ES2263730T3 - Dispositivo calefactor electrico con cuerpo envolvente. - Google Patents

Abstract

Dispositivo calefactor eléctrico, particularmente como calefacción auxiliar para automóviles, dotado de un cuerpo envolvente (2) configurado abierto en los lados frontales alargados, y una estructura en capas de, como mínimo, un elemento calefactor PTC (3), un elemento de radiador (4), placas de contacto (5, 6) para la alimentación de corriente y un elemento elástico (12), pudiendo mantenerse la estructura en capas fijada en el cuerpo envolvente (2) mediante el elementos elásticos (12), caracterizado por una abertura (11) dispuesta lateralmente en el cuerpo envolvente (2) para la inserción por deslizamiento del elemento elástico (12), por la que la estructura en capas se mantiene pretensada entre los lados opuestos del cuerpo envolvente.

Description

Dispositivo calefactor eléctrico con cuerpo envolvente.

La presente invención se refiere a un dispositivo calefactor eléctrico, destinado en particular a calefacción auxiliar para un automóvil, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Para el uso en automóviles, particularmente en automóviles con nuevos motores de consumos optimizados, en los cuales se produce una cantidad más reducida de energía calorífica, se utilizan calefacciones eléctricas auxiliares para la calefacción del habitáculo y del motor. Sin embargo, los dispositivos calefactores de este tipo también son apropiados para otras aplicaciones, por ejemplo, en el sector de las instalaciones domésticas, particularmente para climatización de aire en habitaciones, en plantas industriales o similares.

Para una calefacción eléctrica auxiliar de este tipo en un automóvil se utilizan preferentemente elementos calefactores (PTC) con elementos radiadores en conexión termoconductora. El calor generado por los elementos calefactores PTC es cedido al aire circulante a través de los elementos radiadores. El conjunto completo, formado por una estructura en capas de elementos calefactores PTC, elementos radiadores y placas de contacto que sirven para la alimentación de corriente, se fijan por fijación a presión a un bastidor para el aumento del rendimiento del calefactor. Debido a esta fijación se consigue un buen contacto eléctrico y térmico de los elementos calefactores PTC.

La estructura en capas es fijada a un bastidor robusto, de una sección preferentemente en forma de U. Para ello, el bastidor está conformado para que comprima la estructura en capas. La fijación se puede conseguir alternativamente por elementos elásticos dispuestos en la estructura en capas. Para que el bastidor pueda absorber las fuerzas elásticas es especialmente robusto mecánicamente, preferentemente con una sección en forma de U. Un dispositivo calefactor convencional de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento DE-A-101 21 568.

La altura mínima de los largueros de un bastidor de este tipo con sección en forma de U (o sección en forma de C según el documento DE-A-101 21 568) es, con las fuerzas de fijación necesarias, de unos 11 mm. De este modo resulta para todo el dispositivo calefactor una altura de como mínimo 22 mm, no utilizable para el paso de aire. Un tipo de construcción de esta clase con fijación exterior o bien bastidor de fijación exterior presenta, por consiguiente, un elevado componente superficial no aprovechable para el paso de aire. Por este motivo, los dispositivos calefactores eléctricos de este tipo no son apropiados para alturas de instalación muy reducidas.

En el ensamblado de dispositivos calefactores eléctricos con bastidores de fijación exteriores o bien fijación exterior, se requieren medidas costosas que contrarresten las desfavorables fuerzas de presión de los resortes o del bastidor.

Debido a estas desventajas, los dispositivos calefactores con un bastidor de fijación convencional son cada vez menos adecuados para los modernos equipos acondicionadores de aire calefactores modernos, particularmente para la instalación en automóviles. Los equipos acondicionadores de aire calefactores para la climatización de varias zonas en un automóvil en el que se acentúa el confort requieren cada vez más dispositivos calefactores de gran longitud, pero de altura reducida.

Además, las construcciones convencionales con un bastidor de fijación, particularmente metálico, presentan un peso elevado. Para la instalación en automóviles, en atención al peso total del automóvil, es deseable poder utilizar dispositivos calefactores eléctricos auxiliares de un peso especialmente bajo.

Otra desventaja adicional del bastidor metálico es su superficie electroconductora. Para aumentar la seguridad en automóviles se evitan, en cada vez mayor medida, las superficies metálicas, para que sea posible un contacto sin peligro, es decir, sin transmisión eléctrica o térmica. Para este fin, los dispositivos calefactores descritos anteriormente están dotados preferentemente de un revestimiento de material plástico, como por ejemplo, el dispositivo calefactor descrito por el documento DE-A-101 21 568.

Por el documento DE 197 06 199 se conoce un dispositivo calefactor eléctrico, como calefactor auxiliar para un automóvil, en cuyo bastidor está dispuesta una estructura en capas, con varias capas de elementos calefactores PTC yuxtapuestos, con placas de contacto intermedias y elementos radiadores dispuestos entre las distintas hileras de elementos calefactores PTC. Las hileras se alimentan de corriente de manera predefinida a través de distintas placas de contacto. La estructura en capas ha de ser mantenida bajo tensión en el bastidor que, además, ha de tener en cuenta la exigencia de un aislamiento suficiente de la estructura en capas respecto del entorno. Con este fin, según el documento DE 197 06 199, se propone conformar el bastidor de un material termoplástico, pretensando la estructura en capas mediante los lados longitudinales exteriores con una distancia libre entre sí menor que la anchura de la estructura en capas. En la estructura en capas montada en el bastidor, los lados longitudinales de la estructura en capas, debido a su elasticidad, han de tensar la estructura en capas de forma apropiada y duradera. Sin embargo, ha quedado demostrado que esta configuración no puede satisfacer los requerimientos prácticos. De esta manera, particularmente el calentamiento de la estructura en capas durante el funcionamiento del dispositivo calefactor produce la deformación plástica y con ello la pérdida de la tensión propia del cuerpo envolvente. Es problemático, además, el ajuste preciso de la distancia libre de los lados longitudinales respetando, por un lado, el refuerzo a ajustar de la estructura en capas y, por otro lado, la anchura de la estructura en capas, considerando las condiciones que han de observarse en el montaje del dispositivo calefactor eléctrico.

