EP2503844A1 - Elektrische Heizeinrichtung - Google Patents

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EP2503844A1
EP2503844A1 EP12160471A EP12160471A EP2503844A1 EP 2503844 A1 EP2503844 A1 EP 2503844A1 EP 12160471 A EP12160471 A EP 12160471A EP 12160471 A EP12160471 A EP 12160471A EP 2503844 A1 EP2503844 A1 EP 2503844A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating element
contact
contact plate
heating device
metal housing
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.)
Granted
Application number
EP12160471A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2503844B1 (de
Inventor
Roland Starck
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.)
Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Original Assignee
Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
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 Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG filed Critical Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Publication of EP2503844A1 publication Critical patent/EP2503844A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2503844B1 publication Critical patent/EP2503844B1/de
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    • 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
    • H05B3/78—Heating arrangements specially adapted for immersion heating
    • 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
    • H05B2203/016—Heaters using particular connecting means
    • 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
    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids
    • 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 an electric heater with the features specified in the preamble of claim 1.
  • the heating element In heaters for heating aggressive liquids or combustible gas mixtures, the heating element must be protected from contact with the fluid to be heated. To achieve this, it is known to pour out the interior of a heating housing with plastic or to overmold the housing with plastic. Both measures are complicated and cause a disadvantageous thermal insulation, so that heat generated by a heating element can be given off worse to the fluid to be heated.
  • Object of the present invention is to show a way, as in an electric heater reliable protection of the heating element before contact can be combined with the fluid to be heated with a good heat output.
  • the contact plate of a heating device carries an electrically insulating jacket made of a sealing material, for example of elastomeric plastic.
  • the jacket has a recess in which the heating element lies, and forms an annular sealing element, preferably an annular bead, which surrounds the heating element.
  • the sealing element can be pressed in the axial direction, ie in the direction perpendicular to the contact surface of the heating element. For example, the sealing element may be pressed between the contact plate and a ground contact of the heating element.
  • the heating element of a heating device according to the invention is reliably protected from contact with the fluid to be heated by the sealing element formed by the jacket.
  • the top and the bottom of the heating element are covered by the contact surface of the contact sheet or the ground contact, which may be formed for example by the housing, while the sealing element around the heating element around a gap between the contact plate and another contact, preferably one Ground contact, fills and seals.
  • Due to the jacket made of a sealing material, preferably an elastomer, the contact sheet lying at electrical potential during operation is also advantageously protected from contact with the fluid to be heated.
  • the heating device can therefore be used without problems for heating combustible fluids, since all the components of the heating device which are in operation at electrical potential are electrically insulated from the fluid to be heated by the jacket and consequently there is no risk of sparking.
  • the heating element is preferably a PTC heating element, in particular a ceramic heating element, for example based on barium titanate.
  • a second contact sheet may be used, which also carries a sheath of a sealing material, preferably of elastomer, having a recess for a contact surface with the preferred ceramic heating element Has.
  • the jacket of the contact sheet is preferably made of a thermoplastic elastomer.
  • elastomer alloys for example mixtures of polypropylene and ethylene-propylene-diene rubber.
  • block copolymers can also be used.
  • the metal housing of a heating device may have a bottom, which is formed integrally with a side wall, or closes an opening of a housing part, which forms the side wall.
  • the heating element is preferably with a contact surface, that is, one of the two sides, where it is electrically contacted, facing the ground, for example, it may rest against the ground.
  • the side wall may be curved, for example, the heating element may be arranged in a cylindrical interior. From the side wall heat release ribs can emanate.
  • the heating element is surrounded by heat-emitting ribs, in particular the heat-emitting ribs can be distributed around the heating element.
  • the contact plate is bent, for example bent, so that a protruding from the metal housing first portion of the contact plate faces with its upper side of a side wall of the metal housing, while a second portion, with the contact surface on the heating element is applied, facing a bottom or lid of the metal housing.
  • a protruding from the metal housing first portion of the contact plate faces with its upper side of a side wall of the metal housing, while a second portion, with the contact surface on the heating element is applied, facing a bottom or lid of the metal housing.
