ES2237812T3 - Aparato de calefaccion electrico, en particular para un vehiculo. - Google Patents

Aparato de calefaccion electrico, en particular para un vehiculo.

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ES2237812T3 ES98110157T ES98110157T ES2237812T3 ES 2237812 T3 ES2237812 T3 ES 2237812T3 ES 98110157 T ES98110157 T ES 98110157T ES 98110157 T ES98110157 T ES 98110157T ES 2237812 T3 ES2237812 T3 ES 2237812T3
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Walter Dipl.-Ing. Demuth (Fh)
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Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN EQUIPO DE CALEFACCION ELECTRICO, EN PARTICULAR PARA UN AUTOMOVIL CON MULTIPLES ELEMENTOS (14) DE CALENTAMIENTO DISPUESTOS PARALELAMENTE, APLICADOS CONJUNTAMENTE PARA FORMAR UN BLOQUE (18) DE CALENTAMIENTO, QUE SE COMPONE DE CHAPAS (20,22) Y DISPONE DE ELEMENTOS (14) PTC SOPORTADOS ENTRE ESTAS CHAPAS, ASI COMO DE MEDIOS (16) ONDULADOS, QUE SE DISPONEN EN UNION CONDUCTORA TERMICA EN LAS CHAPAS (20,22), CON LO CUAL EL BLOQUE (18) DE CALENTAMIENTO ESTA SOPORTADO EN LA ESTRUCTURA (12) QUE SE CONSTITUYE A PARTIR DE PATILLAS (30,32) LONGITUDINALES DISPUESTAS PARALELAMENTE DE FORMA INDIVIDUAL CON RESPECTO A LOS ELEMENTOS (14) DE CALENTAMIENTO Y CON PATILLAS (34,36) TRANSVERSALES EN DISPOSICION PERPENDICULAR. PARA PODER SUJETAR ESPECIALMENTE LOS BLOQUES DE CALENTAMIENTO CON IGUALES TOLERANCIAS DE DIMENSIONAMIENTO REGULARMENTE Y CON ELLO PARA CONSEGUIR UN CONTACTO DE CONDUCCION TERMICA Y ELECTRICA MEJORADO ENTRE LOS ELEMENTOS INDIVIDUALES SE PROPONE, QUE LAS PATILLAS (34Y 36) TRANSVERSALES ESTEN DIVIDIDAS LONGITUDINALMENTE AL MENOS EN SUS EXTREMOS EN DOS PARTES TERMINALES, QUE LAS PATILLAS (30 Y 32) LONGITUDINALES MUESTREN AL MENOS EN SUS EXTREMOS QUE SE UNEN CON LAS PATILLAS (34 Y 36) TRANSVERSALES EN SECCION TRANSVERSAL AL MENOS UNA ZONA EN FORMA DE CUÑA Y QUE LOS EXTREMOS DE LAS PATILLAS (30 Y 32) LONGITUDINALES SE SOPORTEN BAJO SUJECION A TRAVES DE LAS SUPERFICIES (50 HASTA 56) DE CUÑA ENTRE LAS PARTES EXTREMAS DE LAS PATILLAS TRANSVERSALES (34 Y 36). UN EQUIPO DE CALEFACCION DE ESTE TIPO CONSIGUE UNA ALTA POTENCIA DE CALENTAMIENTO.

Description

Aparato de calefacción eléctrico, en particular para un vehículo.
La invención se refiere a un aparato de calefacción eléctrico, en particular para un vehículo, según el preámbulo de la reivindicación 1.
El calentamiento del espacio interior del vehículo en vehículos automóviles tiene lugar, usualmente, mediante el agua de refrigeración del grupo propulsor de manera que el calor generado en el motor de combustión interna es cedido en caso de necesidad al aire que fluye hacia el espacio interior del vehículo. Este calor está disponible sin embargo transcurrido un determinado tiempo de funcionamiento de manera que, en especial en la época fría del año, la puesta en marcha de la calefacción se percibe como insuficiente. También a causa del desarrollo de nuevo motores, optimizados en cuanto al consumo, en los cuales se genera y se retira mediante al agua de refrigeración una menor cantidad de energía térmica, se dispone de una cantidad menor de energía térmica para la calefacción del vehículo, la cual para temperaturas exteriores extremadamente bajas no es en absoluto suficiente y la cual, también en el caso de una demanda de calefacción normal, conduce sólo tras un retraso temporal notable a temperaturas agradables del espacio interior. Esto mismo es válido para el calentamiento de vehículos eléctricos.
