EP1516143A1 - Heizvorrichtung für eine fluidleitung und verfahren zur herstellung - Google Patents

Heizvorrichtung für eine fluidleitung und verfahren zur herstellung

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Publication number
EP1516143A1
EP1516143A1 EP03761538A EP03761538A EP1516143A1 EP 1516143 A1 EP1516143 A1 EP 1516143A1 EP 03761538 A EP03761538 A EP 03761538A EP 03761538 A EP03761538 A EP 03761538A EP 1516143 A1 EP1516143 A1 EP 1516143A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid line
shaft
heating
wall
heating device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03761538A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Gschwind
Klaus Beetz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DBK David and Baader GmbH
Original Assignee
DBK David and Baader GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DBK David and Baader GmbH filed Critical DBK David and Baader GmbH
Priority to EP03761538A priority Critical patent/EP1516143A1/de
Publication of EP1516143A1 publication Critical patent/EP1516143A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/24—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor being self-supporting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/30—Heating of pipes or pipe systems
    • F16L53/35—Ohmic-resistance heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L53/30—Heating of pipes or pipe systems
    • F16L53/35—Ohmic-resistance heating
    • F16L53/38—Ohmic-resistance heating using elongate electric heating elements, e.g. wires or ribbons
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/0011—Breather valves
    • F01M2013/0027—Breather valves with a de-icing or defrosting system
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material

Definitions

  • the invention relates to a heating device for a fluid line, in particular for crankcase ventilation of an internal combustion engine, with a heating element and with a holding device by means of which the heating element can be fastened to the fluid line.
  • the invention also relates to a fluid line for receiving such a heating device and a heating module with a fluid line and a heating device attached to it.
  • the invention also relates to a method for producing the heating device mentioned at the beginning.
  • crankcase In modern internal combustion engines, vents are provided for the crankcase, in which the crank mechanism with the crankshaft, the connecting rods and the piston as well as the cylinders are accommodated.
  • the crankcase is sealed on the cylinder side by one or more cylinder heads; an oil pan usually adjoins the crankcase at the bottom.
  • the crankcase fills up to the cylinder head with oil vapors and gases which escape from the combustion chamber of the cylinders past the piston rings.
  • oil vapors and gases are also referred to as blow-by gases.
  • the blowby gases are pressurized by the pumping movement of the pistons. Since the oil vapors and gases in the crankcase contain large amounts of environmentally harmful hydrocarbons, measures must be taken to prevent the oil vapors and gases from escaping from the crankcase.
  • crankcase vents that connect the interior of the crankcase to the air intake lines of the internal combustion engine, so that the blowby gases from the crankcase are sucked in and burned together with the fresh air.
  • heating devices in the lines for crankcase ventilation.
  • Such heating devices are known for example from DE-A-2432782, US-A-4922882, US-A-5970962, US-A-6062206, JP-AA-10231543, JP-AA-10121937 and EP- A-1164264 known.
  • the mouth of the ventilation line on the intake system can be heated electrically.
  • a heating device which consists of a metallic piece of pipe with an electrical heating conductor arranged coaxially on its outer surface.
  • a heating wire winding located on a coil former is used for heating.
  • a disadvantage of the heating device of DE-A-2432782 is above all the large space requirement, which makes it almost impossible to use in modern engines.
  • the heating device of DE-A-2432782 is difficult to assemble and difficult to replace in the event of damage.
  • US-A-4922882 is concerned with a crankcase ventilation system which is heated by the cooling system of the internal combustion engine.
  • a ring line surrounding the intake line is provided in the area of the supply line of the crankcase gases into the intake line of the engine.
  • the ring line is heated by the cooling system at very cold outside temperatures.
  • a PTC (Positive Temperature Coefficient) heating element is used instead of a heating wire.
  • the heating element is thermally conductive with a the mouth of the Crankcase ventilation connected heat sink.
  • the heat sink and the heating element are integrated in a plug, which also forms the mouth of the crankcase ventilation.
  • JP-AA-10231543 shows a heating device in which a cylindrical, metallic heat radiation part is inserted into a through opening of a pipeline. At the other end of the heat radiation part, an assembly seat is watertightly attached to a tube-side assembly seat. The cylindrical heat radiation part protrudes into a flow and transfers the heat from the heating device directly to the fluid in the pipeline.
  • JP-AA-10121937 relates to a heater for a blow-by gas by means of a PCV valve.
  • the housing of the PCV valve is heated by a heating hose via a leaf spring clip.
  • EP-A-1164264 the PTC elements are glued to the fluid line for the crankcase ventilation by means of an electrically non-conductive silicone adhesive and are injected with plastic after assembly. This results in a compact design regardless of the configuration of the fluid line.
  • the heating device of EP-A-1164264 can be improved in terms of its ease of maintenance.
  • the invention is therefore based on the object of improving a heating device for fluid lines, in particular for crankcase ventilation of internal combustion engines, in such a way that they are easier to maintain and easier to assemble in a compact design.
  • the holding device has a projection in which the heating element can be accommodated and which is designed to be insertable into a shaft of an outer wall of the fluid line that runs parallel to the radius.
  • This solution is structurally simple and enables the space-saving attachment of the heating device to the fluid line by simply inserting the heating element into the shaft of the outer wall.
  • This solution also simplifies assembly and maintenance, since the heating element together with the holding device only has to be inserted into the pocket or removed from this pocket.
  • a secure and repeatedly detachable attachment of the heating device to the fluid line for maintenance purposes is achieved in that the holding device has an elastic clamping section, which is designed so that it can be attached at least in sections to the outer wall of the fluid line. Furthermore, a recess can be formed between the projection and the clamping section, in which the outer wall of the fluid line can be received at least in sections. This recess enables the heating device to be attached to the fluid line in a space-saving manner.
  • the shaft itself is provided with a projection or a recess, which is used for locking with the holding device.
  • Any fluid-conducting element such as a pipe section or a valve through which flow is flowing, can be provided as the fluid line.
  • the cross section of the shaft in the direction perpendicular to the direction of insertion of the projection can be designed in the form of a polygon, preferably a rectangle.
  • a flat side of the polygon can point in the direction of the interior of the fluid line, so that heat transfer through a large area is ensured.
  • the projection can have a cross section corresponding to the shaft.
  • the shaft and / or the projection can have coding elements which only allow the projection to be inserted into the shaft in the assembly position.
  • the projection can also be formed directly by at least one contact plate, the heating element being held on the projection by the contact plate and at the same time being supplied with current.
  • the contact plate is extended accordingly and extends away from the holding device into the shaft.
  • the heating element can already be preassembled in the holding device, so that the heating device is designed as a module unit. Such a preassembled module unit is much easier to handle during assembly than separate components that are only assembled in the shaft. The replacement of the heating device during inspections is also made easier.
  • the PTC heating element can be arranged between two electrically conductive contact plates which are connected to the poles of a power source.
  • the contact plates can continue in one piece in connection contacts to a plug connector, so that the complex laying of intermediate electrical lines can be dispensed with.
  • An external power source for example a car battery, can be connected to supply the heating element via such a connector.
  • the connector can be formed in one piece from the holding device.
  • the holding device can preferably be produced as an injection molded part. Cost-intensive additional insulation of the electrical lines from the plug connector to the heating element can be dispensed with if the holding device is made from an electrically insulating material, for example plastic. In this way, the lines from the heating element to the connector can be laid directly in the holding device without an insulating protective layer.
  • the holding device can have at least one guide element through which the holding device is guided in the insertion direction when it is pushed into the shaft.
  • the fluid line is adapted by constructional measures to the use of the heating device according to one of the above configurations.
  • the fluid line can be provided with a tubular line section which is surrounded by an outer wall.
  • a shaft is provided, the at least one shaft wall of which adjoins the interior of the fluid line and in which a heating element and a holding device can be received.
  • the shaft can be parallel to the radius or extend in the longitudinal direction of the fluid line in the outer wall. A complex sealing of the shaft from the interior of the fluid line can be dispensed with if the shaft is separated from the interior of the fluid line by the outer wall.
  • the shaft can be formed between an inner surface facing the interior of the fluid line and an outer surface of the outer wall facing outward. Because of the reduced wall thickness, improved heat conduction from the shaft to the interior of the fluid line is achieved.
  • the shaft walls can form a projection which projects into the interior of the fluid line and around which the fluid flows during operation. In this way, heat transfer into the fluid takes place on both sides of the heating element inserted in the shaft.
  • the projection can also be extended to form a partition, so that the interior of the fluid line is divided into two separate flow areas, which run on both sides of the shaft. A flow around the shaft walls is also achieved in this embodiment.
  • the inner surface of the outer wall facing the interior of the fluid line can have a flat section.
  • the thickness of the outer wall is increased in the case of a fluid line with an otherwise circular flow cross-section, without the outer diameter of the fluid line increasing.
  • the outer wall can have at least one guide element, through which the heating device is guided in an insertion direction during assembly or removal.
  • a guide element prevents the heating device from slipping on the fluid line.
  • At least one corresponding guide element can be provided on the heating device, which cooperates with the at least one guide element on the fluid line on the device.
  • a guide element for example, a groove extending in the direction of the shaft is possible.
  • the heating element can also be pressed against the outer wall by plastic deformation of the fluid line and the shaft. Controlled and localized limited plastic deformation is achieved by weakening areas in the outer wall, in which the mechanical strength to the environment is reduced. Such a weakening area leads to a concentration of the deformation in its surroundings.
  • the effect of the plastic deformation can be limited in particular to the shaft if the weakening area is arranged in the region of the shaft, in particular radially overlapping with the shaft.
  • the fluid line can be produced from a thermally conductive metal material, for example from aluminum or copper tubes or from tubes which consist of aluminum or copper alloys.
  • a heat-conducting body can also be provided, which is designed to be insertable into the fluid line and is connected to the shaft.
