WO2017198457A1 - Vorrichtung zur erwärmung eines in einem vorratsbehälter bevorrateten fluids, verfahren zur herstellung einer solchen vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur erwärmung eines in einem vorratsbehälter bevorrateten fluids, verfahren zur herstellung einer solchen vorrichtung Download PDF

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WO2017198457A1
WO2017198457A1 PCT/EP2017/060448 EP2017060448W WO2017198457A1 WO 2017198457 A1 WO2017198457 A1 WO 2017198457A1 EP 2017060448 W EP2017060448 W EP 2017060448W WO 2017198457 A1 WO2017198457 A1 WO 2017198457A1
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heating element
film
seal
plastic
heating
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PCT/EP2017/060448
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Inventor
Guido Bernd Finnah
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/286—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an organic material, e.g. plastic

Definitions

  • the invention relates to a device having the features of the preamble of claim 1.
  • a device having the features of the preamble of claim 1.
  • a fluid stored in a reservoir which may in particular be water, a fuel or a reducing agent, such as an aqueous urea solution .
  • the proposed device is therefore particularly in connection with a water, fuel or
  • Reducing agent tank for use, and preferably in a motor vehicle.
  • the invention relates to a method for producing such
  • Liquids such as water or aqueous solutions, freeze at low outside temperatures. If they are stored on board a motor vehicle in a storage container, measures must be taken to prevent the liquid from freezing or to allow the liquid to thaw, so that at least part of the amount of liquid stored is ready for use when needed. Such measures provide, for example, the use of electrical heating elements, which are attached to heat the stored liquid in or on the reservoir. It is important to ensure that the
  • Heating elements do not come into contact with the liquid to prevent corrosion and / or short circuits. In general, therefore, the
  • Heating elements by encapsulation or enclosures completely sealed against the liquid are not without problems. In particular, there may be a shift of the to be overmoulded
  • Heating element come due to high injection pressures. A uniform
  • Encapsulation is then no longer guaranteed. Furthermore, cracks may form, especially at weld lines, so that a complete seal is not achieved.
  • the present invention has for its object to provide a device for heating a stored in a reservoir fluid comprising a heating element and a heating element enveloping the seal, wherein the seal is designed in such a way that the above problems do not occur or at least clearly be mitigated.
  • the device proposed for heating a fluid stored in a reservoir comprises at least one electrical heating element and a seal surrounding the heating element.
  • the seal consists on the one hand of a film, on the other hand of a plastic encapsulation, wherein the film and the plastic encapsulation are at least partially cohesively connected, in particular welded and / or glued.
  • the heating element Due to the cohesive connection of foil and plastic encapsulation, the heating element is completely sealed. Depending on the material of the film and / or the plastic encapsulation, the cohesive connection can be achieved by welding and / or gluing.
  • the cohesive connection can be achieved by welding and / or gluing.
  • connection counteracts leaks in the connection area. Since the seal is formed on one side by a film, a seal can be achieved, which is at least one side particularly thin-walled. This improves the heat transfer. When encapsulating can usually not reach such thin wall thicknesses, since the wall thickness enters into the flow resistance and thus in the required injection pressure during encapsulation with third power. This means that a certain minimum wall thickness is given. The thin film also ensures a constant wall thickness of the seal on the film side.
  • the film is made of at least one thermoplastic material, for example made of polyethylene and / or polypropylene. This means that the film can be softened or melted to produce the integral connection with the plastic encapsulation.
  • a film of HDPE C.high density "polyethylene) is used, since this is particularly robust.”
  • the thermoplastic plastic fillers such as
  • fillers can be used to influence certain properties of the film.
  • a reinforcement of the film can be effected, at the same time, the thermal
  • the film has a thickness which is 0.2 mm to 3 mm, preferably 0.3 mm to 2 mm. On the film a thin-walled seal is therefore achieved, which ensures optimum heat transfer.
  • an adhesive film can also be used, which ensures a permanent contact of the film with the heating element.
