SE450028B - Elektrisk vermare for insugningsror vid forbrenningsmotorer - Google Patents

Description

450 028 OJ elementen som förut står tillförlitligt i väl värmeöverförande förbin- delse, vilken samtidigt är och förblir elektriskt ledande. Mellanlägget tjänstgör därvid alltså som utjämningsdel, som tillåter varje element ett visst oberoendeiör deformering under inflytande av värme. Samma sak uppnås även då det finns sådana mellanlägg mellan'värmeelementen å ena sidan och bakomliggande hållardon å andra sidan, vilket likaså är möj- ligt. Används_som mellanlägg ett elektriskt ledande lim, särskilt ett icke fullständigt härdande ledande limi på silikonbasis, så ås- tadkommer detta även fixering av värmeelementen på värmeplattan} Limskiktet kan då även uppfylla de extrema kraven vid extrema tempera- turer från +180°C till -40°C utan risk för att värmeelementen lossnar från värmeplattan. Dessutom tar mellanlägget upp vissa toleranser vid värmeelementens fästställen. De beskrivna hållardonen har den fördelen, att de åtminstone inom vissa gränser ger en fjädrande elastisk kraft på baksidan av värmeelementen och pressar dessas framsidor mot värmeplat- tan. Tack vare särskilda konstruktiva åtgärder är denna tryckkraft re- producerbar vid monteringen utan att det krävs särskilda mätningar och inställningsarbeten. Den uppgår t ex till 15N (cirka 1,5kp). Om hållar- donen tillsammans med de därpå fästa värmeelementen bildar en monte- ringsenhet, t ex stödplattan en monteringsenhet med kontaktbryggan, på vars fjäderarmar värmeelementen sitter, är anordningens hopsättning särskilt enkel och reproducerbar. Ett säte i huset för stödplattan ger denna ett noggrant insättningsdjup, liksom för det radiella läget, så att dessa förutbestämda betingelser gäller även för de därpå sittande delarna. Den isolerande stödplattan garanterar för övrigt, att den als- trade värmen inte t exzárålar bort bakåt som förlustvärme, utan så di- rekt som möjligt överförs till värmeplattan. Kontaktbryggan är som be- skrivits en monteringshjälp och är så utformad, att den garanterar en elektriskt väl ledande förbindning till värmeelementen, alstrar ett\' visst anliggningstryck och på grund av litet materialtvärsnitt praktiskti taget inte avleder någon värmeenergi som eventuell förlustenergi.

I det följande ska uppfinningen närmare beskrivas med ledning av på ritningen visade utföringsexempel. Fig 1 visar ett schematiskt snitt genom en elektrisk uppvärmningsanordning enligt ett första utföringsex- empel; fig 2 ett sohematiskt snitt längs linjen II-II i fig 1; fig Ba ett schematiskt snitt ungefär motsvarande det i fig 1 genom ett andra utföringsexempel; fig 5b och 30 vardera schematiska vyer av begränsat elastiska mellanlägg 1 uppvärmningsßnordningen enligt rig äs; rig 4 ett schematiskt snitt ungefär motsvarande det i fig 1 genom en uppvärm- ningsanordning enligt ett tredje utföringsexempelg fig 5 ett snitt ge- 3 1 450 028 nom uppvärmningsanordningen enligt figi4, men vridet 450; och fig 6 ett 'schematiskt snitt ungefär motsvarande det i fig 1 genom en uppvärm- ningsanordning enligt ett fjärde utföringsexempel.