Por los motivos anteriores se han propuesto ya calefacciones adicionales, las cuales son insertadas en el canal de conducción de aire y ceden el calor al aire que fluye hacia el interior del vehículo. La disposición de una calefacción adicional entre un intercambiador de calor de una instalación de calefacción de un vehículo y la cabina del vehículo está descrita, por ejemplo, en el trabajo de Burk, Krauss, Dr. Löhle "Integrales Klimasystem für Elektroautomobile", ATZ Automobiltechnische Zeitschrift, 11/1992.
Se han desarrollado ya diferentes sistemas de calefacción adicional. Así, por la publicación EP 0 350 528, se conoce un radiador, el cual comprende varios elementos de calefacción dispuestos paralelamente, los cuales están montados formando un bloque y están fijados en un marco. En cada caso, entre dos chapas están sujetos elementos de PTC y sobre el en cada caso otro lado de las chapas se encuentra una aleta ondulada que está en conexión conductora de calor con estas. El bloque está sujeto en un marco de sujeción, que consta de raíles exteriores dispuestos paralelos respecto los elementos de calefacción, los cuales están insertados por un lado en largueros. Los raíles exteriores y largueros individuales están conectados entre sí para la formación del marco de sujeción. Para el establecimiento de un contacto térmico entre los elementos de calefacción y las aletas onduladas está dispuesto, entre el bloque y los raíles exteriores, un fleje de acero ondulado, el cual se apoya en el raíl y presiona contra el bloque. En este aparato de calefacción conocido es desventajoso que, debido a que los largueros individuales están realizados en varias piezas, el montaje es difícil y además el contacto térmico no es óptimo, dado que en caso de tolerancias de grosor en ciertos puntos no se ajusta un buen contacto entre las superficies. Además, el margen de tolerancia está limitado a un margen pequeño a causa del recorrido del fleje de acero. Mediante el fleje de acero no se pueden transmitir fuerzas tensoras grandes sobre el bloque de calefacción.
Por la publicación EP 0 575 649 se conoce un aparato de calefacción de este tipo en el cual, en lugar del fleje de acero ondulado los largueros presentan abombamientos como elementos tensores con deformación elástica, los cuales presionan contra el bloque. En ello es desventajoso que también aquí el margen de tolerancia está fuertemente limitado por la altura de los abombamientos y que las fuerzas tensoras están predeterminadas de manera fija por la forma de los abombamientos y el material de los largueros. Además es desventajoso que las fuerzas tensoras, dependiendo del recorrido, son diferentes según la anchura del bloque.
Por la publicación DE 44 34 613 se conoce un aparato de calefacción cuyo marco está realizado en plástico. El marco está partido en dos mitades en las cuales están formadas cuñas. Al unirlas las cuñas se pueden doblar y deformar de este modo el bloque. Aquí es desventajoso que un marco realizado en plástico tiene únicamente una duración de vida reducida dado que el plástico envejece, en especial a causa de las altas temperaturas, y con el paso del tiempo pierde su resistencia. Además, la estructuración del marco permite únicamente tolerancias muy pequeñas. Las fuerzas tensoras que se pueden transmitir al bloque son también únicamente muy pequeñas.
Partiendo del estado de la técnica la invención se plantea el problema de proponer un aparato de calefacción eléctrico mejorado, el cual esté formado de manera sencilla y haga posible un montaje rápido y sencillo donde, a pesar de grandes tolerancias en la anchura del bloque, debe estar garantizada una deformación buena y uniforme de los elementos de PTC y chapas, para que existan contactos eléctricos y conductores de calor buenos entre los elementos individuales. El aparato de calefacción debería estar estructurado de tal manera que la fuerza con la cual es arriostrado el bloque pueda estar dimensionada muy grande para que esté garantizada una retirada de calor mejorada de los elementos de PTC y para que se pueda alcanzar una potencia calorífica mayor.
Este problema se resuelve según la invención mediante un aparato de calefacción de este tipo con las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1.
Según la invención el marco consta de lados longitudinales y transversales, donde los lados transversales están divididos longitudinalmente en dos piezas finales al menos en sus extremos y los lados longitudinales presentan, al menos en sus extremos conectados con los lados transversales, en sección transversal, al menos una zona de tipo cuña y los extremos de los lados longitudinales están sujetos empotrados, mediante sus superficies parciales, entre las piezas finales de los lados transversales. Con esta estructuración de los lados longitudinales y transversales se pueden arriostrar los bloques con dimensiones diferentes con en cada caso la misma fuerza tensora, de manera que el bloque de calefacción puede presentar grandes tolerancias dimensionales y se de constantemente una conexión eléctrica y conductora de calor igual de buena entre los diferentes elementos del bloque de calefacción. La fuerza con la cual es arriostrado el bloque de calefacción puede estar dimensionada muy grande, de manera que el aparato de calefacción según la invención puede suministrar mayores potencias
caloríficas.
