WO2011101312A2 - Heizanordnung - Google Patents

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WO2011101312A2
WO2011101312A2 PCT/EP2011/052133 EP2011052133W WO2011101312A2 WO 2011101312 A2 WO2011101312 A2 WO 2011101312A2 EP 2011052133 W EP2011052133 W EP 2011052133W WO 2011101312 A2 WO2011101312 A2 WO 2011101312A2
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WO
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modules
heating arrangement
heating
elements
arrangement according
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PCT/EP2011/052133
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French (fr)
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WO2011101312A3 (de
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Jan Ihle
Werner Kahr
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Epcos Ag
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Publication date
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Priority to US13/579,924 priority patent/US20130032588A1/en
Priority to JP2012553278A priority patent/JP2013519986A/ja
Priority to CN2011800101030A priority patent/CN102753904A/zh
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Publication of WO2011101312A3 publication Critical patent/WO2011101312A3/de

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    • 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
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    • H05B6/48—Circuits
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
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    • F24H3/0452—Frame constructions
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    • F24H2250/04—Positive or negative temperature coefficients, e.g. PTC, NTC
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
    • H05B2203/023—Heaters of the type used for electrically heating the air blown in a vehicle compartment by the vehicle heating system

Definitions

  • the invention relates to a heating arrangement.
  • Heating arrangements are used, for example, in fan heaters
  • the heating arrangements can be provided in outlet openings of different cross-sectional shapes. Are conceivable heating arrangements for circular, rectangular or
  • the heater assemblies have heat radiating members disposed in the cross-sectional area so that the medium to be heated is heated as it flows through the cross-sectional area.
  • the heating arrangement is in frame form
  • the frame-shaped heater assembly is shaped to enclose a free area that is not intended for heating.
  • the shape of the enclosed free area may be, for example, round, oval or angular; but it is not limited to that.
  • the flowing medium is heated in the flow-through cross-sectional area.
  • the heating takes place at the edge of the free area through the frame-shaped heating arrangement.
  • the heating arrangement is formed in a ring shape, so that the enclosed, free area in the
  • Outlet openings are provided. An application in fan heaters is conceivable.
  • the heating element can be heated, for example by applying a voltage.
  • the heating element can be used, for example, as PTC
  • PTC Peltier Temperature Coefficient
  • the modules comprise
  • Radiating elements wherein one or more of the heating elements between two of the radiating elements is arranged.
  • Radiating elements are heat radiating modules that are heated by heat transfer from an adjacent, warm module, such as the heating element, and radiate this heat.
  • the radiating elements advantageously have a large size
  • the heating elements can be rather compact, for example, platelet-shaped.
  • Embodiment of a radiating element has ribs.
  • the ribs may face the free area or, in an alternative embodiment, be remote from this.
  • Another embodiment is folded meandering; this can be achieved by folding a sheet. In these embodiments, the surface is strong
  • a suitable body for heat radiation can be made for example of a perforated plate.
  • the heating elements may be electrically conductively connected to the radiating elements. At least one of the heating elements is electrically connected to the adjacent radiating elements. Such an electrically conductive connection is already achieved when the heating element adjacent
  • Abstrahlelement which is formed of electrically conductive material, touched. This allows both to supply the heating element via the adjacent radiating elements with voltage as well as a plurality of heating elements, between which radiating elements are provided to connect spatially in series and electrically in parallel.
  • at least one contact frame which electrically contacts at least one of the modules,
  • Supply potential applied to the module which is electrically contacted.
  • the contacting can be done by contact between the contact frame and the module to be contacted.
  • a further contact frame is advantageously provided.
  • the applied supply voltage results from the
  • the contact frame extends on the sides of the modules that face the free area.
  • Contact frame may have a support function for the modules, for example, when a first contact frame extends on the side facing away from the free area side and a second contact frame extends on the side facing the free area.
  • both contact frames can extend along the side facing the free area or run along the side facing away from the free area; the latter would not heat radiation in the free area
  • the contact frame has insulation in areas adjacent to modules not to be contacted. In other words: in the area of
  • the modules are along at least a portion of the frame course to each other clamped so that they are held in position in non-positive. Because of the clamping adjacent modules touch, so that both a good heat transfer from the
  • Heating elements to the radiating elements as well as a
  • the radiating elements and the spring elements are electrically conductive.
  • the spring elements are made of pre-bent spring steel, the one in positioning between two modules
  • the modules are arranged.
  • the clamped modules are advantageously pressed against at least one wall of the housing to hold them in position.
