DE202005021917U1 - Luftheizer - Google Patents
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Abstract
Heizeinsatz zum Erwärmen eines Luftstroms für elektrische Geräte oder Kraftfahrzeuge, umfassend:
ein Gehäuse (2) mit einem Lufteinlass (3) und einem Luftauslass (4),
ein elektrisches Widerstands-Heizelement (5), das in dem Gehäuse (2) zwischen dem Lufteinlass (3) und dem Luftauslass (4) angeordnet ist, und
eine Isolierplatte (8), die in dem Gehäuse (2) zwischen dem Heizelement (5) und einer Gehäusewand (10a, 10b) angeordnet ist,
zwei übereinander angeordneten Trägerplatten (6), die das Heizelement (5) tragen,
mehreren Abstandhaltern (21), die in Schlitze der Trägerplatten (6) eingeschoben sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstandshalter (21) jeweils durch beide Trägerplatten (6) hindurch ragen und Schultern (22, 23) zum Abstützen auf den Trägerplatten (6) aufweisen,
wobei Abstandhalter (21) von verschiedenen Seiten in die Trägerplatten (6) gesteckt sind, so dass mindestens ein Abstandhalter (21) mit seiner Schulter (22, 23) einer ersten Seite der Trägerplatten (6) zugewandt ist und mindestens ein weiterer Abstandhalter...
ein Gehäuse (2) mit einem Lufteinlass (3) und einem Luftauslass (4),
ein elektrisches Widerstands-Heizelement (5), das in dem Gehäuse (2) zwischen dem Lufteinlass (3) und dem Luftauslass (4) angeordnet ist, und
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zwei übereinander angeordneten Trägerplatten (6), die das Heizelement (5) tragen,
mehreren Abstandhaltern (21), die in Schlitze der Trägerplatten (6) eingeschoben sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstandshalter (21) jeweils durch beide Trägerplatten (6) hindurch ragen und Schultern (22, 23) zum Abstützen auf den Trägerplatten (6) aufweisen,
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Heizeinsatz zum Erwärmen eines Luftstroms für elektrische Geräte oder Kraftfahrzeuge, umfassend ein Gehäuse mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass, ein elektrisches Widerstands-Heizelement, das in dem Gehäuse zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass angeordnet ist, und eine Isolierplatte, die in dem Gehäuse zwischen dem Heizelement und einer Gehäusewand angeordnet ist, wobei zwischen dem Heizelement und der Isolierplatte ein Abstand besteht. Ein derartiger Heizeinsatz ist beispielsweise aus der
DE OS 25 02 406 bekannt. - Heizeinsätze der eingangs genannten Art werden beispielsweise für Heizlüfter, Haartrockner, Wäschetrockner oder auch in Kraftfahrzeugen verwendet, um einen Luftstrom zu erwärmen. Dazu wird mit einem Gebläse des Elektrogeräts Luft über den Lufteinlass und den Luftauslass durch den Heizeinsatz hindurch geblasen. In dem Heizeinsatz wird der Luftstrom an einem Heizelement vorbei geführt, bei dem es sich üblicherweise um zick-zack oder mäanderförmig gewendelten Widerstandsdraht handelt, der auf mindestens einer Trägerplatte angeordnet ist, welche die Wendelreihen fixiert.
- Zwischen dem Heizelement und dem Gehäuse ist eine Isolierplatte angeordnet, um das Gehäuse vor Kontakt mit dem Heizelement zu schützen. Zwischen dem Heizelement und der Isolierplatte besteht ein Abstand, damit die von dem Heizelement erzeugte Wärme möglichst vollständig von dem Luftstrom abgeführt werden kann. Kommt die Isolierplatte mit dem Heizelement in Kontakt, so wird es an dieser Stelle schlechter gekühlt, was zu einem Ausfall des Heizelements durch Überhitzung führen kann. Ferner kann durch eine damit verbundene Erhitzung der Isolierplatte ein unangenehmer Geruch entstehen. Die Isolierplatte muss deshalb in einem ausreichenden Abstand zu dem Heizelement angeordnet werden, so dass ein Kontakt zuverlässig vermieden werden kann.