Los lados longitudinales está formados preferentemente como perfil con sección transversal trapezoidal o triangular. De esta manera los lados longitudinales están estructurados de forma sencilla y presentan una gran resistencia de manera que el bloque de calefacción puede ser arriostrado con una gran fuerza a través de los lados longitudinales.
De forma ventajosa, los lados transversales están divididos en cada caso en dos mitades de lado transversal las cuales están formadas idénticas. Con ello se puede simplificar la estructura del aparato de calefacción según la invención.
Preferentemente las mitades de lado transversal presentan superficies de apoyo, las cuales están en contacto con las superficies de cuña, de manera que los lados longitudinales están guiados desplazables a lo largo de las superficies de apoyo y el bloque de calefacción se puede arriostrar de forma correcta.
Con el fin de conseguir una gran resistencia del marco y hacer posibles grandes fuerzas de tensoras, los lados del marco están realizados en manera preferente de metal, preferentemente de perfiles extruidos de aluminio. El aluminio ofrece en especial una ventaja en cuanto al peso.
Un marco de metal ofrece la ventaja adicional de que se puede llevar a cabo a través de él la alimentación con corriente. Al mismo tiempo las mitades de lados transversal presentan preferentemente elementos de fijación para la fijación de las chapas de los elementos de calefacción, donde está fijada entonces una chapa a cada segundo elemento de calefacción mediante los medios de fijación y cada chapa de los otros elementos de calefacción presenta en cada caso un elemento de conexión eléctrico. Entonces se puede suministrar a cada segundo elemento de calefacción corriente a través del marco, los lados transversales y los medios de fijación y los restantes elementos de calefacción se puede conectar, por separado, a través de los elementos de conexión eléctricos. Alternativamente cada elemento de calefacción podría presentar una conexión eléctrica. El bloque de calefacción está aislado preferentemente respecto de los lados longitudinales, los cuales presionan contra el bloque de calefacción.
Cuando las mitades de lado transversal están conectadas entre sí de forma desmontable, el aparato de calefacción según la invención se puede desmontar con propósitos de mantenimiento o reparación.
Un nervio previsto según la reivindicación 13, que sobresale hacia fuera puede servir para fijar otros elementos al aparato de calefacción según la invención o el propio aparato de calefacción a una pieza constructiva.
La invención se explica a continuación en detalle sobre la base de ejemplos de realización haciendo referencia al dibujo.
En el dibujo, las figuras muestran:
la Fig. 1, una vista de un aparato de calefacción según la invención visto desde el lado de entrada del aire;
la Fig. 2, una sección transversal a lo largo de la línea II-II de la Fig. 1 en representación en explosión;
la Fig. 3, un elemento de calefacción individual en representación en explosión;
la Fig. 4, una vista delantera de piezas individuales del elemento de calefacción según la Fig. 3;
las Figs. 5, 6, 7, otras formas de realización en representación en sección como la Fig. 2;
las Figs. 5a, 6a, 7a, las formas de realización según las Figs. 5, 6, 7 vistas en sección transversal a lo largo de la línea III-III de la Fig. 1.
Un aparato de calefacción 10 representado en la Fig. 1 muestra varios elementos de calefacción 14 acogidos en un marco 12 y aletas onduladas 16 dispuestas entre elementos de calefacción, los cuales forman juntos un bloque de calefacción 18. Las aletas onduladas 16 están formadas, preferentemente, como aletas onduladas de agalla para aumentar la potencia, donde se prefiere una altura de aleta ondulada de 8 a 16 mm y una profundidad de aleta ondulada, es decir profundidad del bloque de calefacción 18, de 8 a
14 mm.
En las Figs. 3 y 4 están representados los elementos individuales de un elemento de calefacción 14. El elemento de calefacción 14 consta de dos chapas 20, 22 que discurren paralelas entre las cuales se encuentran varios elementos de PTC 24. Los elementos de PTC 24 están sujetos de forma segura contra descentrado mediante un perfil de obturación 26 y están protegidos contra la humedad. El perfil de obturación 26 está fabricado a partir de un perfil sin fin extrusionado, hecho preferentemente de silicona, el cual está cortado a la longitud correspondiente del elemento de calefacción 14 y en el cual están estampados pasos 28, en los cuales están situados los elementos de PTC 24 y se mantienen a distancia. El perfil de obturación 26 presentan en sus bordes longitudinales labios de retención, los cuales envuelven los bordes longitudinales de las chapas 20, 22, de manera que el elemento de calefacción 14 se mantiene unido en el estado montado mediante las chapas 20, 22 sujetas mediante labios de retención. Para que se de un buen contacto y una buena conducción del calor entre las chapas 20, 22 y los elementos de PTC 24, el perfil de obturación está realizado en la zona del nervio entre los pasos 28 con una dimensión inferior a la medida especificada del grosor d respecto de los elementos de PTC 24. El efecto de obturación se consigue mediante deformación elástica de las zonas de nervio engro-
sadas.