El objetivo de la presente invención es dar a conocer un dispositivo calefactor eléctrico con una estructura mejorada que no tenga las desventajas mencionadas anteriormente.

Este objetivo se consigue mediante un dispositivo calefactor con las características de la reivindicación 1, un cuerpo envolvente con las características de la reivindicación 23, y un procedimiento con las características de la reivindicación 30.

El dispositivo calefactor eléctrico, según la invención, y el cuerpo envolvente para un dispositivo calefactor eléctrico utilizan un nuevo principio constructivo en el que las funciones del bastidor y de los elementos elásticos están separadas. Los elementos calefactores PTC, los elementos radiadores y las placas de contacto son mantenidos en un cuerpo envolvente mediante el pretensado de un elemento elástico. El cuerpo envolvente presenta en las caras frontales alargadas aberturas opuestas para el paso del aire a calentar. Las caras frontales alargadas están configuradas mecánicamente de manera especialmente robusta y pueden, por ese motivo, absorber fuerzas especialmente elevadas. Para este fin, en las aberturas de las caras frontales alargadas, se han dispuesto refuerzos transversales para el aire circulante, que absorben las fuerzas de fijación producidas por el elemento elástico. De esta manera son posibles elevadas fuerzas de fijación con una altura reducida de construcción. Con la estructura según la invención, los dispositivos calefactores eléctricos pueden utilizarse de formas diversas, particularmente también en casos en que las alturas de construcción sean reducidas.

Según una realización ventajosa de la invención se han dispuesto refuerzos longitudinales adicionales a los refuerzos transversales en las aberturas de los costados del cuerpo envolvente, de manera que los refuerzos forman una estructura reticular. De este modo, los refuerzos mismos pueden mantenerse especialmente delgados, de manera que los mismos entorpecen el paso de aire sólo de modo insignificante y, sin embargo, impiden efectivamente una flexión del cuerpo envolvente.

Para minimizar la obstrucción del paso de aire, se disponen particularmente los refuerzos longitudinales de manera tal que se encuentren situados en la zona de los elementos calefactores PTC.

Preferentemente, el cuerpo envolvente está fabricado de plástico. Una ventaja esencial de un cuerpo envolvente de plástico es su peso reducido, su moldeabilidad flexible y sus bajos costes de producción.

En otra forma de realización ventajosa de la invención, en el cuerpo envolvente se han dispuesto medios de posicionamiento que mantienen los elementos calefactores PTC separados en un plano perpendicular a la dirección de fijación a distancia recíproca. De este modo, los medios de posicionamiento están conformados preferentemente como una parte del cuerpo envolvente. De esta manera, ya no es necesario un bastidor de posición para fijar en posición los elementos calefactores PTC dentro del calefactor.

De acuerdo con otra realización ventajosa de la invención, el cuerpo envolvente está dotado de una abertura lateral para la inserción del elemento elástico después del ensamblado del dispositivo calefactor. De este modo, la fabricación de un dispositivo calefactor es mucho más sencilla, debido a que no se requieren dispositivos especiales para superar las fuerzas elásticas durante el ensamblado. El elemento elástico solamente es insertado en el cuerpo envolvente cuando el cuerpo envolvente montado está en condiciones de absorber las fuerzas producidas por el elemento elástico durante la compresión de la estructura en capas. Preferentemente, el elemento elástico es guiado dentro de una ranura.

De acuerdo con una forma de realización ventajosa, el cuerpo envolvente está formado de dos mitades. De esta manera, es posible un ensamblado especialmente sencillo del dispositivo calefactor. Con este fin, las mitades están configuradas enchufables entre sí. Es posible un ensamblado especialmente rápido mediante el uso de espigas o salientes de retención, que en el encaje de las mitades del cuerpo envolvente producen un enganche de ambas mitades.

Ambas mitades están configuradas preferentemente de tal modo que dividen el cuerpo envolvente aproximadamente en el medio, entre las caras opuestas del cuerpo envolvente de una construcción abierta. Así, el cuerpo envolvente es especialmente robusto en las caras de una construcción abierta y es solamente en el medio, es decir, en la línea de separación de ambas mitades, donde el cuerpo envolvente no puede absorber ninguna fuerza de fijación o sólo una fuerza muy reducida.

En una forma de realización especial, ambas mitades están dotadas en sus líneas de separación de salientes y entrantes adicionales que encajan entre sí cuando están unidos y unen las mitades entre sí. De esta manera, el cuerpo envolvente puede también absorber fuerzas mayores en la zona media por encima las líneas de separación de ambos mitades.

El elemento elástico comprende preferentemente una pieza de chapa con segmentos elásticos que sobresalen de forma oblicua. Preferentemente, el elemento elástico está formado en una pieza con los segmentos elásticos. De esta manera, el elemento elástico puede producirse, por primera vez, como una pieza continua y puede ser alimentado desde una bobina durante la fabricación. Convencionalmente, cada elemento elástico debe fabricarse de forma separada e individualmente para diferentes longitudes. Debido a la separación de cuerpo envolvente y elemento elástico, el espesor del elemento elástico de habitualmente 0,8 mm aproximadamente puede reducirse a un espesor de 0,3 mm, según el nuevo principio constructivo. De este modo, el elemento elástico puede fabricarse con reducido coste, sin que se reduzca la eficacia del dispositivo calefactor.

Para conseguir un rendimiento elevado del dispositivo calefactor eléctrico, se ha dispuesto un segmento elástico para cada posición de un elemento calefactor PTC, de modo que se mejora la fijación de los elementos calefactores PTC. Un rendimiento especialmente elevado se puede conseguir mediante un aumento de las fuerzas de fijación estando, según la invención, dispuestos en la zona de un elemento calefactor PTC varios segmentos elásticos, preferentemente dos o tres.

