DE10225949B4

DE10225949B4 - Elektrische Rohrheizung

Info

Publication number: DE10225949B4
Application number: DE2002125949
Authority: DE
Inventors: Johannes Popp; Martin Graf; Volker Sandtrock; Bernd Dipl.-Ing. Merz
Original assignee: APAG Elektronik AG; Sidler GmbH and Co
Current assignee: APAG Elektronik AG; Sidler GmbH and Co
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: DE10225949A1

Abstract

Elektrische Rohrheizung (1) zum Beheizen des durch ein Rohr (2) strömenden Fluids, bei der mindestens ein Heizelement (4, 5, 6) aus Kunststoff-Widerstandsmaterial im lichten Querschnitt des Rohrs (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass, gesehen in Strömungsrichtung (3) des Fluids, axial hintereinander eine Lochscheibe, eine Prallscheibe und eine Siebscheibe angeordnet sind, von denen mindestens eine als Heizelement (4, 5, 6) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Rohrheizung zum Beheizen des durch ein Rohr strömenden Fluids, bei der mindestens ein Heizelement aus Kunststoff-Widerstandsmaterial im lichten Querschnitt des Rohrs angeordnet ist.
Eine derartige elektrische Rohrheizung ist beispielsweise durch DE 37 16 142 A1 bekannt geworden.
Es besteht vorwiegend in der Automobil-Industrie das Problem des Mediumvereisens von Rohren oder rohrähnlichen Leitungen. Dies führt insbesondere zu einer Reduzierung des Mediumdurchsatzes oder aber auch zu einer mechanischen Beschädigung von stromabwärts liegenden Aggregaten (z.B. Turbolader).

Aus der eingangs genannten DE 37 16 142 A1 ist eine elektrische Rohrheizung zum Erhitzen von Dieselkraftstoff unter Verwendung eines schichtstoffförmigen Heizelements aus leitfähigem Polymer bekannt, mit dem der Dieselkraftstoff vor einer Filtration erhitzt wird. Das Heizelement enthält bevorzugt ein leitfähiges Polymer, welches sandwichartig zwischen zwei folienförmigen Metallelektroden angeordnet ist.

Weiterhin ist aus der CH 313229 eine Rohrheizung zum Vorwärmen der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine bekannt, um das Anlaufen der Maschine im kalten Zustand zu erleichtern. Die Rohrheizung weist ein oder mehrere hintereinander angeordnete elektrisch erhitzbare, aus Metallgaze gebildete Heizelemente auf, durch welche die Ansaugluft hindurchströmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrheizung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass der Wärmeübergang von den Heizelement auf das strömende Fluid gesteigert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass, gesehen in Strömungsrichtung des Fluids, axial hintereinander eine Lochscheibe, eine Prallscheibe und eine Siebscheibe angeordnet sind, von denen mindestens eine als Heizelement ausgebildet ist.

Durch diese Maßnahme wird das Fluid labyrinthartig an dem bzw. den Heizelementen vorbeigeleitet, wodurch die Heizoberfläche vergrößert und daher eine bessere Heizleistung bewirkt wird. Außerdem entsteht durch die labyrinthartige Führung eine Verwirbelung des Fluids, wodurch darin eventuell vorhandene Eispartikel verstärkt geschmolzen werden. Bevorzugt ist dabei der Durchmesser der Prallscheibe größer als der Lochdurchmesser der Lochscheibe und als der Siebdurchmesser der Siebscheibe.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind elektrische Anschlusskontakte als Einlegeteile in das bzw. jedes Heizelement eingebettet. Durch diese Maßnahme ist ein optimaler elektrisch leitender Kontakt zwischen den Anschlusskontakten und dem bzw. jedem Heizelement gegeben.