El marco 12 está realizado en lados longitudinales 30 y 32, dispuestos paralelos respecto de los elementos de calefacción 14, así como de lados transversales 34 y 36, dispuestos perpendiculares respecto de ellos. Los lados transversales 34 y 36 están, al menos en sus extremos, divididos longitudinalmente en dos piezas finales. Preferentemente, los lados transversales 34 y 36 están sin embargo, como está representado en las figuras, divididos longitudinalmente a lo largo de toda su longitud en cada caso en dos mitades de lado transversal 38 y 40. En sus extremos las mitades de lado transversal 38 y 40 presentan en cada caso una superficie de tope 42 y 44 ó 46 y 48, donde superficies de tope 42 y 46 ó 44 y 48 opuestas comprenden en cada caso un ángulo el cual está abierto hacia el bloque de calefacción 18. Entre estas superficies de apoyo 42 a 48 están sujetos los lados longitudinales 30 y 32 los cuales, al menos en sus extremos conectados con los lados transversales 34 y 36, presentan en sección transversal al menos una zona de tipo cuña, como está representado en la Fig. 2. Preferentemente los lados longitudinales está formados como perfil con sección transversal trapezoidal o triangular. Al mismo tiempo las caras longitudinales de los lados longitudinales 30 y 32 forman superficies de cuña 50 y 52 ó 54 y 56.
Durante el montaje del aparato de calefacción según la invención se introduce el bloque de calefacción 18 en el marco 12 y las mitades de lados transversales 38 y 40 se conectan entre sí mediante medios de conexión 60 con lo cual, gracias a las superficies de cuña 50 a 56, las cuales están en contacto con las superficies de apoyo 42 a 48, se ejerce sobre los lados longitudinales 30 y 32 una fuerza en la dirección del bloque de calefacción 18, de manera que el bloque de calefacción 18 es sujetado arriostrado entre los lados longitudinales 30 y 32. Independientemente de las tolerancias de las dimensiones del bloque de calefacción, por ejemplo tolerancias en cuanto a la altura H, la fuerza tensora es determinada únicamente mediante los medios de conexión 60, es decir, con qué fuerza se mantienen unidas las mitades de lado transversal 38 y 40.
Los lados del marco están hechos con preferencia de metal, preferentemente de aluminio, y están formados como perfiles extruidos. Los medios de conexión 60 pueden ser medios de conexión desmontables, como tornillos o similares. También pueden estar formados como medios de conexión no desmontables, por ejemplo remaches.
En el ejemplo de realización según las Figs. 1 y 2, los elementos de calefacción 14 están sujetos en el bloque de calefacción 18 únicamente mediante arriostramiento del bloque de calefacción 18 entre los lados longitudinales 30 y 32 en el marco 12. Cada chapa 20 representada como superior en la Fig. 2 de cada segundo elemento de calefacción 14 está conectada a través de un elemento de conexión 21 eléctrico, el cual puede estar formado por ejemplo por una sección final 21 acodada de la chapa 20 (Fig. 3), con un polo de un suministro eléctrico. Cada chapa 20', superior en la Fig. 2, de los otros elementos de calefacción 14' está asimismo conectada, a través de un elemento de conexión 21' eléctrico, con el otro polo del suministro eléctrico. Las conexiones eléctricas individuales pueden estar aisladas una respecto de otra, de manera que se puedan desconectar o conectar por separado elementos de calefacción individuales.
Las Figs. 5, 6 y 7 muestran en representación en explosión otras formas de realización del aparato de calefacción eléctrico según la invención, en las cuales las chapas 20, representadas en las figuras como superiores, están fijadas en cada segundo elemento de calefacción 14 mediante elementos de fijación 62 que sobresalen de las mitades de lado transversal 38 y 40. La fijación de las chapas 20 está representada en las Figs. 5a, 6a y 7a. Mediante los elementos de fijación 62 y con ello mediante el marco 12, las chapas se pueden conectar con un suministro eléctrico. El marco está conectado de forma ventajosa al mismo tiempo a masa. Las chapas 20' en cada caso superiores de los otros elementos de calefacción 14' presentan, igual que las chapas de los elementos de calefacción del ejemplo de realización según las Figs. 1 y 2, elementos de conexión eléctrica. Estos elementos de conexión eléctrica están conectados con el suministro eléctrico.