  • the heat-conducting body can be made of a heat-conductive metal material and surround the interior of the fluid line, the contact area of the heat-conducting body with the fluid being as large as possible.
  • the heat-conducting body can have passages through which the fluid is guided and which increase the contact surface.
  • the heat-conducting body is preferably designed to be built into the fluid line. Its outer contour can be adapted to the inner contour of the fluid line.
  • the heating device according to the invention and the correspondingly adapted fluid line can be provided as a kit for retrofitting internal combustion engines.
  • the heating device according to the invention and the fluid line according to the invention form a heating module that can be installed in a crankcase ventilation.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the invention comprising a holding device, a heating element and a fluid line in an exploded view;
  • Fig. 2 shows the embodiment of Figure 1 in the assembled state in a plan view.
  • FIG. 3 shows the embodiment of FIG. 1 in the assembled state in a side view
  • FIG. 4 shows the embodiment of FIG. 1 in the assembled state in a view of the end face
  • Fig. 5 is a view along the plane V-V of Fig. 3;
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the invention in a view of the end face
  • Fig. 7 is a plan view of the embodiment of Fig. 6; 8 shows the embodiment of FIG. 6 in a section along the plane VIII-VIII of FIG. 7;
  • FIG. 9 shows the embodiment of FIG. 6 in a view along the plane of section IX-IX of FIG. 6;
  • FIG. 10 shows a fluid line of a third embodiment of the invention in a perspective view
  • FIG. 11 shows the fluid line of FIG. 10 in a further perspective view
  • FIG. 12 shows the fluid line of FIG. 10 in a longitudinal section transverse to a partition wall
  • FIG. 13 shows the fluid line of FIG. 10 in a longitudinal section in a plane perpendicular to the plane of the longitudinal section of FIG. 12;
  • FIG. 15 shows the embodiment of FIG. 14 with a fluid line in the form of a diaphragm valve
  • FIGS. 14 and 15 shows a further perspective illustration of the embodiment of FIGS. 14 and 15.
  • the heating module 1 has a heating device 2, which comprises a heating element 3 and a holding device 4.
  • the heating module 1 also includes a fluid line 5 to which the heating device 2 can be attached.
  • the heating element 3 is designed as a PTC heating element 7 arranged between two contact plates 6a, 6b.
  • the contact plates 6a, 6b each sit in one piece in contact tabs 8a and 8b, which are each bent through 90 ° with respect to the plane of the respective contact plate 6a, 6b.
  • the holding device 4 has a nose-shaped projection 9, in which (not visible in FIG. 1) the heating element 3 can be received. Furthermore, the holding device 4 has a clamping section 10 which is separated from the projection 9 by a recess 11. In the embodiment of FIG. 1, the clamping section 10 is designed as a tongue which is resilient in the direction of the projection 9. However, it can also be designed as a locking device at another location, for example on the projection 9.
  • the clamping section 10 extends in the form of a segment of a circle over the projection 9. At least one guide element 12 is provided in the region of the clamping section 10. In the embodiment of FIG. 1, two guide elements 12 are provided.
  • the guide element 12 is configured here as an elongated bulge which extends in the direction of the projection 9 and points in the direction of the projection 9.
  • the holding device 4 has a plug connection section 13 which can be connected to a plug connector (not shown in FIG. 1) for the electrical supply of the heating element 3.
  • the holding device 4 is produced as a molded part, on which the projection 9, the clamping section 10 and the recess 11 are integrally formed.
  • the holding device 4 can in particular be injection molded.
  • the fluid line 5 is tubular and has an outer wall 14 which surrounds an interior 15 in which the gases flow, for example, from a crankcase.
  • a fastening section 16 is arranged at each of the two ends of the fluid line piece 5 in the longitudinal direction, via which the fluid line piece 5 can be connected to an internal combustion engine.
  • the inner surface 17 of the outer wall 14 facing the interior 15 forms a flat surface 18 in one area, so that an area of greater wall thickness is formed between the surface 18 and the outer surface 19 of the outer wall 14.
  • a shaft 20 extends in the outer wall 14 between the inner surface 17 and the circular cylindrical outer surface 19 and is dimensioned such that it receives the projection 9 of the holding device 4 with the heating element 3 inserted.
  • the shaft 20 has a polygon cross section in the direction transverse to the mounting direction M, a flat side of the polygon facing the interior 15.
  • the plate-shaped heating element 3 lies against this flat side.
  • the projection 9 has a cross section corresponding to the cross section of the shaft 20, for example a rectangular cross section as in the embodiment of FIGS. 1 to 6.
  • the shaft 20 opens in the radius-parallel direction, i.e. offset from the center plane of the fluid line 3 transversely to the longitudinal extent of the fluid line.
  • the shaft 20 is also arranged between the flat surface 18 of the inner surface 17 and the outer surface 19 in the region of increased wall thickness and extends parallel to the flat surface 18.
  • At least one weakened area 21 is provided in the outer surface 19 of the outer wall 14 in the radial direction overlapping the shaft 20. As can be seen in FIG. 1, the embodiment shown there has two weakening areas 21.
  • the two weakened areas 21 are arranged such that they interact with the guide elements 12 of the holding device 4 and guide the holding device 4 when the projection 9 is inserted into the pocket 20.
  • the weakening areas 21 in the embodiment of FIG. 1 are designed as grooves extending parallel to the radius and parallel to the flat surface 18.
  • the fluid line 5 is made of a thermally conductive material, such as aluminum, copper, an aluminum alloy or a copper alloy.
  • a thermally conductive material such as aluminum, copper, an aluminum alloy or a copper alloy.
  • the heating element 3 is first inserted into a recess in the projection 9, so that the heating element 3 and the holding device 4 form a module unit which is inserted into the shaft 20 of the fluid line 5 in a mounting direction M.
  • the contact sections 8a, 8b continue into the plug connection section 13, where they can be contacted by a plug (not shown).
  • the mounting direction M in which the heating device 2 is inserted into the fluid line 5, runs in the direction of the shaft 20, i.e. transversely to the flow direction S of the fluid in the fluid line 5. Since the mounting direction M, and thus also a possible dismantling direction, runs transversely to the flow direction S and thus transversely to the longitudinal extent of the fluid line 5, assembly and disassembly of the holding device 4 is also possible with a permanently mounted one Fluid line, for example on an engine block or on other line sections possible.
  • the clamping section 10 lies with its surface facing the projection 9 on the outer surface 19 of the fluid line piece 5, as can be seen in FIG. 4.
  • the clamping section 10 extends around the circumference of the fluid line 5 in such a way that it is plastically pushed away during the insertion of the projection 9 into the shaft 20 and springs back in the fully inserted end position and thus the holding device 4 is locked on the fluid element 5.
  • the guide elements 12, 21 of the heating device 2 and the fluid line 5 engage in one another and guide the heating device 2 in the mounting direction M in such a way that the heating device 2 cannot slip or tilt during mounting.
  • the guide elements 12 of the heating device 2 extend to the two sides of the plug-in connection section 13.
  • the heating module 1 can be gripped in this area by a pair of pliers, for example, and deformed by being compressed.
  • the pressing ensures a stable and large-area contact of the heating element 3 with the fluid line 5 and thus a good heat transfer.
  • the holding device 4 forms a housing both for the heating element 3 and for the plug-in connection section 13.
  • a connector connection section 13 extending in the mounting direction M can also be provided in a modification.
  • the tensile force acts to release the connector in the mounting direction M, which can lead to loosening or even loosening of the heating device 2.
  • a spring element can be provided in the region of the shaft 20, through which the heating element element 3 in the shaft 20 is pressed against the outer wall 14 in the direction of the interior 15.
  • a spring can be arranged, for example, between the heating element 3 and the projection 9.
  • the spring element can be formed by the contact plate 6b arranged between the PTC heating element 7 and the projection 9.
  • the contact plate 6a resting on the fluid line 5 can be dispensed with if the fluid line 5 serves as a contact for the PTC heating element.
  • the fluid line 5 can have any flow cross section and any external cross-sectional shape.
  • FIGS. 6 to 9 show a further exemplary embodiment of a heating device 2 according to the invention, which in the assembled state forms a heating module 1 with the fluid line 5 and can also be attached to the fluid line 5 as a preassembled module unit.
  • a heating device 2 according to the invention, which in the assembled state forms a heating module 1 with the fluid line 5 and can also be attached to the fluid line 5 as a preassembled module unit.
  • the shaft 20 does not extend between the interior 15 and the outer wall 19 of the fluid line 5, but is arranged within a projection 25 which projects into the interior 15 parallel to the radius or radially, so that the shaft walls 20 'are flowed around by the fluid during operation.
  • the projection 9 of the holding device 4 is inserted into the projection 20.
  • the projection can also be designed as a dividing wall, as will be explained below using a further exemplary embodiment.
  • the holding element 2 can be fastened to the fluid line 5 by clamping sections 10 which, as can be seen in FIGS. 6 to 9, encompass the fluid line 5 on both sides.
  • the structure of the heating module of FIGS. 6 to 9 corresponds to the structure of the exemplary embodiment of FIGS. 1 to 5.
  • 10 to 13 show a further exemplary embodiment of a fluid line 5, which can likewise be combined to form a heating module with a heating device (not shown in these figures for the sake of simplicity).
  • the fluid line 5 in the embodiment of FIGS. 10 to 13 is designed as an angle piece in which the fluid flow is deflected by a predetermined angle ⁇ , here 90 °. Other angles are also possible.
  • the interior of the fluid line piece 5 is divided into two flow regions 31, 32 by a partition wall 30.
  • the two flow areas 31, 32 extend in the longitudinal direction L of the fluid line 5 from inlets 33, 34 on the inlet side to a floor 36.
  • outlet openings 37, 38 open transversely to the longitudinal direction L of the fluid line.
  • a shaft which extends in the longitudinal direction L of the fluid line 5 in the partition 30 opens into the bottom 36 of the fluid line 5.
