EP1061776A1 - Heizvorrichtung zur Lufterwärmung - Google Patents

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EP1061776A1
EP1061776A1 EP99111605A EP99111605A EP1061776A1 EP 1061776 A1 EP1061776 A1 EP 1061776A1 EP 99111605 A EP99111605 A EP 99111605A EP 99111605 A EP99111605 A EP 99111605A EP 1061776 A1 EP1061776 A1 EP 1061776A1
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EP
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radiator
frame
frame according
position frame
elements
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EP99111605A
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EP1061776B1 (de
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Franz Bohlender
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DBK David and Baader GmbH
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Priority to ES99111605T priority patent/ES2236991T3/es
Priority to EP99111605A priority patent/EP1061776B1/de
Priority to US09/578,013 priority patent/US6472645B1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0405Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
    • F24H3/0429For vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/18Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1854Arrangement or mounting of grates or heating means for air heaters
    • F24H9/1863Arrangement or mounting of electric heating means
    • F24H9/1872PTC
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/50Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material heating conductor arranged in metal tubes, the radiating surface having heat-conducting fins
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Definitions

  • the invention relates to a heating device for air heating and to a method for mounting the same as well as on radiator assemblies and positioning frames, are the parts of the heater.
  • the invention relates to such Heaters that have PTC elements.
  • heaters or radiators for heating Interior and engine used.
  • heaters are also for other uses suitable in a wide range of applications, for example in the range of House installations (room air conditioning), industrial plants and the like.
  • a radiator is known from EP 0 575 649 B1, which compiles into prefabricated units Contains heating elements made of riveted sheet metal strips exist that include a slat band.
  • the PTC elements used are held in windows or openings in plastic frames. For assembly the prefabricated heating element units and the plastic frames with PTC elements layered and fixed using a holding frame. This design shows the Disadvantage that the assembly of such a radiator is expensive.
  • heating elements carrying PTC elements are layered with corrugated fins.
  • corrugated fins For Securing the position of the corrugated fins between the heating elements serves as protrusions the sheets that enclose the PTC elements. This measure also does not lead to an improved assembly of the entire heating device, since the heating elements and Corrugated fins must be layered one after the other unchanged.
  • EP 0 379 873 A2 describes a device for heating gases using of PTC elements, which are contained in a frame part that a U-profile is located and covered by a cover plate.
  • the arrangement sit for heat emission to the surrounding air frictional lamellas, which one for this purpose Have breakthrough. It does indeed create warming units that heat-emitting slats are clamped, but such a device can be used also only mount with great effort, since the slats have to be pushed on individually.
  • the arrangement is not very stable and can not be easily layers.
  • the invention is therefore based on the object of a heating device and a radiator assembly and a frame with improved assembly properties as well to provide a method for mounting such a heater.
  • a position frame is used according to the invention, which enables To clip or clip the radiator elements onto the positioning frame, i.e. snappable to connect in a snap, which results in prefabricated units without any special Care is easy to use. Because these prefabricated units also include the radiator elements include, the number of those required for mounting the heater Parts reduced. These few prefabricated radiator assemblies can then be installed stack quickly and by hand.
  • the invention is therefore particularly advantageous in thin PTC elements, which have a thickness of about 1.1 mm and in conventional Arrangements require special manual care.
  • Riveted joints in the case of live parts, there is a contact resistance which leads to Failure of a heating element. Riveted connections are particularly problematic different materials.
  • the invention is therefore particularly advantageous in Heating elements with high heating power (1,500 W, 12 V / 125 A), where the introduction of electricity is of particular importance.
  • riveted joints Particularly advantageous for heating elements with only one ground connection, since in corresponding conventional arrangements the total heating current over a single Rivet connection is initiated.
  • the clipping technique according to the invention is also particularly advantageous for very large ones Heating elements that require several and long radiator elements.
  • Clip lugs and corresponding recesses in the positioning frame allow more advantageous How the position-secure and torsion-proof mounting of the radiator element.
  • radiator elements one-sided or two-sided, electrode sheets clicking enables the prefabrication of a variety of different radiator assemblies and further increases the suitability for assembly.
  • connection lugs allow a variety of Connection techniques for electrical power supply. There are angled connection lugs advantageous for both welded connections and plug-in connections.
  • the positioning frame can have openings for receiving the at least one PTC element have that can be produced inexpensively and for weight reduction contribute.
  • the positioning frame has curvatures on its end faces, then the Position security of the radiator elements further promoted. Bulges on the front and the side edges of the positioning frame also lead to advantageously a silent redirection of the air flow.
  • the positioning frame is made of glass fiber reinforced polyamide, the Advantages of high stability and high temperature resistance with the favorable properties the precise manufacturability and low thermal expansion combined.