  • In a round housing are the modules
  • the frame-shaped housing has an inner side facing the free area and an outer side facing away from it as well as front and rear sides facing perpendicularly to the inner side. At least one of the sides has recesses through which the medium to be heated can come into contact with the modules.
  • the inside of the housing has recesses through which the medium to be heated can come into contact with the modules.
  • Figure 1 shows an embodiment of an annular
  • Figure 2 is an exploded view of the annular
  • FIG. 3 modules of the heating arrangement
  • Figure 4 shows a detail of a ring heater of
  • Figure 5 shows a section of the ring heater in one
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a heating arrangement in the form of a ring with self-regulating behavior.
  • the heating arrangement comprises a ring heater 1, which is arranged annularly in a housing 2, 3.
  • the enclosed by the ring free area 7 is not available for the positioning of heating means.
  • the ring heater 1 emits heat, which is the medium
  • air in the flow-through cross section, in which the radiating elements 11 are arranged, can heat.
  • Ring heater 1 is in an annular, concentric housing with a housing shell 2 and a housing cover. 3
  • the ring heater 1 and the housing 2, 3 extend around the free area 7, which is free of parts of the heating arrangement.
  • the housing 2, 3 has a the free area facing
  • Front and back which are essentially perpendicular to the inside and outside. Inner, outer and back are part of the housing shell 2.
  • the housing cover 3 serves as
  • Rear side recesses 33, 43 are provided through which heat can be radiated unhindered.
  • the housing 2, 3 may be made of plastic.
  • FIG. 2 shows an exploded view of that in FIG. 1
  • the ring heater 1 comprises a plurality of modules 11, 12, 13.
  • the modules comprise heating elements 12, which heat up when a voltage is applied.
  • heating elements 12 PTC resistance heating elements may be provided, which in this exemplary embodiment are cuboidal ceramic platelets
  • radiating elements 11 are provided which are capable of dissipating heat from the heating elements 12 and radiate.
  • the radiating bodies 11 comprise ribs 17, via which heat is radiated in the direction through which it flows.
  • the radiating elements 11 are made of metal, such as aluminum.
  • Spring elements 13 cause deformation of a deformation counteracting force.
  • the spring elements 13 are formed as pre-bent spring steel plate.
  • the ring heater 1 comprises the plurality of annular, juxtaposed radiating elements 11, heating elements 12 and spring elements 13.
  • the radiating elements 11 are distributed over the entire circular ring around the free area 7. Between the radiating elements 11 heating elements 12 and spring elements 13 are arranged. In each case a heating element 12 is located between two radiating elements 11. For electrical and thermal contact via an interference fit are located between the radiating elements 11 spring elements 13, which are also distributed over the circumference.
  • a heating element 12 or a spring element 13 is arranged between two of the radiating elements 11. Heating and spring elements 12, 13 alternate each other.
  • annularly arranged modules 11, 12, 13 is a first, substantially annular contact frame 50 and a second, substantially annular contact frame 60
  • the contact frames 50, 60 have
  • the ring heater 1 is positioned in the housing shell 2.
  • the housing shell 2 has a bottom 22 which is the case back, and an inside and an outside.
  • Housing inside is structured so that the modules 11, 12, 13 can be positioned therein.
  • webs 21 at the Inside the housing shell 2 pockets are formed, which can accommodate the modules 11, 12, 13.
  • the modules 11, 12, 13 are fitted into the housing shell 2 and clamped together in an annular manner such that this press fit causes the adjacent modules 11, 12, 13 to touch and a thermal series connection is present along the circle.
  • a thermal series connection of the radiating elements 11 with the heating elements 12 acting as heat sources therebetween is achieved.
  • Housing shell 2 prevents the radial movement of the clamped modules 11, 12, 13th
  • the housing cover 3 is placed on the housing shell 2 after the modules 11, 12 have been positioned in the housing shell 2.
  • the housing cover 3 prevents slipping out of the modules 10, 11, 12 and, like the back 22 on the housing shell 2 and the inside thereof with recesses 23, 33, 43 are provided. Through the recesses 23, 33, 43, the medium to be heated directly through the ribs 17 of
  • FIG. 3 shows the modules 11, 12, 13 in detail
  • Radiating elements 11 are cuboidal aluminum blocks with trenches on one side, which faces the free area 7 in this embodiment. Heat is generated by the adjacent heating module 12 via the ribs 17 formed thereby
  • One side of the radiating element 11 has two webs 15.
  • the opposite side 16 is flat.