Según otra forma de realización preferente, los elementos elásticos comprenden una chapa, desde la que se proyectan en sentido transversal oblicuo segmentos elásticos individuales que refuerzan mecánicamente el elemento elástico, de manera que no es posible una flexión sobre el eje longitudinal del elemento elástico. Para ello, los segmentos elásticos se extienden cada uno hasta dentro de la zona marginal del elemento elástico, de manera que el elemento elástico puede apoyarse en el borde exterior robusto del cuerpo envolvente. Debido a ello, el cuerpo envolvente sólo debe absorber fuerzas en sus bordes y puede estar conformada menos robusta en el medio.

Según un perfeccionamiento especial del dispositivo calefactor eléctrico se ha previsto una junta entre los refuerzos longitudinales y la estructura en capas.

Una junta de este tipo, particularmente como junta de silicona, está configurada preferentemente de una pieza y estanqueiza toda la estructura reticular.

Otras realizaciones ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

A continuación se explicará la presente invención, basándose en formas de realización preferentes en relación con los dibujos adjuntos, en los que muestran:

la figura 1, una vista en perspectiva de una mitad del cuerpo envolvente del dispositivo calefactor eléctrico, parcialmente equipado,

la figura 2, una vista en perspectiva de una mitad del cuerpo envolvente del dispositivo calefactor eléctrico, totalmente equipado,

la figura 3, una vista en perspectiva del dispositivo calefactor eléctrico,

la figura 4, una vista en perspectiva del dispositivo calefactor eléctrico, en la que se ha insertado por deslizamiento el elemento elástico,

la figura 5, una vista en perspectiva de otra forma de realización del dispositivo calefactor eléctrico, según la invención,

la figura 6, otra vista en perspectiva de la forma de realización según la figura 5, en la que el costado del cuerpo envolvente está adaptado, por ejemplo, a una geometría de enchufe especial,

la figura 7, otra vista detallada de la forma de realización, según la figura 5,

la figura 8, una vista en perspectiva de otra forma de realización del dispositivo calefactor, según la invención, durante el ensamblado,

la figura 9, una vista en perspectiva de la forma de realización, según la figura 8, ensamblada,

la figura 10, una vista detallada del lado interior de una mitad del cuerpo envolvente en otra forma de realización de la invención,

la figura 11, una vista en sección del cuerpo envolvente ensamblada, según la forma de realización de la figura 10,

la figura 12, una vista ampliada de un detalle de la ilustración de la figura 11,

la figura 13, una vista interior de la estructura reticular de las caras frontales alargadas del cuerpo envolvente, con juntas de silicona,

la figura 14, una vista en perspectiva ampliada, en sección, de una mitad del cuerpo envolvente, con junta,

las figuras 15a, 15b y 15c, distintas vistas de un elemento elástico, según la invención,

la figura 16a, una vista de un elemento de nervadura ondulada con una chapa de contacto fijada al mismo, y

la figura 16b, una vista de otro elemento elástico que, entre otras, puede utilizarse en la forma de realización, según la figura 8.

Contrariamente a los dispositivos calefactores eléctricos convencionales para el uso en automóviles, el dispositivo calefactor, según la invención, está construido en dos mitades de plástico. Durante la fabricación, en primer lugar, una mitad del cuerpo envolvente puede equiparse de elementos, de manera sencilla y, a continuación, el cuerpo envolvente se completa, encajando sobre la primera la segunda mitad del cuerpo envolvente.

Las figuras 1 a 4 muestran etapas sucesivas de ensamblado del dispositivo calefactor, según la invención, que ilustran la estructura del dispositivo calefactor, según la invención. La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una mitad (2a) de las mitades (2a), (2b) del cuerpo envolvente. En la mitad (2a) se encuentran colocados una chapa de contacto (6), un elemento de radiador (4) y, adyacente a él, elementos calefactores PTC (3). Para facilitar el ensamblado se han dispuesto en cada caso guías o medios de posicionamiento para todos los componentes. Particularmente, durante la inserción la posición de la placa de contacto (6) con la espiga de contacto 6a (ó 7b para la placa de contacto -7- en la figura 2) es definida a través de la guía 6b. Los elementos radiadores (4) están configurados preferentemente en forma de elementos con nervaduras onduladas. En un lado, el elemento de nervadura ondulada está dotado de una placa de contacto. Para los extremos de la placa de contacto del elemento de nervadura ondulada (4) en el lado interior del cuerpo envolvente se encuentran dispuestas lateralmente guías (4a). Estas guías sirven sólo para facilitar el montaje. Por ello, en una forma de realización alternativa también puede prescindirse de las mismas.

Para poder aislar entre sí los elementos calefactores PTC (3) también en estado ensamblado, se encuentran dispuestos medios de posicionamiento (5) en una mitad del cuerpo envolvente que mantienen distanciados entre sí los elementos calefactores PTC (3). Estos medios de posicionamiento (5) están fijados preferentemente a un refuerzo longitudinal (10) en las caras frontales laterales del cuerpo envolvente. Estos refuerzos se explican en detalle a continuación.

Como se muestra en la figura 2, encima de los elementos calefactores PTC (3) están dispuestos también en este caso, un elemento de radiador (4) y una placa de contacto (7) con un contacto de enchufe (7a), correspondiente a la estructura mostrada en la figura 1. Sobre la primera mitad (2a) equipada de esta forma puede montarse la segunda mitad de cuerpo envolvente (2b). Ambas mitades de cuerpo envolvente están configuradas preferentemente de manera tal que su línea de separación se extienda aproximadamente en la mitad, entre las dos caras frontales alargadas del cuerpo envolvente (las que presentan las aberturas de paso).

El ensamblado del cuerpo envolvente puede simplificarse especialmente porque ambas mitades (2a), (2b) están dotadas de espigas de encaje (18) y taladros correspondientes en las mitades opuestos respectivas. Al montar ambas mitades las mismas encajan tan pronto como la segunda mitad (2b) se encuentra completamente montada sobre la primera mitad (2a).