  • radiator elements which consist of a radiator plate and a lamella element are formed because the corrugated fin shape of the lamella elements is inexpensive can produce, leads to a low total weight and as a result of it formed channels and the large surface of the lamella elements, the heat emission to the air flowing through in a particularly favorable manner.
  • the radiator sheets with the respective lamella elements are advantageously used connected by means of crimp tabs which are folded during manufacture. This enables the assembly of the radiator elements without additional complex manufacturing steps.
  • radiator sheet is additionally simple can be used for power supply, which the combination possibility of prefabricated Assists assemblies when installing the heater.
  • the final assembly is hereby advantageously the heating device significantly favored.
  • a heater created largely without complex screw or rivet connections is producible.
  • An additional support bar further stiffens the overall arrangement and thus allows in advantageously the use of further increased spring forces.
  • brackets are fixed in the spring brackets by means of rotatable mounting brackets, so this has the advantage of improved assembly technology.
  • FIG. 1 shows a position frame according to the invention and a radiator element in a first embodiment.
  • Fig. 2 shows a position frame with the radiator element clicked on one side the first embodiment and one on the other side of the frame clicked electrode plate of a first embodiment.
  • FIG 3 illustrates a second embodiment of a radiator element according to the invention.
  • FIG. 4a shows a side view of a radiator assembly consisting of a Position frame, a radiator element of a third embodiment and one Electrode sheet of a second embodiment.
  • FIG. 4b shows a radiator assembly consisting of a positioning frame and a radiator element in front view.
  • 4c shows the third embodiment of the radiator element.
  • FIG 5 shows a heating device according to the invention in a first embodiment.
  • 6a and 6b illustrate in side and front view the joining technology between Retaining bracket and spring bracket using the retaining tab.
  • 6c and 6d illustrate the rotatability of the retaining tab in a top view.
  • Fig. 7 shows a second embodiment of the heating device according to the invention.
  • FIG. 8 illustrates a two-part electrode sheet according to the invention.
  • the position frame shown in Fig. 1 has four recesses 12 for receiving PTC elements 46.
  • the number of PTC elements per position frame can be changed deviating from the representation in FIG. 1, assume any values, in particular
  • a position frame can also comprise six PTC elements.
  • the recesses are preferably carried out as openings, but can also be in the form of depressions be educated.
  • the positioning frame is preferably made of plastic, such as polyamide, and can be glass fiber reinforced to achieve increased mechanical stability.
  • the positioning frames according to the preferred embodiment close to that for the PTC elements provided recesses in a thickness that is at least 0.1 mm smaller than the PTC thickness is made.
  • the length of a positioning frame is about 240 mm.
  • the positioning frame 10 has 44 bulges on its side edges, which are noise-free Allow air flow.
  • the front edges 14 can be humped Have curvatures on both sides of the frame, which are not shown in Fig. 1 are.
  • the positioning frame also has clip elements with lugs 16, 18 and cutouts 20 on.
  • the position frame has four such clip elements, but the number of these clip elements can also differ from this.
  • Each clip element preferably has two opposing lugs 16, 18, which are arranged to match the recesses 20.
  • the clip elements are preferably made of plastic, such as polyamide. Injection molding is used as the preferred manufacturing process.
  • Radiator elements can be snapped onto the positioning frame by means of the clip lugs latched latched.
  • a radiator element in a first embodiment is shown in FIG 1 and consists of a radiator plate 22 and a lamella element 28 in corrugated rib shape.
  • the radiator plate 22 has, at its ends, lamella end boundaries 24 which determine the length of the corrugated fin element. Furthermore, the radiator sheet has on its A crimping tab 26 in the middle of each side edge for fixing the lamella element 28.
  • the radiator element preferably has approximately the length and width of the position frame and has a preferred height of approximately 10 mm.
  • the crimp tabs 26 are in a preferred embodiment 3 mm wide.
  • the radiator plate and the corrugated fins are preferably made of aluminum, which is corrosion-resistant and very good heat conductor.
  • the radiator plate can also be formed from brass.
  • Partial laser welding can also be carried out using crimping clips.
  • a prefabricated radiator assembly is shown, in which the one shown in Fig. 1 Position frame is clipped with the radiator element shown in Fig. 1 and to the an electrode plate 30 is additionally latched on its other side.
  • the electrode plate 30 also has on one end face a connecting lug 32, with which in an advantageous manner Way an electrical connection can be made.
  • the electrical Connections of the heating elements can be used as welding connections as well Plug connections are formed on the electrode plate. By avoiding Rivet connections can be carried out up to a high current become. For example, a current of 160 A is possible.
  • a positioning frame can be on both sides be connected with lamella elements. It is also possible to use a position frame to be provided on both sides with the same or different electrode sheets. Electrode sheets can also be fitted with lamella elements without a frame the top of which are connected.