  • FIG. 4 shows a detail of the ring heater 1 of FIG
  • Heating arrangement The arrangement of the modules 11, 12, 13 described above is readily apparent: the repetitive sequence of a radiating element 11, a heating element 12, a
  • the modules 11, 12, 13 are electrically conductively connected to each other, which is achieved by the contact between the modules 11, 12, 13 resulting from the press fit.
  • the supply of the supply voltage by means of the first and the second contact frame 50, 60. In this
  • the contact frames 50, 60 are not in this embodiment on the outer sides of all radiating elements 11, but only touch the contacts to be contacted
  • Radiating elements 11 This can be achieved by the diameter of the contact frame 50, 60 is greater than that
  • the contact frame 50, 60 are guided in the housing shell 2 or firmly anchored therein. In one embodiment, the
  • the heating arrangement is self-regulating.
  • Resistance heating elements by means of the contact frame 50, 60.
  • the contacted by the first contact frame 50 Radiating elements 11 are at the same potential.
  • the contacting of the second contact frame 60 radiating elements 11 are on another, the same potential. This results in a parallel connection of sections of the ring heater 1.
  • the sections extend between the first and second contact frames 50, 60 contacted radiating elements 11.
  • the parallel connection of sections allows the required for heating supply voltage to apply to the heating elements 12.
  • Figure 5 shows a section of the ring heater 1, which is arranged in the housing shell 2.
  • Housing shell 2 allow secure positioning of the modules 11, 12, 13. There are receiving areas for the
  • Radiating elements 11 are provided and for the heating elements 12.
  • the spring elements 13 are positioned in the recesses between two adjacent radiating elements 11. Due to its spring action, one force acts on the neighboring ones
  • Spring elements 13 between the radiating elements 11 and the heating elements 12 reaches a press fit, in which the adjacent modules 11, 12, 13 are clamped to each other, so that the modules 11, 12, 13 touch each other and there is a thermal and electrical connection.
  • the housing shell 2 prevents a radial outward movement of the clamped modules 11, 12, 13th
  • fastening devices are provided, by means of which the housing cover 3, the housing shell of the second closes, can be fixed on the housing shell 2. This can be achieved for example by elevations 24, which are positively and / or positively positioned in holes in the housing cover 3. Also snap connections are conceivable.
  • Embodiments can be combined.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizanordnung in Rahmenform.

Description

Beschreibung
Heizanordnung
Die Erfindung betrifft eine Heizanordnung.
Heizanordnungen werden beispielsweise in Heizlüftern in
Industrie und Haushalt oder bei der Lufterwärmung im Auto eingesetzt. Die Heizanordnungen können in Austrittsöffnungen verschiedener Querschnittsformen vorgesehen sein. Denkbar sind Heizungsanordnungen für kreisförmige, rechteckige oder
quadratische Querschnitte von Austrittsöffnungen oder Kanälen, durch die ein zu erwärmendes Medium, beispielsweise Luft, strömen kann. Die Heizanordnungen haben Wärme abstrahlende Teile, die in der Querschnittsfläche anordnet sind, sodass das zu erwärmende Medium beim Durchströmen der Querschnittsfläche erwärmt wird.
Eine alternative Heizanordnung ist Gegenstand des
Patentanspruchs 1: Die Heizanordnung ist in Rahmenform
ausgebildet .
Die rahmenförmige Heizungsanordnung ist so geformt, dass sie einen freien Bereich umschließt, der nicht zur Beheizung vorgesehen ist. Die Form des umschlossenen freien Bereichs kann beispielsweise rund, oval oder eckig sein; sie ist aber nicht darauf beschränkt.
In der rahmenförmigen Heizanordnung wird das strömende Medium in der durchströmten Querschnittsfläche beheizt. Die Erwärmung erfolgt randseitig des freien Bereichs durch die rahmenförmige Heizanordnung . Vorteilhafterweise ist die Heizanordnung in Ringform ausgebildet, sodass der umschlossene, freie Bereich im
Wesentlichen rund oder oval ist. Dies ermöglicht den Einsatz der Heizanordnung in Anwendungen, in denen kreisförmige
Austrittsöffnungen vorgesehen sind. Denkbar ist ein Einsatz in Heizlüftern .
In einer Ausgestaltung ist eine Mehrzahl von Modulen
vorgesehen, die um einen von der Heizanordnung umrahmten freien Bereich herum angeordnet sind, wobei die Module
zumindest ein Heizelement umfassen. Das Heizelement kann beispielsweise durch Anlegen einer Spannung erhitzt werden. Das Heizelement kann beispielsweise als PTC-
Widerstandsheizelement , also als Kaltleiter, ausgebildet sein. PTC steht für „positiver Temperaturkoeffizient". Bei Anlegen einer Spannung fließt ein Strom durch das PTC- Widerstandsheizelement , es erhitzt sich, wodurch sich sein Widerstand vergrößert, was wiederum den Stromfluss begrenzt. Auf Grund dieses Effekts kann das PTC-Widerstandsheizselement als selbst regelndes Heizelement wirken.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Module
Abstrahlelemente, wobei eines oder mehrere der Heizelemente zwischen zweien der Abstrahlelemente angeordnet ist.