- Derartige Heizeinsätze werden bereits seit vielen Jahrzehnten in unterschiedlichsten Geräten eingesetzt. Für praktisch alle Anwendungen besteht die Anforderung, eine benötigte Heizleistung mit einem möglichst kompakten Heizeinsatz und einer möglichst geringen Gebläseleistung zur Verfügung zustellen. Bei einer gegebenen Größe des Heizeinsatzes lässt sich die Heizleistung aber nicht ohne weiteres dadurch erhöhen, dass in dem Gehäuse weitere Heizelemente angeordnet werden, da die erzeugte Wärme durch den von dem Gebläse erzeugten Luftstrom abgeführt werden muss. Fügt man bei gleicher Größe des Heizeinsatzes mehr Heizelemente hinzu, so erhöht dies den Strömungswiderstand für den Luftstrom, so dass die erzeugte Wärme schlechter abgeführt werden kann und eine größere Gebläseleistung benötigt wird.
- Ebensowenig lassen sich Heizelemente bei einer gegebenen Heizleistung verkleinern, da dann eine erhöhte Temperatur zu einer zu großen Oberflächenbelastung und zu einem frühzeitigen Ausfall der Heizelemente führen würde.
- Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Heizeinsatz der eingangs genannten Art bei gleicher Heizleistung kompakter ausgeführt werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch einen Heizeinsatz mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
- Während im Stand der Technik gebräuchliche Isolierplatten vollkommen plan sind und deshalb dazu neigen, sich bei thermischer Ausdehnung zu dem Heizelement hin zu wölben, können Isolierplatten erfindungsgemäßer Heizeinsätze eine Stabilisierungsform haben, die dies verhindert. Deshalb kann bei einem erfindungsgemäßen Heizeinsatz der Abstand zwischen dem Heizelement und der Isolierplatte deutlich reduziert werden, ohne dass dadurch die Gefahr eines Kontakts der Isolierplatte mit dem Heizelement erhöht wird. Folglich kann ein erfindungsgemäßer Heizeinsatz bei gleichbleibender Heizleistung kompakter als ein Heizeinsatz nach dem Stand der Technik ausgeführt werden kann.
- Günstig ist es, wenn die Isolierplatte mit einer Vorspannung eingebaut wird, so dass durch die Vorspannung ein Mittelteil der Isolierplatte weg von dem Heizelement und hin zu der Gehäusewand gedrückt wird. Bei einer thermischen Ausdehnung verstärkt sich diese Vorspannung, so dass schon ein minimaler Abstand zwischen dem Heizelement und der Isolierplatte ausreicht, einen Kontakt zuverlässig zu verhindern.
- Eine Isolierplatte kann auf unterschiedliche Weise mit einer Stabilisierungsform versehen werden. Eine einfache Möglichkeit zum Erzeugen einer Stabilisierungsform besteht darin, die Isolierplatte bogenförmig zu wölben. In diesem Fall ist die Stabilisierungsform im wesentlichen über die gesamte Isolierplatte verteilt.
- Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Stabilisierungsform in einem oder mehreren streifenförmigen Stabilisierungsbereichen der Isolierplatte beispielsweise als Kerbe, Knick oder Falte ausgebildet ist.
- Knickt man eine Isolierplatte, so wird dabei die Oberfläche entlang einer Knicklinie unelastisch gedehnt, die als leichte Erhöhung sichtbar ist, selbst wenn die Isolierplatte wieder plan gebogen wird. Durch diese lokale Überdehnung wird eine Knickrichtung vorgegeben, in der sich die Isolierplatte wesentlich leichter knicken lässt als in Gegenrichtung. Durch thermische Ausdehnung bedingte Spannungen führen in diesem Fall zu einem Knicken der Isolierplatte in der ursprünglichen Knickrichtung. In ähnlicher Weise lässt sich auch durch Anritzen oder Einkerben der Isolierplatte eine Knickrichtung vorgeben, in der durch thermische Ausdehnung bedingte Spannung relaxieren können.
- Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass bereits ein minimales Knicken um wenige Grad ausreicht, um eine geeignete Stabilisierungsform der Isolierplatte zu erzeugen. Auf diese Weise kann man erreichen, dass eine thermische Ausdehnung der Isolierplatte dazu führt, dass eine Kraft entsteht, die im Bereich eines streifenförmigen Stabilisierungsbereichs, insbesondere einer Knicklinie, weg von dem Heizelement und hin zu der Gehäusewand gerichtet ist.