  • the narrow sides of the heating element, which connect the top and the bottom of the heating element together, are then facing a side wall of the metal housing.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the contact plate is located in the interior of the metal housing between a silicone disk and the heating element.
  • the silicone disk is preferably made of a silicone elastomer, in particular a fully crosslinked silicone elastomer.
  • the silicone elastomer has a thermal conductivity of at least 3.5 W / (m ⁇ K), more preferably 6 W / (m ⁇ K) or more.
  • Particularly advantageous is a rising under pressure heat conductivity.
  • the silicone disk can advantageously compensate for unevenness of the heating element upper side and the lid.
  • the silicone elastomer is reinforced with fibers, such as glass fibers, to better withstand the pressure exerted on the disc.
  • the fibers can form a fabric, in particular a glass fiber fabric.
  • the jacket of the contact sheet has a further recess in which the silicone disk is located.
  • the heat dissipation can be improved by the silicone disk.
  • the silicone disk causes an electrical insulation of the contact plate in the region of the recess.
  • the contact plate By combining an elastic sheath with a silicone disc, different sections of the electrical insulation of the contact plate can be optimized with respect to their respective function.
  • the cladding of the contact sheet should be easy to deform in order to fulfill its sealing function well, while the silicone disc should compensate for unevenness and good heat conduction must have properties.
  • the jacket should be well injection-molded, which is not significant for the silicone disc.
  • a heating element in particular a ceramic heating element
  • the jacket then has a recess on two sides of the contact plate, in each of which a heating element is seated and is electrically contacted by the contact plate.
  • the jacket may in such a case around both heating elements form an annular sealing element, such as a torus, and protect the side surfaces of the heating element from contact with the fluid to be heated.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the lid is made of metal and is pressed into the housing.
  • the housing can be advantageously closed and produce a high contact pressure, which leads to a good heat-conducting contact between the arranged in the interior of the heater components, in particular the heating element and the contact plate. Furthermore, one obtains so advantageous a compact and easy to handle heater.
  • the lid is cup-shaped.
  • This measure has the advantage of good heat coupling of the lid to the housing.
  • a cup-shaped lid has a lid surface from which a side surface extends circumferentially. The side surface abuts the housing and thus ensures good thermal contact.
  • the lid can be pressed into a casting that forms both a bottom and a circumferential side wall of the interior. It is also possible to press the lid in an extrusion, which is closed at the other end by another part, which then forms the bottom of the interior. Preferably, this part is also pot-shaped and pressed into the extruded part.
  • a further advantageous development of the invention provides that the interior, in which the heating element is arranged, has a circularly curved side wall.
  • the metal housing can in this way have a cylindrical shape in which a lid can be particularly well pressed.
  • the in the FIGS. 1 to 4 shown heating device has a metal housing 1, which is closed by a metal lid 2.
  • a PTC heating element 3 is arranged, which may be formed for example as a disc, in particular a circular disk.
  • the PTC heating element 3 has two contact surfaces, at which it is electrically contacted. One of these two contact surfaces is arranged on a cover 2 facing side of the PTC heating element. This page is therefore referred to as a contact page.
  • the other contact side faces a bottom of the housing, which may be formed as a separate part which is inserted into a housing main part, for example an extruded part.
  • the bottom can also be integrally formed with a housing main part, for example by the metal housing is a cup-shaped casting.
  • the two contact sides of a plate or disk-shaped PTC heating element are often referred to as upper and lower sides.
  • the metal housing 1 thus has an opening which is closed by the metal lid 2.
  • a surface normal of a contact surface of the PTC heating element extends through the opening and thus through the cover.
  • the PTC heating element 3 is contacted by a contact plate 4, which protrudes from the metal housing.
  • the contact plate 4 is encapsulated with an elastomer.
  • the elastomer forms a jacket 5 which electrically insulates the contact plate 4 from the metal housing.
  • the jacket 5 has a recess for a contact surface against which the PTC heating element 3 rests.
  • the elastomeric jacket 5 forms an annular bead 5 a, which surrounds the PTC heating element 3 and is pressed between the contact plate 4 and a ground contact of the PTC heating element 3.