Abstrahlelemente sind Wärme abstrahlende Module, die durch Wärmeübergang von einem benachbarten, warmen Modul, wie dem Heizelement erwärmt werden und diese Wärme abstrahlen. Die Abstrahlelemente haben vorteilhafterweise eine große
Oberfläche, insbesondere im Vergleich zu den Heizelementen, über die Wärme an das zu erwärmende Medium abgegeben wird. Das Vorsehen von Abstrahlelementen und Heizelementen ermöglicht einen modularen Aufbau der Heizanordnung mit optimierten Modulen. Die Heizelemente können eher kompakt aufgebaut sein, beispielsweise plättchenförmig . Die
Abstrahlelemente können hinsichtlich ihrer
Abstrahleigenschaften optimiert werden. Ein
Ausführungsbeispiel eines Abstrahlelements weist Rippen auf. Die Rippen können dem freien Bereich zugewandt oder in einer alternativen Ausgestaltung von diesem abgewandt sein. Ein anderes Ausführungsbeispiel ist mäanderförmig gefaltet; dies kann durch die Faltung eines Blechs erreicht werden. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist die Oberfläche stark
vergrößert gegenüber einem kompakten Körper wie einem Quader. Die vorbei strömende Luft kommt mit einer großen Oberfläche in Berührung, an der sie erwärmt wird. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel des Abstrahlelements sind anstatt Rippen Durchbrüche vorgesehen, durch die die Luft strömen kann. Ein zur Wärmeabstrahlung geeigneter Körper kann beispielsweise aus einem Lochblech gefertigt sein.
Die Heizelemente können mit den Abstrahlelementen elektrisch leitend verbunden sein. Zumindest eines der Heizelemente ist elektrisch leitend mit den benachbarten Abstrahlelementen verbunden. Eine solche elektrisch leitende Verbindung wird bereits erreicht, wenn das Heizelement das benachbarte
Abstrahlelement, welches aus elektrisch leitendem Material geformt ist, berührt. Dies erlaubt sowohl das Heizelement über die benachbarten Abstrahlelemente mit Spannung zu versorgen als auch mehrere Heizelemente, zwischen denen Abstrahlelemente vorgesehen sind, räumlich in Reihe und elektrisch parallel zu schalten . Vorteilhafterweise ist mindestens ein Kontaktrahmen, der mindestens eines der Module elektrisch kontaktiert,
vorgesehen. Über den Kontaktrahmen wird ein
Versorgungspotenzial an das Modul angelegt, welches elektrisch kontaktiert wird. Die Kontaktierung kann durch Berührung zwischen dem Kontaktrahmen und dem zu kontaktierendem Modul erfolgen. Zum Anlegen eines weiteren Versorgungspotenzials ist vorteilhafterweise ein weiterer Kontaktrahmen vorgesehen. Die angelegte Versorgungsspannung ergibt sich aus der
Potenzialdifferenz .
In einer Ausführungsform verläuft der Kontaktrahmen an den Seiten der Module, die dem freien Bereich zugewandt sind.
Alternative verläuft der Kontaktrahmen an den Seiten der
Module, die vom freien Bereich abgewandt sind. Der
Kontaktrahmen kann eine Stützfunktion für die Module haben, beispielsweise wenn ein erster Kontaktrahmen auf der vom freien Bereich abgewandten Seite verläuft und ein zweiter Kontaktrahmen auf der dem freien Bereich zugewandten Seite verläuft. Alternativ können beide Kontaktrahmen entlang der dem freien Bereich zugewandten Seite verlaufen oder entlang der dem freien Bereich abgewandten Seite verlaufen; letzteres würde die Wärmeabstrahlung in den freien Bereich nicht
beeinflussen .