- Anstatt eine Isolierplatte in der beschriebenen Weise zum Erzeugen einer Stabilisierungsform zu verformen, können Isolierplatten für einen erfindungsgemäßen Heizeinsatz auch von Anfang an mit der gewünschten Stabilisierungsform gefertigt werden, beispielsweise mit einer bogenförmigen Wölbung oder einem stumpfwinkeligem Querschnitt.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die darin beschriebenen Merkmale können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen Heizeinsatz mit aufgeschnittenem Gehäuse; -
2 eine Draufsicht auf eine Isolierplatte des in1 gezeigten Heizeinsatzes; -
3 eine Seitenansicht der in2 gezeigten Isolierplatte; -
4 zwei Isolierplatten des in1 gezeigten Heizeinsatzes mit einem dazwischen angeordneten Heizelement; -
5 eine Ausschnittsvergrößerung aus4 ; -
6 einen Abstandhalter des in1 gezeigten Heizeinsatzes; -
7 die Anordnung der Isolierplatten, Abstandhalter und Trägerplatten des in1 gezeigten Heizeinsatzes. - Der in
1 gezeigte Heizeinsatz1 ist zum Einbau in Wäschetrocknern oder anderen Elektrogeräten mit einem Gebläse vorgesehen. Der Heizeinsatz1 hat ein Gehäuse2 mit einem Lufteinlass3 und einem Luftauslass4 . In dem Gehäuse2 ist zwischen dem Lufteinlass3 und dem Luftauslass4 mindestens ein elektrisches Widerstands-Heizelement5 angeordnet, an dem im Betrieb ein zu erwärmender Luftstrom auf seinen Weg von dem Lufteinlass3 zu dem Luftauslass4 vorbeigeführt wird. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden als Heizelemente5 zick-zack-förmig gebogene Widerstands-Heizdrähte verwendet. Der Heizdraht5 wird von zwei Trägerplatten6 gehalten, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und Löcher7 aufweisen, in denen Windungen des Heizdrahts5 stecken. - Das Heizelement
5 ist zusammen mit den Trägerplatten6 zwischen zwei Isolierplatten8 angeordnet, wobei zwischen dem Heizelement5 und den Isolierplatten8 ein kleiner Abstand besteht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Isolierplatten8 an Gehäusewänden10a ,10b an, die zu Erhöhung zur Stabilität mit x-förmigen Versteifungsprägungen11 versehen sind. Die Gehäusewand10a und die darunterliegende Isolierplatte8 sind mit Durchbrüchen12 für elektrische Anschlüsse13 des Heizelements5 versehen. -
2 zeigt eine Draufsicht auf eine Isolierplatte8 des in1 gezeigten Heizeinsatzes1 . Diese Isolierplatte8 hat eine Stabilisierungsform9 , die als zwei sich kreuzende streifenförmige Stabilisierungsbereiche in Form von Knicklinien ausgebildet ist. Diese Stabilisierungsform führt dazu, dass eine Kraft entsteht, die in einem Teilbereich der Isolierplatte8 , nämlich im Bereich der Knicklinien9 , weg von dem Heizelement5 gerichtet ist. - Beim Knicken wurde die Isolierplatte
8 auf ihrer von dem Heizelement5 abgewandte Seite im Bereich der Knicklinien9 lokal unelastisch gedehnt. Die in3 dargestellten Teilflächen8' und8'' der Isolierplatte8 zu beiden Seiten einer Knicklinie9 stehen deshalb zueinander in einem Winkel β von etwas weniger als 180°. Dies bedeutet, dass die Teilfläche8'' der Isolierplatte8 um einige Bogenminuten oder wenige Grad, nämlich einen Winkel α = 180° – β, gegenüber der Teilfläche8' gebogen ist. Typischerweise ist der Winkel α kleiner als 1°. Die Isolierplatte8 hat in dem Heizeinsatz1 folglich einen stumpfwinkeligen Querschnitt, der in3 zur Verdeutlichung etwas übertrieben dargestellt ist. - Die Isolierplatte
8 hat Befestigungsausnehmungen14 und Befestigungsdurchbrüche15 , mit denen sie an dem Gehäuse2 befestigt ist. Bei thermischer Ausdehnung bilden sich infolge dieser lokalen Befestigung Spannungen, die dazu führen, dass sich die beiden vorhandenen Knicke9 verstärken. Dadurch entsteht eine Kraft, die in einem Teilbereich der Isolierplatte8 , nämlich den Knicklinien9 , weg von dem Heizelement5 und hin zu der nächstliegenden Gehäusewand10a bzw.10b gerichtet ist. In den Bereichen, in denen die Isolierplatte8 an dem Gehäuse2 befestigt ist, also in dem Bereich der Befestigungsausnehmungen14 und der Befestigungsdurchbrüche15 , wirkt diese durch die Spannung erzeugte Kraft in entgegengesetzter Richtung, so dass die Isolierplatte8 in diesen Befestigungsbereichen gegen in1 erkennbare Befestigungslaschen16 des Gehäuses2 gedrückt wird. - Bevorzugt wird die Isolierplatte