  • the ground contact of the PTC heating element 3 is the metal housing 1. Particularly suitable as ground contact is in particular the housing bottom. As ground contact but can Also, the metal lid 2 or a second contact plate can be used, which rests against the PTC heating element 3.
  • the annular bead 5a before pressing a perpendicular to the contact surface of the contact plate 4 measured height, which is greater than the thickness of the PTC heating element 3, so that the annular bead 5a, the PTC heating element 3 completely covered on its entire side surface and thus protects against contact with a fluid to be heated.
  • the annular bead 5a can also have a slightly lower height by the PTC heating element 3 in a recessed receptacle, for example, a recess in the housing base, sitting.
  • the annular bead 5a can sit on the contact plate 4, as is the case in the illustrated embodiment, or run next to the contact plate.
  • the contact plate 4 protrudes with a strip-shaped first portion out of the metal housing, while a second portion rests with the contact surface on the PTC heating element. Between the first and the second section, the contact plate 4 is bent.
  • the second section is therefore arranged transversely, preferably perpendicular, to the first section.
  • the second section is preferably wider than the first section.
  • the second section may for example be formed as a circular disk, as shown schematically in the figures.
  • the contact plate 4 has an upper side facing the bottom or lid of the metal housing in the first portion of the side wall and in the second portion.
  • Under the top of a sheet is to be understood as one of the two large-scale sides of the sheet, each make up approximately half of the entire surface of the sheet and are connected at their edges on narrow sides.
  • the jacket 5 of the contact plate 4 has on the side facing away from the PTC heating element 3 side a further recess in which a silicone plate 6 is arranged.
  • the silicone disk 6 may be surrounded by an annular bead 5 b, which is formed by the jacket 5.
  • the annular bead 5b may cover the side surface of the silicone disc at full height or have a lower height.
  • the preferred in the main part 1 Pressed lid 2 rests on the silicone disk 6 and causes the contact plate 4 is pressed against the PTC heating element 3. In this way, a full-surface connection between the PTC heating element and the contact plate is ensured, so that a good electrical contact and a good thermal contact between the PTC heating element 3 and the contact plate 4 is made
  • the strip-shaped first portion of the contact plate 4 is arranged in a groove in the circumferential side wall of the metal housing.
  • the jacket 5 of elastomeric material encloses the first portion of the contact plate 4, which lies in the groove.
  • the heating device may have a second contact plate 7, as shown by way of example in the figures.
  • the second contact plate 7 When the housing is used as a ground contact, the second contact plate 7 is not electrically isolated from the housing.
  • the second contact plate 7 may be arranged in a further groove in a side wall of the housing. However, the second contact plate 7 does not have to be connected to the interior of the metal housing in connection, but may be attached to any position on the metal housing. If the second contact plate 7 is to be electrically insulated with respect to the housing, it may, like the first contact plate 4, be formed and encapsulated with an elastomeric jacket.
  • the lid may be cup-shaped, ie have a circumferential side wall, which extends from a cover surface.
  • the side wall can then advantageously abut against the metal housing and thus ensure good thermal contact.
  • the lid has a slight excess over the interior of the metal housing before pressing.
  • the lid edge hooked in the side wall of the interior.
  • the lid with the side wall but also caulked or locked.
  • the metal housing may have heat release ribs as shown in the figures.
  • the heat release ribs may in particular be part of the main part 1 and extend radially outwardly from its circumferential side wall.
  • the interior of the metal housing may for example be cylindrically shaped, as shown in the figures.
