DE10316908A1

DE10316908A1 - Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE10316908A1
Application number: DE10316908A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hamburger; Werner Fassbinder
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG; Beru AG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG; BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2003-04-12
Filing date: 2003-04-12
Publication date: 2004-10-21
Also published as: KR20040088986A; US20040200830A1; EP1467597B1; US7087868B2; EP1467597A3; ATE411727T1; KR101019215B1; DE502004008244D1; EP1467597A2

Abstract

Um eine Heizvorrichtung zu schaffen, die in verschiedenen Leistungsstufen arbeiten kann, dennoch aber lediglich von einer Seite her kontaktiert werden muss, sieht die Erfindung eine Heizvorrichtung mit mindestens zwei plattenförmigen Keramikheizelementen, die auf gegenüberliegenden Flachseiten elektrisch kontaktiert werden, wobei auf mindestens einer Seite mindestens ein flacher elektrischer Leiter vorgesehen ist, vor, bei dem auf einer Seite der Elemente mindestens zwei Leiter elektrisch voneinander isoliert angeordnet sind, wobei jeder der Leiter mindestens mit einem Heizelement in Kontakt steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit mindestens zwei plattenförmigen Keramik-Hieizelementen, die auf gegenüberliegenden Flachseiten elektrisch kontaktiert werden, wobei auf mindestens einer Seite mindestens ein flacher elektrischer Leiter vorgesehen ist.

Gattungsgemäße Vorrichtungen sind beispielsweise aus der EP 379 837 A1 oder auch der EP 340 550 B1 bekannt.

In beiden Fällen liegen die elektrischen Heizelemente in einem isolierenden Rahmen, vorzugsweise aus Kunststoff, mit dem fest ein streifenförmiger elektrischer Leiter verbunden oder integriert ist und die Heizelemente direkt kontaktiert. Diese Anordnung ist im ersten Fall in einem Gehäuse aus einem U-förmigen Entnahmeteil, dessen U-Schenkel die andere Seite der Heizelemente direkt kontaktiert und einem auf dem Leiter aufgelegten Isolierstreifen gebildet. In diesem Falle erfolgt das Anpressen mittels auf diesem Gehäuse aufsitzenden Lamellen. Bei der zweitgenannten Druckschrift besteht das Gehäuse aus einem elektrisch leitenden Profilrohr, in das die Kontaktanordnung aus PTC-Elementen, Leiter und auf diesen aufgelegten Isolierstreifen eingelegt und das Gehäuse anschließend verpresst ist. Bei den genannten gattungsgemäßen Heizvorrichtungen können sämtliche Heizelemente nur gemeinsam beaufschlagt werden.

Aus der DE 199 33 013 ist eine Heizvorrichtung mit plattenförmigen Heizelementen bekannt – die in Erstreckungsrichtung der Heizelemente und auch der kontaktierenden Leiter zwei separat schaltbare Heizzonen aufweist. Allerdings sind hierzu die Heizleiter von zwei Stirnseiten der Vorrichtung her zu Kontaktieren oder aber in jeder Heizzone ein Teil der Heizelemente fortzulassen, wodurch die Heizdichte bzw. spezifische Heizleistung in unnötiger Weise reduziert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Heizvorrichtungen dahingehend weiterzubilden, so dass bei optimaler spezifischer Heizleistung sämtliche Heizzonen lediglich von einer Stirnseite kontaktiert werden müssen.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einer Heizvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass auf einer Seite der Heizelemente mindestens zwei Leiter elektrisch voneinander isoliert angeordnet sind, wobei jeder der Leiter mindestens mit einem Heizelement in Kontakt steht.

Die Erfindung sieht also vor, dass im wesentlichen parallel und isoliert voneinander mehrere elektrische streifenförmige elektrische Leiter vorgesehen werden, die an einer Seite kontaktierbar sind, wobei der erste Leiter zu mindestens einem ersten Heizelement oder einer ersten Gruppe von Heiz elementen führt, ein auf diesem bzw. dieser abgewandten Seite des ersten Leiters parallel zu diesem geführter weiterer Leiter zu mindestens einem zweiten Heizelement oder einer zweiten Gruppe von Heizelementen geführt ist, ein aufdiesem bzw. diesen abgewandten Seite des zweiten Leiters eventuell angeordneter dritter Leiter weitergeführt ist zu mindestens einem dritten Heizelement oder einer dritten Gruppe von Heizelementen usw. und so jeder Leiter gegenüber den weiteren Heizelementen oder Gruppen von Heizelementen elektrisch isoliert ist, als der erste Leiter zu den zweiten und dritten Heizelementen bzw. Gruppen derselben usw.