8 unter einer Vorspannung eingebaut, die sich bei thermischer Ausdehnung verstärkt. Auf diese Weise wirkt auf einen Mittelteil der Isolierplatte8 , bei dem prinzipiell die Gefahr eines Kontakts der Isolierplatte8 mit dem Heizelement5 besteht, ständig eine Kraft, durch die dieser Teilbereich der Isolierplatte8 weg von dem Heizelement5 und hin zu der Gehäusewand2 gedrückt wird. - Als Material für die Isolierplatten
8 ist Glimmer insbesondere Feinmikanit geeignet, der mit einem hitzebeständigen Bindemittel zu elektrisch isolierenden und bis 500°C temperaturbeständigen Produkten verarbeitet werden kann. Alternativ können die Isolierplatten beispielsweise auch aus temperaturbeständigen Kunststoffen gefertigt werden. - In
4 ist der innere Aufbau20 des in1 gezeigten Heizeinsatzes1 dargestellt. Dieser Aufbau umfasst zwei Isolierplatten8 , zwischen denen das Heizelement5 mit den Trägerplatten6 angeordnet ist. Als zusätzliche Sicherung gegen einen unerwünschten Kontakt der Isolierplatten8 mit dem Heizelement5 sind in Schlitze der Trägerplatte6 Abstandhalter21 eingeschoben, was insbesondere in der in5 dargestellten Ausschnittvergrößerung von4 zu sehen ist. Um eine möglichst große Stabilität zu erzielen, werden die Abstandhalter21 jeweils durch fluchtend übereinander angeordnete Schlitze der beiden Trägerplatten6 hindurch geschoben. - Ein Beispiel eines Abstandhalters
21 ist in6 dargestellt. Der Abstandhalter21 hat Schultern22 ,23 , um sich auf den Trägerplatten6 abzustützen. Wie man insbesondere in7 erkennen kann, ist der Abstandhalter21 so kurz, dass er nur auf einer Seite über das in7 nicht dargestellte Heizelement5 hinausragt und folglich jeder Abstandhalter21 nur auf jeweils eine der beiden Isolierplatten8 wirken kann. Deshalb werden Abstandhalter21 von verschiedenen Seiten in die Trägerplatten6 gesteckt, so dass beide Isolierplatten8 durch Abstandhalter21 gegen Kontakt mit dem Heizelement5 gesichert sind. Dies bedeutet, dass mindestens ein Abstandhalter21 mit seiner Schulter22 einer ersten Seite einer Trägerplatte6 zugewandt ist und mindestens ein weiterer Abstandhalter21 mit einer Schulter22 der gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte6 zugewandt ist. In den5 und7 ist zur Veranschaulichung jeweils ein Paar von unterschiedlich orientierten Abstandhaltern21 dargestellt. - Bevorzugt weist der Heizeinsatz zwei übereinander angeordnete Trägerplatten
6 auf, wie es insbesondere in den4 und7 dargestellt ist. Für die Stabilität ist es günstig, wenn die Abstandhalter21 durch beide Trägerplatten6 hindurch ragen und paarweise mit entgegengesetzter Orientierung eingesetzt werden. - Der in
6 gezeigte Abstandhalter21 hat eine Auflage24 zum Stützen der Isolierplatte8 und zwei Arme25 , mit denen er in passende Schlitze der Trägerplatten6 gesteckt werden kann. Seitlich der Arme25 befinden sich obere Schultern22 , mit denen sich der Abstandhalter21 auf die der Auflage24 nächstliegende Trägerplatte6 stützen kann. Zwischen den Armen25 und den oberen Schultern22 befinden sich Aussparungen26 , um ein flächiges Aufliegen der oberen Schultern22 auf der Trägerplatte6 zu gewährleisten. Die Arme25 sind mit unteren Schultern22 versehen, mit denen sich der Abstandhalter25 auf der von der Auflage24 fern liegenden Trägerplatte6 abstützen kann. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Heizeinsatz
- 2
- Gehäuse
- 3
- Lufteinlaß
- 4
- Luftauslaß
- 5
- Heizelement
- 6
- Trägerplatte
- 7
- Loch
- 8
- Isolierplatte
- 8', 8''
- Teilflächen der Isolierplatte
8 - 9
- Stabilisierungsform, Knick
- 10a, 10b
- Gehäusewände
- 11
- Versteifungsprägungen
- 12
- Durchbrüche
- 13