Den i fig 1 och 2 visade elektriska uppvärmningsanordningen är avsedd för uppvärmning av icke visade insugningsrör i förbränningsmoto- rer. Den sätts in i en öppning i insugningsröret. Uppvärmningsanordning~ en uppvisar en värmeplatta 10, t ex av aluminium, vilken på ena sidan uppvisar utsprång 11 för att förbättra värmeöverföringen och på den andra sidan en plan anliggningsyta 12, på vilken flera värmeelement i form av PTC-element (motståndselement med positiv temperaturkoeffioi- sent) 13-16 hålls fast i väl värmeledande kontakt. Till detta tjänar hållardon, som bildar en elektrisk anslutning i kontakt med PTC-e1emen- ten 15-16. Värmeplattan 10 är en beståndsdel i ett stycke av ett unge- fär trågformigt hus 17 med en inre ringskuldra 18 och spår för att ta upp en klämring 19. Medelst dessa båda hålls en stödplatta 20 av konst- material fast på förutbestämt avstånd från värmeplattan 10. Dessutom finns det en fjädrande kontaktbrygga 21 av material med god elektrisk ledningsförmåga,-t ex brons eller mässing. Den har en plan mittdel 22, som bärs upp av stödplattans 20 mitt. Från mittdelen 22 utgår ungefär stjärnformigt fjäderarmar 23-26, som är ungefär Z-formigt bookade i tvärsnitt och av vilka var och en är tillordnad till ett PTC-element 13-16. Medan varje fjäderarms övre horisontella Z-skänkel övergår i mittdelen 22, har den undre, därmed ungefär parallella Z-skänkeln av varje fjäderarm 23-26 en ungefär halvcirkelformig kontur och plan flat- sida, med vilken den med hela ytan och med stor elektrisk övergångsyta står i kontakt med baksidan av det respektive tillordnade PTC-elemen- tet. De delar som ligger mellan mittdelen 22 och fjäderarmarnas 23-26 flatsidor uppvisar var och en genombrytningar 27-30, vilka förbättrar värmeledningsförhållandena. Före slutmonteringen snedställs de undre Z-skänklarna på fjäderarmarna 23-26 med ungefär 30 i förhållande till anliggningsytan 12 för att ge en förspänning. Kontaktbryggan 21 är ut- formad att tillsammans med stödplattan 20 trycka med fjäderarmarnas 23- 26 undre skänklar med förspänning mot baksidan av PTC-elementen och med så slät yta som möjligt pressa dessa mot anliggningsytan 12. Mellan PTC-elementen 13-16 och anliggningsytan 12 finns det ett elektriskt le- dande klister, som åtminstone är begränsat elastiskt, företrädesvis permanent elastiskt. Klistret 31 är ett ledande klister på silikonbasis, vilket innehåller ledande partiklar av koppar och/eller silver och som r inte härdas fullständigt. Det åstadkommer inte bara att PTC-elementen häftar vid, utan bildar även tack vare elasticiteten ett utjämnings- 4 450 028 skikt mellan värmeplattan 10 och PTC-elementen 13-16. Klistret 31 tar alltså hänsyn till de skiljaktiga, materialberoende temperaturutvidg- ningskoefficienterna och säkerställer, att elementen kan fungera obero- ende av varandra. Vidare förhindrar klistret 31 att PTC-elementen loss- nar i temperaturomrâden mellan +180°C och -4000. Klistret 31 har hög elektrisk ledningsförmåga tack vare en mängdandel på t ex 60-70% ledan- de partiklar. Även värmeledningsförmågan är mycket god.

Ur kontaktbryggans 21 mittdel 22 är en anslutningsflik 32 utsku- ren och förd ungefär trappformigt utåt genom en slits 33 i stödplattan till elektriskt ledande kontakt med en kabel 34. Dessutom är två tungor utskurna vid de båda fjäderarmarna 24 och 26 och förda genom icke synliga slitsar i stödplattan 20 och därefter lagda i kors och/eller omböjda. Fig 1 visar bara två ändar 35, 36. På detta sätt bildar stöd- plattan 20 och kontaktbryggan 21 en byggsten för monteringen. Även PTC- elementen 13-16 är redan före hopmonteringen fast förbundna med fjäder- armarna 23-26, närmare bestämt t ex genom lödning eller medelst ett e- lektriskt ledande klister, som t ex motsvarar klistret 31. I höger ände är huset 17 tillslutet medelst ett pånitat lock 37; Via kabeln 34 tillförs ström, som flyter via anslutningsfliken 32 och kontaktbryggan 21 med fjäderarmarna 23-26 till PTC-elementen 13- 16 och från dessa via värmeplattan 10 och t ex jord tillbaka. Emedan sådana PTC-motstånd i kallt tillstånd leder en motsvarande ström syn- nerligen bra, värms de snabbt upp, så att redan efter cirka 10-12 se- kunder hela den för uppvärmning av den i det icke synliga insugningsrö- ret passerande insugningsluften erforderliga värmen står till förfogan- de. Med ökande egentemperatur ökar det inre motståndet, så att vid ett bestämt temperaturvärde PTC-elementens inre motstånd blir så högt, att nästan inte någon ledning längre äger rum. PTC-motståndet kan därför inte värmas upp ytterligare. Vid sjunkande temperatur minskar motstån- , det åter, så att ström åter kan ledas. Dessa termostatiska egenskaper hos PTC-motstånd utnyttjas här för temperaturberoende reglering. Kon- taktbryggan 21 trycker med förutbestämd kraft på t ex upp till cirka 15N (1,5kp) fjädrande elestiskt mot PTC-elementen 13-16. Fjäderarmarna 23-26 ligger med stor yta an mot PTC-elementen_13-16 med god elektrisk kontakt. ' _ Vid det andra utföríngsexemplet i fig 3a~3c består kontaktbryg- gan 121 likaså av metallplåt. Dess fjädcrarmar 123, 125 är omböjda inåt ungefär som ett liggande U. Genombrytningarna 127, 129 ligger här i bas- området mellan U-skänklarna. Värmeplattan 110 har för vardera PTC-ele- mentet en därtill passande fördjupning 140, 141. Som åtminstone begrän- 450 028 '-21 eat elastiskt mellanlägg mellan PTC-elementen 115, 115 och värmeplattan 110 finns det_elektriskt och termiskt väl ledande galler 142, 145, t ex av ett nät av silvertråd. Gallret 142, 145 ligger i den tillordnade ur- tagningen 140 resp 141. PTC-elementen 115, 115 är något mindre 1 d1ame_ ter och trycks mot gallren 142, 145. Gallermaterialet är ett relativt mjukt, formbart material, varigenom man får ett åtminstone begränsat e- lastiskt mellanlägg mellan värmeplattan 110 och PTC-elementen 115, 115.