Die Kontaktierung der Heizelemente durch die Leiter kann dabei direkt oder indirekt erfolgen. Bei direkter Kontaktierung ist/sind der oder die weiteren Leiter außer dem ersten Leiter zu den Heizelementen hin abgekröpft. Eine indirekte Kontaktierung kann über mindestens ein elektrisch leitendes Distanzstück zwischen der Ebene des Leiters und der diesem zugewandten Kontaktfläche des Heizelements oder aber mehrere leitende Distanzstücke bzw. ein Distanzstück und eine Kontaktplatte erfolgen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen sehen vor, dass Heizelemente, Leiter und ggf. Distanzstücke in dem Gehäuse verpresst angeordnet sind, wobei insbesondere das Gehäuse elektrisch leitend ausgebildet ist und zumindest eine Flachseite des Gehäuses in elektrischem Kontakt mit der dem mindestens einen Leiter abgewandten Flachseite mindestens eines Heizelements steht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung eines Heizregisters mit erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen;
2 in Seitenansicht die Darstellung zweier erfindungsgemäß erzielbarer Heizzonen des Heizregisters der 1;
3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;
4 eine vergrößerte Darstellung des Anschlußdetails einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;
6 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung; und
7 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.
In der 1 ist ein aus vier erfindungsgemäßen Einzel-Heizvorrichtungen 1 zusammengesetztes Heizregister R perspektivisch dargestellt. Die Einzel-Heizvorrichtungen 1 sind durch Querträger 10 miteinander verbunden. Neben Heizelementen sowie Halte- und Isolierelementen, die in den 5 bis 7 dargestellt und erläutert sind, finden sich als Profilrohre ausgebildete Gehäuse 2 der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 1 sowie Leiter 5.1, 5.2, die als Flachbleche ausgebildet sind und aus dem Gehäuse 2 herausragen. Der genaue Aufbau und das Zusammenwirken mit den Heizelementen ist ebenfalls weiter unten unter Bezug auf die 5 bis 7 beschrieben.
Durch die in den 5 bis 7 detaillierter dargestellte und unter Bezug auf diese Figuren erläuterte Ausgestaltung lassen sich bei einem aus erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen 1 gebildeten Heizregister R in der dargestellten Ausführungsform zwei Heizzonen (Zone 1 und Zone 2) schaffen, wie sie in der 2 dargestellt sind, die getrennt voneinander schaltbar sind, so dass also entweder nur die Zone 1 beheizt wird oder nur die Zone 2 oder aber beide Zonen.
Die 3 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung 1 mit dem Gehäuse 2 sowie den aus diesem herausragenden Leitern 5.1 und 5.2. Eine vergrößerte Darstellung des Endbereichs einer Heizvorrichtung 1 bzw. des Details A der 2 ist in der 4 dargestellt.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, dessen Material gut wärmeübertragend ist und vorzugsweise aus Metall besteht. Das Gehäuse 2 kann ein Rohr, vorzugsweise ein Profilrohr, mit an den inneren Aufbau 3 der Vorrichtung angepassten Querschnitt sein. Obere und untere Fläche sind vorzugsweise nach innen hin gegen den inneren Aufbau 3 der Vorrichtung konvex (nach außen hin konkav) verpresst.
Der innere Aufbau 3 der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 1 weist – im dargestellten Ausführungsbeispiel von unten nach oben gesehen – zunächst einen Isolierstreifen 4 auf, der auf einer unteren Deckfläche 2a des Gehäuses 2 innerhalb desselben aufliegt. Von einer Stirnseite 2c des Gehäuses erstreckt sich ein streifenförmiger elektrischer Leiter 5.2 mit aus dem Gehäuse 2 herausragendem Ende 5.2a.