El cuerpo envolvente ensamblado del dispositivo calefactor eléctrico se muestra en la figura 3. En la figura 3 puede verse que cada una de las mitades de cuerpo envolvente (2a), (2b) presenta en las caras frontales alargadas aberturas para el flujo de aire a través de las mismas.

Para aumentar la eficacia de la generación de calor mediante los elementos calefactores PTC, los mismos se mantienen sujetos dentro del cuerpo envolvente en la estructura en capas descrita en relación con la figura 1 y con la figura 2. Esta fijación se produce mediante un elemento elástico (12) adicional. Preferentemente, el elemento elástico se inserta, como mínimo, entre un lado interior del cuerpo envolvente y la estructura en capas. Adicionalmente, un elemento elástico de este tipo también puede insertarse entre el lado interior opuesto del cuerpo envolvente y la estructura en capas o en un punto dentro de la estructura en capas.

Para que el cuerpo envolvente esté en condiciones de absorber las fuerzas de fijación sin deformaciones del mismo, los lados frontales alargados del cuerpo envolvente están reforzados mecánicamente. Entre las caras frontales alargadas del cuerpo envolvente reforzadas mecánicamente, particularmente en la zona de la línea de separación, el cuerpo envolvente no está en condiciones de absorber grandes fuerzas de fijación.

Para poder absorber fuerzas de fijación especialmente grandes, están dispuestos refuerzos transversales (9) dentro de la abertura lateral para el aire a calentar. Estos refuerzos transversales permiten que el cuerpo envolvente pueda absorber fuerzas de fijación suficientemente grandes sin una flexión o deformación del cuerpo envolvente. Las mitades con los refuerzos están en cada caso formados de una pieza y fabricados preferentemente de plástico.

En una forma de realización especialmente ventajosa, los refuerzos transversales (9) son complementados por uno o varios refuerzos longitudinales (10), de manera que los refuerzos (9) y (10) presenten la forma de una estructura reticular. Una estructura reticular de este tipo permite que los refuerzos transversales (9) puedan mantenerse especialmente delgados y no dificulten el paso de aire. Al mismo tiempo se evita eficazmente que el cuerpo envolvente se doble hacia arriba.

La estabilidad del cuerpo envolvente entre los lados frontales del mismo reforzados mecánicamente es, en una forma de realización ventajosa, reforzada por una especial configuración de los lados superior e inferior de las mitades. Con este objetivo, en los lados superior e inferior de cuerpo envolvente de cada mitad (2a), (2b) se encuentran dispuestos en cada caso resaltes y entrantes (16) y (17) dispuestos de manera tal que en el montaje agarren entre sí. De este modo, la estabilidad mecánica de las caras superior e inferior se aumenta también entre las caras frontales alargados del cuerpo envolvente reforzados mecánicamente.

Debido a que el cuerpo envolvente está en condiciones de absorber grandes fuerzas de fijación sin deformar el cuerpo envolvente solamente después del ensamblado, el elemento elástico (12) puede aplicarse solamente después del ensamblado del cuerpo envolvente. Con esta finalidad, el cuerpo envolvente (2) presenta en una cara del cuerpo envolvente una abertura (11). Una abertura de este tipo está dispuesta preferentemente en las caras estrechas del cuerpo envolvente (2). Cada mitad de cuerpo envolvente (2a), (2b) está dotada de escotaduras correspondientes, que se complementan en el cuerpo envolvente (2) ensamblada con la rendija (11) para la inserción del elemento elástico (12). Una configuración especial de los lados internos del cuerpo envolvente para formar un canal elástico para la inserción del elemento elástico (12) se explica a continuación con referencia a las figuras 10 a 12.

Los medios de posicionamiento (4a), (5), (6a), (7b) previstos en el cuerpo envolvente están dispuestos de tal manera que los elementos posicionados previamente del dispositivo calefactor dejen suficiente espacio para los elementos elásticos. Particularmente, los elementos posicionados previamente están fijados con holgura en la dirección de fijación determinada por el elemento elástico, para mantenerlos movibles y absorber la fuerza de fijación producida por el elemento elástico.

En la figura 4 puede verse que el elemento elástico (12) presenta una serie de segmentos elásticos individuales, que producen la presión de fijación. Respecto a formas de realización del elemento elástico (12) se entrará en detalles a continuación, en relación a las figuras 10a, 10b y 10c.

En las formas de realización detalladas, las placas de contacto (6) y (7) están dispuestas cada una en el exterior de la estructura en capas, de manera que la alimentación de corriente a los elementos calefactores PTC (3) se realiza a través de los elementos radiadores (4). Dicha estructura permite una transferencia de calor especialmente buena entre los elementos calefactores PTC (3) y los elementos radiadores (4) que ceden el calor al aire circulante y, por ese motivo, las pérdidas de calor son especialmente reducidas.

Debido a la disposición de las placas de contacto en los extremos superior e inferior de la estructura en capas de los elementos del dispositivo calefactor, el paso del aire es especialmente poco entorpecido. Por este motivo, la altura constructiva puede mantenerse reducida, sin disminución del volumen del caudal de aire.

Debido a la configuración del cuerpo envolvente, según la invención, con caras frontales alargadas del cuerpo envolvente marcadamente robustas mecánicamente, las fuerzas de fijación no son absorbidas en la forma convencional por los largueros laterales del bastidor de fijación. Las caras estrechas del cuerpo envolvente pueden entonces configurarse a voluntad. Preferentemente, las caras estrechas del cuerpo envolvente están configuradas de manera que posibilitan una fijación mecánica y un contacto eléctrico del dispositivo calefactor. Para el contacto eléctrico, como mínimo, una cara estrecha del cuerpo envolvente puede adaptarse a voluntad a la geometría de un enchufe para la alimentación de corriente.