Vorteilhafterweise weist der Kontaktrahmen eine Isolierung in Bereichen auf, die benachbart zu nicht zu kontaktierenden Modulen sind. Mit anderen Worten: Im Bereich des zu
kontaktierenden Moduls ist keine Isolierung vorgesehen. Die Isolierung verhindert unbeabsichtigte Kontaktierungen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Module entlang zumindest eines Abschnitts des Rahmenverlaufs aneinander geklemmt, sodass sie in kraftschlüssig in ihrer Position gehalten werden. Wegen der Klemmung berühren sich benachbarte Module, sodass sowohl ein guter Wärmeübergang von den
Heizelementen zu den Abstrahlelementen als auch eine
elektrische Verbindung zwischen den Modulen erreicht wird. Zur Verbesserung der Pressanpassung können Federelemente
vorgesehen sein, welche kraftschlüssig zwischen zwei andere Module, vorzugsweise zwischen zwei Abstrahlelemente, geklemmt sind. Vorteilhafterweise sind die Abstrahlelemente und die Federelemente elektrisch leitend. In einem Ausführungsbeispiel sind die Federelemente aus vorgebogenem Federstahl gefertigt, der beim Positionieren zwischen zwei Modulen eine
Druckspannung auf diese überträgt.
In einer Ausgestaltung ist ein rahmenförmiges Gehäuse
vorgesehen, in dem die Module angeordnet sind. Die aneinander geklemmten Module sind vorteilhafterweise gegen zumindest eine Wand des Gehäuses gepresst, um sie in ihrer Position zu halten. Bei einem runden Gehäuse sind die Module
beispielsweise gegen die Gehäuseaußenseite gepresst.
Vorteilhafterweise hat das rahmenförmige Gehäuse eine dem freien Bereich zugewandte Innenseite und eine davon abgewandte Außenseite sowie senkrecht zur Innenseite gewandte Vorder- und Rückseiten. Zumindest eine der Seiten hat Aussparungen, durch die das zu erwärmende Medium in Kontakt mit den Modulen kommen kann. In einer Ausgestaltung ist die Gehäuseinnenseite
geschlossen, sodass das die Wärme zumindest über eine der anderen Seiten, beispielsweise die Außenseite, abgestrahlt wird. In einer anderen Ausführungsform sind Innen- und
Außenseite geschlossen, sodass das Gehäuse über Vorder- und Rückseite axial durchströmt werden kann. Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erklärt.
Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer ringförmigen
Heizanordnung,
Figur 2 eine Explosionszeichnung der ringförmigen
Heizanordnung,
Figur 3 Module der Heizanordnung,
Figur 4 einen Ausschnitt aus einem Ringheizer der
Heizanordnung und
Figur 5 einen Ausschnitt des Ringheizers in einer
Gehäuseschale .
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Heizanordnung in Ringform mit Selbstregelverhalten. Die Heizanordnung umfasst einen Ringheizer 1, der ringförmig in einem Gehäuse 2, 3 angeordnet ist. Der vom Ring umschlossene freie Bereich 7 ist für die Positionierung von Heizmitteln nicht verfügbar.
Der Ringheizer 1 strahlt Wärme ab, die das Medium,
beispielsweise Luft, im durchströmten Querschnitt, in dem die Abstrahlelemente 11 angeordnet sind, erwärmen kann. Der
Ringheizer 1 ist in einem ringförmigen, konzentrischen Gehäuse mit einer Gehäuseschale 2 und einem Gehäusedeckel 3
angeordnet. Der Ringheizer 1 und das Gehäuse 2, 3 verlaufen um den freien Bereich 7, der frei von Teilen der Heizanordnung ist . Das Gehäuse 2, 3 hat eine dem freien Bereich zugewandte
Innenseite, eine davon abgewandte Außenseite sowie eine
Vorder- und Rückseite, die im Wesentlichen senkrecht zu Innen- und Außenseite sind. Innen-, Außen- und Rückseite sind Teil der Gehäuseschale 2. Der Gehäusedeckel 3 dient als
Vorderseite. In der Innenseite sowie in der Vorder- und
Rückseite sind Aussparungen 33, 43 vorgesehen, durch die Wärme ungehindert abgestrahlt werden kann. Das Gehäuse 2, 3 kann aus Kunststoff gefertigt sein.
Figur 2 zeigt eine Explosionszeichnung der in Figur 1
dargestellten Heizanordnung.
Der Ringheizer 1 umfasst eine Vielzahl von Modulen 11, 12, 13. Die Module umfassen Heizelemente 12, die sich bei Anlegen einer Spannung erwärmen. Als Heizelemente 12 können PTC- Widerstandsheizelemente vorgesehen sein, welche in diesem Ausführungsbeispiel als quaderförmige Keramikplättchen
ausgebildet sind. Als Material kommt beispielsweise
Bariumtitanat-Keramik in Frage.