  • the flat adhering to the heating foil also tends less to shrink, so that the risk of detachment is significantly reduced.
  • the plastic encapsulation is made of at least one thermoplastic, for example polyethylene, in particular HDPE, and / or polypropylene.
  • thermoplastic for example polyethylene, in particular HDPE, and / or polypropylene.
  • thermoplastic plastic may include fillers, such as boron nitrides, Glass fibers, glass beads, minerals and / or carbon black, to improve, for example, the processing properties of the plastic and / or the properties of the overmolding produced therefrom.
  • fillers such as boron nitrides, Glass fibers, glass beads, minerals and / or carbon black, to improve, for example, the processing properties of the plastic and / or the properties of the overmolding produced therefrom.
  • the circumferential welding and / or adhesive contour ensures complete sealing of the heating element.
  • the circumferential weld or adhesive contour can be interrupted in the region of a contacting point. The contacting can be done in particular via a guided through the seal to the outside wire or pin, so that the
  • the seal form a plug or a plug receptacle.
  • the device preferably comprises a metallic resistance heating element, in particular in the form of a printed circuit board or a stamped grid, and / or a ceramic heating element as an electrical heating element.
  • a metallic resistance heating element in particular in the form of a printed circuit board or a stamped grid, and / or a ceramic heating element as an electrical heating element.
  • Such, preferably flat heating element can be particularly easily encapsulated or overmolded with plastic when the front side is formed from a film.
  • the heating element is preferably placed on the film and sprayed over or over.
  • the heating element can be temporarily fixed. The fixation can be effected for example by means of at least one magnet, if the heating element at least partially made of a metallic, magnetic and / or
  • the at least one magnet allows one
  • a method for producing a device according to the invention that is, a method for producing a device which can be used for heating a stored in a reservoir fluid and at least one
  • the electric heating element is arranged on a foil according to the invention and then encapsulated with a plastic. In this case, a plastic encapsulation is formed, the
  • a foil facilitates the manufacture of the device, since the heating element arranged on the foil only has to be overmolded in order to create a seal which completely surrounds the heating element.
  • a seal can be provided, which is formed at least on one side, on the side of the film, particularly thin-walled. The thin-walled seal optimizes the heat transfer.
  • the method according to the invention thus makes dispensing on all sides unnecessary.
  • the inserts are usually held in a cavity by means of drawable cores.
  • the cores are pulled.
  • the time of pulling the core pulls is on the processed injection volume or Druck
  • the material bond between the film and the plastic encapsulation is preferably achieved by melting the film during the overmolding or overmolding of the heating element with plastic.
  • a film is used, which is made of at least one thermoplastic material, for example polyethylene and / or polypropylene. This means that the film can be softened or melted to produce the integral connection with the plastic encapsulation.
  • a film of HDPE ("high density" polyethylene) is preferably used, since it is particularly robust .
  • fillers such as, for example, boron nitrides, glass fibers, glass beads, minerals and / or carbon black, can be added to the thermoplastic material By adding fillers, for example, a reinforcement of the film can be effected, at the same time the thermal conductivity is improved.
  • a film is used whose thickness is 0.2 mm to 3 mm, preferably 0.3 mm to 2 mm. In this way, a - at least one side - particularly thin-walled seal can be made.
  • thermoplastic material such as polyethylene, especially HDPE, and / or polypropylene used.
  • fillers such as boron nitrides, glass fibers, glass spheres, minerals and / or carbon black, may be added to the thermoplastic material. The advantages of such fillers have already been mentioned above.
  • the heating element is preferably arranged on the film in such a way that the film projects beyond the heating element by at least 1 mm.
  • the region of the film projecting beyond the heating element serves as a melting zone which, at a width of> 1 mm, is dense
  • the heating element be fixed at least temporarily.
  • the fixation is effected by means of at least one magnet.
  • a fixation by means of a magnet is Especially possible if the heating element is at least partially made of a metallic, magnetic and / or at least magnetizable material.
  • the fixation by means of a magnet has the advantage that the seal, in particular in the region of the film, does not have to be pierced.
