DE102016107035B4 - Heizstab - Google Patents

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Abstract

Heizstabmit einer Anzahl keramischer Heizelemente (1),einem ersten streifenförmigen Kontaktblech (2),einem zweiten streifenförmigen Kontaktblech (3) undeinem Gehäuse (9), in welchem die Anzahl der Heizelemente (1) und die Kontaktbleche (2, 3) angeordnet sind, wobeidas erste Kontaktblech (2) elektrisch nur einen ersten Teil der Anzahl der Heizelementen (1) kontaktiert,das zweite Kontaktblech (3) elektrisch einen zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente (1) kontaktiert, unddas zweite Kontaktblech (3) einen schmalen Abschnitt (3a), der neben dem ersten Kontaktblech (2) angeordnet ist, und einen breiten Abschnitt, der den zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente (1) kontaktiert, aufweist,dadurch gekennzeichnet, dasseine Isolationsschicht (7) zwischen dem schmalen Abschnitt (3a) des ersten Kontaktblechs (3) und dem ersten Teil der Anzahl der Heizelemente (1) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizstab. Ein Heizstab gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in EP 1 452 357 A1 offenbart. Ähnliche Heizstäbe sind aus DE 10 2004 050 237 A1 sowie DE 103 16 908 A1 bekannt. Derartige Heizstäbe können beispielsweise zum Beheizen des Innenraums von Fahrzeugen verwendet werden.
  • In Fahrzeugen kann die Heizleistung derartiger Heizstäbe durch Pulsweitmodulation der an den Heizstab angelegten Spannung eingestellt werden. Dies erfordert eine recht komplizierte Steuerung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es aufzuzeigen, wie die Heizleistung eines Heizstabs mit weniger Steuerungsaufwand angepasst werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Heizstab gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Heizstab kontaktiert ein erstes Kontaktblech elektrisch nur einen ersten Teil der Anzahl Heizelemente des Heizstabs, während ein zweites Kontaktblech einen zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente kontaktiert. Wenn also eine Spannung nur an das erste Kontaktblech angelegt wird, werden nur einige der Heizelemente aktiviert, d.h. von Strom durchflossen und erzeugen Wärme. Indem eine Spannung an beide Kontaktbleche angelegt wird, können alle Heizelemente aktiviert und somit eine größere Heizleistung genutzt werden.
  • Ein erfindungsgemäßer Heizstab hat somit drei Anschlüsse, nämlich zum Anlegen einer Spannung an das erste Kontaktblech, zum Anlegen einer Spannung an das zweite Kontaktblech und einen Masseanschluss. Bekannte Heizstäbe haben nur zwei Anschlüsse, da Spannung entweder an alle Heizelemente oder an gar keines angelegt wird.
  • Bevorzugt kontaktiert das zweite Kontaktblech nur den zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente und ist elektrisch von dem ersten Teil der Anzahl der Heizelemente isoliert. Dann ist es möglich, entweder den ersten Teil oder den zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente zu aktivieren oder alle Heizelemente zu aktivieren.
  • Der erste Teil der Anzahl der Heizelemente und der zweite Teil der Anzahl der Heizelemente können zusammen alle Heizelemente des Heizstabs sein. Es ist auch möglich, dass ein zusätzliches Kontaktblech einen weiteren Teil der Anzahl der Heizelemente kontaktiert.
  • Erfindungsgemäß sind das erste Kontaktblech und das zweite Kontaktblech nebeneinander angeordnet. Das zweite Kontaktblech hat einen schmalen Abschnitt, der neben dem kürzeren ersten Kontaktblech angeordnet ist, und einen breiteren Abschnitt, der den zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente kontaktiert. Erfindungsgemäß ist eine Isolationsschicht zwischen dem schmalen Abschnitt und dem ersten Teil der Anzahl der Heizelemente angeordnet, sodass das zweite Kontaktblech den ersten Teil der Anzahl der Heizelemente nicht elektrisch kontaktiert.
  • Die Heizelemente können PTC-Heizelemente sein, bevorzugt auf der Basis von Bariumtitanat.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf in den beigefügten 2 bis 5 dargestellte Ausführungsbeispiele erläutert. Gleiche und einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
    • 1 eine Explosionsdarstellung eines Heizstabs, der kein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
    • 2 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Heizstabs;
    • 3 den Heizstab der 2 in einer perspektivischen Ansicht;
    • 4 ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt ohne Gehäuse; und
    • 5 eine Heizvorrichtung mit mehreren Heizstäben.
  • Der in 1 gezeigte Heizstab weist mehrere Widerstandsheizelemente 1 auf, beispielsweise keramische PTC-Heizelemente auf Basis von Bariumtitanat. Ein erster Teil der Anzahl der Heizelemente, nämlich in 1 die ersten beiden Heizelemente von links, werden elektrisch von einem ersten streifenförmigen Kontaktblech 2 kontaktiert. Ein zweiter Teil der Anzahl der Heizelemente, nämlich in 1 das dritte bis fünfte Heizelement 1 von links, werden von einem zweiten streifenförmigen Kontaktblech 3 kontaktiert.
  • Das zweite Kontaktblech 3 ist über dem ersten Kontaktblech 2 angeordnet. Das erste Kontaktblech 2 und das zweite Kontaktblech 3 sind elektrisch voneinander durch eine Isolationsschicht 4, die zwischen ihnen angeordnet ist, isoliert. Das zweite Kontaktblech 3 hat eine Stufe 5 zwischen einem ersten Abschnitt, der über dem zweiten Kontaktblech 2 angeordnet ist, und einem zweiten Abschnitt, der den zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente 1 kontaktiert.
  • Die Heizelemente 1 sind in einem Kunststoffrahmen 6 gehalten. Der Kunststoffrahmen 6 hat auf einer Stirnseite zwei Aussparungen für einen Anschlussabschnitt des ersten Kontaktblechs 2 und des zweiten Kontaktblechs 3.
  • Die keramischen Heizelemente 1 können an Masse über ein Gehäuse 9 angeschlossen werden, in dem die Heizelemente 1, die Kontaktbleche 2, 3 und der Rahmen 6 angeordnet sind. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Heizelemente 1 über ein drittes Kontaktblechs 8 an Masse angeschlossen. Eine erste Seite der keramischen Heizelemente 1 steht mit dem dritten Kontaktblech 8 in elektrischer Verbindung. Die gegenüberliegende Seite der Heizelemente 1 wird von dem ersten Kontaktblech 2 bzw. dem zweiten Kontaktblech 3 kontaktiert. Der Kunststoffrahmen 6 hat eine weitere Aussparung für einen Anschlussabschnitt des dritten Kontaktblechs 8.
  • Die Kontaktbleche 2, 3, 8 sind elektrisch von dem Gehäuse 9 isoliert, das ein Profilrohr sein kann, beispielsweise aus Aluminium. Die Kontaktbleche 2, 3, 8 sind elektrisch von dem Gehäuse 9 durch Isolationsschichten isoliert, beispielsweise Kunststoffstreifen 10 und/oder Keramikstreifen 11.
  • 2 zeigt eine Explosionsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Heizstabs. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen durch das erste Kontaktblech 2 und das zweite Kontaktblech 3. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel von 1 ist das zweite Kontaktblech 3 nicht über dem ersten Kontaktblech 2 angeordnet. Stattdessen hat das zweite Kontaktblech 3 einen schmalen Abschnitt 3a der neben dem ersten Kontaktblech 2 angeordnet ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist das erste Kontaktblech 2 kürzer als das zweite Kontaktblech 3, sodass nur das zweite Kontaktblech 3 den zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente 1 erreichen kann.
  • Eine Isolationsschicht 7 kann zwischen dem schmalen Abschnitt 3a des zweiten Kontaktblechs 3 und den Heizelementen 1, die elektrisch nur von dem ersten Kontaktblech 2 kontaktiert werden, angeordnet seien. Auf diese Weise ist der schmale Abschnitt 3a des zweiten Kontaktblechs 3 elektrisch von dem ersten Teil der Anzahl der Heizelemente 1 isoliert. In 2 sind der erste Teil der Anzahl der Heizelemente die ersten beiden Heizelemente 1 von links.
  • 3 zeigt den Heizstab von 2 in einer perspektivischen Ansicht. Wie vorstehend erläutert, weist dieser Heizstab drei Anschlüsse auf, die den drei Kontaktblechen 2, 3, 8 entsprechen.
  • 4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heizstabs. Der Heizstab ist in 3 ohne das Gehäuserohr dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem Ausführungsbeispiel von 2 und unterscheidet sich von ihm im Wesentlichen darin, dass die Anschlussenden der Kontaktbleche 2, 3, 8 nicht bündig miteinander sind, sondern in Bezug auf die Längsrichtung des Gehäuses an unterschiedlichen Stellen enden.
  • 5 zeigt schematisch eine Heizvorrichtung mit mehreren Heizstäben 20. Die Heizstäbe 20 sind an Kühlelemente 21 angeschlossen, beispielsweise aus Wellblechen. Die Kühlelemente 21 und die Heizstäbe 20 sind in einem Rahmen 22 gehalten. Eine solche Heizvorrichtung kann verwendet werden, um Luft in Fahrzeugen zu erwärmen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizelement
    2
    Kontaktblech
    3
    Kontaktblech
    3a
    schmaler Abschnitt von Kontaktblech 3
    4
    Isolationsschicht
    5
    Stufe
    6
    Rahmen
    7
    Isolationsschicht
    8
    Kontaktblech
    9
    Gehäuse
    10
    Isolation
    11
    Isolation
    20
    Heizstab
    21
    Kühlelement
    22
    Rahmen