  • the side wall formed by the main part 1 is then curved in a circular shape.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Heizeinrichtung mit einem Metallgehäuse (1), das von einem Deckel (2) verschlossen ist, wenigstens einem Heizelement (3), das in einem Innenraum des Metallgehäuses (1) angeordnet ist und mindestens zwei Kontaktflächen aufweist, an denen es elektrisch kontaktiert ist, wobei eine der Kontaktflächen dem Deckel (2) zugewandt ist, und einem Kontaktblech (4), welches das Heizelement (3) an einer der Kontaktflächen elektrisch kontaktiert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kontaktblech (4) einen Mantel (5) aus einem Dichtwerkstoff trägt, wobei der Mantel (5) eine Aussparung aufweist, in der das Heizelement (3) an dem Kontaktblech (4) anliegt, und wobei der Mantel (5) ein ringförmiges Dichtelement (5a) bildet, das die Aussparung und das Heizelement (3) umgibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
  • Bei Heizeinrichtungen zum Erwärmen von aggressiven Flüssigkeiten oder brennbaren Gasgemischen muss das Heizelement vor Kontakt mit dem zu erwärmenden Fluid geschützt werden. Um dies zu erreichen ist es bekannt, den Innenraum eines Heizungsgehäuses mit Kunststoff auszugießen oder das Gehäuse mit Kunststoff zu umspritzen. Beide Maßnahmen sind aufwendig und bewirken eine nachteilige Wärmedämmung, so dass von einem Heizelement erzeugte Wärme schlechter an das zu erwärmende Fluid abgegeben werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Weg aufzuzeigen, wie bei einer elektrischen Heizeinrichtung ein zuverlässiger Schutz des Heizelements vor Kontakt mit dem zu erwärmenden Fluid mit einer guten Wärmeabgabe kombiniert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Heizeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Das Kontaktblech einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung trägt einen elektrisch isolierenden Mantel aus einem Dichtwerkstoff, beispielsweise aus elastomerem Kunststoff. Der Mantel weist eine Aussparung auf, in der das Heizelement liegt, und bildet ein ringförmiges Dichtelement, vorzugsweise einen Ringwulst, der das Heizelement umgibt. Das Dichtelement kann in axialer Richtung, also in Richtung senkrecht zu der Kontaktfläche des Heizelements, verpresst sein. Beispielsweise kann das Dichtelement zwischen dem Kontaktblech und einem Massekontakt des Heizelements verpresst sein.
  • Das Heizelement einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist durch das von dem Mantel gebildeten Dichtelement zuverlässig vor Kontakt mit dem zu erwärmenden Fluid geschützt. Die Ober- und die Unterseite des Heizelements sind von der Kontaktfläche des Kontaktblechs bzw. dem Massekontakt, der beispielsweise von dem Gehäuse gebildet sein kann, bedeckt, während das Dichtelement rund um das Heizelement herum einen Spalt zwischen dem Kontaktblech und einem weiteren Kontakt, bevorzugt einem Massekontakt, füllt und abdichtet. Durch den Mantel aus einem Dichtwerkstoff, bevorzugt einem Elastomer, ist vorteilhaft auch das im Betrieb auf elektrischem Potential liegende Kontaktblech vor Kontakt mit dem zu erwärmenden Fluid geschützt. Die Heizeinrichtung kann deshalb ohne Probleme zum Erwärmen brennbarer Fluide verwendet werden, da durch den Mantel alle im Betrieb auf elektrischem Potential liegenden Bauteile der Heizeinrichtung elektrisch gegenüber dem zu erwärmenden Fluid isoliert sind und folglich keine Gefahr einer Funkenbildung besteht.
  • Das Heizelement ist bevorzugt ein PTC-Heizelement, insbesondere ein keramisches Heizelement, beispielsweise auf Basis von Bariumtitanat.
  • Eine elektrische Isolation des Massekontakts ist bei Heizeinrichtungen, die mit kleineren Spannungen arbeiten, nicht erforderlich, so dass das Metallgehäuse der Heizeinrichtung den Massekontakt des Heizelements bilden kann. Wenn für Heizeinrichtungen, die mit höheren Spannungen arbeiten, eine elektrische Isolation des Massekontakts erwünscht ist, kann ein zweites Kontaktblech verwendet werden, das ebenfalls einen Mantel aus einem Dichtwerkstoff, bevorzugt aus Elastomer, trägt, der eine Aussparung für eine Kontaktfläche zu dem bevorzugt keramischen Heizelement hat.
  • Der Mantel des Kontaktblechs ist bevorzugt aus einem thermoplastischen Elastomer. Geeignet sind insbesondere Elastomerlegierungen, beispielsweise Mischungen aus Polypropylen und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk. Es können aber auch Blockcopolymere verwendet werden.