- Anschlüße
- 14
- Befestigungsausnehmungen
- 15
- Befestigungsdurchbrüche
- 16
- Befestigungslaschen
- 20
- innerer Aufbau des Heizeinsatzes
1 - 21
- Abstandhalter
- 22
- untere Schulter
- 23
- obere Schulter
- 24
- Auflage
- 25
- Arm
- 26
- Aussparung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2502406 A [0001]
Claims (16)
- Heizeinsatz zum Erwärmen eines Luftstroms für elektrische Geräte oder Kraftfahrzeuge, umfassend: ein Gehäuse (
2 ) mit einem Lufteinlass (3 ) und einem Luftauslass (4 ), ein elektrisches Widerstands-Heizelement (5 ), das in dem Gehäuse (2 ) zwischen dem Lufteinlass (3 ) und dem Luftauslass (4 ) angeordnet ist, und eine Isolierplatte (8 ), die in dem Gehäuse (2 ) zwischen dem Heizelement (5 ) und einer Gehäusewand (10a ,10b ) angeordnet ist, zwei übereinander angeordneten Trägerplatten (6 ), die das Heizelement (5 ) tragen, mehreren Abstandhaltern (21 ), die in Schlitze der Trägerplatten (6 ) eingeschoben sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (21 ) jeweils durch beide Trägerplatten (6 ) hindurch ragen und Schultern (22 ,23 ) zum Abstützen auf den Trägerplatten (6 ) aufweisen, wobei Abstandhalter (21 ) von verschiedenen Seiten in die Trägerplatten (6 ) gesteckt sind, so dass mindestens ein Abstandhalter (21 ) mit seiner Schulter (22 ,23 ) einer ersten Seite der Trägerplatten (6 ) zugewandt ist und mindestens ein weiterer Abstandhalter (21 ) mit seiner Schulter (22 ,23 ) der gegenüberliegenden Seite der Trägerplatten (6 ) zugewandt ist. - Heizeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (
5 ) zwischen zwei Isolierplatten (8 ) angeordnet ist. - Heizeinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (
21 ) eine Auflage (24 ) zum Stützen einer der Isolierplatten (8 ) aufweisen. - Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das Heizelement (
5 ) zick-zack-förmig gebogener Widerstands-Heizdraht ist. - Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Isolierplatte (
8 ) Befestigungsausnehmungen (14 ) hat, mit denen sie am Gehäuse (2 ) befestigt ist. - Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Isolierplatte (
8 ) Befestigungsdurchbrüche (15 ) hat, mit denen sie am Gehäuse (2 ) befestigt ist. - Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (
21 ) zwei Arme (25 ) aufweisen, mit denen sie in Schlitzen der Trägerplatte (6 ) stecken. - Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den Armen (
25 ) und den Schultern (22 ) der Abstandhalter Aussparungen befinden. - Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (
21 ) so kurz sind, dass sie jeweils nur auf einer Seite über das Heizelement (5 ) hinausragen. - Heizeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (
8 ) eine Stabilisierungsform (9 ) hat, die bei thermischer Ausdehnung der Isolierplatte (8 ) einem Kontakt der Isolierplatte (8 ) mit dem Heizelement (5 ) entgegenwirkt. - Heizeinsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (
8 ) unter einer Vorspannung eingebaut ist, durch die ein Mittelteil der Isolierplatte (8 ) von dem Heizelement (5 ) weggedrückt wird. - Heizeinsatz nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (
8 ) einen Querschnitt aufweist, der in seiner Mitte von dem Heizelement (5 ) einen größeren Abstand hat als eine geometrische Gerade durch zwei Randpunkte des Querschnitts. - Heizeinsatz nach eine der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsform (
9 ) in einem oder mehreren streifenförmigen Stabilisierungsbereichen der Isolierplatte (8 ) ausgebildet ist. - Heizeinsatz nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsform (
9 ) von mindestens einem Knick gebildet wird. - Heizeinsatz nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (
8 ) zwei oder mehr sich kreuzende Stabilisierungsbereiche (9 ) hat. - Heizeinsatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stabilisierungsbereiche (
9 ) diagonal kreuzen.
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