Ferner sind Abstrahlkörper 11 vorgesehen, die geeignet sind Wärme von der Heizelementen 12 abzuführen und abzustrahlen. Die Abstrahlkörper 11 umfassen Rippen 17, über die Wärme in durchströmter Richtung abgestrahlt wird. In diesem
Ausführungsbeispiel sind die Abstrahlelemente 11 aus Metall, beispielsweise Aluminium, geformt.
Federelemente 13 bewirken bei Verformung eine der Verformung entgegenwirkende Kraft. In einem Ausführungsbeispiel sind die Federelemente 13 als vorgebogene Federstahlplättchen geformt. Der Ringheizer 1 umfasst die Vielzahl von ringförmig, nebeneinander angeordneten Abstrahlelementen 11, Heizelementen 12 und Federelementen 13.
Die Abstrahlelemente 11 sind über den gesamten Kreisring verteilt um den freien Bereich 7 angeordnet. Zwischen den Abstrahlelementen 11 sind Heizelemente 12 und Federelemente 13 angeordnet. Jeweils ein Heizelement 12 befindet sich zwischen zwei Abstrahlelementen 11. Zur elektrischen und thermischen Kontaktierung über eine Presspassung befinden sich zwischen den Abstrahlelementen 11 Federelemente 13, die ebenfalls über den Kreisumfang verteilt angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist zwischen zweien der Abstrahlelementen 11 entweder ein Heizelement 12 oder ein Federelemente 13 angeordnet. Heiz- und Federelemente 12, 13 wechseln einander ab.
Um die ringförmig angeordneten Module 11, 12, 13 ist ein erster, im Wesentlichen ringförmiger Kontaktrahmen 50 und ein zweiter, im Wesentlichen ringförmiger Kontaktrahmen 60
angeordnet. An die Kontaktrahmen 50, 60 kann über radial nach außen gerichtete Kontaktlaschen 51, 61 eine Spannung angelegt werden. Die Kontaktlaschen 51, 61 sind durch die Gehäuseschale 2 nach außen geführt. Die Kontaktrahmen 50, 60 weisen
Kontaktbereiche 52, 62 auf, mittels derer die Module jeweils abwechselnd elektrisch mit den Kontaktrahmen 50, 60 verbunden sind, um eine Parallelschaltung zu ermöglichen.
Der Ringheizer 1 ist in der Gehäuseschale 2 positioniert. Die Gehäuseschale 2 hat einen Boden 22, der die Gehäuserückseite ist, sowie eine Innen- und eine Außenseite. Die
Gehäuseinnenseite ist derart strukturiert, dass die Module 11, 12, 13 darin positioniert werden können. Durch Stege 21 an der Innenseite der Gehäuseschale 2 werden Fächer geformt, die die Module 11, 12, 13 aufnehmen können.
Die Module 11, 12, 13 sind derart in die Gehäuseschale 2 eingepasst und ringförmig aneinander geklemmt, dass diese Presspassung bewirkt, dass sich die benachbarten Module 11, 12, 13 berühren und eine thermische Reihenschaltung entlang des Kreises vorliegt. Es wird eine thermische Reihenschaltung der Abstrahlelemente 11 mit den dazwischen liegenden als Wärmequellen wirkenden Heizelementen 12 erzielt. Die
Gehäuseschale 2 verhindert die radiale Bewegung der aneinander geklemmten Module 11, 12, 13.
Der Gehäusedeckel 3 wird auf die Gehäuseschale 2 aufgesetzt, nachdem die Module 11, 12 in der Gehäuseschale 2 positioniert worden sind. Der Gehäusedeckel 3 verhindert ein Herausrutschen der Module 10, 11, 12 und ist ebenso wie die Rückseite 22 an der Gehäuseschale 2 und deren Innenseite mit Aussparungen 23, 33, 43 versehen. Durch die Aussparungen 23, 33, 43 kann das zu erwärmende Medium direkt durch die Rippen 17 der
Abstrahlelemente 11 hindurchströmen. Dies verbessert die
Wärmeabgabe .
Figur 3 zeigt detailliert die Module 11, 12, 13. Die
Abstrahlelemente 11 sind quaderförmige Aluminiumblöcke mit Gräben auf einer Seite, die in diesem Ausführungsbeispiel dem freien Bereich 7 zugewandt ist. Über die dadurch geformten Rippen 17 wird Wärme vom benachbarten Heizmodul 12
abgestrahlt. Eine Seite des Abstrahlelements 11 weist zwei Stege 15 auf. Die gegenüberliegende Seite 16 ist eben. Bei der Montage werden benachbarte Abstrahlelemente 11 so
positioniert, dass die Seiten mit den Stegen 15 einander zugewandt sind und eine Aussparung bilden, in der das Federelement 13 positioniert werden kann. Die Stege 11
erleichtern die Montage und verhindern ein Verrutschen des Federelements 13. Dem Heizelement 12 sind die ebenen Seiten 16 benachbarter Abstrahlelemente 11 zugewandt, um einen möglichst großflächigen Kontakt mit guter Wärmeübertragung zu
ermöglichen .