La configuración de las caras estrechas se muestra, a modo de ejemplo, en las figuras 1 a 4. En la cara izquierda del cuerpo envolvente se produce un cuerpo de enchufe a partir de los salientes (13a), (13b) conformados en cada una de ambas mitades de cuerpo envolvente. En estos enchufes se introducen las lengüetas de enchufe (6a) y (7a) de ambas placas de contacto (6) y (7). En el lado opuesto, a partir de los resaltes (14a) y (14b), se forma un enchufe (14) que sirve esencialmente para la fijación mecánica del dispositivo calefactor eléctrico. Debido a que las caras estrechas del cuerpo envolvente (2) no deben absorber grandes esfuerzos, pueden configurarse a voluntad para la fijación mecánica y/o eléctrica.

En las figuras 5 a 7 se muestra otra forma de realización de un cuerpo envolvente y un dispositivo calefactor eléctrico correspondiente. La figura 5 muestra una vista en perspectiva de una forma de realización de un dispositivo calefactor eléctrico (20) que es, respecto de la forma de realización de las figuras 1 a 4, más estrecha, pero tiene mayor área para un paso de aire mayor. Para ello, el dispositivo calefactor presenta elementos calefactores PTC (3) en varios planos en la estructura en capas. Contrariamente a la figura 1, los elementos calefactores PTC (3), que presentan una forma rectangular, están alineados con sus lados longitudinales de forma paralela a los lados frontales alargados del cuerpo envolvente del dispositivo calefactor.

De acuerdo con cada capa de elementos calefactores PTC (3) en la estructura en capas de elementos radiadores (4), elementos calefactores PTC (3) y placas de electrodos (21), (22), a la altura de cada una de las capas con elementos calefactores PTC (3) se han dispuesto refuerzos longitudinales (10). En la forma de realización mostrada existen en total cuatro capas con elementos calefactores PTC (3) y, consecuentemente, también hay dispuestos cuatro refuerzos longitudinales. Debido a la mayor extensión longitudinal del dispositivo calefactor en comparación con el dispositivo calefactor de las figuras 1 a 4, presenta esta forma de realización también una cantidad mayor de refuerzos transversales (9).

Contrariamente a la primera forma de realización, en el dispositivo calefactor mostrado se utilizan dos elementos elásticos (12) que son insertados en el extremo superior e inferior, respectivamente, del lado estrecho del cuerpo envolvente. Los elementos elásticos se insertan cada uno de manera tal que los segmentos elásticos (26), que se proyectan fuera del elemento elástico (12), sobresalgan de la superficie del cuerpo envolvente en dirección a la estructura en capas. Aunque no mostrados, también otros elementos elásticos (12) pueden insertarse entre las posiciones mostradas en la estructura en capas.

Debido a las varias capas con elementos calefactores PTC (3) mostrados en esta forma de realización, también es necesaria una cantidad correspondiente mayor de placas de contacto. Las placas de contacto (22) superior e inferior están dispuestas adyacentes al lado interno del cuerpo envolvente superior e inferior, respectivamente. Las tres placas de contacto intermedias están dispuestas cada una adyacente a las tres capas inferiores con elementos calefactores PTC, es decir, correspondientes a los tres los refuerzos longitudinales (10) inferiores.

Cada una de las placas de contacto (21), (22) están dotadas de lengüetas de contacto (21a), (22a) sobresalientes del bastidor. La cara del cuerpo envolvente (23) de la que sobresalen las lengüetas de contacto (21a), (22a) puede configurarse a voluntad. Una forma de realización especial se muestra en la figura 6. En el cuerpo envolvente (23) mostrada en la figura 5 se ha montado a presión o pegado un cuerpo de enchufe (25), adaptado individualmente. Dicho cuerpo de enchufe pegado puede estar adaptado a las exigencias correspondientes, por ejemplo, para la instalación del dispositivo calefactor en vehículos de distintos fabricantes de automóviles, que utilizan diferentes tipos de contactos de enchufe. En el ejemplo de cuerpo de la realización mostrada en la figura 6, el cabezal de enchufe (25), montable a presión comprende un tope mecánico con orificios de fijación y una zapata de enchufe (25a) en la que están dispuestas las lengüetas de enchufe (21a), (22a).

Según otra forma de realización especial, el cuerpo envolvente es sellado lateralmente con la ayuda de juntas de silicona. Las juntas de silicona (24) están dispuestas preferentemente en los refuerzos longitudinales, como puede verse en las figuras 5 a 7 y 11, 12. Las juntas de silicona (24) están dispuestas en este caso en los refuerzos longitudinales, es decir cada una exactamente a la altura de los elementos calefactores PTC (3).

Para simplificar el montaje, al colocar las juntas, las juntas de silicona (24) presentan la forma de la estructura reticular de los refuerzos. De esta manera, la fabricación se simplifica considerablemente, porque las juntas para los refuerzos longitudinales no necesitan ser colocadas individualmente, sino como un todo en una operación.

En las figuras 8 y 9 se muestran vistas en perspectiva de otra forma de realización. Esta forma de realización difiere de la forma de realización mostrada en las figuras 6 y 7 particularmente por la cantidad de refuerzos transversales. En esta forma de realización se utilizan menos refuerzos transversales, pero más robustos.

Preferentemente, los refuerzos transversales se disponen a distancias de 30 a 40 mm. En una distancia entre refuerzos mayor de 40 mm, particularmente a partir de 60 mm, las fuerzas de fijación ya no pueden ser absorbidas en medida suficiente por los refuerzos transversales. Contrariamente, debajo de una distancia de 30 mm, particularmente menor de 20 mm, se dificulta claramente el paso de aire debido a las caras frontales alargadas del dispositivo calefactor.