  • the shaft 20 is designed to accommodate a heating device 2, so that a PTC -Heating element comes to rest.
  • the shaft walls 20 'form the partition wall 30 and the fluid flows around them during operation.
  • the shaft 20 opens in the longitudinal direction L of the fluid line, so that the mounting device M, in which a heating device is inserted into the fluid line 5, runs parallel to the longitudinal direction L.
  • the fluid line 5 is also provided with a collar 39 which divides the fluid line 5 into a first area 40, which can be inserted sealingly into a tube 44 (cf. FIG. 12) or a hose, and into a second area 42.
  • the second region 41 is provided in the region of the outlet openings 37, 38 with a receiving section 43, on which a further tube 44 or a further hose can be sealingly connected to the outlet openings 37, 38.
  • FIG. 12 the fluid line 5 is shown schematically in the installed state with two fluid lines 41, 44.
  • the collar section serves 39 as a stop surface for the one line 41.
  • a sealing projection 45 is provided in the region 40, which projects radially outwards and cooperates sealingly with the inner surface of the line 44.
  • a further sealing projection 46 is provided in front of the collar 39, which extends at a distance from the collar 39 in the longitudinal direction L at a distance from the sealing projection 45 in the direction of the inlet openings 33, 34.
  • the second line 40 is connected to the receiving section 42 of the fluid line 5.
  • the inlet surface 46 which is inclined with respect to the longitudinal direction L, facilitates the insertion of the fluid line 5 into the line 44.
  • the shaft 20 for receiving the heating element projects into the flow cross section, so that the gases flow around the heating element during operation. In this way, the heat transport to the fluid can be improved.
  • the inner region of the shaft 20 is not connected in a fluid-conducting manner to the flow cross section of the fluid line 5, so that complex seals of the heating device 2 with respect to the flow cross section of the fluid line 5 can be dispensed with.
  • FIG. 14 shows a further embodiment of a heating device 2 in a schematic perspective view. In the following, only the differences of this embodiment from the embodiments explained above will be discussed.
  • the embodiment of FIG. 14 differs from the previous embodiments in the configuration of the projection 9, which in the embodiment of FIG. 14 is formed by at least one contact plate 6a, 6b, the heating element 3 in the form of a PTC element 7 between the two contact plates 6a, 6b is received.
  • This structurally simple projection 9 is designed to be insertable directly into a shaft 20 of a fluid line 5 or another fluid line element.
  • the stability of the projection 9 is achieved by the configuration of the at least one contact plate 6a, 6b, which extends away from the holding device 4 and extends from the heating element 3, 7 to the connector section 13 and holds the heating element 3, 7 at its end.
  • a section 46 of at least one contact plate 6a, 6b is designed as a spring element which deforms elastically when the projection 9 is pushed into the shaft 20 and thus presses the contact plates 6a, 6b against the walls of the shaft 20 in order to ensure good heat transfer from the PTC heating element 7 to ensure the fluid to be heated.
  • the projection 9 can either be formed by both contact plates 6a, 6b, which are guided to the holding device 4 in an electrically insulated manner, or by only one contact plate 6a. In the latter case, an electrical connection can be formed between the connector section 13 and the contact plate that is not part of the projection 9 via the shaft wall.
  • the holding device 4 is designed in the form of a bow-shaped element, on the two ends of which projections 12 are provided with detent springs 10 as guide elements.
  • the area between the two guide projections 12 is flat.
  • the projection 9 with the heating element 3 and a plate-shaped mounting body 9 ' is preassembled to form a heating device and is designed to be insertable into the holding device 4. This creates a submodule unit that can be assembled with little effort, so that 4 different shapes of projections 9 can be provided and installed for a given shape of the holding device.
  • the mounting body 9 ' is made of a non-conductive material.
  • the contact plates 6a, 6b together with the contact elements 8a, 8b are captively attached to the mounting body 9 'and continue through openings in the mounting body 9' into the connector section 13.
  • 15 shows the heating device 2 of FIG. 14 in the installed state in a schematic perspective view.
  • a valve 50 in the form of a diaphragm valve is shown as an example as fluid line 5.
  • the valve 50 is designed in the form of an essentially tubular fluid line element, which has a fluid-filled interior 15 in its central region; the membrane has been omitted for the sake of clarity.
  • a heat-conducting element 51 is built into the interior 15 of the fluid line 5, which is made of a highly heat-conducting material and is in close, heat-transferring contact with the outer walls of the shaft 20.
  • the heat generated by the heating element 3 is transferred directly to the heat-conducting element 51 via the contact plates 6a, 6b and the shaft walls and distributed as evenly as possible in the interior 15 through which the heat-conducting element 51 flows.
  • openings 15 ′ through which heat flows are provided in the heat-conducting element 51 and are heated directly via the heat-conducting element 51.
  • the holding device 4 is received in a receptacle 52, so that the holding device 4 is essentially formed as a plug element.
  • the locking grooves snap into corresponding recesses 53 in the receptacle 52 and secure the heating device 2 against unintentional removal.
  • the projections 12 are automatically centered. In the installed state, the projections 12 absorb lateral forces which act on the heating device 2. As a result, the projection 9 and the heating element 3 are secured against damage during operation.
  • the configuration of the holding device 4 according to one of the preceding embodiments can also be used.
  • 16 shows the heating device 2 of FIG. 14 in the installed state together with a heat-conducting element 51.
  • the diaphragm valve 5 is only shown by broken lines. 16 that the spring element 46 is elastically deformed in the inserted state.
  • a width of the projection 9 in the direction in which the spring element 46 is preferably elastically deformable is greater than the clear width of the shaft 20.
  • the projection 9 Appropriate chamfers are available.
  • the heat-conducting element 51 can be used not only in connection with a valve 50, but also in connection with a fluid line 5, in the interior 15 of which it is then used.
  • a valve 50 in connection with a fluid line 5
  • the shape of the heat-conducting element 51 has to be changed so that it adapts to the interior 15.
  • crankcase ventilation systems in which blow-by gases from the crankcase are conducted, for example, to an air inlet line of an internal combustion engine.
  • the embodiments shown and described can in principle be used wherever flowing fluids are to be heated. Such fluids can be gases or liquids.

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Description

Heizvorrichtung für eine Fluidleitung und Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für eine Fluidleitung, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Heizelement und mit einer Halteeinrichtung, durch die das Heizelement an der Fluidleitung befestigbar ist. Die Erfindung betrifft auch eine Fluidleitung zur Aufnahme einer solchen Heizvorrichtung sowie ein Heizmodul mit einer Fluidleitung und daran angebrachter Heizvorrichtung. Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Verfahren zur Herstellung der eingangs genannten Heizvorrichtung.
Bei modernen Verbrennungskraftmaschinen sind für das Kurbelgehäuse, in dem der Kurbeltrieb mit der Kurbelwelle, den Pleuelstangen und den Kolben sowie die Zylinder aufgenommen ist, Entlüftungen vorgesehen. Das Kurbelgehäuse ist zylinderseitig durch einen oder mehrere Zylinderköpfe abgedichtet, unten schließt sich an das Kurbelgehäuse üblicherweise eine Ölwanne an.
Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine füllt sich das Kurbelgehäuse bis zum Zylinderkopf mit Öldämpfen und Gasen, die an den Kolbenringen vorbei aus dem Verbrennungsraum der Zylinder entweichen. Diese Öldämpfe und Gase werden auch als Blow- by-Gase bezeichnet. Durch die Pumpbewegung der Kolben werden die Blowby-Gase unter Druck gesetzt. Da die Öldämpfe und Gase im Kurbelgehäuse große Mengen an umweltschädlichen Kohlenwasserstoffen enthalten, sind Maßnahmen zu ergreifen, die ein Entweichen der Öldämpfe und Gase aus dem Kurbelgehäuse verhindern.
Zu diesem Zweck ist es bekannt, Kurbelgehäuseentlüftungen vorzusehen, die den Innenraum des Kurbelgehäuses mit den Luftansaugleitungen der Verbrennungskraftmaschine verbinden, so dass die Blowby-Gase aus dem Kurbelgehäuse zusammen mit der Frischluft angesaugt und verbrannt werden.
Wenn die Frischluft und die Blowby-Gase aus dem Kurbelgehäuse jedoch stark unterschiedliche Temperaturen aufweisen, kann es im Mischungsbereich zu Kondensationen und Ausfällungen kommen, die die Kurbelgehäuseentlüftung verstopfen. Insbesondere bei Automotoren treten bei Kaltstarts im Winter hohe Temperaturdifferenzen zwischen der kalten Ansaugluft einerseits und dem sich mit dem Motorblock schnell aufwärmenden Blowby-Gasen aus dem Kurbelgehäuse andererseits auf, was in einigen Fällen sogar zur Vereisung oder Verstopfung der Mündung der Fluidleitung der Kurbelgehäuseentlüftung führen kann. Bei einer Verstopfung der Kurbelgehäuseentlüftung baut sich im Kurbelgehäuse ein hoher Druck auf, der das Schmieröl aus den Dichtungen an der Kurbelwelle, Ölwanne oder aus der Öffnung für den Ölmessstab drücken kann. Außerdem müssen die Kolben gegen den hohen Druck im Kurbelgehäuse vermehrt Arbeit leisten, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Verbrennungskraftmaschine führt.
Die Kondensation der Gase und das Ausfällen von Mischungsbestandteilen bei niedrigen Außentemperaturen wird im Stand der Technik durch Heizvorrichtungen in den Leitungen zur Kurbelgehäuseentlüftung vermieden. Derartige Heizvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-A-2432782, der US-A-4922882, der US-A-5970962, der US-A- 6062206, der JP-AA-10231543, der JP-AA-10121937 und der EP-A-1164264 bekannt.