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus dem Ringheizer 1 der
Heizanordnung. Die oben beschriebene Anordnung der Module 11, 12, 13 ist gut erkennbar: die sich wiederholende Abfolge von einem Abstrahlelement 11, einem Heizelement 12, einem
Abstrahlelement 11 und einem Federelement 13.
Die Module 11, 12, 13 sind elektrisch leitend miteinander verbunden, was durch die von der Presspassung herrührende Berührung zwischen den Modulen 11, 12, 13 erreicht wird. Die Zuführung der Versorgungsspannung erfolgt mittels des ersten und des zweiten Kontaktrahmens 50, 60. In diesem
Ausführungsbeispiel verlaufen die als Ringstreifen
ausgebildeten Kontaktrahmen 50, 60 an der von der
Ringinnenseite abgewandten Seite der Module 11, 12, 13.
Ein elektrischer Kontakt besteht nur zwischen einem Teil
Abstrahlelemente 11 und den Kontaktrahmen 50, 60. Die
Kontaktierung erfolgt durch wechselseitige Kontaktgabe der Kontaktrahmen 50, 60 mit den Abstrahlelementen 11. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedes vierte Abstrahlelement 11 berührt, wobei die vom ersten Kontaktrahmen 50 berührten
Abstrahlelemente 11 um zwei Abstrahlelemente 11 versetzt sind gegenüber den vom zweiten Kontaktrahmen 60 berührten
Abstrahlelementen 11. Die Kontaktrahmen 50, 60 liegen in diesem Ausführungsbeispiel nicht auf den Außenseiten aller Abstrahlelemente 11 auf, sondern berühren lediglich die zu kontaktierenden
Abstrahlelemente 11. Dies kann erreicht werden, indem der Durchmesser der Kontaktrahmen 50, 60 größer ist als der
Durchmesser der kreisförmig angeordneten Module 11, 12, 13; lediglich in den Bereichen der zu kontaktierenden Module haben die Kontaktrahmen 50, 60 radial einwärts gewölbte
Kontaktbereiche 52, 62, mittels derer die Abstrahlelemente 11 elektrisch kontaktiert werden. Diese Ausformung kann
stufenförmige, spitz oder rund sein oder eine andere Form haben. In einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) sind radial einwärts gerichtete Vorsprünge zur Kontaktierung vorgesehen. Die Kontaktbereiche 52, 62 sind so geformt, dass eine Federwirkung bei verbauten
Abstrahlelementen 11 einen ausreichenden elektrischen Kontakt erzielt .
Vorteilhafterweise sind die Kontaktrahmen 50, 60 bis auf die einwärts gewölbten Kontaktbereiche 52, 62 mit einer
elektrische Isolierung versehen, die die Kontaktrahmen 50, 60 umschließt oder lediglich auf ihrer Innenseite angebracht ist. Die Isolierung kann aus Kunststoff sein. Die Kontaktrahmen 50, 60 sind in der Gehäuseschale 2 geführt beziehungsweise fest darin verankert. In einem Ausführungsbeispiel sind die
Kontaktrahmen 50, 60 bis auf die Kontaktbereiche 52, 62 in der Gehäuseschale 2 vergossen oder eingespritzt.
Durch die Verwendung von PTC-Widerstandsheizelementen ist die Heizanordnung selbstregelnd. Die für die elektrische Auslegung erforderliche Parallelschaltung der PTC-
Widerstandsheizelemente erfolgt mittels der Kontaktrahmen 50, 60. Die vom ersten Kontaktrahmen 50 kontaktierten Abstrahlelemente 11 liegen auf einem selben Potenzial. Die vom zweiten Kontaktrahmen 60 kontaktierten Abstrahlelemente 11 liegen auf einem anderem, selben Potenzial. Dadurch ergibt sich eine Parallelschaltung von Abschnitten des Ringheizers 1. Die Abschnitte verlaufen zwischen den vom ersten und zweiten Kontaktrahmen 50, 60 kontaktierten Abstrahlelementen 11. Die Parallelschaltung von Abschnitten erlaubt die zur Erwärmung erforderliche Versorgungsspannung an die Heizelemente 12 anzulegen .
Figur 5 zeigt einen Ausschnitt aus dem Ringheizer 1, der in der Gehäuseschale 2 angeordnet ist.