  • FIG 3 shows a further embodiment of a radiator element, in which the Radiator plate 34 also takes over the function of an electrode plate.
  • the Radiator plate 34 also takes over the function of an electrode plate.
  • the slat end limitation 36 in one piece with an electrical connecting lug 38 connected.
  • FIG. 4a shows an arrangement similar to that of FIG. 2, but the corrugated fins are of the slat element 28 set closer.
  • the radiator plate of the Radiator element via two crimp tabs 26 on each side edge. Further is provide the electrode plate with an angled connecting lug.
  • the order 4a without an angled connecting lug can be seen in front view in FIG. 4b.
  • Fig. 4c shows the radiator element of FIG. 4a in a separate representation.
  • the device consists of a layering or stacking of prefabricated radiator assemblies, which form a total of three heating levels. In this embodiment a total power of 1000 W is specified. Other configurations have PTC elements with a total output of up to 2,000 W.
  • the outer heating stages have only one PTC row, while the middle heating level has two rows of PTC.
  • the ones with "+” provided connection lugs 54 the electrical power supplies of the individual heating levels, while the connection flag 52 marked with "-" represents the ground connection.
  • the heating device has 5 shows a two-part electrode plate, the two plates 48 are connected by a bridge 50.
  • the layered radiator assemblies are bordered on both sides by spring clips 56, with springs 62 between the brackets and the upper and lower radiator assemblies provide the necessary high spring force.
  • Spring clips are particularly useful for position frames sensible to frame the four or more PTC elements.
  • Spring clips is also a holding bracket 60, preferably attached in the center provided, which is preferably made of stainless steel and molded electrically insulated becomes.
  • the bracket 60 has rotatable retaining tabs 64, which for Installation through suitable, preferably rectangular openings in the spring clips 56 inserted and rotated by 90 ° after exerting pressure on the spring clip.
  • the spring clips 56 are also further stabilized with spars 58, which are preferably are made of plastic.
  • FIG. 6a to 6d illustrate in detail the joining technology between the holding bracket 60 and Spring clip 56 by means of the rotatable retaining tab 64.
  • the retaining tab 64 is thereby on its upper part, which has transverse noses, by means of a rotating cylinder through approx. 90 ° twisted.
  • Retaining bracket and spring bracket are preferably made as U-shaped hollow profiles. A cross section of the holding bracket of approximately 5 ⁇ 0.5 mm is preferred.
  • FIG. 7 shows a second embodiment of a heating device according to the invention, which differ from the embodiment shown in FIG. 5 mainly by the The number and type of radiator modules differs.
  • the side rails 66, 68 provided with suitable mechanical and electrical brackets.
  • Fig. 8 shows a perspective view of a two-part electrode plate 48 with connecting Bridge 50 and angled terminal lug 52.
  • the two-part electrode plate is particularly intended for arrangements in which only one mass or Power supply connection is used.
  • First radiator assemblies are formed by in the necessary for the heater Dimensions frame connected to radiator elements and / or electrode sheets become. Radiator elements can also be connected to one another. Further Various radiator elements can be used, for example in distinguish the shape of the radiator sheets and also functions of electrode sheets can take over.
  • the prefabricated radiator assemblies are then layered and spring clips bordered.
  • one or more Bracket attached.
  • the overall arrangement is fixed by side rails.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur Lufterwärmung sowie Radiatorbaugruppen und Positionsrahmen und betrifft ferner ein Verfahren zum Montieren einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Die Positionsrahmen weisen Mittel zum schnappbar rastenden Anklinken von Radiatorelementen und Elektrodenblechen auf und ermöglichen so die einfache Zusammenfügung zu Radiatorbaugruppen, die anschließend auf einfache Weise geschichtet bzw. gestapelt werden können. Hierdurch wird eine Heizvorrichtung geschaffen, die verbesserte Montageeigenschaften besitzt. Als Heizelemente werden PTC-Elemente verwendet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung zur Lufterwärmung und auf ein Verfahren zum Montieren derselben sowie auf Radiatorbaugruppen und Positionsrahmen, die Teile der Heizvorrichtung sind. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche Heizvorrichtungen, die PTC-Elemente aufweisen.
Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere solchen mit verbrauchsoptimierten Verbrennungsmotoren, werden Heizvorrichtungen bzw. Radiatoren zur Beheizung von Innenraum und Motor verwendet. Heizvorrichtungen sind jedoch auch für andere Einsatzzwecke in einem weiten Anwendungsgebiet geeignet, beispielsweise im Bereich von Hausinstallationen (Raumklimatisierung), Industrieanlagen und dergleichen.