Vorzugsweise sind mehrere Heizelemente mit axialem Abstand nebeneinander auf zwei als Kontaktstäbe ausgebildeten Anschlusskontakten angeordnet, wobei die Kontaktstäbe auch zwischen den Heizelementen mit dem Kunststoff-Widerstandsmaterial umspritzt sein können. In diesem Fall können alle Heizelemente als ein einstückiges Spritzgussteil hergestellt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Es zeigen:
1 die erfindungsgemäße Rohrheizung in einem Längsschnitt;
2 ein als Siebscheibe mit eckigen Sieblöchern ausgebildetes Heizelement der Rohrheizung; und
3 ein als Siebscheibe mit runden Sieblöchern ausgebildetes Heizelement der Rohrheizung.
Die in 1 gezeigte Rohrheizung 1 ist in einem Rohr 2 angeordnet und dient zum Erwärmen der das Rohr 2 in Pfeilrichtung 3 durchströmenden Luft, um darin eventuell vorhandene Eispartikel zu schmelzen. Die geschmolzenen Eispartikel treten in flüssiger Form aus der Rohrheizung 1 aus, so dass sie in den stromabwärts angeordneten Aggregaten (z.B. im Turbolader eines Fahrzeugs) keine mechanische Beschädigung hervorrufen können.
Die Rohrheizung 1 umfasst drei scheibenförmige Heizelemente 4, 5, 6 aus elektrisch leitfähigem Kunststoff-Widerstandsmaterial, die koaxial zueinander und mit axialem Abstand nebeneinander im lichten Querschnitt des Rohrs 2 angeordnet sind, sowie zwei in den Heizelementen 4, 5, 6 eingebettete parallele Kontaktstäbe 7, die zugleich auch die Heizelemente in Position halten. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die aus dem Rohr 2 nach außen vorstehenden Enden der Kontaktstäbe 7 fließt ein elektrischer Strom über die Heizelemente 4, 5, 6, die sich dadurch erwärmen.
Das Rohr 2 ist aus zwei Rohrteilen 8, 9 unter Bildung eines erweiterten Ringraums 10 zusammengesteckt, in welchem die drei Heizelemente 4, 5 ,6 aufgenommen sind. Dabei liegt das hintere Heizelement 6 an einer Ringschulter 11 des einen Rohrteils 8 an. Das vordere Heizelement 4 ist als Lochscheibe, das mittlere Heizelement 5 als Prallscheibe und das hintere Heizelement 6 als Siebscheibe mit jeweils gleichem Außendurchmesser ausgebildet, welcher größer als der lichte Querschnitt des Rohrs 2 ist. Der Siebquerschnitt des als Siebscheibe ausgebildeten Heizelements 6 ist kleiner als der Außendurchmesser und entspricht im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa dem Lochdurchmesser des als Lochscheibe ausgebildeten Heizelements 4. Die Sieböffnungen 12 der Siebscheibe begrenzen die Korngröße der zu schmelzenden Eispartikel, falls diese nicht vollständig flüssig werden, d.h., die Maschenweite der Siebscheibe bestimmt die Größe der Restpartikel, die theoretisch stromabwärts noch vorhanden sein können. Die Sieböffnungen 12 können, wie in 2 und 3 gezeigt, insbesondere rund oder quadratisch sein.
Durch die Heizelemente 4, 5, 6 wird die im Rohr 2 strömende Luft, wie durch die Strömungspfeile 13 angedeutet, umgelenkt und gezwungen, labyrinthartig zwischen den Heizelementen 4, 5 radial nach außen in den erweiterten Ringraum 10 und von dort zwischen den Heizelementen 5, 6 wieder radial nach innen zu strömen. Dadurch treten eine verstärkte Luftverwirbelung und ein vergrößerter Oberflächenkontakt zwischen der Luft und den Heizelementen 4, 5, 6 auf, wodurch die Lufterwärmung nachhaltig gefördert wird und vorhandene Eispartikel schneller geschmolzen werden.

Claims

Elektrische Rohrheizung (1) zum Beheizen des durch ein Rohr (2) strömenden Fluids, bei der mindestens ein Heizelement (4, 5, 6) aus Kunststoff-Widerstandsmaterial im lichten Querschnitt des Rohrs (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass, gesehen in Strömungsrichtung (3) des Fluids, axial hintereinander eine Lochscheibe, eine Prallscheibe und eine Siebscheibe angeordnet sind, von denen mindestens eine als Heizelement (4, 5, 6) ausgebildet ist.
Rohrheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Prallscheibe kleiner als der lichte Querschnitt des Rohrbereichs ist, in dem die Prallscheibe angeordnet ist.
Rohrheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Prallscheibe größer als der Lochdurchmesser der Lochscheibe und als der Siebdurchmesser der Siebscheibe ist.
Rohrheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe, die Prallscheibe und die Siebscheibe jeweils als Heizelement (4, 5, 6) ausgebildet sind.
Rohrheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Heizelemente als ein einstöckiges Spritzgussteil ausgebildet sind.
Rohrheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Anschlusskontakte als Einlegeteile in das bzw. jedes Heizelement (4, 5, 6) eingebettet sind.
Rohrheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizelemente (4, 5, 6) mit axialem Abstand nebeneinander auf zwei als Kontaktstäbe (7) ausgebildeten Anschlusskontakten angeordnet ist.
Rohrheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. jedes Heizelement (4, 5, 6) in einem radial erweiterten Ringraum (10) des Rohrs (2) angeordnet ist.
Verwendung der Rohrheizung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Turbolader eines Fahrzeugs.