  • Das Metallgehäuse einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung kann einen Boden aufweisen, der einstückig mit einer Seitenwand ausgebildet ist, oder eine Öffnung eines Gehäuseteils verschließt, das die Seitenwand bildet. Das Heizelement ist bevorzugt mit einer Kontaktfläche, also einer der beiden Seiten, an denen es elektrisch kontaktiert ist, dem Boden zugewandt, beispielsweise kann es an dem Boden anliegen. Die Seitenwand kann gekrümmt sein, beispielsweise kann das Heizelement in einem zylindrischen Innenraum angeordnet sein. Von der Seitenwand können Wärmeabgaberippen ausgehen. Bevorzugt ist das Heizelement von Wärmeabgaberippen umgeben, insbesondere können die Wärmeabgaberippen um das Heizelement herum verteilt angeordnet sein.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kontaktblech gebogen, beispielsweise geknickt ist, so dass ein aus dem Metallgehäuse herausragender erster Abschnitt des Kontaktblechs mit seiner Oberseite einer Seitenwand des Metallgehäuses zugewandt ist, während ein zweiter Abschnitt, der mit der Kontaktfläche an dem Heizelement anliegt, einem Boden oder Deckel des Metallgehäuses zugewandt ist. Dies bedeutet, dass die Oberseite und die Unterseite des Heizelements dem Boden oder dem Deckel des Gehäuses zugewandt sind. Die Schmalseiten des Heizelements, welche die Oberseite und die Unterseite des Heizelements miteinander verbinden, sind dann einer Seitenwand des Metallgehäuses zugewandt.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kontaktblech in dem Innenraum des Metallgehäuses zwischen einer Silikonscheibe und dem Heizelement liegt. Die Silikonscheibe ist bevorzugt aus einem Silikonelastomer, insbesondere einem vollvernetzten Silikonelastomer. Bevorzugt hat das Silikonelastomer eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 3,5 W/(m•K), besonders bevorzugt 6 W/(m•K) oder mehr. Vorteilhaft ist insbesondere eine unter Druck ansteigende Wärmeleitfähigkeit. Die Silikonscheibe kann vorteilhaft Unebenheiten der Heizelementoberseite und des Deckels ausgleichen.
  • Bevorzugt ist der Silikonelastomer mit Fasern, beispielsweise Glasfasern, verstärkt, um dem auf die Scheibe ausgeübten Druck besser standhalten zu können. Die Fasern können ein Gewebe, insbesondere ein Glasfasergewebe bilden.
  • Bevorzugt weist der Mantel des Kontaktblechs eine weitere Aussparung auf, in der die Silikonscheibe liegt. Durch diese Maßnahme lässt sich die Wärmeableitung durch die Silikonscheibe verbessern. Die Silikonscheibe bewirkt dabei im Bereich der Aussparung eine elektrische Isolierung des Kontaktblechs.
  • Durch die Kombination eines elastischen Mantels mit einer Silikonscheibe lassen sich verschiedene Abschnitte der elektrischen Isolation des Kontaktblechs in Bezug auf ihre jeweilige Funktion optimieren. Der Mantel des Kontaktblechs soll sich leicht verformen lassen, um seine Abdichtfunktion gut erfüllen zu können, während die Silikonscheibe Unebenheiten ausgeglichen soll und gute Wärmeleitungseingenschaften haben muss. Zudem soll sich der Mantel gut spritzgießen lassen, was für die Silikonscheibe nicht bedeutsam ist.
  • Möglich ist es auch, auf beiden Seiten des ummantelten Kontaktblechs ein Heizelement, insbesondere ein keramisches Heizelement, anzuordnen. Der Mantel hat dann auf zwei Seiten des Kontaktblechs eine Aussparung, in der jeweils ein Heizelement sitzt und von dem Kontaktblech elektrisch kontaktiert ist. Der Mantel kann in einem solchen Fall um beide Heizelemente ein ringförmiges Dichtelement, beispielsweise einen Ringwulst, bilden und die Seitenflächen des Heizelements vor Kontakt mit dem zu erwärmenden Fluid schützen.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Deckel aus Metall besteht und in das Gehäuse eingepresst ist. Durch Einpressen des Deckels lässt sich das Gehäuse vorteilhaft verschließen und ein hoher Anpressdruck erzeugen, was zu einem guten wärmeleitenden Kontakt zwischen den im Inneren der Heizeinrichtung angeordneten Komponenten, insbesondere dem Heizelement und dem Kontaktblech, führt. Weiterhin erhält man so vorteilhaft eine kompakte und gut handhabbare Heizeinrichtung.