Aus der EP 0 575 649 B1 ist ein Radiator bekannt, der zu vorgefertigten Einheiten zusammengestellte Heizelemente enthält, die aus miteinander vernieteten Blechbändern bestehen, die ein Lamellenband einschließen. Die verwendeten PTC-Elemente werden in Fenstern oder Durchbrüchen von Kunststoffrahmen gehalten. Zur Montage werden die vorgefertigten Heizelementeinheiten und die mit PTC-Elementen versehenen Kunststoffrahmen geschichtet und mittels eines Halterahmens fixiert. Diese Bauform weist den Nachteil auf, daß die Montage eines solchen Radiators aufwendig ist.
In der DE-197 06 199 A1 wird ebenfalls eine elektrische Heizeinrichtung beschrieben, bei der PTC-Elemente tragende Heizelemente mit Wellrippen geschichtet werden. Zur Sicherung der Lage der Wellrippen zwischen den Heizelementen dienen Vorsprünge an den Blechen, die die PTC-Elemente einfassen. Auch diese Maßnahme führt nicht zu einer verbesserten Montage der gesamten Heizeinrichtung, da die Heizelemente und die Wellrippen unverändert nacheinander und einzeln geschichtet werden müssen.
Die EP 0 379 873 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Erhitzen von Gasen unter Verwendung von PTC-Elementen, die in ein Rahmenteil gefaßt sind, das einem U-Profil inneliegt und von einer Abdeckplatte bedeckt ist. Der Anordnung sitzen zur Wärmeabgabe an die umgebende Luft reibschlüssig Lamellen auf, die zu diesem Zweck einen Durchbruch aufweisen. Zwar werden hierdurch Erwärmungseinheiten geschaffen, denen warmeabgabelamellen klemmend aufsitzen, jedoch läßt sich eine solche Vorrichtung ebenfalls nur aufwendig montieren, da die Lamellen einzeln aufgeschoben werden müssen. Darüber hinaus ist die Anordnung wenig stabil und läßt sich auch nicht ohne weiteres schichten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung, eine Radiatorbaugruppe und einen Positionsrahmen mit verbesserten Montageeigenschaften sowie ein Verfahren zum Montieren einer solchen Heizvorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche 1, 16, 18 und 24 gelöst.
Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Positionsrahmen verwendet, der es ermöglicht, Radiatorelemente an Positionsrahmen anzuklinken bzw. anzuclippen, d.h. schnappbar rastend anzuverbinden, wodurch vorgefertigte Einheiten entstehen, die ohne besondere Sorgfalt einfach zu handhaben sind. Da diese vorgefertigten Einheiten auch die Radiatorelemente umfassen, wird die Anzahl der für die Montage der Heizvorrichtung benötigten Teile reduziert. Diese wenigen vorgefertigten Radiatorbaugruppen lassen sich anschließend schnell und per Hand stapeln. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung daher bei dünnen PTC-Elementen, die eine Dicke von etwa 1,1 mm aufweisen und in herkömmlichen Anordnungen besondere manuelle Sorgfalt erfordern.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Vermeidung von Nietverbindungen infolge des schnappbar rastenden Anklinkens des Radiatorelements. Nietverbindungen bei stromführenden Teilen ergeben einen Übergangswiderstand, der zum Ausfall eines Heizelements führen kann. Besonders problematisch sind Nietverbindungen unterschiedlicher Materialien. Die Erfindung ist daher besonders vorteilhaft, bei Heizelementen mit großer Heizleistung (1.500 W, 12 V/125 A), bei denen der Stromeinleitung besondere Bedeutung zukommt. Ebenso ist die Vermeidung von Nietverbindungen besonders bei Heizelementen mit nur einem Masseanschluß vorteilhaft, da in entsprechenden herkömmlichen Anordnungen der gesamte Heizstrom über eine einzige Nietverbindung eingeleitet wird.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vercliptechnik ebenfalls bei sehr großen Heizelementen, die mehrere und lange Radiatorelemente benötigen.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Clipnasen und entsprechende Aussparungen im Positionsrahmen erlauben in vorteilhafter Weise das positionssichere und verdrehungsfeste Montieren des Radiatorelements.
Eine Bauform des Positionsrahmens, die das zweiseitige Anklinken von Radiatorelementen erlaubt, führt zu einer weiter vereinfachten Montierbarkeit, da die Gesamtzahl der zur Montage der Heizvorrichtung notwendigen Teile weiter verringert wird.
Die Möglichkeit, anstelle von Radiatorelementen, einseitig oder zweiseitig, Elektrodenbleche anzuklinken, erlaubt die Vorfertigung einer Vielzahl verschiedener Radiatorbaugruppen und steigert weiter die Montageeignung.
Die Ausführung der Elektrodenbleche mit Anschlußfahnen erlaubt eine Vielzahl von Verbindungstechniken zur elektrischen Stromzuführung. Dabei sind abgewinkelte Anschlußfahnen sowohl für Schweißanschlüsse als auch für Steckanschlüsse vorteilhaft.