  • embossing can be introduced into the film, which corresponds to the shape of the heating element and makes it possible to insert the heating element.
  • the heating element is preferably interrupted in the region of at least one electrical contact point of the heating element. In this way, a completely enveloping the heating element sealing is achieved, which - if at all - is interrupted only in the region of the contact point.
  • the contact point allows the required electrical contacting of the heating element.
  • a wire or a pin can be guided through the seal to the outside.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a device according to the invention according to a first preferred embodiment
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a foil inserted in a tool with a heating element arranged thereon for producing a device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic section through a tool for producing a device according to the invention
  • 4 shows a schematic section through an alternative tool for producing a device according to the invention
  • FIG. 5 shows a schematic section through a device according to the invention which has been produced in the tool of FIG. 4.
  • the device according to the invention shown schematically in FIG. 1 comprises an electrical heating element 1 and a sealing 2 surrounding the heating element 1.
  • the seal 2 is formed by a foil 3 and a plastic encapsulation 4, which are in the region of a circumferential welding contour 5 are materially connected. In this way, a heating element 1 completely enveloping seal 2 is achieved.
  • Heating element 1 is connected to the heating element 1 pin 12 passed through the seal 2 through to the outside.
  • the pin 12 thus defines a contact point 6, in the region in which the seal 2 is interrupted.
  • the seal 2 forms a plug 7.
  • FIG. 2 is a foil 3 inserted in a tool 9 with an electrical heating element 1 arranged in the form of a metallic one
  • the film 3 is larger than the heating element 1 chosen so that it projects beyond the heating element 1 on all sides by at least 1 mm. Only in the region of a contacting point 6, two bars of the stamped grid are guided to the outside.
  • thermoplastic material is then injected into the cavity, which flows around the heating element 1 due to the injection pressure, so that the cavity around the heating element. 1 completely filled with the thermoplastic material. In order to prevent a displacement of the film 3 during encapsulation, this is clamped in the area of a clamping point 11 in the tool 9.
  • thermoplastic material leads to the melting of the film 3, so that at least in the region of the circumferential welding contour 5 a cohesive connection between the film 3 and the plastic extrusion coating 4 is achieved.
  • the tool 9 is such that when inserting the heating element 1 with the thermoplastic material in the region of the contacting point 6 at the same time a plug 7 is formed with.
  • the heating element 1 can also be temporarily fixed, so that a positional shift of the heating element 1 with respect to the film 3 is counteracted during encapsulation with plastic.
  • the temporary fixation of the heating element 1 is effected in Fig. 4 by means of magnets 8, which are embedded in the tool 9.
  • the magnetic force of the magnets 8 acts through the film 3 on the heating element 1, which in the present case as metallic
  • the process product is a device comprising a heating element 1 and a sealing 2 completely enveloping the heating element 1, as shown by way of example in FIG. 5.

Landscapes

  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erwärmung eines in einem Vorratsbehälter bevorrateten Fluids, umfassend mindestens ein elektrisches Heizelement (1) und eine das Heizelement (1) umhüllende Abdichtung (2). Erfindungsgemäß besteht die Abdichtung (2) einerseits aus einer Folie(3), andererseits aus einer Kunststoff-Umspritzung (4), wobei die Folie (3) und die Kunststoff-Umspritzung (4) zumindest bereichsweise stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt und/oder verklebt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.

Description

Beschreibung Titel:
Vorrichtung zur Erwärmung eines in einem Vorratsbehälter bevorrateten Fluids, Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung dient der Erwärmung eines in einem Vorratsbehälter bevorrateten Fluids, wobei es sich insbesondere um Wasser, um einen Kraftstoff oder um ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, handeln kann. Die vorgeschlagene Vorrichtung gelangt daher insbesondere in Verbindung mit einem Wasser-, Kraftstoff- oder
Reduktionsmitteltank zum Einsatz, und zwar bevorzugt in einem Kraftfahrzeug.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen
Vorrichtung.