Las figuras 10 a 12 muestran una forma de realización especial para la configuración de los lados internos de ambas mitades del cuerpo envolvente. La estructura interior de las mitades de cuerpo envolvente presenta un canal elástico en el que puede insertarse el elemento elástico (12) después del ensamblado de ambos mitades de cuerpo envolvente. El canal elástico origina, durante la inserción, un guiado para el elemento elástico, concretamente mediante las ranuras laterales. Las ranuras se forman, por ejemplo, mediante los salientes (34) y la cara superior del cuerpo envolvente o, como en la forma de realización mostrada, a través de lengüetas de encaje (32a), (32b).

El saliente (34) forma, no sólo un lado del canal elástico para la inserción del elemento elástico, sino que sirve también como auxiliar de posicionamiento de los elementos del dispositivo calefactor. Estos segmentos, son (pre)fijados con holgura mediante el saliente (34) en el cuerpo envolvente, alrededor de un canal de inserción para el elemento elástico a insertar después del ensamblado.

Además, la forma de realización mostrada en las figuras 10 a 12 presenta una rigidez elevada. Una rigidez adicional de este tipo puede ser necesaria, entre otras, por las siguientes razones. Para conseguir una gran eficacia también con "dispositivos calefactores de grandes superficies", es decir, con dispositivos calefactores estrechos pero de gran superficie para un caudal de aire elevado, se requieren fuerzas de fijación muy elevadas. Sin embargo, a temperaturas de cuerpo envolvente de aproximadamente 170ºC disminuye la rigidez del plástico utilizado. Además, los elementos elásticos no pueden transmitir las fuerzas sólo al borde del cuerpo envolvente, porque los segmentos elásticos del elemento elástico utilizados presentan una distancia mínima de 2 mm a 2,5 mm al borde del elemento elástico. Para prevenir, aún así, una flexión de los lados superiores e inferiores del cuerpo envolvente, los mismos son reforzados adicionalmente. Con este fin se encuentran dispuestas en cada una de ambas unidades del cuerpo envolvente, lengüetas de encaje (32a), (32b) opuestas. Cada una de las lengüetas de encaje se proyecta en dirección de la mitad del cuerpo envolvente opuesto y se encajan entre sí durante el ensamblado, mediante salientes de retención (31). Debido a este encaje en los lados superior e inferior del cuerpo envolvente se aumenta su rigidez mecánica y se evita una flexión.

Un aumento adicional de la rigidez puede conseguirse mediante una pared lateral adicional (35), (36). Dicha pared lateral (35), (36) está dispuesta, encima de cada una de las paredes laterales actuales y unida a la misma a través de elementos de apoyo (33). De esta manera puede aumentarse la rigidez mecánica de los lados superior e inferior de manera tal, que el cuerpo envolvente puede absorber fuerzas de fijación especialmente elevadas. De este modo es posible una "construcción de gran superficie", o sea un dispositivo calefactor con una gran cantidad de capas superpuestas de elementos PTC y elementos radiadores intermedios.

La construcción del elemento elástico (12) se describe a continuación con referencia a la figura 13a, la figura 13b y la figura 13c. En la figura 13a se muestra una vista en planta del elemento elástico (12), en la figura 13b una vista lateral y en la figura 13c una vista en perspectiva del elemento elástico (12).

El elemento elástico (12) comprende una pieza de chapa (25) y un segmento elástico (26) sobresaliente del mismo. Preferentemente, el elemento elástico (12) está conformado de una sola pieza, estando cada uno de los segmentos elásticos troquelado en tres lados de la pieza de chapa (25) y doblados alrededor de un eje (29) en sentido transversal a la pieza de chapa (25). El ángulo (\alpha) en el cual están doblados los segmentos troquelados esta comprendido entre 5º y 30º aproximadamente, y de forma preferente entre 15º y 20º. Debido a esta construcción del elemento elástico (12) no es posible una flexión en sentido transversal, sino solamente en sentido longitudinal. Por este motivo, el elemento elástico actúa solamente sobre el borde del cuerpo envolvente sobre el que se apoya durante la generación de la fuerza de fijación. De este modo, el elemento elástico actúa de forma ideal junto con el cuerpo envolvente que, debido a su construcción, solamente puede absorber grandes fuerzas en los costados del cuerpo envolvente y es menos capaz de absorber cargas en el medio, en la zona de la línea de separación. Preferentemente, con este propósito los extremos laterales de los segmentos elásticos están dispuestos muy cerca al borde del elemento
elástico.

La ilustración en las figuras 13a, 13b y 13c es sólo esquemática. Los segmentos elásticos (26) no necesariamente deben ser rectangulares, sino que pueden tener áreas de diferente anchura e inclinación. De esta manera, cada segmento elástico puede tener, por ejemplo, un segmento final formado más ancho, ligeramente aplanado, para permitir una mejor inserción en el cuerpo envolvente del elemento
elástico.

En la figura 16a se muestra un elemento de radiador (4) y una chapa de contacto (6) unida al mismo, en una forma de realización alargada para un "dispositivo calefactor de gran superficie" (por ejemplo, según la figura 9). El elemento elástico correspondiente para este propósito se muestra en la figura 16b. El elemento elástico presenta una serie de segmentos elásticos (26) dispuestos uno detrás de otro. Cada uno de los segmentos elásticos (26) está en condiciones de ejercer una fuerza de presión de aproximadamente 15 N. Para aumentar la fuerza de presión los segmentos elásticos, según la figura 16b, se posicionan muy cerca, uno detrás de otro, de modo que sobre la superficie de un elemento PTC se encuentran dispuestos dos o tres segmentos elásticos (26). De esta manera, la presión de fijación puede duplicarse o incluso triplicarse. Aquí, al contrario de las fijaciones de bastidor convencionales, la presión de fijación es ejercida de modo uniforme sobre toda la longitud del elemento elástico.

Para permitir que las fuerzas de fijación producidas por los segmentos elásticos (26) puedan ser absorbidas por el cuerpo envolvente, las caras frontales alargadas del cuerpo envolvente están dotadas de refuerzos transversales (9) de manera tal que entre dos refuerzos transversales (9) consecutivos se encuentran dispuestos de dos a como máximo cinco segmentos elásticos (26).