Die stegförmigen Strukturen 21 an der Innenseite der
Gehäuseschale 2 ermöglichen eine sichere Positionierung der Module 11, 12, 13. Es sind Aufnahmebereiche für die
Abstrahlelemente 11 vorgesehen sowie für die Heizelemente 12. Die Federelemente 13 werden in den Aussparungen zwischen zwei benachbarten Abstrahlelementen 11 positioniert. Auf Grund ihrer Federwirkung wirkt eine Kraft auf die benachbarten
Module. Wegen der Vielzahl über den Ringheizer 1 verteilter Federelemente 13 entsteht eine Presspassung. Bei Einbau des Ringheizers 1 in die Gehäuseschale 2 wird durch die
Federelemente 13 zwischen den Abstrahlelementen 11 und den Heizelementen 12 eine Presspassung erreicht, bei der die benachbarten Module 11, 12, 13 aneinander geklemmt werden, sodass die Module 11, 12, 13 sich berühren und eine thermische und elektrische Verbindung besteht. Die Gehäuseschale 2 verhindert, eine radiale Auswärtsbewegung der aneinander geklemmten Module 11, 12, 13.
Des Weiteren sind Befestigungseinrichtungen vorgesehen, mittels derer der Gehäusedeckel 3, der die Gehäuseschale 2 verschließt, auf der Gehäuseschale 2 fixiert werden kann. Dies kann beispielsweise durch Erhebungen 24 erreicht werden, die in Löchern im Gehäusedeckel 3 kraft- und/oder formschlüssig positioniert werden. Auch Schnappverbindungen sind denkbar.
Es sei bemerkt, dass die Merkmale der geschilderten
Ausführungsbeispiele kombinierbar sind.
Bezugs zeichen
1 Ringheizer
2 Gehäuseschale
3 Gehäusedeckel
7 freier Bereich
11 Abstrahlelement
12 Heizelement
13 Federelement
15 Steg
16 ebene Seite
17 Rippe
50, 60 Kontaktrahmen
51, 61 Kontaktlasche
52, 62 Kontaktbereich
21 Steg
22 Gehäuserückseite
23, 33, 43 Aussparung
24 Erhöhung

Claims

Patentansprüche
1. Heizanordnung in Rahmenform.
2. Heizanordnung nach Anspruch 1 in Ringform.
3. Heizanordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Vielzahl von Modulen (11, 12, 13), die um einen von der Heizanordnung umrahmten freien Bereich (7) herum angeordnet sind, wobei die Module (11, 12, 13) zumindest ein Heizelement (12) umfassen.
4. Heizanordnung nach Anspruch 3, wobei die Vielzahl der
Module (11, 12, 13) Abstrahlelemente (11) umfasst, und wobei eines oder mehrere der Heizelemente (12) zwischen zweien der Abstrahlelemente (11) angeordnet ist.
5. Heizanordnung nach Anspruch 4, wobei zumindest eines der Heizelemente (12) elektrisch leitend mit den benachbarten Abstrahlelementen (11) verbunden ist.
6. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 mit
zumindest einem Kontaktrahmen (50, 60), der zumindest eines der Module (11, 12, 13) elektrisch kontaktiert.
7. Heizanordnung nach Anspruch 6, wobei der Kontaktrahmen (50, 60) an den Seiten der Module (11, 12, 13) verläuft, die dem freien Bereich (7) zugewandt sind, oder an den Seiten der Module (11, 12, 13) verläuft, die vom freien Bereich (7) abgewandt sind.
8. Heizanordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der
Kontaktrahmen (50, 60) eine Isolierung aufweist in Bereichen, die benachbart zu nicht zu kontaktierenden Modulen (11, 12, 13) sind.
9. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Module (11, 12, 13) entlang zumindest eines Abschnitts des Rahmenverlaufs aneinander geklemmt sind.
10. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die Vielzahl der Module (11, 12, 13) Federelemente (13) umfasst, welche zwischen zwei Module (11, 12) geklemmt werden.
11. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend ein rahmenförmiges Gehäuse (2, 3) .
12. Heizanordnung nach Anspruch 11, wobei das Gehäuse eine zum freien Bereich (7) gewandte Innenseite und eine davon
abgewandte Außenseite sowie Vorder- und Rückseiten hat, wobei zumindest eine der Seiten Aussparungen (23, 33, 43) hat.
13. Heizanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei die Abstrahlelemente (11) Rippen (17) aufweisen oder mäanderförmig gefaltet sind oder als Körper mit Durchbrüchen geformt sind.
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