DE102019201818A1

DE102019201818A1 - Heizvorrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Heizelementen

Info

Publication number: DE102019201818A1
Application number: DE102019201818.1A
Authority: DE
Inventors: Frank Baur; Andreas Bernhardt
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2020-08-13
Also published as: WO2020165080A1; US20220154973A1; CN113396640A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Heizelementen (1; 1a, 1b, 1c, 1d) aus einem zylinderförmigen Hohlkörper (2), auf dessen Mantel elektrische Heizwiderstände ausgebildet und an dessen Stirnseiten Anschlussstutzen (3a, 3b; 3a1, 3b1, 3a2, 3b2, 3a3, 3b3, 3a4, 3b4), zum Zu- und Abfluss eines Fluids angeordnet sind, wobei die Heizelemente (1; 1a, 1b, 1c, 1d) parallel zueinander angeordnet sind,wobei jeweils ein Anschlussstutzen (3a1, 3b1, 3a2, 3b2, 3a3, 3b3, 3a4, 3b4) eines Heizelements (1a, 1b, 1c , 1d) mit einem Anschlussstutzen (3a1, 3b1, 3a2, 3b2, 3a3, 3b3, 3a4, 3b4) eines anderen Heizelements (1a, 1b, 1c, 1d) verbunden ist, derart, dass die Heizelemente (1a, 1b, 1c, 1d)in Bezug auf eine Fluiddurchstömung in Reihe geschaltet sind mit einem ersten Anschlussstutzen als Gesamtzufluss-Anschlussstutzen (3a1) und einem zweiten Anschlussstutzen als Gesamtabfluss-Anschlussstutzen (3a4).

Description

Elektrische Heizungen für wasserführende rohr- oder schlauchförmige Leitungen sind bekannt. So gibt es beispielsweise Wasserleitungen in nicht kältegeschützten Räumen, bei denen das eigentliche Leitungsrohr mit Widerstandsdrähten umwickelt ist, um die herum zumeist eine Isolationsschicht angebracht ist.
Aus der DE 20 2011 110 917 U1 ist außerdem eine elektrisch beheizbare Fluidleitung für ein Fahrzeug bekannt.
Diese bekannten elektrischen Heizungen für wasserführende rohr- oder schlauchförmige Leitungen haben jedoch eine zumeist erhebliche Länge von einigen Metern und werden entweder konfektioniert - beispielsweise als Gartenschlauch - oder für den speziellen Anwendungsfall hergestellt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei elektrischen Heizungen für Elektrofahrzeuge eine kostengünstige Lösung zu finden, die je nach Anwendungsfall beziehungsweise Leistungsanforderung einfach konfektioniert werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach ist eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Heizelementen aus einem zylinderförmigen Hohlkörper gebildet, wobei auf dessen Mantel elektrische Heizwiderstände ausgebildet und an dessen Stirnseiten Anschlussstutzen zum Zu- und Abfluss eines Fluids angeordnet sind. Die Heizelemente sind dabei parallel zueinander angeordnet, wobei jeweils ein Anschlussstutzen eines Heizelements mit einem Anschlussstutzen eines anderen Heizelements verbunden ist, derart, dass die Heizelemente in Bezug auf eine Fluiddurchstömung in Reihe geschaltet sind mit einem ersten Anschlussstutzen als Gesamtzufluss-Anschlussstutzen und einem zweiten Anschlussstutzen als Gesamtabfluss-Anschlussstutzen.
Es können auf diese Weise also gleich große und gleich aufgebaute Heizelemente hergestellt werden, die dann je nach gewünschter Leistungsanforderung oder nach zur Verfügung stehendem Einbauraum entsprechend räumlich zueinander angeordnet werden und ihre Anschlussstutzen miteinander verbunden werden, so dass sie von einem zu beheizenden Fluid durchströmt werden können. Hierdurch kann ein sehr kompakter Aufbau erreicht werden, der trotzdem je nach Anwendungsfall aus vorkonfektionierten Elementen hergestellt werden kann.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist eine auf einem Schaltungsträger ausgebildete Ansteuerschaltung für die Heizelemente vorgesehen, wobei der Schaltungsträger zwischen den Heizelementen angeordnet ist.
In einer Alternative hierzu ist der Schaltungsträger mit der darauf ausgebildeten Ansteuerschaltung für die Heizelemente an einer Außenseite der Heizvorrichtung angeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen

1 ein Heizelement für eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung,
2 eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit vier Heizelementen, die in einer Ebene angeordnet und in Bezug auf eine Fluiddurchströmung in Reihe geschaltet sind,
3 eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit sieben Heizelementen, die in kompakter Bauweise angeordnet sind,
4 eine weitere erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit fünf Heizelementen, die in kompakter Bauweise angeordnet sind,
5 eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit vier Heizelementen und einem Schaltungsträger, der an einer Außenseite der Heizvorrichtung angeordnet ist und
6 eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit sechs Heizelementen und einem Schaltungsträger, der zwischen den Heizelementen angeordnet ist.