Die Verwendung von zweiteiligen Elektrodenblechen, die über eine Brücke verbunden sind, vereinfacht durch die Bereitstellung von besonders großen vorgefertigten Radiatorbaugruppen zusätzlich die Gesamtmontage der Heizvorrichtung und ermöglicht zudem das Zusammenlegen elektrischer Anschlüsse für mehrere Positionsrahmen.
Der Positionsrahmen kann zur Aufnahme des wenigstens einen PTC-Elements Durchbrüche aufweisen, die sich kostengünstig herstellen lassen und zur Gewichtsverminderung beitragen.
Weist der Positionsrahmen an seinen Stirnseiten Wölbungen auf, so wird hierdurch die Positionssicherheit der Radiatorelemente weiter befördert. Wölbungen der Stirnseite sowie der Seitenkanten des Positionsrahmens führen zudem in vorteilhafterweise zu einer geräuschfreien Umleitung des Luftstroms.
Wird der Positionsrahmen aus glasfaserverstärktem Polyamid gefertigt, so werden die Vorteile hoher Stabilität und hoher Temperaturbeständigkeit mit den günstigen Eigenschaften der präzisen Herstellbarkeit und geringen thermischen Ausdehnung kombiniert.
Vorteilhaft sind ferner Radiatorelemente, die aus einem Radiatorblech und einem Lamellenelement gebildet sind, da sich die Wellrippenform der Lamellenelemente kostengünstig herstellen läßt, zu einem geringen Gesamtgewicht führt und infolge der durch sie gebildeten Kanäle sowie der großen Oberfläche der Lamellenelemente die Wärmeabgabe an die durchströmende Luft in besonders günstiger Weise ermöglicht.
Dabei werden in vorteilhafter Weise die Radiatorbleche mit den jeweiligen Lamellenelementen mittels Crimplaschen verbunden, die bei der Fertigung umgelegt werden. Dies ermöglicht den Zusammenbau der Radiatorelemente ohne zusätzliche aufwendige Herstellungsschritte.
Vorteile entstehen ferner durch Lamellenendbegrenzungen der Radiatorbleche, da hierbei die Lamellenelemente in ihrer Längsausdehnung begrenzt werden.
Ist eine solche Lamellenendbegrenzung mit einem elektrischen Anschluß versehen, so führt dies zu dem besonderen Vorteil, daß das Radiatorblech in einfacher Weise zusätzlich zur Stromführung verwendet werden kann, was die Kombinationsmöglichkeit vorgefertigter Baugruppen bei der Montage der Heizvorrichtung weiter fördert.
Werden die vorgefertigten Baugruppen in einen aus Federbügeln und Holmen bestehenden Halterahmen eingefaßt, so wird hierdurch in vorteilhafter Weise die Endmontage der Heizungsvorrichtung entscheidend begünstigt. Insbesondere wird eine Heizvorrichtung geschaffen, die weitgehend ohne aufwendige Schraub- oder Nietverbindungen fertigbar ist.
Mit den Federbügeln verbundene Federn führen in besonders geeigneter Weise zu einer in sich stabilen Anordnung, deren Elemente verschiebesicher positioniert sind. Auch wird die Betriebssicherheit erhöht, da der für die Kontaktierung der PTC-Elemente benötigte Andruck stets gewährleistet ist.
Ein zusätzlicher Halteholm versteift weiter die Gesamtanordnung und erlaubt somit in vorteilhafter Weise die Verwendung weiter erhöhter Federkräfte.
Werden die Haltebügel in den Federbügeln mittels verdrehbarer Haltelaschen fixiert, so birgt dies den Vorteil verbesserter Montagetechnik in sich.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Positionsrahmen und ein Radiatorelement in einer ersten Ausführungsform.
Fig. 2 zeigt einen Positionsrahmen mit dem einseitig angeklinkten Radiatorelement der ersten Ausführungsform sowie einem auf der anderen Seite des Positionsrahmens angeklinkten Elektrodenblech einer ersten Ausführungsform.
Fig. 3 verdeutlicht eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radiatorelements.
Fig. 4a stellt eine Seitenansicht einer Radiatorbaugruppe bestehend aus einem Positionsrahmen, einem Radiatorelement einer dritten Ausführungsform und einem Elektrodenblech einer zweiten Ausführungsform dar.
Fig. 4b zeigt eine Radiatorbaugruppe bestehend aus einem Positionsrahmen und einem Radiatorelement in Frontansicht.
Fig. 4c zeigt die dritte Ausgestaltung des Radiatorelements.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung in einer ersten Ausführungsform.
Fig. 6a und 6b verdeutlichen in Seiten- und Frontansicht die Fügetechnik zwischen Haltebügel und Federbügel mittels Haltelasche.