La forma de realización, según la figura 4, muestra un elemento elástico (12) con dos o más segmentos elásticos yuxtapuestos. Esta forma de realización es ventajosa en el caso de formas de cuerpo envolvente que tienen una gran profundidad.

Mientras que los elementos elásticos convencionales se utilizan con un espesor de aproximadamente 0,8 mm, en el nuevo principio constructivo pueden utilizarse elementos elásticos con un espesor de 0,2 a 0,5 mm, preferentemente de unos 0,3 mm. De este modo el efecto elástico de los segmentos elásticos (26) ya puede conseguirse con una longitud reducida de un segmento elástico.

Una especial ventaja del dispositivo calefactor es que el elemento elástico puede ser fabricado en principio como una pieza continua y se puede suministrar desde una bobina durante la fabricación. Convencionalmente, cada segmento elástico está fabricado por separado e individualmente para todas las longitudes diferentes de dispositivos calefactores. Además, es suficiente disponer de sólo un elemento elástico por dispositivo calefactor.

Además de la altura reducida, es una ventaja especial del dispositivo calefactor, según la invención, el hecho de que el mismo puede fabricarse de manera especialmente sencilla. El dispositivo calefactor es ensamblado como se ha descrito en relación a las figuras 1 a 4. De acuerdo con la invención, el ensamblado de los distintos elementos se realiza, al contrario de los dispositivos calefactores convencionales, sin que las fuerzas de fijación actúen sobre la estructura en capas. Solamente después del ensamblado del cuerpo envolvente el elemento elástico es insertado por deslizamiento en el cuerpo envolvente ensamblada (véase la figura 4).

Resumiendo, la invención se refiere a un nuevo principio constructivo para dispositivos calefactores eléctricos en los que las funciones de bastidor y elemento elástico están separadas. Como bastidor para un dispositivo calefactor eléctrico se utiliza un cuerpo envolvente que comprende dos mitades. En el cuerpo envolvente están dispuestos elementos auxiliares de posicionamiento para los elementos calefactores PTC. Los lados longitudinales del cuerpo envolvente son esencialmente abiertos, para permitir el paso de aire a través del registro de calefacción. Adicionalmente, en el cuerpo envolvente está incorporado un elemento elástico que comprime la estructura en capas de elementos radiadores, elementos calefactores PTC y placas de contacto. El elemento elástico puede ser insertado por deslizamiento a posteriori, a través de una abertura dispuesta lateralmente en el cuerpo envolvente. De esta manera, el cuerpo envolvente es expuesta a las fuerzas elásticas solamente después del ensamblado, cuando es capaz de ser cargada mecánicamente.

El nuevo principio constructivo tiene una serie de ventajas. Por una parte, con la forma constructiva según la invención puede disminuirse claramente el peso, con igual rendimiento calorífico, concretamente hasta aproximadamente un 50%, debido a que no se utiliza un bastidor metálico. Además, sin medidas adicionales y sin peso adicional, el dispositivo calefactor no presenta ninguna superficie metálica descubierta. Otra ventaja es la baja altura constructiva hasta un 30% menor que la de dispositivos calefactores convencionales. Por ello, es posible realizar calefactores mucho más pequeños que los convencionales, pero que, sin embargo, alcanzan un rendimiento elevado debido al principio de fijación utilizado para incrementar el contacto eléctrico y térmico. Además, también pueden fabricarse elementos calefactores más largos que con la forma constructiva convencional de bastidor de fijación solamente podrían realizarse con costes elevados.

Además, no se utiliza ningún bastidor de posición convencional para mantener separados y protegidos los elementos calefactores PTC, sino que los elementos calefactores PTC se han separado uno de otro directamente mediante salientes del cuerpo envolvente.

Además, el coste de fabricación se reduce notoriamente en comparación con dispositivos calefactores convencionales. La fabricación del dispositivo calefactor, según la invención, es mucho más sencilla, porque durante el proceso de fabricación no se necesita ningún dispositivo para vencer las fuerzas elásticas del bastidor.

El principio constructivo no exige ninguna configuración especial de los largueros laterales de un bastidor de fijación para absorber la fuerza de fijación que actúa sobre los largueros longitudinales. Por lo tanto, las caras estrechas del cuerpo envolvente, según la invención, en su configuración son adaptables a cualquier geometría de enchufe deseada que envuelve las lengüetas de enchufe de las placas de contacto sobresalientes del cuerpo envolvente.

Además, de esta manera, los elementos elásticos son claramente más económicos de fabricar. Por un a parte, puede reducirse el espesor del elemento elástico y conseguirse un ahorro de material. Por otra parte, el elemento elástico se puede fabricar por primera vez como una pieza continua y suministrarse durante la fabricación desde una bobina. Además, un solo elemento elástico es suficiente.

Claims (30)

1. Dispositivo calefactor eléctrico, particularmente como calefacción auxiliar para automóviles, dotado de un cuerpo envolvente (2) configurado abierto en los lados frontales alargados, y una estructura en capas de, como mínimo, un elemento calefactor PTC (3), un elemento de radiador (4), placas de contacto (5, 6) para la alimentación de corriente y un elemento elástico (12), pudiendo mantenerse la estructura en capas fijada en el cuerpo envolvente (2) mediante el elementos elásticos (12), caracterizado por una abertura (11) dispuesta lateralmente en el cuerpo envolvente (2) para la inserción por deslizamiento del elemento elástico (12), por la que la estructura en capas se mantiene pretensada entre los lados opuestos del cuerpo envolvente.

2. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 1, caracterizado por un canal elástico conformado en el cuerpo envolvente (2) para el montaje del elemento elástico (12).

3. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 1, caracterizado por medios de posicionamiento (34) para el prefijado al cuerpo envolvente (2) de elementos del dispositivo calefactor.

4. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 3, caracterizado porque los medios de posicionamiento (34) forman al mismo tiempo en el cuerpo envolvente (2) una ranura para el guiado del elemento elástico (12) durante la inserción por deslizamiento.