Mellanrummen i gallret 142, 145 är fyllda med värmeledande pasta.

I fig 5c har mellanlägget ungefär formen av äggkartong med t ex likformigt på varandra följande upphöjningar. En sådan vågdel kan vara vågformad i båda axelriktningarna i ett plant koordinatsystem. Det be- står t ex av relativt mjukt material med god termisk ledningsförmåga. Även här är mellanrummen fyllda med värmeledande pasta.

I Enligt fig 4 och 5 är en lägesbestämmande skiva 251 av isoleran- de material, t ex konstmassa, lagd på den plana anliggningsytan 212 och uppvisar en passande formad ursparing 252, 255 för vardera PTC-elementet 215, 215. I vardera ursparingen 252, 255 ligger ett passande mellanlägg i form av ett cirkelskivsformigt galler 242, 245. Hållardonen trycker PTC-elementen 215, 215 mot gallren 242, 245 och värmeplattan 210. Kon- taktbryggan 221 tjänar här även till att hålla den lägesbestämmande skivan 251. För detta ändamål är hållararmar 254, 255 med Z-formigt tvärsnitt utböjda ur kontaktbryggan 221 mellan fjäderarmarna 225, 225 i höjd med en periferivinkel på 450, varvid även flikar vid mittdelen 222 är förda genom slitsar i stödplattan 220 och tjänar till fixering och stöd. _ I fig 6 uppvisar kontaktbryggan en konstmasseskiva 561 av iso- lermaterial, vars vänstra yta är utbildad som kontaktsida 562 med god elektrisk ledningsförmâga genom förkoppring och därefter försilvring.

En anslutningsflik 552 går genom en central öppning 565 till kontaktsi- dan 562, där den är fastlödd i mittområdet. PTC-elementen 515, 515 är fästa på konstmasseskivans 561 kontaktsida 562, närmare bestämt anting- en genom lödning eller medelst ett klister, t ex motsvarande klistrat 51 vid det första utföringsexemplet enligt fig 1. PTC-elementen hålls fast på värmeplattans 510 anliggningsyta 512 medelst klistrat 551. Stöd- plattan 520 har här en central urtagning. Mellan stödplattan 520 och konstmasseskivan 561 sitter en anpassad tryekring 564 med åtminstone fjäderliknande karakteristik, vilken t ex består av konstmassa och un- dergår en viss elastisk deformering vid stödplattans 520 insättning.

Genom denna elastiska deformering anbringas tryck mot baksidan av konst- masseskivan 561.

Claims (10)

450 028 F a t e n t k r a v :

1. Elektrisk värmare för insugningsrör i förbränningsmotorer, med en värmeplatta (10,110,210,310), med vilken motorns insugningsluft kommer i beröring, med flera värmeelement (13-16; 113,115; 213,215; 313,315), företrädesvis PTC-element, som hålls i värmeledande kontakt med värmeplattan, samt med hållardon (20,21; 120,121; 220,221; 320, 301, 364) för värmeelementen, vilka hållardon genom att göra kontakt med värmeelementen.bildar en elektrisk anslutning till dessa och inne- fattar en kontaktbrygga (21,121,221,321) av eletriskt ledande plåt och på den sida av kontaktbryggan som är vänd bort från värmeelementen har en från bryggan utgående anslutning och med anslutningen fjädrande för- bundna tvärelement, som av fjäderorgan trycks mot baksidan av värme- elementen och trycker dessa mot värmeplattan, samt en på avstånd från vämeplattan fastsatt och siílrrad stödplatjza. (20,120,220,320), k ä n n e t e c k n a d av att fjäderorganon bildas av själva kontakt- bryggan (21), som består av fjädermaterial, t ex brons eller mässing, att kontaktbryggan har en med plan yta utförd mittdel (22), som i en plan yta stöder mot en oentralt belägen stöddel av stödplattan (20,220, 320), och att kontaktbryggan för varje värmeelement som tvärelement har en från mittdelen utgående fjäderarm (23-26; 123,125; 223,225), som är utbildad i ett stycke med mittdelen och är ungefär Z-formigt utbockad (fig 1, 2) eller U-formigt tillbakaböjd (fig 3a, 4) därifrån, varvid fjäderarmarna (23-26; 123,125) utgår ungefär stjärnformigt från mitt- delen (22) och trycker fjädrande mot värmeelementen (13-16), och för förinställning av tryckkraften företrädesvis är tillformade till en lutning av t ex 30 relativt värmeplattan (10, 110), och varvid de delar av kontaktbryggan (21, 121) som inte är i kontakt med värme- elementen är försedda med genombrytningar (27~30; 127, 129), t ex hål.