Claims (3)

  1. Heizstab mit einer Anzahl keramischer Heizelemente (1), einem ersten streifenförmigen Kontaktblech (2), einem zweiten streifenförmigen Kontaktblech (3) und einem Gehäuse (9), in welchem die Anzahl der Heizelemente (1) und die Kontaktbleche (2, 3) angeordnet sind, wobei das erste Kontaktblech (2) elektrisch nur einen ersten Teil der Anzahl der Heizelementen (1) kontaktiert, das zweite Kontaktblech (3) elektrisch einen zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente (1) kontaktiert, und das zweite Kontaktblech (3) einen schmalen Abschnitt (3a), der neben dem ersten Kontaktblech (2) angeordnet ist, und einen breiten Abschnitt, der den zweiten Teil der Anzahl der Heizelemente (1) kontaktiert, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolationsschicht (7) zwischen dem schmalen Abschnitt (3a) des ersten Kontaktblechs (3) und dem ersten Teil der Anzahl der Heizelemente (1) angeordnet ist.
  2. Heizstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Heizelemente (1) in einem Rahmen (6) gehalten sind, der an einer Schmalseite eine erste Aussparung für einen Anschlussabschnitt des ersten Kontaktblechs (2) und eine zweite Aussparung für einen Anschlussabschnitt des zweiten Kontaktblechs (3) aufweist.
  3. Heizstab nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein drittes Kontaktblech (8), das alle Heizelemente (1) der Anzahl der Heizelemente (1) kontaktiert, wobei der Rahmen an der Schmalseite eine dritte Aussparung für einen Anschlussabschnitt des dritten Kontaktblechs (8) aufweist.
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