraft der Schenkel 15 der Wärmeverteiler 9 bewirkt eine leicht ovale elastische Verformung des Gehäuses 2, wobei sich die Konturen von Gehäuseinnenseite 14 und Schenkelaußenseiten 13 optimal flächig einander anpassen und somit eine größtmögliche Wärmeübergangsfläche bilden. The spring force of the legs 15 of the heat spreader 9 causes a slightly oval elastic deformation of the housing 2, whereby the contours of the inside of the housing 14 and leg outer sides 13 optimally adapt extensively to one another and thus form a maximum heat transfer area. Um eine schwache Verformung des Gehäuses 2 durch die anpressenden Schenkel 15 zu erreichen -was wie erwähnt zu einer besseren Wärmeankopplung führt - ist das Gehäuse 2 mit einer Wandstärke von nur 0,4 mm ausgeführt, während die Wärmeverteiler 9 wesentlich dicker sind. In order to achieve a slight deformation of the housing 2 through the anpressenden leg 15 -which as mentioned leads to better thermal coupling - the housing 2 is designed with a wall thickness of only 0.4 mm, while the heat spreader 9 are substantially thicker. Als Material für das Gehäuse 2 ist Edelstahl besonders gut geeignet, da dies einen Einsatz in vielen korrosiven Flüssigkeiten, wie beispielsweise in einer Harnstofflösung, erlaubt. As the material for the housing 2 Stainless steel is particularly suitable because it allows use in many corrosive fluids, such as in a urea solution.
  • In Figur 3 sind ein einzelner Wärmeverteiler 9 und ein Teil des Gehäuses 2 vor dem Einbau dargestellt. In Figure 3, a single heat spreader 9 and a part of the housing 2 are shown prior to installation. Der Radius R 2 und R 2 ' der Schenkelaußenseiten 13 ist dabei etwas größer als der Radius R 1 der Innenseite 14 des zunächst zylindrischen Gehäuses 2. Der Mittelpunkt M 1 befindet sich zentriert in der Mitte des Gehäuses 2. R 2 und R 2 ' haben keinen gemeinsamen Mittelpunkt, sondern M 2 als Mittelpunkt für R 2 und M 2 ' als Mittelpunkt für R 2 ' sind etwas seitlich von M 1 und unterhalb der Mittelachse des Gehäuses 2 definiert. The radius R 2 and R 2 'of the legs outer sides 13 is somewhat larger than the radius R 1 of the inner side 14 of the first cylindrical casing 2. The center point M 1 is centered in the middle of the housing 2. R 2 and R 2' have no common center, but M 2 as a center for R 2 and M 2 'as the center for R 2' are slightly laterally defined by M 1 and below the center axis of the housing. 2 Dadurch ergibt sich vor dem Einbau zwischen Schenkelaußenseite 13 und Gehäuseinnenseite 14 ein positiver Abstand a an der Unterseite des Basisteils 10 des Wärmeverteilers 9 und ein negativer Abstand a' an den Spitzen 16 der Schenkel 15. Thereby, a positive distance a at the underside of the base 10 of the heat spreader 9 and a negative distance a 'results prior to installation between the leg 13 outside and inside of the housing 14 at the tips 16 of the legs 15 °.
  • Unter dem Druck der Federkraft nach dem Einbau schmiegen sich die Schenkelaußenseiten 13 und die Gehäuseinnenseite 14 so einander an, daß die Abstände a und a' weitgehend gegen Null gehen und somit Schenkelaußenflächen und Gehäuseinnenfläche flächig und damit wärmeleitend verbunden sind. Under the pressure of the spring force after mounting the legs outer surfaces 13 and the inside of the casing 14 cling to as each other in that the distances a and a 'go substantially to zero and thus limb outer surfaces and the housing interior surface are flat and heat-conductively connected. Um ein Durchwölben der Basis 10 des Wärmeverteilers 9 unter der Federkraft zu verhindern und trotzdem genug Elastizität der Schenkel 15 zu gewährleisten, ist der Basisteil 10 besonders dick ausgebildet. To a through buckling of the base 10 of the 9 to prevent heat spreader under the spring force and yet to ensure enough elasticity of the legs 15, the base portion 10 is formed very thick. Das macht ihn zugleich besonders geeignet zur Wärmeleitung. That makes him also particularly suitable for heat conduction.
  • Am Ansatz weisen die Schenkel 15 eine Dicke d auf und verjüngen sich zur Spitze 16 hin auf eine Dicke d'. At the base 15, the legs have a thickness d and taper towards the tip 16 out to a thickness d '. Dadurch ist eine hohe Wärmeleitung entlang der Schenkel 15 gewährleistet bei gleichzeitig hoher Elastizität der Spitzen 16. Vor dem Einbau haben die Spitzen 16 einen kleinen Abstand s zueinander, der sich durch das Zusammendrücken beim Einbau nochmals reduziert. Thus, a high heat conduction along the leg 15 is ensured at the same time high elasticity of the tips 16. Prior to installation, the tips 16 have a small distance s from each other which is reduced once again by compression during installation. Der Abstand s wird dabei so gewählt, daß er möglichst gering ist, um eine große lückenlose Wärmeübergangsfläche zu erhalten und andererseits für einen einfachen Einbau und für den Ausgleich von Wärmedehnungen trotzdem noch genügend Spielraum hat. The distance s is chosen so that it is as low as possible in order to obtain a large continuous heat transfer area, and on the other hand still has enough room for easy installation and to compensate for thermal expansion. Der beschriebene Wärmeverteiler 9 mit seinem profilierten Querschnitt wird vorzugsweise als Strangpressprofil aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. The heat spreader described 9 with its profiled cross-section is preferably made as an extruded profile of an aluminum alloy.