Stand der Technik
Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser oder wässrige Lösungen, gefrieren bei tiefen Außentemperaturen. Werden sie an Bord eines Kraftfahrzeugs in einem Vorratsbehälter bevorratet, gilt es Maßnahmen zu treffen, die ein Gefrieren der Flüssigkeit verhindern bzw. ein Auftauen der Flüssigkeit ermöglichen, so dass zumindest ein Teil der bevorrateten Flüssigkeitsmenge bei Bedarf einsatzbereit ist. Derartige Maßnahmen sehen beispielsweise die Verwendung elektrischer Heizelemente vor, die zur Erwärmung der bevorrateten Flüssigkeit im oder am Vorratsbehälter befestigt werden. Dabei gilt es sicherzustellen, dass die
Heizelemente nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit gelangen, um eine Korrosion und/oder Kurzschlüsse zu verhindern. In der Regel werden daher die
Heizelemente durch Umspritzungen oder Einhausungen vollständig gegenüber der Flüssigkeit abgedichtet. Das Umspritzen von elektrischen Heizelementen ist nicht unproblematisch. Insbesondere kann es zu einer Verschiebung des zu umspritzenden
Heizelements aufgrund hoher Spritzdrücke kommen. Eine gleichmäßige
Umspritzung ist dann nicht mehr gewährleitet. Ferner können sich Risse bilden, insbesondere an Bindenähten, so dass keine vollständige Abdichtung erreicht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erwärmung eines in einem Vorratsbehälter bevorrateten Fluids anzugeben, das ein Heizelement und eine das Heizelement umhüllende Abdichtung umfasst, wobei die Abdichtung in der Weise ausgeführt ist, dass die vorstehend genannten Probleme nicht auftreten oder zumindest deutlich gemindert werden.
Zur Lösung der Aufgabe werden die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7
vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Die zur Erwärmung eines in einem Vorratsbehälter bevorrateten Fluids vorgeschlagene Vorrichtung umfasst mindestens ein elektrisches Heizelement und eine das Heizelement umhüllende Abdichtung. Erfindungsgemäß besteht die Abdichtung einerseits aus einer Folie, andererseits aus einer Kunststoff- Umspritzung, wobei die Folie und die Kunststoff-Umspritzung zumindest bereichsweise stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt und/oder verklebt sind.
Durch die stoffschlüssige Verbindung von Folie und Kunststoff-Umspritzung wird das Heizelement vollständig abgedichtet. In Abhängigkeit vom Material der Folie und/oder der Kunststoff-Umspritzung kann die stoffschlüssige Verbindung durch Verschweißen und/oder Verkleben erreicht werden. Die stoffschlüssige
Verbindung wirkt Undichtigkeiten im Verbindungsbereich entgegen. Da die Abdichtung an einer Seite durch eine Folie gebildet wird, kann eine Abdichtung erzielt werden, die zumindest einseitig besonders dünnwandig ist. Dadurch wird der Wärmeübergang verbessert. Beim Umspritzen lassen sich in der Regel derart dünne Wandstärken nicht erreichen, da die Wanddicke mit dritter Potenz in den Fließwiderstand und damit in den erforderlichen Spritzdruck beim Umspritzen eingeht. Das heißt, dass eine bestimmte Mindestwandstärke vorgegeben ist. Die dünne Folie gewährleistet zudem eine gleichbleibende Wandstärke der Abdichtung auf der Folienseite.
Bevorzugt ist die Folie aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen und/oder Polypropylen, gefertigt. Das heißt, dass die Folie erweicht bzw. angeschmolzen werden kann, um die stoffschlüssige Verbindung mit der Kunststoff-Umspritzung herzustellen. Bevorzugt wird eine Folie aus HDPE C.high density" Polyethylen) verwendet, da diese besonders robust ist. Ferner kann der thermoplastische Kunststoff Füllstoffe, wie
beispielsweise Bornitride, Glasfasern, Glaskugeln, Mineralien und/oder Ruß, enthalten. Über die Füllstoffe kann auf bestimmte Eigenschaften der Folie Einfluss genommen werden. Durch Zugabe von Füllstoffen kann beispielsweise eine Verstärkung der Folie bewirkt werden, zugleich wird die thermische
Leitfähigkeit verbessert.