  • Bevorzugt ist der Deckel topfförmig ausgebildet. Diese Maßnahme hat den Vorteil, einer guten Wärmeankopplung des Deckels an das Gehäuse. Ein topfförmiger Deckel hat nämlich eine Deckelfläche, von der umlaufend eine Seitenfläche ausgeht. Die Seitenfläche liegt an dem Gehäuse an und sorgt somit für einen gut Wärmekontakt.
  • Der Deckel kann in ein Gussteil eingepresst werden, dass sowohl einen Boden als auch eine umlaufende Seitenwand des Innenraums bildet. Möglich ist es auch, den Deckel in ein Strangpressteil einzupressen, das am anderen Ende durch ein weiteres Teil, das dann den Boden des Innenraums bildet, verschlossen wird. Bevorzugt ist dieses Teil ebenfalls topfförmig und in das Strangpressteil eingepresst.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenraum, in dem das Heizelement angeordnet ist, eine kreisförmig gekrümmte Seitenwand aufweist. Das Metallgehäuse kann auf diese Weise eine zylindrische Form haben, in die sich ein Deckel besonders gut einpressen lässt.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung;
    Fig. 2
    das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel bei abgenommenem Deckel;
    Fig. 3
    das Kontaktblech der dargestellten Heizeinrichtung mit PTC-Heizelement, und
    Fig. 4
    eine schematische Querschnittsansicht vor dem Verpressen.
  • Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Heizeinrichtung hat ein Metallgehäuse 1, das von einem Metalldeckel 2 verschlossen ist. In einem von dem Metallgehäuse umschlossenen Innenraum ist ein PTC-Heizelement 3 angeordnet, das beispielsweise als eine Scheibe, insbesondere eine Kreisscheibe ausgebildet sein kann.
  • Das PTC-Heizelement 3 hat zwei Kontaktflächen, an denen es elektrisch kontaktiert ist. Eine dieser beiden Kontaktflächen ist auf einer dem Deckel 2 zugewandten Seite des PTC-Heizelements angeordnet. Diese Seite wird deshalb als eine Kontaktseite bezeichnet. Die andere Kontaktseite ist einem Boden des Gehäuses zugewandt, der als ein separates Teil ausgebildet sein kann, das in ein Gehäusehauptteil, beispielsweise ein Strangpressteil, eingesetzt ist. Der Boden kann auch einstückigig mit einem Gehäusehauptteil ausgebildet sein, beispielsweise indem das Metallgehäuse ein topfförmiges Gußteil ist. Die beiden Kontaktseiten eines platten- oder scheibenförmigen PTC-Heizelements werden häufig auch als Ober- und Unterseiten bezeichnet.
  • Das Metallgehäuse 1 hat also eine Öffnung, die von dem Metalldeckel 2 verschlossen ist. Eine Flächennormale einer Kontaktfläche des PTC-Heizelements verläuft dabei durch die Öffnung und somit auch durch den Deckel hindurch.
  • Das PTC-Heizelement 3 wird von einem Kontaktblech 4 kontaktiert, das aus dem Metallgehäuse herausragt. Das Kontaktblech 4 ist mit einem Elastomer umspritzt. Das Elastomer bildet einen Mantel 5, der das Kontaktblech 4 gegenüber dem Metallgehäuse elektrisch isoliert. Der Mantel 5 hat eine Aussparung für eine Kontaktfläche, an der das PTC-Heizelement 3 anliegt.