Claims (19)

  1. Elektrische Heizeinrichtung (1) mit einem rohrförmigen Gehäuse (2), in welchem ein oder mehrere PTC-Heizelemente (20) und wenigstens ein Paar metallische Wärmeverteiler (9) vorgesehen sind, zwischen welchen die Heizelemente (20) eingespannt sind und welche zu diesem Zweck jeweils einen dem bzw. den Heizelelementen zugewandten Basisteil (10) und einen oder zwei von diesem ausgehende gebogene Schenkel (15) aufweisen, welche sich federnd der Innenseite der Umfangswand des Gehäuses (2) anschmiegen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schenkel (15) zu ihrem freien Ende hin verjüngen. An electric heater (1) comprising a tubular housing (2), in which one or more PTC heating elements (20) and at least one pair of metallic heat distributor (9) are provided, between which the heating elements (20) are clamped and which for this purpose each have a side facing the or the Heizelelementen base part (10) and one or two from this outgoing curved legs (15) which conform resiliently to the inner side of the peripheral wall of the housing (2), characterized in that the legs (15) taper towards their free end.
  2. Heizeinrichtung Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (10) dicker ist als die von ihm ausgehenden Schenkel (15). Heating means to claim 1, characterized in that the base part (10) is thicker than the emanating from it leg (15).
  3. Elektrische Heizeinrichtung (1) mit einem rohrförmigen Gehäuse (2), in welchem ein oder mehrere PTC-Heizelemente (20) und wenigstens ein Paar metallische Wärmeverteiler (9) vorgesehen sind, zwischen welchen die Heizelemente (20) eingespannt sind und welche zu diesem Zweck jeweils einen dem bzw. den Heizelelementen zugewandten Basisteil (10) und einen oder zwei von diesem ausgehende gebogene Schenkel (15) aufweisen, welche sich federnd der Innenseite der Umfangswand des Gehäuses (2) anschmiegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (10) dicker ausgebildet ist als die Schenkel (15). An electric heater (1) comprising a tubular housing (2), in which one or more PTC heating elements (20) and at least one pair of metallic heat distributor (9) are provided, between which the heating elements (20) are clamped and which for this purpose each have a side facing the or the Heizelelementen base part (10) and one or two from this outgoing curved legs (15) which conform resiliently to the inner side of the peripheral wall of the housing (2), characterized in that the base part (10) is thicker is formed as the legs (15).
  4. Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schenkel (15) zu ihrem freien Ende hin verjüngen Heating device according to claim 3, characterized in that the legs (15) taper towards their free end
  5. Heizeinrichtungen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schenkel (15) über ihre volle Länge stetig verjüngen. Heating means according to one of the preceding claims, characterized in that the legs (15) taper continuously over their full length.
  6. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schenkel (15) gleichmäßig verjüngen. Heating device according to claim 5, characterized in that the legs (15) taper uniformly.
  7. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (10) in der Mitte zwischen den von ihm ausgehenden Schenkeln (15) am dicksten ist. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the base part (10) in the middle between the legs emanating from it (15) is thickest.
  8. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Heizelement (20) abgewandten Seite des Basisteils (10) zwei in Längsrichtung des Gehäuses (2) verlaufenden Ansätze (12) ausgebildet sind, welche eine im Querschnitt Ü-förmige Klemme für ein Stromzuführungskabel bilden. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that on the heating element (20) side facing away from the base part (10) has two in the longitudinal direction of the housing (2) extending lugs (12) are formed, which in cross-section Ü-shaped clamp for a power supply cable form.
  9. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (10) an ihrer dem PTC-Heizelement (20) zugewandten Seite flach, insbesondere eben ausgebildet ist. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the base part (10) on its side facing the PTC heating element (20) facing side is flat, especially planar.
  10. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand des Gehäuses (2) dünner ist als der Basisteil (10) und die Schenkel (15). Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the peripheral wall of the housing (2) is thinner than the base portion (10) and the legs (15).
  11. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Gehäuses (2) 0,1 mm bis 0,7 mm, vorzugsweise 0,2 mm bis 0,5 mm beträgt. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the housing (2) is 0.1 mm to 0.7 mm, preferably 0.2 mm to 0.5 mm.
  12. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) durch die sich federnd an seine Umfangswand schmiegenden Schenkel (15) der Wärmeverteiler (9) verformt ist. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) is deformed by the resiliently conformable terminate at its circumferential wall leg (15) of the heat distributor (9).
  13. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeverteiler (9) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat distributor (9) consists of aluminum or an aluminum alloy.
  14. Heizeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeverteiler (9) aus einem Strangpressprofil gefertigt sind. Heating device according to claim 13, characterized in that the heat distributor (9) are made of an extruded profile.
  15. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) ein zur Montage der Heizelemente (20) offenes und danach zu verschließendes Ende (4) mit einem angeformten Flansch (7) aufweist. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) having open and then to be closed end (4) with an integrally formed flange (7) for mounting the heating elements (20).
  16. Heizeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Flansch (7) des Gehäuses (2) eine Kunststoffkappe (3) gehalten ist. Heating device according to claim 15, characterized in that the flange (7) of the housing (2) has a plastic cap (3) is held.
  17. Heizeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kunststoffkappe (3) und dem Flansch (7) ein Dichtring (8) angeordnet ist. Heating device according to claim 16, characterized in that between the plastic cap (3) and the flange (7) a sealing ring (8) is arranged.
  18. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus Edelstahl besteht. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) consists of stainless steel.
  19. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (15) zusammengenommen nahezu die gesamte Innenseite der Umfangswand des Gehäuses (2) bedecken. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the legs (15) together cover almost the entire inside of the circumferential wall of the housing (2).
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