Weiterhin bevorzugt weist die Folie eine Dicke auf, die 0,2 mm bis 3 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 2 mm, beträgt. Über die Folie wird demnach eine dünnwandige Abdichtung erreicht, die einen optimalen Wärmeübergang gewährleistet.
Zur Verbesserung des Wärmeübergangs kann ferner eine adhäsive Folie verwendet werden, die einen dauerhaften Kontakt der Folie mit dem Heizelement gewährleistet. Die flach am Heizelement anhaftende Folie neigt zudem weniger zum Schwinden, so dass die Gefahr eines Ablösens deutlich verringert ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Kunststoff-Umspritzung aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen, insbesondere HDPE, und/oder Polypropylen, hergestellt ist. Der
thermoplastische Kunststoff kann Füllstoffe, wie beispielsweise Bornitride, Glasfasern, Glaskugeln, Mineralien und/oder Ruß, enthalten, um beispielsweise die Verarbeitungseigenschaften des Kunststoffs und/oder die Eigenschaften der hieraus hergestellten Umspritzung zu verbessern. Vorteilhafterweise ist die stoffschlüssige Verbindung über eine umlaufende
Schweiß- und/oder Klebekontur hergestellt, die vorzugsweise im Bereich zumindest einer elektrischen Kontaktierungsstelle des Heizelements
unterbrochen ist. Die umlaufende Schweiß- und/oder Klebekontur gewährleistet eine vollständige Abdichtung des Heizelements. Um die erforderliche elektrische Kontaktierung des Heizelements herzustellen, kann die umlaufende Schweißoder Klebekontur im Bereich einer Kontaktierungsstelle unterbrochen. Die Kontaktierung kann insbesondere über einen durch die Abdichtung hindurch nach außen geführten Draht oder Pin erfolgen, so dass auch die
Kontaktierungsstelle abgedichtet ist.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Abdichtung einen Stecker oder eine Steckeraufnahme ausbildet. Der Stecker bzw. die
Steckeraufnahme erleichtern die elektrische Kontaktierung des Heizelements. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ein metallisches Widerstandsheizelement, insbesondere in Form eine Leiterplatte oder eines Stanzgitters, und/oder ein Keramikheizelement als elektrisches Heizelement. Ein solches, vorzugsweise flächiges Heizelement kann besonders einfach mit Kunststoff umspritzt bzw. überspritzt werden, wenn die Vorderseite aus einer Folie gebildet wird. Bevorzugt wird hierzu das Heizelement auf die Folie aufgelegt und um- bzw. überspritzt. Um eine Verschiebung des Heizelements gegenüber der Folie zu verhindern, kann das Heizelement temporär fixiert werden. Die Fixierung kann beispielsweise mittels mindestens eines Magneten bewirkt werden, wenn das Heizelement zumindest teilweise aus einem metallischen, magnetischen und/oder
magnetisierbaren Material gefertigt ist. Der mindestens eine Magnet erlaubt eine
Fixierung durch die Abdichtung hindurch, so dass diese nicht durchstoßen oder unterbrochen werden muss. Alternativ oder ergänzend kann die temporäre Fixierung des Heizelements auch durch eine vorhergehende Prägung der Folie in Form des Heizelements bewirkt werden, die ein Einlegen des Heizelements ermöglicht. Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wir ferner ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, das heißt ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, die zur Erwärmung eines in einem Vorratsbehälter bevorrateten Fluids einsetzbar ist und mindestens ein
elektrisches Heizelement sowie eine das Heizelement umhüllende Abdichtung umfasst. Zur Herstellung der Abdichtung wird erfindungsgemäß das elektrische Heizelement auf eine Folie angeordnet und anschließend mit einem Kunststoff umspritzt. Dabei wird eine Kunststoff- Umspritzung ausgebildet, die