  • Der elastomere Mantel 5 bildet einen Ringwulst 5a, der das PTC-Heizelement 3 umgibt und zwischen dem Kontaktblech 4 und einem Massekontakt des PTC-Heizelements 3 verpresst ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Massekontakt des PTC-Heizelements 3 das Metallgehäuse 1. Besonders gut geeignet als Massekontakt ist insbesondere der Gehäuseboden. Als Massekontakt kann aber auch der Metalldeckel 2 oder ein zweites Kontaktblech verwendet werden, das an dem PTC-Heizelement 3 anliegt.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Ringwulst 5a vor dem Verpressen eine senkrecht zur Kontaktfläche des Kontaktblechs 4 gemessene Höhe, die größer als die Dicke des PTC-Heizelements 3 ist, so dass der Ringwulst 5a das PTC-Heizelement 3 rundum auf seiner gesamten Seitenfläche bedeckt und somit vor Kontakt mit einem zu erwärmenden Fluid schützt. Der Ringwulst 5a kann aber auch eine etwas geringere Höhe haben, indem das PTC-Heizelement 3 in einer vertieften Aufnahme, beispielsweise einer Vertiefung im Gehäuseboden, sitzt.
  • Der Ringwulst 5a kann auf dem Kontaktblech 4 sitzen, wie dies bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, oder neben dem Kontaktblech verlaufen.
  • Das Kontaktblech 4 ragt mit einem streifenförmigen ersten Abschnitt aus dem Metallgehäuse heraus, während ein zweiter Abschnitt mit der Kontaktfläche an dem PTC-Heizelement anliegt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt ist das Kontaktblech 4 gebogen. Der zweite Abschnitt ist deshalb quer, bevorzugt senkrecht, zu dem ersten Abschnitt angeordnet. Der zweite Abschnitt ist bevorzugt breiter als der erste Abschnitt. Der zweite Abschnitt kann beispielsweise als eine Kreisscheibe ausgebildet sein, wie dies schematisch in den Figuren dargestellt ist.
  • Mit anderen Worten gesagt hat das Kontaktblech 4 eine Oberseite, die in dem ersten Abschnitt der Seitenwand und in dem zweiten Abschnitt dem Boden oder Deckel des Metallgehäuses zugewandt ist. Unter der Oberseite eines Blechs ist dabei eine der beiden großflächigen Seiten des Blechs zu verstehen, die jeweils annährend die Hälfte der gesamten Oberfläche des Blechs ausmachen und an ihren Rändern über Schmalseiten verbunden sind.
  • Der Mantel 5 des Kontaktblechs 4 hat auf der von dem PTC-Heizelement 3 abgewandten Seite eine weitere Aussparung, in der eine Silikonscheibe 6 angeordnet ist. Die Silikonscheibe 6 kann von einem Ringwulst 5b umgeben sein, der von dem Mantel 5 gebildet ist. Der Ringwulst 5b kann die Seitenfläche der Silikonscheibe auf voller Höhe bedecken oder eine geringere Höhe haben. Der bevorzugt in das Hauptteil 1 eingepresste Deckel 2 lastet auf der Silikonscheibe 6 und bewirkt, dass das Kontaktblech 4 gegen das PTC-Heizelement 3 gedrückt wird. Auf diese Weise ist eine vollflächige Verbindung zwischen dem PTC-Heizelement und dem Kontaktblech gewährleistet, so dass ein guter elektrischer Kontakt und ein guter Wärmekontakt zwischen dem PTC-Heizelement 3 und dem Kontaktblech 4 besteht
  • Der streifenförmige erste Abschnitt des Kontaktblechs 4 ist in einer Nut in der umlaufenden Seitenwand des Metallgehäuses angeordnet. Der Mantel 5 aus elastomeren Material umschließt dabei den ersten Abschnitt des Kontaktblechs 4, der in der Nut liegt. Indem der elastomere Mantel 5 sowohl an den Wänden der Nut als auch an dem Deckel 2 anliegt, kann zusammen mit einer elektrischen Isolierung auch eine Abdichtung erreicht werden.