Fig. 6c und 6d verdeutlichen in Draufsicht die Verdrehbarkeit der Haltelasche.
Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.
Fig. 8 verdeutlicht ein erfindungsgemäßes zweiteiliges Elektrodenblech.
Im folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben.
Der in Fig. 1 gezeigte Positionsrahmen weist vier Aussparungen 12 zur Aufnahme von PTC-Elementen 46 auf. Dabei kann die Anzahl der PTC-Elemente pro Positionsrahmen abweichend von der Darstellung in Fig. 1 beliebige Werte annehmen, insbesondere kann ein Positionsrahmen auch sechs PTC-Elemente umfassen. Die Aussparungen sind bevorzugterweise als Durchbrüche ausgeführt, können jedoch auch in Form von Vertiefungen gebildet sein.
Der Positionsrahmen besteht bevorzugterweise aus Kunststoff, wie etwa Polyamid, und kann zur Erzielung erhöhter mechanischer Stabilität glasfaserverstärkt ausgeführt sein.
Da Niederspannungs-PTC-Elemente mit einer Betriebsspannung von beispielsweise 12 V eine Dicke von 1,4 mm oder sogar nur 1,1 mm aufweisen, werden die Positionsrahmen gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels in der Nähe der für die PTC-Elemente vorgesehenen Aussparungen in einer Dicke, die mindestens 0,1 mm kleiner als die PTC-Dicke ist, gefertigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge eines Positionsrahmens etwa 240 mm.
Der Positionsrahmen 10 weist an seinen Seitenkanten 44 Wölbungen auf, die eine geräuschfreie Luftströmung erlauben. Darüber hinaus können die Stirnkanten 14 höckrige Wölbungen zu beiden Seiten des Positionsrahmens besitzen, die in Fig. 1 nicht gezeigt sind.
Der Positionsrahmen weist ferner Clipelemente mit Nasen 16, 18 und Aussparungen 20 auf. In der bevorzugten Ausgestaltung von Fig. 1 verfügt der Positionsrahmen über vier solche Clipelemente, jedoch kann die Anzahl dieser Clipelemente hiervon auch abweichen.
Bevorzugterweise weist jedes Clipelement zwei entgegengerichtete Nasen 16, 18 auf, die zu den Aussparungen 20 passend angeordnet sind. Wie der Positionsrahmen selbst, so sind auch die Clipelemente vorzugsweise aus Kunststoff, wie etwa Polyamid, gefertigt. Hierbei wird als bevorzugtes Fertigungsverfahren der Spritzguß verwendet.
Mittels der Clipnasen werden an den Positionsrahmen Radiatorelemente schnappbar rastend angeklinkt. Ein solches Radiatorelement in einer ersten Ausführungsform ist in Fig. 1 dargestellt und besteht aus einem Radiatorblech 22 und einem Lamellenelement 28 in Wellrippenform.
Das Radiatorblech 22 weist an seinen Stirnenden Lamellenendbegrenzungen 24 auf, die die Länge des Wellrippenelements festlegen. Ferner besitzt das Radiatorblech an seinen Seitenkanten mittig jeweils eine Crimplasche 26 zur Fixierung des Lamellenelements 28.
Das Radiatorelement besitzt vorzugsweise etwa die Länge und Breite des Positionsrahmens und weist eine bevorzugte Höhe von ca. 10 mm auf. Die Crimplaschen 26 sind in einer bevorzugten Ausgestaltung 3 mm breit.
Das Radiatorblech sowie die Wellrippen sind vorzugsweise aus Aluminium gefertigt, das korrosionsfest und sehr gut wärmeleitend ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Radiatorblech auch aus Messing gebildet sein.
Alternativ zur Befestigungsmöglichkeit zwischen Radiatorblech und Lamellenelement mittels Crimplaschen kann auch eine partielle Laserschweißung vorgenommen werden.
In Fig. 2 ist eine vorgefertigte Radiatorbaugruppe gezeigt, bei der der in Fig. 1 gezeigte Positionsrahmen mit dem in Fig. 1 gezeigten Radiatorelement verclipst ist und an den an seiner anderen Seite zusätzlich ein Elektrodenblech 30 angeklinkt ist. Das Elektrodenblech 30 weist zudem an einer Stirnseite eine Anschlußfahne 32 auf, mit der in vorteilhafter Weise eine elektrische Verbindung vorgenommen werden kann. Die elektrischen Anschlüsse der Heizelemente können sowohl als Schweißanschlüsse als auch als Steckanschlüsse am Elektrodenblech angeformt werden. Durch die Vermeidung von Nietverbindungen kann eine Stromzuführung bis zu einer hohen Stromstärke durchgeführt werden. Beispielsweise ist eine Stromstärke von 160 A möglich.