Mit Abstand zu dem Leiter 5.2 – im dargestellten Ausführungsbeispiel oberhalb desselben – sind zwei plattenförmige keramische Heizelemente 6.1 und 6.2 vorgesehen, die mit einer Flachseite 6.1a, 6.2a direkt an der oberen Deckfläche 2b des Gehäuses anliegen. Auf seiner der Deckwand 2b abgewandten (unteren) Fläche 6.1b wird das ersten Heizelement 6.1 durch einen weiteren streifenförmigen elektrischen Leiter 5.1 kontaktiert, der mit seinem Ende 5.1a an der gleichen Seite aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist, wie der elektrische Leiter 5.2. Zur Isolierung der beiden Leiter 5.1 und 5.2 sowie zur Überbrückung des Abstandes zwischen diesen ist zwischen diesen im Bereich des Heizelements 6.1 ein isolierendes Distanzstück 7.1 vorgesehen.
Im Bereich des zweiten Heizelements 6.2 sind zwischen diesem und dem zweiten elektrischen Leiter 5.2 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kontaktplatte 5.3 und ein elektrisch leitendes Distanzstück 7.2 vorgesehen. Die Stirnseiten des Gehäuses können vergossen sein, wobei, wie gesagt, die beiden Leiter 5.1 und 5.2 mit ihren Enden 5.1a und 5.2a an der Stirnseite des Gehäuses aus diesem herausgeführt sind.
Damit können das erste Heizelement 6.1 und das zweite Heizelement 6.2 von einer einzigen Stirnseite des Gehäuses 2 her separat mit Spannung beaufschlagt und so erhitzt werden. Statt eines ersten Elements 6.1 und eines zweiten Heizelements 6.2 – wie sie der Übersichtlichkeit halber lediglich in der Zeichnung dargestellt sind – können auch mehrere erste Heizelemente 6.1 und mehrere zweite Heizelemente 6.2 vorgesehen sein, die in gleicher Weise separat kontaktiert und mit Spannung beaufschlagt werden können. Es können auch mehr als zwei separat kontaktierte und mit Spannung beaufschlagbare einzelnen Heizelement oder mehrere entsprechende Gruppen von Heizelementen (beispielsweise drei oder mehr) vorgesehen sein, wobei hierzu beispielsweise auf der den Heizelementen abgewandten Seite des zweiten Leiters 5.2 ein dritter Heizleiter an der Anschlussseite (bei 5.1a, 5.2a) isoliert innerhalb des Gehäuses 2 hindurchgeführt ist und auf der der Anschlussseite abgewandten Seite mit ein oder mehreren Heizelementen in elektrisch leitendem Kontakt steht.
Sowohl der Leiter 5.1 als auch die Kontaktplatte 5.3 sind in einem mittleren Freiraum eines Rahmens 8 gehalten, wobei insbesondere die Leiter beispielsweise in den Rahmen 8 eingespritzt oder von diesem umgespritzt sein können und der Rahmen 8 den Leiter 5.1 und die Kontaktplatte 5.3 in senkrechter Richtung zu deren Flachseiten überragt und in derart auch die Heizelemente 6.1 und 6.2 sowie Distanzstücke 7.1 und 7.2 umfasst und positioniert.
Auch der weitere Leiter 5.2 kann in einen solchen Rahmen eingefasst sein.
Der Aufbau der Heizvorrichtungen 1 der 6 und 7 ist grundsätzlich ähnlich und im Bereich des ersten Heizelements 6.1 identisch dem Aufbau des Heizkörpers der 5. Die Ausgestaltung der 6 unterscheidet sich von der Ausgestaltung der 5 dadurch, dass der zweite Leiter 5.2 im Bereich des zweiten Heizelements 6.2 zum Heizelement 6.2 hin abgekröpft ist, so dass nur ein Distanzstück 7.2' zwischen dem abgekröpften Bereich 5.2b des zweiten Heizleiters 5.2 und des Isolierstreifen 4 vorgesehen sein muss, wobei das Distanzstück 7.2' leitend oder nichtleitend sein kann, vorzugsweise nichtleitend. Bevorzugt kann das Distanzstück 7.2' mit dem Isolierstreifen 4 auch eine bauliche Einheit bilden und aus einem Stück, beispielsweise aus gespritzter Keramik, hergestellt sein. Vorteilhaft ist hier eine weitere Reduzierung der Einzelteile.
Bei der Ausgestaltung der 7 ist die Kontaktplatte 5.3 und das elektrisch leitende Distanzstück 7.2 aus 5 durch ein einstöckiges elektrisch leitendes Distanzstück 7.2'' ersetzt, das ebenfalls in den Halterahmen 8 eingespritzt sein kann. Diese sich dadurch ergebende Ausgestaltung ist besonders bevorzugt, da sie die Vorteile einer Reduzierung von Einzelteilen mit einer einfachen Realisierung bei der Herstellung vereint.