Los ejemplos de realización individuales según las Figs. 5 a 7a se diferencian entre sí en cuanto a la realización diferente de los medios de fijación 62. En el ejemplo de realización según las Figs. 5 y 5a los extremos de las chapas 20 se mantienen aprisionados entre dos medios de fijación 62 opuestos, los cuales presentan cada uno una rendija 64, donde las chapas 20 están introducidas parcialmente en las rendijas 64 (Fig. 5a). En el ejemplo de realización según las Figs. 6 y 6a, los medios de fijación 62 están formados por ganchos 66, los cuales presionan contra las chapas 20, donde ganchos 66 y 66' opuestos interactúan de tal manera que el gancho 66 presiona desde arriba y el gancho 66' desde abajo contra la chapa, como está representado en la Fig. 6a. En el ejemplo de realización según las Figs. 7 y 7a los elementos de fijación 62 están formados por una combinación de medios de fijación 62 de los ejemplos de realización según las Figs. 5 y 6, donde aquí interactúan también de nuevo medios de fijación 62 y 62' opuestos y fijan con ello en cada caso la chapa 20 (Fig. 7a).

Claims (13)

1. Aparato de calefacción eléctrico, en particular para un vehículo, con varios elementos de calefacción (14) dispuestos paralelos montados para formar un bloque de calefacción (18), los cuales están formados por unas chapas (20, 22) y unos elementos de PTC (24) sujetos entre estas chapas y unas aletas onduladas (16), las cuales están en contacto con las chapas (20, 22) en conexión conductora de calor, en el que el bloque de calefacción (18) está sujeto en un marco (12), el cual está formado por unos lados longitudinales (30, 32) individuales, dispuestos paralelos respecto de los elementos de calefacción (14), y unos lados transversales (34, 36), dispuestos perpendiculares respecto de ellos, caracterizado porque los lados transversales (34 y 36) están divididos longitudinalmente en dos piezas finales al menos en sus extremos y los lados longitudinales (30 y 32) presentan, al menos en sus extremos conectados con los lados transversales (34 y 36), en sección transversal, al menos una zona de tipo cuña y los extremos de los lados longitudinales (30 y 32) están sujetos empotrados, mediante sus superficies de cuña (50 a 56), entre las piezas finales de los lados transversales (34 y 36).
2. Aparato de calefacción según la reivindicación 1, caracterizado porque los lados longitudinales (44, 46) están formados a modo de perfiles (60) con sección transversal trapezoidal o triangular.
3. Aparato de calefacción según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los lados transversales (34 y 36) están divididos longitudinalmente, a lo largo de toda su longitud, en cada caso en dos mitades de lado transversal (38 y 40).
4. Aparato de calefacción según la reivindicación 3, caracterizado porque las mitades de lado transversal (38 y 40) están formadas idénticas.
5. Aparato de calefacción según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque las mitades de lado transversal (38 y 40) presentan unas superficies de apoyo (42 a 48), las cuales están en contacto con las superficies de cuña (50 a 56).
6. Aparato de calefacción según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los lados del marco están realizados en metal, preferentemente de aluminio, y están formados a modo de perfiles extruidos.
7. Aparato de calefacción según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre el bloque de calefacción (18) y los lados longitudinales (30 y 32) está previsto un aislamiento eléctrico.
8. Aparato de calefacción según una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque las mitades de lado transversal (38 y 40) se pueden conectar de forma desmontable entre sí.
9. Aparato de calefacción según una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado porque las mitades de lado transversal (38 y 40) presentan unos elementos de fijación (62) para la fijación de las chapas (20).
10. Aparato de calefacción según la reivindicación 9, caracterizado porque en cada caso interactúan dos medios de fijación (62 y 62'), opuestos en el estado montado del aparato de calefacción (10), y que entre ellos fijan una chapa (20) de un elemento de calefacción (14).
11. Aparato de calefacción según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque está fijada una chapa (20) a cada segundo elemento de calefacción (14) mediante los medios de fijación (62) y cada chapa (20') de los otros elementos de calefacción (14') presenta en cada caso un elemento de conexión (21) eléctrico.
12. Aparato de calefacción según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada elemento de calefacción (14) presenta una conexión (21) eléctrica.
13. Aparato de calefacción según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de los lados del marco presenta un nervio que sobresale hacia fuera.
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