Ein Heizelement 1 gemäß 1 ist zylindrisch ausgebildet und hat einen kreisförmigen Querschnitt, wobei auch andere Querschnittsformen möglich sind.
Am Mantel 2 sind Heizwiderstände ausgebildet, die in vorteilhafter und einfacher Weise durch Kaltgassprühen hergestellt werden können. Das Heizelement 1 weist zwei Anschlussstutzen 3a, 3b auf, die an den Stirnseiten des Heizelements 1 ausgebildet sind und dem Zu- und Abfluss eines Fluids - beispielsweise Wasser - dienen.
2 zeigt, wie Heizelemente 1a bis 1d gemäß 1 in erfindungsgemäßer Weise zu einer Heizvorrichtung zusammengeführt werden können, indem ein Anschlussstutzen 3b1 eines ersten Heizelements 1a mit einem Anschlussstutzen 3b2 eines zweiten Heizelements 1b über eine erste Verbindungsleitung 4a verbunden wird und in gleicher Weise ein Anschlussstutzen 3a2 des zweiten Heizelements 1b mit einem Anschlussstutzen 3a3 eines dritten Heizelements 1c über eine zweite Verbindungsleitung 4b und ein Anschlussstutzen 3b3 des dritten Heizelements 1c mit einem Anschlussstutzen 3b4 eines vierten Heizelements 1d über eine dritte Verbindungsleitung 4c verbunden werden. Ein Anschlussstutzen 3a1 des ersten Heizelements 1a bilden dabei einen Gesamtzufluss-Anschlussstutzen und ein Anschlussstutzen 3a4 des vierten Heizelements 1d einen Gesamtabfluss-Anschlussstutzen.
In den weiteren Darstellungen der 3 bis 6 sollen die Heizelemente 1 in gleicher Weise miteinander verbunden sein, was jedoch nicht dargestellt ist. Diese Darstellungen zeigen verschiedene Anordnungen der Heizelemente zueinander, die die Vorteile der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung aus einheitlichen Heizelementen verdeutlichen sollen. So können je nach geforderter Leistungsklasse eine entsprechende Anzahl von Heizelementen 1 kompakt gemäß der 3, 4 und 6 oder je nach räumlicher Gegebenheit nebeneinander gemäß 5 angeordnet werden. Dabei kann auch ein Schaltungsträger 5, auf dem eine - nicht dargestellte - Ansteuerschaltung ausgebildet ist, zwischen den Heizelementen 1 gemäß 6 oder am Außenrand der Heizvorrichtung gemäß 5 angeordnet sein.
Die gesamte Heizvorrichtung kann dabei in einem Gehäuse 6, das in den 3 bis 6 nur angedeutet ist, verbaut sein.
Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung weist also Heizelemente mit einem Aufbau in Rohrform auf, die skalierbar und beliebig anzuordnen sind. Durch den modularen Aufbau sind mit immer den gleichartigen Heizelementen Heizvorrichtungen für verschiedene Leistungsklassen möglich. Das Aufbringen der Heizwiderstände auf den Rohrmantel ist auf einfache Weise durch z.B. Kaltgassprühen möglich. Durch den modularen Aufbau ist eine kostengünstige Herstellung möglich.
Strömungskanale zur Fluidführung können einfach in das Rohr eines Heizelements eingeschoben werden, dadurch entsteht ein flexibler, einfacher und leicht abzudichtender Aufbau.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202011110917 U1 [0002]

Claims

Heizvorrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Heizelementen (1; 1a, 1b, 1c, 1d) aus einem zylinderförmigen Hohlkörper (2), auf dessen Mantel elektrische Heizwiderstände ausgebildet und an dessen Stirnseiten Anschlussstutzen (3a, 3b; 3a1, 3b1, 3a2, 3b2, 3a3, 3b3, 3a4, 3b4), zum Zu- und Abfluss eines Fluids angeordnet sind, wobei die Heizelemente (1; 1a, 1b, 1c, 1d) parallel zueinander angeordnet sind, wobei jeweils ein Anschlussstutzen (3a1, 3b1, 3a2, 3b2, 3a3, 3b3, 3a4, 3b4) eines Heizelements (1a, 1b, 1c , 1d) mit einem Anschlussstutzen (3a1, 3b1, 3a2, 3b2, 3a3, 3b3, 3a4, 3b4) eines anderen Heizelements (1a, 1b, 1c, 1d) verbunden ist, derart, dass die Heizelemente (1a, 1b, 1c, 1d)in Bezug auf eine Fluiddurchstömung in Reihe geschaltet sind mit einem ersten Anschlussstutzen als Gesamtzufluss-Anschlussstutzen (3a1) und einem zweiten Anschlussstutzen als Gesamtabfluss-Anschlussstutzen (3a4).
Heizvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer auf einem Schaltungsträger (5) ausgebildeten Ansteuerschaltung für die Heizelemente (1a, 1b, 1c, 1d), wobei der Schaltungsträger (5) zwischen den Heizelementen angeordnet ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer auf einem Schaltungsträger (5) ausgebildeten Ansteuerschaltung für die Heizelemente (1a, 1b, 1c, 1d), wobei der Schaltungsträger (5) an einer Außenseite der Heizvorrichtung angeordnet ist.
Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektrischen Heizwiderstände durch Kaltgassprühen auf den Mantel aufgebracht sind.