Bei der Kurbelgehäuseentlüftung der DE-A-2432782 ist die Mündungsstelle der Entlüftungsleitung am Ansaugsystem elektrisch beheizbar. Hierzu dient eine Heizvorrichtung, die aus einem metallischen Rohrstück mit auf dessen Mantelfläche koaxial angeordnetem elektrischen Heizleiter besteht. Zum Beheizen wird eine auf einem Spulenkörper befindliche Heizdrahtwicklung verwendet. Nachteilig bei der Heizvorrichtung der DE-A- 2432782 ist vor allem der große Platzbedarf, der eine Verwendung bei modernen Motoren nahezu unmöglich macht. Außerdem ist die Heizvorrichtung der DE-A-2432782 schwer zu montieren und im Schadensfall schwer auszutauschen.
Die US-A-4922882 befasst sich mit einem Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem, das über das Kühlsystem des Verbrennungskraftmotors beheizt wird. Hierzu ist im Bereich der Zuleitung der Kurbelgehäusegase in die Ansaugleitung des Motors eine die Ansaugleitung umgebende Ringleitung vorgesehen. Die Ringleitung wird über das Kühlsystem bei sehr kalten Außentemperaturen beheizt.
Bei den weiter entwickelten Heizvorrichtungen der US-A-5970962 und der US-A- 6062206 wird ein PTC (Positive Temperature Coefficient) Heizelement anstelle eines Heizdrahtes verwendet. Das Heizelement ist wärmeleitend mit einer die Mündung der Kurbelgehäuseentlüftung umgebenden Wärmesenke verbunden. Die Wärmesenke und das Heizelement sind in einem Stopfen integriert, der gleichzeitig die Mündung der Kurbelgehäuseentlüftung bildet. Zwar ist der Platzbedarf bei den Vorrichtungen der US-A- 5970962 und der US-A-6062206 geringer als bei der Heizvorrichtung der DE-A-2432782, doch ist deren aufwendige Herstellung sowie deren schlechte Zugänglichkeit an der Verbrennungskraftmaschine zu Wartungszwecken nachteilig.
In der JP-AA- 10231543 ist eine Heizvorrichtung gezeigt, bei der ein zylindrisches, metallenes Wärmeabstrahlteil in eine Durchgangsöffnung einer Rohrleitung eingesetzt wird. Am anderen Ende des Wärmeabstrahlteils ist ein Montagesitz wasserdicht an einem rohrseitigen Montagesitz befestigt. Das zylindrische Wärmeabstrahlteil ragt in eine Strömung hinein und überträgt die Wärme von der Heizvorrichtung direkt auf das Fluid in der Rohrleitung.
Die JP-AA-10121937 betrifft eine Heizung für ein Blow-by-Gas mittels eines PCV-Ventils. Das Gehäuse des PCV-Ventils wird durch einen Heizschlauch über einen Blattfederclip beheitzt.
In der EP-A-1164264 werden die PTC-Elemente mittels eines elektrisch nicht leitfähigen Silikonklebers an der Fluidleitung für die Kurbelgehäuseentlüftung aufgeklebt und nach der Montage kunststoffum spritzt. Dadurch wird eine kompakte Bauform unabhängig von der Ausgestaltung der Fluidleitung erreicht. Allerdings ist die Heizvorrichtung der EP-A- 1164264 hinsichtlich ihrer Wartungsfreundlichkeit verbesserungsfähig.
In Anbetracht der Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Heizvorrichtungen liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung für Fluidlei- tungen, insbesondere für Kurbelgehäuseentlüftungen von Verbrennungskraftmaschinen, so zu verbessern, dass sie bei einer kompakten Bauweise wartungsfreundlicher und leichter zu montieren sind.
Diese Aufgabe wird für eine Heizvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Halteeinrichtung einen Vorsprung aufweist, in dem das Heizelement aufnehmbar ist und der in einen radiusparallel verlaufenden Schacht einer Außenwandung der Fluidleitung einschiebbar ausgestaltet ist. Diese Lösung ist konstruktiv einfach und ermöglicht die platzsparende Anbringung der Heizvorrichtung an der Fluidleitung, indem das Heizelement einfach in den Schacht der Außenwandung eingesteckt wird. Diese Lösung vereinfacht außerdem die Montage und Wartung, da das Heizelement mitsamt der Haltevorrichtung lediglich in die Tasche eingeschoben bzw. aus dieser Tasche entnommen werden muss.
Eine sichere und zu Wartungszwecken wiederholt lösbare Befestigung der Heizvorrichtung an der Fluidleitung wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die Halteeinrichtung einen elastischen Klemmabschnitt aufweist, der zumindest abschnittsweise an die Außenwandung der Fluidleitung anlegbar ausgestaltet ist. Des weiteren kann zwischen dem Vorsprung und dem Klemmabschnitt eine Aussparung ausgebildet sein, in der zumindest abschnittsweise die Außenwandung der Fluidleitung aufnehmbar ist. Diese Aussparung ermöglicht es, dass sich die Heizvorrichtung raumsparend an die Fluidleitung anbringen lässt.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Schacht selbst mit einem Vorsprung oder einer Ausnehmung versehen ist, die der Verrastung mit der Haltevorrichtung dient.
Als Fluidleitung kann ein beliebiges, fluidleitendes Element, wie ein Rohrleitungsstück oder ein durchströmtes Ventil vorgesehen sein.
Der Querschnitt des Schachtes in Richtung senkrecht zur Einschieberichtung des Vorsprunges kann in Form eines Vielecks, vorzugsweise eines Rechtecks ausgestaltet sein. Eine flache Seite des Vielecks kann dabei in Richtung des Innenraums der Fluidleitung weisen, so dass ein Wärmeübergang durch eine große Fläche gewährleistet ist. Der Vorsprung kann einen dem Schacht entsprechenden Querschnitt aufweisen. Zusätzlich können der Schacht und/oder der Vorsprung Codier-Elemente aufweisen, die ein Einsetzen des Vorsprunges in den Schacht lediglich in der Montagestellung zulassen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann der Vorsprung auch direkt durch wenigstens eine Kontaktplatte gebildet sein, wobei am Vorsprung das Heizelement durch die Kontaktplatte gehalten und gleichzeitig mit Strom versorgt wird. Hierzu ist die Kontaktplatte entsprechend verlängert und erstreckt sich von der Haltevorrichtung weg in den Schacht. Das Heizelement kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung bereits in der Halteeinrichtung vormontiert sein, so dass die Heizvorrichtung als eine Moduleinheit ausgestaltet ist. Eine solche vormontierte Moduleinheit lässt sich bei der Montage wesentlich leichter handhaben als separate Bauelemente, die erst im Schacht zusammengesetzt werden. Ebenso wird der Austausch der Heizvorrichtung bei Inspektionen erleichtert.
Durch die Verwendung eines PTC-Heizelements lassen sich kleine Bauformen bei gleichzeitig hoher Lebensdauer erreichen. Das PTC-Heizelement kann dabei zwischen zwei elektrisch leitenden Kontaktplatten angeordnet sein, die mit den Polen einer Stromquelle verbunden sind. Die Kontaktplatten können sich einstückig in Anschlusskontakten zu einem Steckverbinder fortsetzen, so dass auf die aufwendige Verlegung von zwischenliegenden elektrischen Leitungen verzichtet werden kann. Über einen solchen Steckverbinder kann eine externe Stromquelle, beispielsweise eine Autobatterie, zur Versorgung des Heizelements angeschlossen werden .
Der Steckverbinder kann einstückig von der Halteeinrichtung ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann die Halteeinrichtung vorzugsweise als Spritzgussteil hergestellt sein. Auf eine kostenintensive zusätzliche Isolierung der elektrischen Leitungen vom Steckverbinder zum Heizelement kann verzichtet werden, wenn die Halteeinrichtung aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, beispielsweise Kunststoff, gefertigt ist. Auf diese Weise können die Leitungen vom Heizelement zum Steckverbinder ohne isolierende Schutzschicht direkt in der Halteeinrichtung verlegt werden.
Um die Montage der Heizvorrichtung an der Fluidleitung zu erleichtern und während des Montagevorgangs Beschädigungen zu vermeiden, kann die Halteeinrichtung wenigstens ein Führungselement aufweisen, durch das die Halteeinrichtung beim Einschieben in den Schacht in Einschieberichtung geführt ist.
Erfindungsgemäß ist die Fluidleitung durch konstruktive Maßnahmen an die Verwendung der Heizvorrichtung nach einer der obigen Ausgestaltungen angepasst. Hierzu kann die Fluidleitung mit einem rohrförmigen Leitungsabschnitt, der von einer Außenwand umgeben ist, versehen sein. Um den Vorsprung der Halteeinrichtung und das Heizelement der Heizvorrichtung aufzunehmen, ist ein Schacht vorgesehen, dessen zumindest eine Schachtwand an den Innenraum der Fluidleitung angrenzt und in dem ein Heizelement und eine Halteeinrichtung aufnehmbar sind. Der Schacht kann sich radiusparallel oder in Längsrichtung der Fluidleitung in der Außenwand erstrecken. Auf eine aufwendige Abdichtung des Schachtes gegenüber dem Innenraum der Fluidleitung kann verzichtet werden, wenn der Schacht durch die Außenwand vom Innenraum der Fluidleitung getrennt ist.
Der Schacht kann zwischen einer den Innenraum der Fluidleitung zugewandten Innenfläche und einer nach außen weisenden Außenfläche der Außenwand eingeformt sein. Aufgrund der verminderten Wandstärke wird so eine verbesserte Wärmeleitung vom Schacht zum Innenraum der Fluidleitung erreicht.
Die Schachtwände können einen Vorsprung bilden, der in den Innenraum der Fluidleitung ragt und vom Fluid im Betrieb umströmt ist. Auf diese Weise findet auf beiden Seiten des in den Schacht eingesetzten Heizelements ein Wärmeübergang in das Fluid statt.
Der Vorsprung kann auch zu einer Trennwand verlängert sein, so dass der Innenraum der Fluidleitung in zwei getrennte Strömungsbereiche unterteilt ist, die zu beiden Seiten des Schachtes verlaufen. Auch bei dieser Ausgestaltung wird eine Umström ung der Schachtwände erreicht.