bereichsweise mit der Folie stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt und/oder verklebt, ist. Die Verwendung einer Folie erleichtert die Herstellung der Vorrichtung, da das auf der Folie angeordnete Heizelement nur noch überspritzt werden muss, um eine das Heizelement vollständig umhüllende Abdichtung zu schaffen. Ferner kann eine Abdichtung geschaffen werden, die zumindest einseitig, und zwar auf der Seite der Folie, besonders dünnwandig ausgebildet ist. Durch die dünnwandige Abdichtung wird der Wärmeübergang optimiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht somit ein allseitiges Umspritzen entbehrlich. Beim allseitigen Umspritzen werden die Einlegeteile üblicherweise mittels ziehbarer Kerne in einer Kavität gehalten. Während des Umspritzens bzw. während des Füllens der Kavität werden die Kerne gezogen. Der Zeitpunkt des Ziehens der Kernzüge ist über das verarbeitete Spritzvolumen oder über Druckbzw. Temperatursensoren in der Kavität festzulegen. Dennoch kommt es aufgrund verfahrenstypischer Prozessschwankungen häufig zu einer
Verschiebung der Einlegeteile, insbesondere bei zu frühem Ziehen der Kerne. Ferner kann es zu Fehlstellen kommen, wenn die Kerne zu spät gezogen werden. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr allseitig umspritzt werden muss, treten die damit in Zusammenhang stehenden Probleme nicht mehr auf.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Stoffschluss zwischen der Folie und der Kunststoff-Umspritzung vorzugsweise durch Anschmelzen der Folie beim Um- bzw. Überspritzen des Heizelements mit Kunststoff erreicht. Bevorzugt wird eine Folie verwendet, die aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise Polyethylen und/oder Polypropylen, gefertigt ist. Das heißt, dass die Folie erweicht bzw. angeschmolzen werden kann, um die stoffschlüssige Verbindung mit der Kunststoff-Umspritzung herzustellen. Bevorzugt wird eine Folie aus HDPE („high density" Polyethylen) verwendet, da diese besonders robust ist. Ferner können dem thermoplastischen Kunststoff Füllstoffe, wie beispielsweise Bornitride, Glasfasern, Glaskugeln, Mineralien und/oder Ruß, zugegeben werden. Über die Füllstoffe kann auf bestimmte Eigenschaften der Folie Einfluss genommen werden. Durch Zugabe von Füllstoffen kann beispielsweise eine Verstärkung der Folie bewirkt werden, zugleich wird die thermische Leitfähigkeit verbessert.
Des Weiteren bevorzugt wird eine Folie verwendet, deren Dicke 0,2 mm bis 3 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 2 mm, beträgt. Auf diese Weise kann eine - zumindest einseitig - besonders dünnwandige Abdichtung hergestellt werden.
Beim Um- bzw. Überspritzen des Heizelements wird vorzugsweise ebenfalls ein thermoplastischer Kunststoff, wie beispielsweise Polyethylen, insbesondere HDPE, und/oder Polypropylen, verwendet. Um die Verarbeitungseigenschaften des Kunststoffs und/oder die Eigenschaften der hieraus hergestellten Kunststoff- Umspritzung zu beeinflussen, können dem thermoplastischen Kunststoff Füllstoffe, wie beispielsweise Bornitride, Glasfasern, Glaskugeln, Mineralien und/oder Ruß, zugegeben werden. Die Vorteile derartiger Füllstoffe wurden vorstehend bereits erwähnt.
Bei der Herstellung der Vorrichtung wird bevorzugt das Heizelement in der Weise auf der Folie angeordnet, dass die Folie das Heizelement umlaufend um mindestens 1 mm überragt. Der das Heizelement überragende Bereich der Folie dient als Anschmelzzone, die bei einer Breite von > 1 mm eine dichte
Verschweißung mit der Kunststoff-Umspritzung ermöglicht.