1: Heizvorrichtung
2: Gehäuse
2a: Deckfläche
2b: Deckfläche
2c: Stirnseite
3: Aufbau
4: Isolierstreifen
5.1, 5.2: Leiter
5.1a: Leiterende
5.2a: Leiterende
5.2b: abgekröpfter Bereich von (5.2)
5.3: Kontaktplatte
6.1: Heizelement
6.2: Heizelement
6.1a: Flachseite
6.2a: Flachseite
7.1: Distanzstück (isolierend)
7.2: Distanzstück (leitend)
7.2': Distanzstück (leitend oder isolierend)
7.2'': Distanzstück (leitend)
8: Rahmen
10: Träger
Detail: A
R: Heizregister

Claims

Heizvorrichtung mit mindestens zwei plattenförmigen Keramik-Heizelementen (6.1, 6.2), die auf gegenüberliegenden Flachseiten elektrisch kontaktiert werden, wobei auf mindestens einer Seite mindestens ein flacher elektrischer Leiter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite der Heizelemente (6.1, 6.2) mindestens zwei Leiter (5.1, 5.2) elektrisch voneinander isoliert angeordnet sind, wobei jeder der Leiter (5.1, 5.2) mindestens mit einem Heizelement (6.1, 6.2) in Kontakt steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (5.1, 5.2) direkt mit einem Heizelement (6.1, 6.2) in Kontakt steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (5.1, 5.2) indi rekt mit einem Heizelement (6.2) in Kontakt steht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (5.2) über mindestens ein elektrisch leitendes Distanzstück (7.2, 7.2'') mit mindestens einem Heizelement (6.2) in Kontakt steht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (5.2) über mindestens ein elektrisch leitendes Distanzstück (7.2) sowie eine Kontaktplatte (5.3) mit einem Heizelement in Kontakt steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrischer Leiter (5.1, 5.2) und/oder eine elektrisch leitende Kontaktplatte (5.3) an ihrem Umfang durch mindestens einen isolierenden Rahmen (8) gehalten sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrischer Leiter (5.1, 5.2) und/oder ein elektrisch leitendes Distanzstück (7.2, 7.2'') an ihrem Umfang durch mindestens einen isolierenden Rahmen (8) gehalten sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Leiter (5.1, 5.2) durch zumindest ein zwischen ihnen angeordnetes isolierendes Distanzstück (7.1) voneinander elektrisch isoliert sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (5.2) einen zu mindestens einem Heizelement hin abgekröpften Bereich (5.2b) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrischen Leiter (5.1, 5.2) lediglich von einer Stirnseite (2c) des Gehäuses (2) her kontaktiert werden.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Heizelemente (6.1, 6.2) und Leiter (5.1, 5.2) sowie ggf. Distanzstücke (7.1, 7.2, 7.2', 7.2'') in einem Gehäuse (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Heizelemente (6.1, 6.2), Leiter (5.1, 5.2) und ggf. Distanzstücke (7.1, 7.2, 7.2',7.2'') in dem Gehäuse (2) verpresst angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) elektrisch leitend ausgebildet ist und zumindest eine Flachseite des Gehäuses (2) in elektrischem Kontakt mit der dem mindestens einen Leiter (5.1, 5.2) abgewandten Flachseite mindestens eines Heizelements (6.1, 6.2) steht.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der elektrischen Leiter (5.1, 5.2) und/oder ein elektrisch leitendes Distanzstück (7.2) von einem isolierenden Halterahmen für die Heizelemente (6.1, 6.2) umspritzt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Heizvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst mindestens ein elektrischer Leiter (5.1, 5.2) und/oder ein elektrisch leitendes Distanzstück (7.2) mit einem isolierenden Halterahmen für die Heizelemente (6.1, 6.2) umspritzt wird.