Um durch den Schacht eine mechanische Schwächung der Außenwand der Fluidleitung zu vermeiden und gleichzeitig die Baugröße klein zu halten, kann die dem Innenraum der Fluidleitung zugewandte Innenfläche der Außenwand einen planen Abschnitt aufweisen. Im Bereich des planen Abschnittes ist die Stärke der Außenwand bei einer Fluidleitung mit ansonsten kreisförmigem Strömungsquerschnitt erhöht, ohne dass sich der Außendurchmesser der Fluidleitung vergrößert.
Femer kann die Außenwand wenigstens ein Führungselement aufweisen, durch das die Heizvorrichtung in einer Einschieberichtung bei der Montage oder bei der Entnahme geführt ist. Ein solches Führungselement verhindert das Verrutschen der Heizvorrichtung auf der Fluidleitung. An der Heizvorrichtung kann wenigstens ein entsprechendes Führungselement vorgesehen sein, das mit dem wenigstens einen Führungselement an der Fluidleitung an der Vorrichtung zusammenwirkt. Als Führungselement ist beispielsweise eine sich in Richtung des Schachtes erstreckende Nut möglich. Um einen guten Wärmeübergang zwischen dem Heizelement und der Außenwand der Fluidleitung zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Heizelement und der Fluidaußenwand ein möglichst guter und großflächiger Kontakt besteht. Dieser Kontakt kann beispielsweise durch ein Federelement erreicht werden, das das Heizelement gegen die Außenwand drückt. Ein solches Federelement kann von der Halteeinrichtung aufgenommen sein und sich im eingebauten Zustand an dieser abstützen. Bei Ausgestaltung als Moduleinheit kann das Federelement ebenfalls vormontiert sein.
Alternativ oder zusätzlich zum Andrücken des Heizelements durch das Federelement kann das Heizelement auch durch eine plastische Verformung der Fluidleitung und des Schachtes gegen die Außenwand gedrückt werden. Eine kontrollierte und örtliche begrenzte plastische Verformung wird durch Schwächungsbereiche in der Außenwand erreicht, in denen die mechanische Festigkeit gegenüber der Umgebung verringert ist. Ein solcher Schwächungsbereich führt zu einer Konzentration der Verformung in seiner Umgebung.
Die Wirkung der plastischen Verformung kann insbesondere auf den Schacht begrenzt werden, wenn der Schwächungsbereich im Bereich des Schachtes, insbesondere radial überlappend mit dem Schacht, angeordnet ist.
Von Vorteil ist es dabei, die Führungselemente in einer Doppelfunktion gleichzeitig als Schwächungsbereiche zu nutzen.
Um über den gesamten Strömungsquerschnitt der Fluidleitung die vom Heizelement ausgestrahlte Wärmeenergie zu verteilen, kann die Fluidleitung aus einem wärmeleitfä- higen Metallwerkstoff hergestellt sein, beispielsweise aus Aluminium- oder Kupfer- Rohren oder aus Rohren, die aus Aluminium- oder Kupfer-Legierungen bestehen.
Alternativ kann auch ein Wärmeleitkörper vorgesehen sein, der in die Fluidleitung einsetzbar ausgestaltet ist und mit dem Schacht in Verbindung steht. Der Wärmeleitkörper kann aus einem wärmeleitfähigen Metallwerkstoff hergestellt sein, und den Innenraum der Fluidleitung umgeben, wobei die Kontaktfläche des Wärmeleitkörpers mit dem Fluis möglichst groß ist. Insbesondere kann der Wärmeleitkörper Durchlässe aufweisen, durch die das Fluid geleitet ist und die die Kontaktoberfläche erhöhen. Der Wärmeleitkörper ist vorzugsweise in die Fluidleitung einbaubar ausgestaltet. Seine Außenkontur kann der Innenkontur der Fluidleitung angepasst sein.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung und die entsprechend angepasste Fluidleitung können als Bausatz zur nachträglichen Ausrüstung von Verbrennungskraftmaschinen bereitgestellt werden.
Im zusammengesetzten Zustand bildet die erfindungsgemäße Heizvorrichtung und die erfindungsgemäße Fluidleitung ein Heizungsmodul, das in eine Kurbelgehäuseentlüftung eingebaut werden kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft erläutert. Für gleiche oder ähnliche Bauelemente werden dabei gleiche Bezugszeichen verwendet. Die bei den einzelnen Ausführungsformen unterschiedlichen Elemente können miteinander beliebig kombiniert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung umfassend eine Halteeinrichtung, ein Heizelement und eine Fluidleitung in einer Explosionsansicht;
Fig. 2 die Ausführungsform der Fig. 1 im zusammengebauten Zustand in einer Draufsicht;
Fig. 3 die Ausführungsform der Fig. 1 im zusammengebauten Zustand in einer Seitenansicht;
Fig. 4. die Ausführungsform der Fig. 1 im zusammengebauten Zustand in einer Ansicht auf die Stirnseite;
Fig. 5 eine Ansicht entlang der Ebene V-V der Fig. 3;
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einer Ansicht auf die Stirnseite;
Fig. 7 eine Ansicht der Ausführungsform der Fig. 6 in einer Draufsicht; Fig. 8 die Ausführungsform der Fig. 6 in einem Schnitt entlang der Ebene Vlll-Vlll der Fig. 7;
Fig. 9 die Ausführungsform der Fig. 6 in einer Ansicht entlang der Ebene des Schnittes IX-IX der Fig. 6;
Fig. 10 eine Fluidleitung einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 11 die Fluidleitung der Fig. 10 in einer weiteren perspektivischen Ansicht;
Fig. 12 die Fluidleitung der Fig. 10 in einem Längsschnitt quer zu einer Trennwand;
Fig. 13 die Fluidleitung der Fig. 10 in einem Längsschnitt in einer Ebene senkrecht zur Ebene des Längsschnittes der Fig. 12;
Fig. 14 eine dritte Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 15 die Ausführungsform der Fig. 14 mit einer Fluidleitung in Form eines Membranventils;
Fig. 16 eine weitere perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Fig. 14 und 15.
Zunächst werden der Aufbau einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizmoduls für eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine anhand der Explosionsdarstellung der Fig. 1 erläutert.
Das Heizmodul 1 weist eine Heizvorrichtung 2 auf, die ein Heizelement 3 und eine Halteeinrichtung 4 umfasst. Zum Heizmodul 1 gehört außerdem eine Fluidleitung 5, an der die Heizvorrichtung 2 befestigbar ist.
Das Heizelement 3 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als ein zwischen zwei Kontaktplatten 6a, 6b angeordnetes PTC Heizelement 7 ausgebildet. Die Kontaktplatten 6a, 6b setzen sich jeweils einstückig in Kontaktfahnen 8a und 8b auf, die jeweils um 90 ° gegenüber der Ebene der jeweiligen Kontaktplatte 6a, 6b umgebogen sind.
Die Halteeinrichtung 4 weist einen nasenförmigen Vorsprung 9 auf, in dem (in Fig. 1 nicht zu erkennen) das Heizelement 3 aufnehmbar ist. Ferner weist die Haltevorrichtung 4 einen Klemmabschnitt 10 auf, der durch eine Aussparung 11 vom Vorsprung 9 getrennt ist. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist der Klemmabschnitt 10 als eine in Richtung des Vorsprungs 9 elastisch federnde Zunge ausgebildet. Er kann aber auch als Rastvorrichtung an anderer Stelle, beispielsweise am Vorsprung 9, ausgebildet sein.
Der Klemmabschnitt 10 erstreckt sich bei der Ausführungsform der Fig. 1 kreissegment- förmig über den Vorsprung 9. Im Bereich des Klemmabschnittes 10 ist wenigstens ein Führungselement 12 vorgesehen. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 sind zwei Führungselemente 12 vorgesehen. Das Führungselement 12 ist hier als eine in Richtung des Vorsprunges 9 sich erstreckende, längliche und in Richtung des Vorsprungs 9 weisende Ausbuchtung ausgestaltet.
Schließlich weist Halteeinrichtung 4 einen Steckverbindungsabschnitt 13 auf, der mit einem Steckverbinder (in Fig. 1 nicht dargestellt) zur elektrischen Versorgung des Heizelements 3 verbunden werden kann.
Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Halteeinrichtung 4 als ein Gussformteil hergestellt, an dem der Vorsprung 9, der Klemmabschnitt 10 und die Aussparung 11 einstückig angeformt sind. Die Halteeinrichtung 4 kann insbesondere spritzgegossen sein. Als Werkstoff für die Halteeinrichtung 4 ist ein elektrisch isolierendes Material, wie beispielsweise ein Kunststoff, vorgesehen.
Die Fluidleitung 5 ist rohrförmig ausgestaltet und weist eine Außenwand 14 auf, die einen Innenraum 15, in dem die Gase beispielsweise aus einem Kurbelgehäuse strömen, umgibt. An den beiden in Längsrichtung liegenden Enden des Fluidleitungsstückes 5 ist jeweils ein Befestigungsabschnitt 16 angeordnet, über die das Fluidleitungsstück 5 mit einer Verbrennungskraftmaschine verbunden werden kann. Die dem Innenraum 15 zugewandte Innenfläche 17 der Außenwand 14 bildet in einem Bereich eine plane Fläche 18, so dass zwischen der Fläche 18 und der Außenfläche 19 der Außenwand 14 ein Bereich größerer Wanddicke entsteht.
In der Außenwand 14 zwischen der Innenfläche 17 und der kreiszylindrischen Außenfläche 19 erstreckt sich ein Schacht 20, der so bemessen ist, dass er den Vorsprung 9 der Halteeinrichtung 4 mit eingesetztem Heizelement 3 aufnimmt. Die Schachtwände 20' werden bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 6 von der Außenwand 14 gebildet.