Um eine Verschiebung des auf der Folie angeordneten Heizelements beim Um- bzw. Überspritzen zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass das Heizelement zumindest temporär fixiert wird. Vorzugsweise wird die Fixierung mittels mindestens eines Magnets bewirkt. Eine Fixierung mittels eines Magnets ist insbesondere dann möglich, wenn das Heizelement zumindest teilweise aus einem metallischen, magnetischen und/oder zumindest magnetisierbaren Material gefertigt ist. Die Fixierung mittels eines Magnets besitzt den Vorteil, dass die Abdichtung, insbesondere im Bereich der Folie, nicht durchstoßen werden muss. Alternativ kann zur temporären Fixierung des Heizelements eine Prägung in die Folie eingebracht werden, die der Form des Heizelements entspricht und ein Einlegen des Heizelements ermöglicht.
Beim Umspritzen des Heizelements mit Kunststoff wird vorzugsweise eine umlaufende Schweiß- und/oder Klebekontur hergestellt, die weiterhin
vorzugsweise im Bereich mindestens einer elektrischen Kontaktierungsstelle des Heizelements unterbrochen ist. Auf diese Weise wird eine das Heizelement vollständig umhüllende Abdichtung erreicht, die - sofern überhaupt - nur im Bereich der Kontaktierungsstelle unterbrochen ist. Die Kontaktierungsstelle ermöglicht die erforderliche elektrische Kontaktierung des Heizelements. Zur Herstellung der Kontaktierung kann beispielsweise ein Draht oder ein Pin durch die Abdichtung hindurch nach außen geführt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Abdichtung im Bereich der
Kontaktierungsstelle einen Stecker oder eine Steckeraufnahme ausbildet. Auf diese Weise kann die erforderliche elektrische Kontaktierung des Heizelements weiter vereinfacht werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine in ein Werkzeug eingelegte Folie mit hierauf angeordnetem Heizelement zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch ein Werkzeug zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch ein alternatives Werkzeug zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die in dem Werkzeug der Fig. 4 hergestellt worden ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein elektrisches Heizelement 1 und eine das Heizelement 1 umhüllende Abdichtung 2. Die Abdichtung 2 wird durch eine Folie 3 und eine Kunststoff- Umspritzung 4 gebildet, die im Bereich einer umlaufenden Schweißkontur 5 stoffschlüssig verbunden sind. Auf diese Weise wird eine das Heizelement 1 vollständig umhüllende Abdichtung 2 erreicht. Zur elektrischen Kontaktierung des
Heizelements 1 ist ein mit dem Heizelement 1 verbundener Pin 12 durch die Abdichtung 2 hindurch nach außen geführt. Der Pin 12 definiert somit eine Kontaktierungsstelle 6, im Bereich welcher die Abdichtung 2 unterbrochen ist. Um den Pin 12 herum formt die Abdichtung 2 einen Stecker 7 aus.
Anhand der nachfolgenden Figuren 2 bis 4 wird das zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagene Verfahren erläutert.
Der Fig. 2 ist eine in ein Werkzeug 9 eingelegte Folie 3 mit einem hierauf angeordneten elektrischen Heizelement 1 in Form eines metallischen
Stanzgitters zu entnehmen. Die Folie 3 ist größer als das Heizelement 1 gewählt, so dass sie das Heizelement 1 allseitig um mindestens 1 mm überragt. Lediglich im Bereich einer Kontaktierungsstelle 6 sind zwei Gitterstäbe des Stanzgitters nach außen geführt.
Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, wird anschließend das Werkzeug 9
geschlossen, wobei ein Hohlraum oberhalb und seitlich des Heizelements 1 verbleibt. Über einen Anspritzpunkt 10 wird anschließend ein thermoplastischer Kunststoff in den Hohlraum eingespritzt, der aufgrund des Einspritzdrucks das Heizelement 1 umströmt, so dass der Hohlraum um das Heizelement 1 vollständig mit dem thermoplastischen Kunststoff ausgefüllt wird. Um beim Umspritzen eine Verschiebung der Folie 3 zu verhindern, ist diese im Bereich eines Klemmpunktes 11 im Werkzeug 9 eingeklemmt.