Abweichend von der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung kann ein Positionsrahmen beidseitig mit Lamellenelementen verbunden sein. Ferner ist es möglich, einen Positionsrahmen beidseitig mit gleichen oder verschiedenen Elektrodenblechen zu versehen. Elektrodenbleche können zudem auch ohne Positionsrahmen mit Lamellenelementen an deren Oberseite verbunden werden.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausgestaltung eines Radiatorelements gezeigt, bei der das Radiatorblech 34 ebenfalls die Funktion eines Elektrodenblechs übernimmt. Zu diesem Zweck ist die Lamellenendbegrenzung 36 mit einer elektrischen Anschlußfahne 38 einstückig verbunden.
In Fig. 4a ist eine Anordnung ähnlich der der Fig. 2 gezeigt, jedoch sind die Wellrippen des Lamellenelements 28 dichter gesetzt. Außerdem verfügt das Radiatorblech des Radiatorelements über jeweils zwei Crimplaschen 26 an jeder Seitenkante. Ferner ist das Elektrodenblech mit einer abgewinkelten Anschlußfahne versehen. Die Anordnung der Fig. 4a ohne abgewinkelte Anschlußfahne ist in Fig. 4b in Frontansicht zu sehen. Fig. 4c zeigt das Radiatorelement der Fig. 4a in separater Darstellung.
In Fig. 5 ist eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus einer Schichtung oder Stapelung von vorgefertigten Radiatorbaugruppen, die insgesamt drei Heizstufen bilden. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Gesamtleistung von 1000 W vorgegeben. Andere Ausgestaltungen verfügen über PTC-Elemente mit einer Gesamtleistung von bis zu 2.000 W.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 besitzen die äußeren Heizstufen nur eine PTC-Reihe, während die mittlere Heizstufe zwei PTC-Reihen aufweist. Dabei sind die mit "+" versehenen Anschlußfahnen 54 die elektrischen Stromzuführungen der einzelnen Heizstufen, während die mit "-" markierte Anschlußfahne 52 den Masseanschluß darstellt.
Zur Ermöglichung einer flexiblen Positionierung der Radiatorbaugruppen weist die Heizvorrichtung der Fig. 5 ein zweiteiliges Elektrodenblech auf, dessen beiden Bleche 48 mittels einer Brücke 50 verbunden sind.
Die geschichteten Radiatorbaugruppen werden beidseitig von Federbügeln 56 eingefaßt, wobei Federn 62 zwischen den Bügeln und der oberen bzw. unteren Radiatorbaugruppe die notwendige hohe Federkraft bereitstellen. Federbügel sind insbesondere bei Positionsrahmen sinnvoll, die vier oder mehr PTC-Elemente einfassen. Bei besonders langen Federbügeln ist darüber hinaus ein vorzugsweise mittig angebrachter Haltebügel 60 vorgesehen, der vorzugsweise aus Edelstahl gebildet und elektrisch isoliert ausgeformt wird. An seinen Enden weist der Haltebügel 60 verdrehbare Haltelaschen 64 auf, die zur Montage durch geeignete, vorzugsweise rechteckige Öffnungen in den Federbügeln 56 eingesetzt und nach Druckausübung auf die Federbügel um 90° verdreht werden. Seitlich sind die Federbügel 56 zudem mit Holmen 58 weiter stabilisiert, die vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt sind.
Die Fig. 6a bis 6d verdeutlichen detailliert die Fügetechnik zwischen Haltebügel 60 und Federbügel 56 mittels der verdrehbaren Haltelasche 64. Die Haltelasche 64 wird dabei an ihrem oberen, Quernasen aufweisenden Teil mittels eines Drehzylinders um ca. 90° verdreht. Haltebügel und Federbügel sind vorzugsweise als U-förmige Hohlprofile gefertigt. Dabei wird ein Querschnitt des Haltebügels von etwa 5 x 0,5 mm bevorzugt.
In Fig. 7 ist eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung dargestellt, die sich von der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform hauptsächlich durch die Anzahl und Art der Radiatorbaugruppen unterscheidet. Darüber hinaus sind die Seitenholme 66, 68 mit geeigneten mechanischen wie elektrischen Halterungen versehen.
Fig. 8 zeigt in perspektivischer Darstellung ein zweiteiliges Elektrodenblech 48 mit verbindender Brücke 50 und abgewinkelter Anschlußfahne 52. Das zweiteilige Elektrodenblech ist insbesondere für Anordnungen vorgesehen, in denen nur ein Masse- oder Stromzuführungsanschluß verwendet wird.