Der Schacht 20 weist in Richtung quer zur Montagerichtung M einen Vieleck-Querschnitt auf, wobei eine flache Seite des Vielecks dem Innenraum 15 zugewandt ist. Das platten- förmige Heizelement 3 liegt an dieser flachen Seite an. Der Vorsprung 9 weist einen dem Querschnitt des Schachtes 20 entsprechenden Querschnitt auf, beispielsweise wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 6 einen Rechteck-Querschnitt.
Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, öffnet sich der Schacht 20 in radiusparalleler Richtung, d.h. versetzt von der Mittenebene der Fluidleitung 3 quer zur Längserstreckung der Fluidleitung. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist der Schacht 20 zudem zwischen der planen Fläche 18 der Innenfläche 17 sowie der Außenfläche 19 im Bereich erhöhter Wandstärke angeordnet und erstreckt sich parallel zur planen Fläche 18.
In radialer Richtung überlappend mit dem Schacht 20 ist in der Außenfläche 19 der Außenwand 14 wenigstens ein Schwächungsbereich 21 vorgesehen. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist die dort dargestellte Ausführungsform zwei Schwächungsbereiche 21 auf.
Die beiden Schwächungsbereiche 21 sind so angeordnet, dass sie mit den Führungselementen 12 der Haltevorrichtung 4 zusammenwirken und die Haltevorrichtung 4 beim Einschieben des Vorsprunges 9 in die Tasche 20 führen. Hierzu sind die Schwächungsbereiche 21 bei der Ausführungsform der Fig. 1 als sich radiusparallel und parallel zur planen Fläche 18 erstreckende Nuten ausgestaltet.
Die Fluidleitung 5 ist aus einem wärmeleitfähigen Material, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer, einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung gefertigt. Im Folgenden wird die Anordnung der Heizvorrichtung 2 und der Fluidleitung 5 im zusammengebauten Heizmodul 1 anhand der Fig. 2 bis 5 erläutert.
Um das Heizungsmodul zusammen zu bauen, wird zunächst das Heizelement 3 in eine Ausnehmung des Vorsprunges 9 eingesetzt, so dass das Heizelement 3 und die Halteeinrichtung 4 eine Moduleinheit bilden, die in eine Montagerichtung M in den Schacht 20 der Fluidleitung 5 eingeschoben wird. Wie in der Fig. 2 zu erkennen ist, setzen sich bei zusammengesetztem Heizelement 3 und Halteeinrichtung 4 die Kontaktabschnitte 8a, 8b bis in den Steckverbindungsabschnitt 13 fort, wo sie von einem Stecker (nicht gezeigt) kontaktiert werden können.
Die Montagerichtung M, in der die Heizvorrichtung 2 in die Fluidleitung 5 eingesetzt wird, verläuft in Richtung des Schachtes 20, d.h. quer zur Strömungsrichtung S des Fluides in der Fluidleitung 5. Da die Montagerichtung M, und damit auch eine mögliche Demontagerichtung, quer zur Strömungsrichtung S und damit quer zur Längserstreckung der Fluidleitung 5 verläuft, ist eine Montage und Demontage der Halteeinrichtung 4 auch bei einer fest montierten Fluidleitung, beispielsweise an einem Motorblock oder an weiteren Leitungsabschnitten, möglich.
Beim zusammengebauten Heizmodul 1 liegt der Klemmabschnitt 10 mit seiner dem Vorsprung 9 zugewandten Fläche an der Außenfläche 19 des Fluidleitungsstückes 5 an, wie in der Fig. 4 zu erkennen ist. Der Klemmabschnitt 10 erstreckt sich dabei so um den Umfang der Fluidleitung 5, dass er während des Einschiebens des Vorsprunges 9 in Schacht 20 plastisch weggedrückt wird und in der vollständig eingeschobenen Endposition zurückfedert und so die Halteeinrichtung 4 am Fluidelement 5 verrastet. Die Führungselemente 12, 21 der Heizvorrichtung 2 und der Fluidleitung 5 greifen dabei ineinander und führen die Heizvorrichtung 2 so in Montagerichtung M, dass die Heizvorrichtung 2 bei der Montage nicht Abrutschen oder Verkanten kann.
In der Fig. 3 ist zu erkennen, dass sich die Führungselemente 12 der Heizvorrichtung 2 zu den beiden Seiten des Steckverbindungsabschnittes 13 erstrecken. Dadurch kann in diesem Bereich das Heizmodul 1 durch beispielsweise eine Zange umgriffen und durch Zusammendrücken verformt werden. Die gleichzeitig als Schwächungsbereiche dienenden Führungselemente 21 der Fluidleitung 5 konzentrieren die plastische Verformung auf den Bereich des Schachtes, so dass der Vorsprung 9 mit dem darin aufgenommenen Heizelement 3 in dem Schacht 20 verpresst wird. Die Verpressung stellt einen stabilen und großflächigen Berührungskontakt des Heizelements 3 mit der Fluidleitung 5 und damit einen guten Wärmeübergang sicher.
Dies ist anhand der Schnittdarstellung der Fig. 5 besonders deutlich zu erkennen. Durch Ausüben einer Kraft F auf die Führungselemente 12 wird das in einer Ausnehmung des Vorsprungs 9 aufgenommene Heizelement 3 im Schacht 20 an die Außenwand 14 der Fluidleitung 5 gedrückt.
Ferner ist in der Fig. 5 zu erkennen, dass der Abschnitt der Führungswand 14 zwischen dem Schacht 20 und der Außenfläche 19 der Fluidleitung 5 in der Aussparung 11 zwischen dem Vorsprung 9 und dem Klemmabschnitt 10 aufgenommen ist. Da der Klemmabschnitt 10 in Montagerichtung M die Außenwand 14 hintergreift, ist die Heizvorrichtung 2 durch Formschluss gegen ein unbeabsichtigtes Entfernen aus der Fluidleitung 5 gesichert.
In der Schnittdarstellung der Fig. 5 ist ferner zu erkennen, dass sich die Kontaktabschnitte 8a, 8b durch die Halteeinrichtung 4 hindurch zum Steckverbindungsabschnitt 13 erstrecken.
Da der Schacht 20 in der Außenwand 14 endet und durch die Außenwand 14 vom Innenraum 15 der Fluidleitung 5 getrennt ist, entfallen Maßnahmen zur Abdichtung des Steckverbindungsabschnittes 13 gegenüber dem Innenraum 15.
Aufgrund der einstückigen Ausgestaltung bildet die Halteeinrichtung 4 ein Gehäuse sowohl für das Heizelement 3 als auch für den Steckverbindungsabschnitt 13 aus.
Obwohl bei der oben dargestellten Ausführungsform der Steckverbindungsabschnitt 13 sich senkrecht zur Montagerichtung M erstreckt, kann in einer Abänderung auch ein Steckverbindungsabschnitt 13 vorgesehen sein, der sich in Montagerichtung M erstreckt. Allerdings wirkt in diesem Fall die Zugkraft zum Lösen des Steckverbinders in Montagerichtung M, was zu einem Lockern oder gar Lösen der Heizvorrichtung 2 führen kann.
Außerdem kann anstelle oder zusätzlich zur plastischen Verformung der Außenwand 14 im Bereich des Schachtes 20 ein Federelement vorgesehen sein, durch das das Heiz- element 3 im Schacht 20 gegen die Außenwand 14 in Richtung des Innenraums 15 gedrückt ist. Eine solche Feder kann beispielsweise zwischen dem Heizelement 3 und dem Vorsprung 9 angeordnet sein. Um zusätzliche Bauteile zu sparen, kann das Federelement durch die zwischen dem PTC-Heizelement 7 und dem Vorsprung 9 angeordnete Kontaktplatte 6b gebildet sein.
Des weiteren kann auf das an der Fluidleitung 5 anliegenden Kontaktblech 6a verzichtet werden, wenn die Fluidleitung 5 als Kontakt für das PTC-Heizelement dient.
Die Fluidleitung 5 kann einen beliebigen Strömungsquerschnitt sowie eine beliebige äußere Querschnittsform aufweisen.
In den Fig. 6 bis 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 2 gezeigt, das im zusammengesetzten Zustand mit der Fluidleitung 5 ein Heizmodul 1 bildet und ebenfalls als vormontierte Moduleinheit an der Fluidleitung 5 angebracht werden kann. Im Folgenden wird der Einfachheit halber lediglich auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 5 eingegangen.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 5 erstreckt sich der Schacht 20 nicht zwischen dem Innenraum 15 und der Außenwand 19 der Fluidleitung 5, sondern ist innerhalb eines Vorsprunges 25 angeordnet, der radiusparallel oder radial in den Innenraum 15 ragt, so dass die Schachtwände 20' im Betrieb vom Fluid umströmt sind. Der Vorsprung 9 der Halteeinrichtung 4 ist in den Vorsprung 20 eingeschoben. Der Vorsprung kann auch als Trennwand ausgebildet sein, wie weiter unten anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels erläutert wird.
Die Befestigung des Halteelements 2 an der Fluidleitung 5 kann, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 5, durch Klemmabschnitte 10 erfolgen, die, wie in den Fig. 6 bis 9 zu erkennen ist, die Fluidleitung 5 auf beiden Seiten umgreifen.
Im übrigen entspricht der Aufbau des Heizmoduls der Fig. 6 bis 9 dem Aufbau des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 bis 5. In den Fig. 10 bis 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fluidleitung 5 gezeigt, das mit einer in diesen Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellten Heizeinrichtung ebenfalls zu einem Heizmodul zusammensetzbar ist.
Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist die Fluidleitung 5 bei der Ausführungsform der Fig. 10 bis 13 als ein Winkelstück ausgebildet, in dem die Fluidströmung um einen vorbestimmten Winkel α, hier 90 °, umgelenkt wird. Dabei sind auch andere Winkel möglich.