2. Elektrisk värmare enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone till en viss gräns elastiska, företrädesvis varak- tigt elastiska meiianiägg (31; 142, 143; 242, 243; 331) är iniagaa mellan vänneelementen (13-16; 113, 115; 213, 215; 313, 315) och värmeplattan (10,110,210,310).

3. » Elektriskkvärmare enligt kravet 1, k ä n nte t e c k n a d av att stödplattan (20,220,320) är fastsatt och säkrad med hjälp av ' en skuldra (18) och en klâmring (19). 450 028 P1 l

4. Elektrisk värmare enligt kravet 1, kännetecknad av att kontaktbryggan (21; 121; 221) är fast förbunden med stödplattan (20; 120; 220), särskilt genom klamring, diktning eller falsning och att kontaktbryggan uppvisar en utskruven och utböjd anslutninge- fnk (32), som är föra genom en 911m (33) i ßtödplattan (20).

5. 15. Elektrisk värmare enligt kravet 1, kännetecknad av att kontaktbryggan har en plan plastmaterialskiva (361), vars mot värme- elementen (313, 315) vända sida är utförd som en elektriskt väl ledan- . de kontaktsida (362), med vilken plastskivan (361) ligger an mot värmeelementen (315, 315), och att det på kontaktsidan (362) sitter en elektrisk anslutningsflik (332), som är fördfgenom en slits (363) i plastskivan (361) och genom en öppning i städplattan (320), och att det mellan stödplattan (320) och plastskivan (361) företrädesvis sitter en tryckring av åtminstone fjäderartat slag, t ex av ett plastmaterial. U

6. Elektrisk värmare enligt något av kraven 1 till 5, k ä n n e twe c k n a d av att värmeelementen (13-16; 113, 115; 213, 215; 313, 315) är fästa vid kontaktbryggan (21; 121; 221; 321), genom limning med ett elektriskt ledande lim som mellanlägg.,

7. Elektrisk värmare enligt något av kraven 1 till 6, k ä n n e t e c k n a d av att värmeelementen (13-16; 313, 315) an- ligger med hela ytan mot värmeplattan (10; 310) pà sin från hållar- donen (20, 21; 361, 364, 320) vända sida och är fastlimmade medelst ett elektriskt ledande lim (31; 331) som mellanlägg (fig 1, 2 och 6), varvid limmet företrädesvis är ett icke fullständigt hänmnmb, elekt- riskt ledande lim på silikonbasis, som innehåller ledande partiklar, särskilt av koppar och/eller silver.

8. Elektrisk värmare enligt något av kraven 2 till 6, k ä n n e t e c k n a d av att mellanlägget mellan värmeelementen (113, 115; 2,13, 215) och varmepiattan (110, 210) utgör-gav ett mjukt, deformerbart, elektriskt och termiskt väl ledande galler (142, 143; 242, 243), tràdnät eller vàgprofilerat element (fig 3c), företrädes- vis vàgprofilerat i båda axelriktningarna i ett plant koordinat- ' system och att mellanrummen i gallret, tràdnätet eller det vågprofi- lerade elementet är utfyllda med värmeledande material, t ex en värmeledande pasta. _

9. Elektrisk värmare enligt kravet 8, k ä n n'e t e c k n a d av att värmeplattan (110) för varje värmeelement (113, 115) uppvisar 450 0281 en urSPaTing (140, 141), i vilken ett passande format mellanlägg (142, 143) är anordnat mellan värmeplattan och det tillhörande värmeelementet.

10. Elektrisk värmare enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a d av att den har en företrädesvis av isolerande material, t ex plast- material, gjord, lägesbestämmande skiva (251), som för varje värme- element (213, 215) uppvisar enpassande formad ursparing (252, 253), i vilken att värmeelement (213, 215) och mellan detta och värme- plattan (210) ett passande format mellanlägg (242, 243) är placerat, varvid hállardonen, särskilt kontaktbryggan (221), i ena riktningen trycker mot värmeelementen (213, 215) och trycker dessa över mellan- lägget (242, 243) mot värmeplattan (210) och i andra riktningen med ytterligare hállararmar (254, 265) håller den lägeebestämmande skivan (251) mot värmeplattan (210). “