Wie aus dem vorstehenden ersichtlich ist, führt die erfindungsgemäße Ausformung des Positionsrahmens zu einer vereinfachten Montage von Heizvorrichtungen. Zunächst werden Radiatorbaugruppen gebildet, indem in dem für die Heizvorrichtung notwendigen Maße Positionsrahmen mit Radiatorelementen und/oder Elektrodenblechen verbunden werden. Dabei können auch Radiatorelemente untereinander verbunden werden. Ferner können verschiedene Radiatorelemente Verwendung finden, die sich beispielsweise in der Ausformung der Radiatorbleche unterscheiden und auch Funktionen von Elektrodenblechen übernehmen können.
Die vorgefertigten Radiatorbaugruppen werden sodann geschichtet und von Federbügeln eingefaßt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden nun ein oder mehrere Haltebügel angebracht. Schließlich wird die Gesamtanordnung durch Seitenholme fixiert.

Claims (24)

  1. Positionsrahmen (10), umfassend:
    Mittel (12) zur Aufnahme wenigstens eines PTC-Elements (46) und
    Mittel (16, 18, 20) zum Anklinken eines Radiatorelements an wenigstens eine Seite des Positionsrahmens.
  2. Positionsrahmen nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Anklinken wenigstens eine Clipnase (16, 18) umfassen.
  3. Positionsrahmen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel zum Anklinken das beidseitige Anklinken an den Positionsrahmen ermöglichen.
  4. Positionsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mittel zum Anklinken des Radiatorelements ebenfalls geeignet zum Anklinken eines Elektrodenblechs (30, 40, 48) sind.
  5. Positionsrahmen nach Anspruch 4, wobei das Elektrodenblech eine Anschlußfahne (32, 42, 52, 54) aufweist.
  6. Positionsrahmen nach Anspruch 5, wobei die Anschlußfahne abgewinkelt ist.
  7. Positionsrahmen nach einem Ansprüche 4 bis 6, wobei das Elektrodenblech mit einem zweiten Elektrodenblech über eine Brücke (50) verbunden ist und somit ein zweiteiliges Elektrodenelement bildet.
  8. Positionsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Mittel zur Aufnahme wengistens eines PTC-Elements wenigstens einen Durchbruch des Positionsrahmens umfassen.
  9. Positionsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner wenigstens eine höckrige Wölbung an einer Stirnseite (14) des Positionsrahmens umfassend.
  10. Positionsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner gewölbte Seitenkanten (44) umfassend.
  11. Positionsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Positionsrahmen aus Polyamid gefertigt ist.
  12. Positionsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Radiatorelement ein Radiatorblech (22, 34) und ein Lamellenelement (28) in Wellrippenform umfaßt.
  13. Positionsrahmen nach Anspruch 12, wobei das Radiatorblech seitlich angeformte Crimplaschen (26) umfaßt.
  14. Positionsrahmen nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Radiatorblech an seinen Stirnseiten Lamellenendbegrenzungen (24, 36) aufweist.
  15. Positionsrahmen nach Anspruch 14, wobei wenigstens eine Lamellenendbegrenzung mit einer elektrischen Anschlußfahne (38) einstückig verbunden ist.
  16. Radiatorbaugruppe, umfassend:
    ein Radiatorelement und
    einen dem Radiatorelement angeklinkten Positionsrahmen (10) mit Mitteln (12) zur Aufnahme wenigstens eines PTC-Elements (46).
  17. Radiatorbaugruppe nach Anspruch 16 mit den Merkmalen eines der Ansprüche 2 bis 15.
  18. Heizvorrichtung zur Lufterwärmung, umfassend
    wenigstens ein Radiatorelement und
    wenigstens einen dem Radiatorelement angeklinkten Positionsrahmen (10) mit Mitteln (12) zur Aufnahme wenigstens eines PTC-Elements (46).
  19. Heizvorrichtung nach Anspruch 18 mit den Merkmalen eines der Ansprüche 2 bis 15.
  20. Heizvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, ferner einen Halterahmen mit wenigstens einem Federbügel (56) und wenigstens zwei Holmen (58, 66, 68) umfassend.
  21. Heizvorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Halterahmen mit dem Federbügel (56) verbundene Federn (62) aufweist.
  22. Heizvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei der Halterahmen ferner einen im wesentlichen mittigen Haltebügel (60) aufweist.
  23. Heizvorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Haltebügel an seinen Enden verdrehbare Haltelaschen (64) aufweist.
  24. Verfahren zum Montieren einer Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23 mit den folgenden Schritten:
    Verbinden von Radiatorblechen mit Lamellenelementen zur Vorfertigung von Radiatorelementen;
    Anklinken von den vorgefertigten Radiatorelementen und/oder Elektrodenblechen an Positionsrahmen und Einsetzen von PTC-Elementen zur Vorfertigung von Radiatorbaugruppen;
    Schichten der vorgefertigten Radiatorbaugruppen; und
    Einfassen der geschichteten Radiatorbaugruppen in einen Halterahmen.
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