Ferner ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 10 bis 13 der Innenraum des Fluidlei- tungsstückes 5 durch eine Trennwand 30 in zwei Strömungsbereiche 31 , 32 unterteilt. Die beiden Strömungsbereiche 31 , 32 erstrecken sich in Längsrichtung L der Fluidleitung 5 von jeweils einlassseitigen Öffnungen 33, 34 bis zu einem Boden 36. Im Bereich des Bodens 36 münden quer zur Längsrichtung L der Fluidleitung 5 Auslassöffnungen 37, 38.
Wie insbesondere in der Fig. 12 zu erkennen ist, mündet ein sich in Längsrichtung L der Fluidleitung 5 in der Trennwand 30 erstreckender Schacht im Boden 36 der Fluidleitung 5. Der Schacht 20 ist zur Aufnahme einer Heizvorrichtung 2 ausgebildet, so dass in ihm ein PTC-Heizelement zu liegen kommt. Die Schachtwände 20' bilden die Trennwand 30 und sind im Betrieb vom Fluid umströmt.
Der Schacht 20 öffnet sich in Längsrichtung L der Fluidleitung, so dass die Montageeinrichtung M, in der eine Heizvorrichtung in die Fluidleitung 5 eingeschoben wird, parallel zur Längsrichtung L verläuft.
Die Fluidleitung 5 ist ferner mit einem Kragen 39 versehen, der die Fluidleitung 5 in einen ersten Bereich 40, der in ein Rohr 44 (vgl. Fig. 12) oder einen Schlauch dichtend einsetzbar ist, und in einen zweiten Bereich 42 unterteilt. Der zweite Bereich 41 ist im Bereich der Auslassöffnungen 37, 38 mit einem Aufnahmeabschnitt 43 versehen, an dem ein weiteres Rohr 44 oder ein weiterer Schlauch dichtend mit den Auslassöffnungen 37, 38 verbunden werden kann.
In der Fig. 12 ist die Fluidleitung 5 schematisch im eingebauten Zustand mit zwei Fluid- leitungen 41 , 44 gezeigt. Wie in dieser Figur zu erkennen ist, dient der Kragenabschnitt 39 als Anschlagfläche für die eine Leitung 41. Gleichzeitig ist im Bereich 40 ein Dichtvorsprung 45 vorgesehen, der nach radial außen vorspringt und dichtend mit der Innenfläche der Leitung 44 zusammenwirkt. Um die Dichtigkeit der Verbindung zwischen dem Fluidleitungsstück 5 und der Leitung 44 zu erhöhen, ist vor dem Kragen 39 ein weiterer dichtender Ansatz 46 vorgesehen, der sich vom Kragen 39 in Längsrichtung L beabstandet vom Dichtvorsprung 45 in Richtung der Einlassöffnungen 33, 34 erstreckt.
Ferner ist in der Fig. 13 zu erkennen, dass die zweite Leitung 40 mit dem Aufnahmeabschnitt 42 der Fluidleitung 5 verbunden ist.
Die gegenüber der Längsrichtung L schräg verlaufende Einlassfläche 46 erleichtert das Einsetzen der Fluidleitung 5 in die Leitung 44.
Bei den beiden Ausführungsbeispielen der Fig. 6 bis 13 ragt der Schacht 20 zur Aufnahme des Heizelements in den Strömungsquerschnitt, so dass das Heizelement im Betrieb von den Gasen umströmt wird. Auf diese Weise kann der Wärmetransport zum Fluid verbessert werden.
Durch die schachtförmige Ausgestaltung ist der Innenbereich des Schachtes 20 nicht mit dem Strömungsquerschnitt der Fluidleitung 5 fluidleitend verbunden, so dass auf aufwendige Abdichtungen der Heizeinrichtung 2 gegenüber dem Strömungsquerschnitt der Fluidleitung 5 verzichtet werden kann.
Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Heizeinrichtung 2 in einer schematischen Perspektivansicht. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede dieser Ausführungsform zu den oben erläuterten Ausführungsformen eingegangen.
Ein Unterschied der Ausführungsform der Fig. 14 zu den vorangegangenen Ausführungsformen besteht in der Ausgestaltung des Vorsprunges 9, der bei der Ausführungsform der Fig. 14 durch wenigstens eine Kontaktplatte 6a, 6b gebildet wird, wobei das Heizelement 3 in Form eines PTC-Elements 7 zwischen den beiden Kontaktplatten 6a, 6b aufgenommen ist. Dieser konstruktiv einfach ausgestaltete Vorsprung 9 ist direkt in einen Schacht 20 einer Fluidleitung 5 oder eines anderen Fluidleitungselements einsetzbar ausgestaltet. Die Stabilität des Vorsprunges 9 wird durch die Ausgestaltung der wenigstens einen Kontaktplatte 6a, 6b erreicht, die sich von der Halteeinrichtung 4 weg erstreckend vom Heizelement 3, 7 bis hin zum Steckverbinderabschnitt 13 erstreckt und an ihrem Ende das Heizelement 3, 7 hält.
Ein Abschnitt 46 von wenigstens einer Kontaktplatte 6a, 6b ist als Federelement ausgestaltet, das sich bei in den Schacht 20 eingeschobenem Vorsprung 9 elastisch verformt und so die Kontaktplatten 6a, 6b gegen die Wände des Schachtes 20 drückt, um einen guten Wärmeübergang vom PTC-Heizelement 7 zu dem aufzuheizenden Fluid zu gewährleisten.
Der Vorsprung 9 kann entweder durch beide Kontaktplättchen 6a, 6b, die elektrisch voneinander isoliert zur Haltevorrichtung 4 geführt sind, oder von lediglich einem Kontaktplättchen 6a gebildet sein. In letzterem Fall kann über die Schachtwand eine elektrische Verbindung zwischen dem Steckverbinderabschnitt 13 und demjenigen Kontaktplättchen gebildet sein, das nicht Teil des Vorsprunges 9 ist.
Ferner ist bei der Ausführungsform der Fig. 14 die Halteeinrichtung 4 in Form eines bügeiförmigen Elements ausgestaltet, an dessen beiden Enden Vorsprünge 12 als Führungselemente mit Rastfedern 10 versehen sind. Der Bereich zwischen den beiden Führungsvorsprüngen 12 ist plan ausgestaltet.
Bei der Ausführungsform der Fig. 14 ist der Vorsprung 9 mit dem Heizelement 3 und einem plattenförmigen Montagekörper 9' zu einer Heizeinrichtung vormontiert und in die Haltevorrichtung 4 einsetzbar ausgestaltet. Dadurch wird eine ohne großen Aufwand montierbare Untermoduleinheit geschaffen, so dass für eine vorgegebene Form der Haltevorrichtung 4 verschiedene Formen von Vorsprüngen 9 vorgesehen und anmontiert werden können.
Der Montagekörper 9' ist aus einem nichtleitenden Werkstoff gefertigt. Die Kontaktplatten 6a, 6b mitsamt den Kontaktelementen 8a, 8b sind unverlierbar an dem Montagekörper 9' angebracht und setzen sich durch Öffnungen im Montagekörper 9' in den Steckverbinderabschnitt 13 fort. In Fig. 15 ist die Heizvorrichtung 2 der Fig. 14 im eingebauten Zustand in einer schematischen Perspektivansicht dargestellt. Dabei ist als Fluidleitung 5 beispielhaft ein Ventil 50 in Form eines Membranventils dargestellt.
Das Ventil 50 ist in Form eines im Wesentlichen rohrförmigen Fluidleitungselements ausgestaltet, das in seinem zentralen Bereich einen fluiddurchströmten Innenraum 15 aufweist, die Membrane ist der Übersicht halber weggelassen. Bei der Ausführungsform der Fig. 15 ist in den Innenraum 15 der Fluidleitung 5 ein Wärmeleitelement 51 eingebaut, das aus einem stark wärmeleitenden Werkstoff hergestellt ist und in engem, wärmeübertragenden Kontakt mit den Außenwänden des Schachtes 20 steht. Dadurch wird die vom Heizelement 3 erzeugte Wärme über die Kontaktplatten 6a, 6b und die Schachtwände direkt an das Wärmeleitelement 51 übertragen und von dem Wärmeleitelement 51 möglichst gleichmäßig im durchströmten Innenraum 15 verteilt. Um die Wärmeübergangsfläche möglichst groß zu machen, sind im Wärmeleitelement 51 durchströmte Öffnungen 15' vorgesehen, die über das Wärmeleitelement 51 direkt beheizt sind.
Die Halteeinrichtung 4 ist in einer Aufnahme 52 aufgenommen, so dass die Haltevorrichtung 4 im Wesentlichen als ein Steckelement gebildet ist. Die Rastnuten rasten dabei in entsprechende Ausnahmen 53 der Aufnahme 52 ein und sichern die Heizvorrichtung 2 gegen eine unbeabsichtigte Entnahme. Durch das Einführen des Vorsprunges 9 in den Schacht 20 werden dabei die Vorsprünge 12 automatisch zentriert. Im eingebauten Zustand nehmen die Vorsprünge 12 Seitenkräfte auf, die auf die Heizvorrichtung 2 einwirken. Dadurch sind der Vorsprung 9 und das Heizelement 3 gegen Beschädigungen im Betrieb gesichert.
Natürlich kann auch die Ausgestaltung der Haltevorrichtung 4 gemäß einer der vorangegangenen Ausführungsformen Verwendung finden.
In Fig. 16 ist die Heizvorrichtung 2 der Fig. 14 im eingebauten Zustand zusammen mit einem Wärmeleitelement 51 gezeigt. Das Membranventil 5 ist dabei der Übersichtlichkeit halber lediglich durch Strichlinien dargestellt. In Fig. 16 ist zu erkennen, dass das Federelement 46 im eingesetzten Zustand elastisch verformt ist. Hierzu ist eine Weite des Vorsprunges 9 in der Richtung, in der das Federelemente 46 vorzugsweise elastisch verformbar ist, größer als die lichte Weite des Schachtes 20. Um das Einschieben des Vorsprunges 9 und die elastische Verformung des Federelements 46 zu erleichtern, können am Vorsprung 9 entsprechende Anlaufschrägen vorhanden sein.