  • Die Heizeinrichtung kann ein zweites Kontaktblech 7 aufweisen, wie dies beispielhaft in den Figuren dargestellt ist. Wenn das Gehäuse als Massekontakt verwendet wird, ist das zweite Kontaktblech 7 gegenüber dem Gehäuse nicht elektrisch isoliert. Das zweite Kontaktblech 7 kann in einer weiteren Nut in einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet sein. Das zweite Kontaktblech 7 muss dabei aber nicht mit dem Innenraum des Metallgehäuses in Verbindung stehen, sondern kann an beliebiger Stelle an dem Metallgehäuse befestigt sein. Wenn das zweite Kontaktblech 7 gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert sein soll, kann es ebenso wie das erste Kontaktblech 4 ausgebildet und mit einem elastomeren Mantel umspritzt sein.
  • Der Deckel kann topfförmig ausgebildet sein, also eine umlaufende Seitenwand aufweisen, die von einer Deckelfläche ausgeht. Die Seitenwand kann dann vorteilhaft an dem Metallgehäuse anliegen und so für einen guten Wärmekontakt sorgen.
  • Der Deckel hat vor dem Einpressen ein leichtes Übermaß gegenüber dem Innenraum des Metallgehäuses. Vorzugsweise verhakt sich beim Einpressen die Deckelkante in der Seitenwand des Innenraumes. Zusätzlich oder alternativ kann der Deckel mit der Seitenwand aber auch verstemmt oder verrastet werden.
  • Das Metallgehäuse kann, wie in den Figuren dargestellt, Wärmeabgaberippen aufweisen. Die Wärmeabgaberippen können insbesondere Teil des Hauptteils 1 sein und sich radial auswärts von dessen umlaufender Seitenwand aus erstrecken. Der Innenraum des Metallgehäuses kann beispielsweise zylindrisch geformt sein, wie dies in den Figuren dargestellt ist. Die von dem Hauptteil 1 gebildete Seitenwand ist dann kreisförmig gekrümmt.
    • Bezugszahlen
    • 1
    Gehäuse
    2
    Metalldeckel
    3
    PCT-Heizelement
    4
    Kontaktblech
    5
    Mantel
    5a
    Ringwulst
    5b
    Ringwulst
    6
    Silikonscheibe
    7
    Kontaktblech

Claims (10)

  1. Elektrische Heizeinrichtung mit
    einem Metallgehäuse (1), das von einem Deckel (2) verschlossen ist, wenigstens einem Heizelement (3), das in einem Innenraum des Metallgehäuses (1) angeordnet ist und mindestens zwei Kontaktflächen aufweist, an denen es elektrisch kontaktiert ist, wobei eine der Kontaktflächen dem Deckel (2) zugewandt ist, und
    einem Kontaktblech (4), welches das Heizelement (3) an einer der Kontaktflächen elektrisch kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kontaktblech (4) einen Mantel (5) aus einem Dichtwerkstoff trägt, wobei der Mantel (5) eine Aussparung aufweist, in der das Heizelement (3) an dem Kontaktblech (4) anliegt, und wobei der Mantel (5) ein ringförmiges Dichtelement (5a) bildet, das die Aussparung und das Heizelement (3) umgibt.
  2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (4) zwischen einem ersten Abschnitt, der aus dem Metallgehäuse (1) herausragt, und einem zweiten Abschnitt, der mit der Kontaktfläche an dem Heizelement (3) anliegt, gebogen ist, wobei das Kontaktblech (4) eine Oberseite aufweist, die in dem ersten Abschnitt einer Seitenwand und in dem zweiten Abschnitt einem Boden oder dem Deckel (2) des Metallgehäuses (1) zugewandt ist.
  3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand des Metallgehäuses (1) eine Nut aufweist, in der der erste Abschnitt des Kontaktblechs (4) liegt.
  4. Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Kontaktblech (7) in einer zweiten Seitenwandnut angeordnet ist.
  5. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (4) in dem Innenraum des Metallgehäuses zwischen einer Silikonscheibe (6) und dem Heizelement (3) liegt.
  6. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (5) des Kontaktblechs (4) eine weitere Aussparung aufweist, in der die Silikonscheibe (6) liegt.
  7. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) in das Gehäuse (1) eingepresst ist.
  8. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) zwischen einem Gehäuseboden und dem Kontaktblech (4) angeordnet ist.
  9. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) topfförmig ist.
  10. Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (1) den Innenraum mit einer gekrümmten Seitenwand umgibt.
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