5. Dispositivo calefactor eléctrico, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las caras frontales alargadas del cuerpo envolvente están reforzadas mecánicamente, como mínimo, por un refuerzo transversal (9).

6. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 5, caracterizado porque los refuerzos (8, 10) presentan en las caras frontales alargadas del cuerpo envolvente la forma de una estructura reti-
cular.

7. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la estructura reticular presenta, como mínimo, un refuerzo longitudinal (10) en la zona de los elementos calefactores PTC (3).

8. Dispositivo calefactor eléctrico, según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el cuerpo envolvente (2) está fabricado de plástico.

9. Dispositivo calefactor eléctrico, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el cuerpo envolvente (2) presenta medios de posicionamiento (5) para mantener los elementos calefactores PTC (3) separados entre sí.

10. Dispositivo calefactor eléctrico, según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el cuerpo envolvente (2) comprende dos mitades (2a, 2b).

11. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 10, caracterizado porque las mitades (2a, 2b) del cuerpo envolvente (2) son encajables.

12. Dispositivo calefactor, según la reivindicación 11, caracterizado por espigas (18) o salientes de retención (31) que al encajar entre sí las mitades (2a, 2b) del cuerpo envolvente producen un encaje de ambas mitades (2a, 2b).

13. Dispositivo calefactor eléctrico, según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque las mitades (2a, 2b) están conformadas de manera tal que separan el cuerpo envolvente (2) aproximadamente en la mitad entre las caras frontales alargadas del cuerpo envolvente.

14. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 13, caracterizado por resaltes (16, 17; 32a, 32b) opuestos, dispuestos en la línea de separación de las mitades (2a, 2b) que encajan entre sí al ensamblar las mitades (2a, 2b).

15. Dispositivo calefactor eléctrico, según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el elemento elástico (12) comprende de una pieza en forma de placa (25) con segmentos elásticos (26) que se proyectan fuera de la misma.

16. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 15, caracterizado porque los segmentos elásticos (26) se extienden cada uno hasta la zona de borde de los lados longitudinales del elemento elástico (12).

17. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 16, caracterizado porque el elemento elástico (12) está conformado de una pieza con los segmentos elásticos (26).

18. Dispositivo calefactor eléctrico, según una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque está previsto en cada posición de elemento calefactor PTC, como mínimo, un segmento elástico (26), para la generación de fuerzas de fijación para un apriete en unión positiva.

19. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 18, caracterizado porque para cada posición de elemento calefactor PTC están dispuestos, como mínimo, dos segmentos elásticos (26).

20. Dispositivo calefactor eléctrico, según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado, como mínimo, por una junta (24) para estanqueizar los refuerzos longitudinales (10) respecto de los elementos calefactores PTC (3).

21. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 20, caracterizado porque la junta (24) estanqueiza toda la estructura reticular (9, 10).

22. Dispositivo calefactor eléctrico, según la reivindicación 21, caracterizado porque la junta (24) para un lado del cuerpo envolvente está conformada en cada caso de una pieza.

23. Cuerpo envolvente para un dispositivo calefactor eléctrico, particularmente como calefacción auxiliar para automóviles, para el montaje de una estructura en capas formadas, como mínimo, de un elemento calefactor PTC (3), un elemento de radiador (4), placas de contacto (5, 6) para la alimentación de corriente y un elemento elástico (12), estando el cuerpo envolvente formado de manera tal que las fuerzas generadas por el elemento elástico (12) pueden ser absorbidas por el cuerpo envolvente (2), caracterizada porque el cuerpo envolvente presenta una abertura lateral (11) para la inserción por deslizamiento del elemento elástico (12).

24. Cuerpo envolvente, según la reivindicación 23, caracterizada por un canal elástico conformado en el cuerpo envolvente para la inserción por deslizamiento del elemento elástico (12).

25. Cuerpo envolvente, según la reivindicación 23 ó 24, caracterizada por medios de posicionamiento (34) en el cuerpo envolvente para el prefijado de los elementos del dispositivo calefactor.

26. Cuerpo envolvente, según la reivindicación 25, caracterizada porque los medios de posicionamiento (34) en el cuerpo envolvente forman al mismo tiempo una ranura para el guiado del elemento elástico (12).

27. Cuerpo envolvente, según una de las reivindicaciones 23 a 26, caracterizada porque los lados frontales alargados del cuerpo envolvente están reforzados mecánicamente por al menos un refuerzo transversal (9).

28. Cuerpo envolvente, según la reivindicación 27, caracterizada porque los refuerzos (9, 10) presentan en los lados frontales alargados de construcción abierta del cuerpo envolvente la forma de una estructura reticular.

29. Cuerpo envolvente, según la reivindicación 27 ó 28, caracterizada porque el cuerpo envolvente es fabricado de plástico.

30. Procedimiento para la fabricación de un dispositivo calefactor eléctrico (1), particularmente como calefactor auxiliar para automóviles, compuesto de un cuerpo envolvente (2) de dos mitades (2a, 2b) que está conformado como construcción abierta en los lados frontales alargados del cuerpo envolvente, y una estructura en capas de, como mínimo un elemento calefactor PTC (3), un elemento de radiador (4), placas de contacto (6, 7) para la alimentación de corriente y un elemento elástico (12), estando la estructura en capas fijada por engrapado al cuerpo envolvente (2) por el elemento elástico (12), con las etapas de
montaje:

Colocación de las placas de contacto (6, 7), del elemento de radiador (4) y del elemento calefactor PTC (3) en una primera mitad (2a) del cuerpo envolvente, encaje la segunda mitad (2b) del cuerpo envolvente (2) sobre la primera mitad (2a) e inserción por deslizamiento del elemento elástico (12) a través de una abertura (11) del cuerpo envolvente (2) ensamblado, para producir un apriete soportado por el cuerpo envolvente (2) y fijación con pretensado en la estructura en capas.