Wie aus der Fig. 16 ferner hervorgeht, kann das Wärmeleitelement 51 nicht nur in Verbindung mit einem Ventil 50 verwendet werden, sondern auch in Verbindung mit einer Fluidleitung 5, in deren Innenraum 15 es dann eingesetzt wird. Hierzu muss lediglich die Form des Wärmeleitelements 51 abgeändert werden, dass sie sich dem Innenraum 15 anpassen.
Sämtliche gezeigten Ausführungsformen sind insbesondere für Kurbelgehäuseentlüftungen vorgesehen, in denen Blowby-Gase aus dem Kurbelgehäuse beispielsweise zu einer Lufteinlassleitung einer Verbrennungskraftmaschine geleitet werden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen können aber grundsätzlich überall dort eingesetzt werden, wo strömende Fluide erwärmt werden sollen. Solche Fluide können Gase oder Flüssigkeiten sein.

Claims

Patentansprüche
1. Heizvorrichtung (2) für eine Fluidleitung (5, 50), insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Heizelement (3, 7) und mit einer Haltevorrichtung (4), durch die das Heizelement an der Fluidleitung befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (2) einen Vorsprung (9) aufweist, in dem das Heizelement (3, 7) aufnehmbar ist und der in einen Schacht (20) mit einer an den Innenraum (15) der Fluidleitung (5, 50) angrenzenden Schachtwand (14, 20', 30) der Fluidleitung (5, 50) einschiebbar ausgestaltet ist.
2. Heizvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung einen elastischen Klemmabschnitt (10) aufweist, der zumindest abschnittsweise an die Außenwand (14) der Fluidleitung anlegbar ausgestaltet ist.
3. Heizvorrichtung (2) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Vorsprung (9) und dem Klemmabschnitt (10) ausgebildete Aussparung (11), in der zumindest abschnittsweise die Außenwandung (14) der Fluidleitung (5) aufnehmbar ist.
4. Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (2) als eine Moduleinheit ausgestaltet ist, in der das Heizelement (3) in der Halteeinrichtung (4) vormontiert ist.
5. Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) plattenförmig ausgestaltet ist.
6. Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (9) quer zur Montagerichtung einen Vieleck- Querschnitt aufweist, wobei eine flache Seite des Vielecks einem Innenraum (15) zugewandt ist.
7. Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) ein PTC-Heizelement (7) umfasst.
8. Heizvorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das PTC- Heizelement (7) zwischen zwei elektrisch leitenden Kontaktplatten (6a, 6b) angeordnet ist, die sich in Anschlusskontaktfahnen (8a, 8b) zu einem Steckverbinder fortsetzen.
9. Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (9) von wenigstens einer Kontaktplatte (6a, 6b) gebildet ist.
10. Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Seite des Vorsprungs (9) von einer Kontaktplatte (6a, 6b) gebildet ist, die direkt mit einer Schachtwand in Kontakt bringbar ausgestaltet ist.
11. Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kontaktplatte (6a, 6b) einen Federabschnitt (46) ausbildet, der bei in den Schacht (20) eingesetzten Vorsprung (9) elastisch durch die Schachtwand verformbar gegen das Heizelement drückend ausgestaltet ist.
12. Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (4) wenigstens ein Führungselement (12) aufweist, das die Halteeinrichtung (4) bei Einschieben in die Fluidleitung (5) in eine Einschieberichtung (M) führend ausgestaltet ist.
13. Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (4) aus einem elektrisch isolierten Werkstoff gefertigt ist.
14. Bausatz für ein Heizungsmodul (1) für Fluidleitungen, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer rohrförmigen Fluidleitung (5, 50) und mit einer an der Fluidleitung befestigbaren Heizvorrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (2) nach einem der oben genannten Ansprüche ausgestaltet ist.
15. Bausatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Wärmeleitelement (51) umfasst ist, das in der Fluidleitung (5, 50) aufnehmbar ausgestaltet ist.
16. Bausatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitle- ment (51) einen Innenraum (15) der Fluidleitung (5, 50) zumindest abschnittsweise umgebend ausgestaltet ist.
17. Fluidleitung (5, 50), insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem rohrförmigen Leitungsabschnitt, der von einer Außenwand (14) umgeben ist, gekennzeichnet durch einen Schacht (20), dessen zumindest eine Schachtwand (14, 20', 30) an den Innenraum (15, 31 , 32) der Fluidleitung (5) grenzt und der ein Heizelement und eine Halteeinrichtung, durch die das Heizelement an der Fluidleitung befestigbar ist, einschiebbar aufnehmend ausgestaltet ist.
18. Fluidleitung (5, 50) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht als zwischen einer dem Innenraum (15) der Fluidleitung (5, 50) zugewandten Innenfläche und einer nach außen weisenden Außenfläche der Außenwand (14) eingeformt ist.
19. Fluidleitung (5, 50) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (20) in einem Bereich angeordnet ist, in dem die Wandstärke der Außenwand (14) gegenüber umgebenden Bereichen erhöht ist.
20. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schacht (20) in radiusparalleler Richtung öffnet.
21. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schacht (20) in Längsrichtung der Fluidleitung (5, 50) öffnet.
22. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schachtwände in den Innenraum (15) der Fluidleitung (5, 50) im Betrieb vom Fluid umströmbar erstrecken.
23. Fluidleitung (5, 50) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schachtwände einen in den Innenraum (15) ragenden Vorsprung bilden.
24. Fluidleitung (5, 50) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schachtwände eine Trennwand (32) ausbilden, die den Innenraum (15) des Fluid- leitungsstückes in voneinander getrennte Strömungsbereiche unterteilt.
25. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (20) in Richtung quer zur Montagerichtung einen Vieleck- Querschnitt aufweist, wobei wenigstens eine flache Seite des Vielecks dem Innenraum (15) zugewandt ist.
26. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Innenraum der Fluidleitung zugewandte Innenfläche der Außenwand (14) einen planen Abschnitt (18) aufweist.
27. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (14) wenigstens ein Führungselement (21 ) aufweist, durch das die Heizvorrichtung in einer Einschieberichtung (M) führbar ist.
28. Fluidleitung (5, 50) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (21) wenigstens eine Nut umfasst.
29. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (14) wenigstens einen Schwächungsbereich (21) aufweist, durch den bei Krafteinwirkung (F) eine lokal begrenzte Verformung des Schachtes (20) bewirkbar ist.
30. Fluidleitung (5, 50) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwächungsbereich (21 ) nutförmig ausgestaltet ist.
31. Fluidleitung (5, 50) nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwächungsbereich (21) in der Außenfläche (19) der Außenwand (14) ausgebildet ist.
32. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schwächungsbereich (21) sich in radialer Richtung mit dem Schacht (20) überlappt.
33. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (5, 50) aus einem wärmeleitfähigem Metallwerkstoff hergestellt ist.
34. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (20) durch die Außenwand (14) vom Innenraum (15) der Fluidleitung getrennt ist.
35. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (5, 50) als ein Winkelelement ausgestaltet ist, in dem die Strömungsrichtung des Fluids im Betrieb um einen vorbestimmten Winkel umlenkbar ist.
36. Fluidleitung (5, 50) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (20) in einer Stirnfläche der Fluidleitung (5, 50) angeordnet ist.
37. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (5, 50) als ein Rohrelement (5) ausgestaltet ist.
38. Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (5, 50) als ein Ventil (50) ausgestaltet ist.
39. Bausatz für ein Heizungsmodul für Fluidleitungen (5, 50), insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer rohrförmigen Fluidleitung und mit einer an der Fluidleitung befestigbaren Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (5, 50) nach einem der Ansprüche 17 bis 38 ausgestaltet ist.
40. Heizungsmodul mit einer eine Außenwand (14) ausbildende Fluidleitung (5, 50), insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, und mit einer an der Fluidleitung (5, 50) befestigten Heizvorrichtung (2), die ein auf die Außenwand (14) einwirkendes Heizelement (3) und eine das Heizelement (3) an der Fluidleitung (5, 50) haltende Halteeinrichtung (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidleitung (5, 50) ein Schacht (20) ausgeformt ist, in dem ein das Heizelement (3) haltender Vorsprung (9) der Heizvorrichtung (2) aufgenommen ist und dessen wenigstens eine Schachtwand (14, 20', 30) an den Innenraum (15, 31 , 32) der Fluidleitung (5, 50) grenzt.
41. Heizungsmodul (1 ) nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (4) durch Formschluss wiederholt an der Fluidleitung (5, 50) gehalten ist.
42. Heizungsmodul (1 ) nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt in Einschieberichtung des Vorsprungs in den Schacht an der Fluidleitung verrastet ist.
43. Heizungsmodul (1) nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (14) wenigstens im Bereich des Schachtes (20) plastisch verformt ist.
44. Verfahren zur Herstellung eines Heizungsmoduls für eine Fluidleitung, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend folgende Verfahrensschritte:
Einschieben eines an einem Vorsprung (9) einer Heizvorrichtung (2) angeordneten Heizelements (3, 7) in einen an einen Innenraum der Fluidleitung (15, 50) angrenzenden Schacht (20) in der Außenwand der Fluidleitung;
45. Verfahren nach Anspruch 44, umfassend folgenden Verfahrensschritt:
Festklemmen der Haltevorrichtung an der Außenwand.
46. Verfahren nach Anspruch 44 oder 45, umfassend folgende Verfahrensschritte:
Vormontieren von Heizelement und Halteeinrichtung zu einer Moduleinheit; Befestigen der Moduleinheit an der Fluidleitung. Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 46, umfassend folgenden Verfahrensschritt:
Verformen der Fluidleitung bei eingesetztem Heizelement und gleichzeitiges Verpressen des Heizelements in dem Schacht.
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