Die beim Umspritzen über den thermoplastischen Kunststoff eingebrachte Wärme führt zum Anschmelzen der Folie 3, so dass zumindest im Bereich der umlaufenden Schweißkontur 5 eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Folie 3 und der Kunststoff-Umspritzung 4 erreicht wird.
Das Werkzeug 9 ist dergestalt, dass beim Umspritzen des Heizelements 1 mit dem thermoplastischen Kunststoff im Bereich der Kontaktierungsstelle 6 zugleich ein Stecker 7 mit angeformt wird.
Wie in der Fig. 4 schematisch dargestellt, kann bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch das Heizelement 1 temporär fixiert werden, so dass einer Lageverschiebung des Heizelements 1 gegenüber der Folie 3 beim Umspritzen mit Kunststoff entgegengewirkt wird. Die temporäre Fixierung des Heizelements 1 wird in der Fig. 4 mittels Magnete 8 bewirkt, die in das Werkzeug 9 eingelassen sind. Die Magnetkraft der Magnete 8 wirkt durch die Folie 3 hindurch auf das Heizelement 1, das vorliegend als metallisches
Stanzgitter ausgebildet ist.
Nach dem Umspritzen mit Kunststoff, muss dieser aushärten. Anschließend kann die Vorrichtung dem Werkzeug 9 entnommen werden. Das Verfahrensprodukt ist eine Vorrichtung, umfassend ein Heizelement 1 und eine das Heizelement 1 vollständig umhüllende Abdichtung 2, wie beispielhaft in der Fig. 5 dargestellt.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Erwärmung eines in einem Vorratsbehälter bevorrateten Fluids, umfassend mindestens ein elektrisches Heizelement (1) und eine das Heizelement (1) umhüllende Abdichtung (2),
dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung (2) einerseits aus einer Folie (3), andererseits aus einer Kunststoff-Umspritzung (4) besteht, wobei die Folie (3) und die Kunststoff-Umspritzung (4) zumindest bereichsweise stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt und/oder verklebt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (3) aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen und/oder Polypropylen, gefertigt ist und/oder eine Dicke aufweist, die 0,2 mm bis 3 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 2 mm, beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Umspritzung (4) aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen und/oder Polypropylen, hergestellt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung über eine umlaufende Schweiß- und/oder Klebekontur (5) hergestellt ist, die vorzugsweise im Bereich zumindest einer elektrischen
Kontaktierungsstelle (6) des Heizelements (1) unterbrochen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung (2) einen Stecker (7) oder eine Steckeraufnahme ausbildet.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein metallisches
Widerstandsheizelement, insbesondere in Form eine Leiterplatte oder eines
Stanzgitters, und/oder ein Keramikheizelement als elektrisches
Heizelement (1) umfasst.
7. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, die zur Erwärmung eines in einem Vorratsbehälter bevorrateten Fluids einsetzbar ist und mindestens ein elektrisches Heizelement (1) sowie eine das Heizelement (1) umhüllende Abdichtung (2) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Abdichtung (2) das elektrische Heizelement (1) auf eine Folie (3) angeordnet und anschließend mit einem Kunststoff umspritzt wird, wobei eine Kunststoff-Umspritzung (4) ausgebildet wird, die bereichsweise mit der Folie (3) stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt und/oder verklebt, ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie (3) verwendet wird, die aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise Polyethylen und/oder Polypropylen, gefertigt ist und/oder eine Dicke aufweist, die 0,2 mm bis 3 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 2 mm, beträgt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) mit mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise mit Polyethylen und/oder Polypropylen, umspritzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) in der Weise auf der Folie (3) angeordnet wird, dass die Folie (3) das Heizelement (1) umlaufend um mindestens 1 mm überragt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Folie (3) angeordnete
Heizelement (1) zumindest temporär fixiert wird, wobei vorzugsweise die Fixierung mittels mindestens eines Stifts und/oder Magnets (8) bewirkt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass beim Umspritzen des Heizelements (1) mit Kunststoff eine umlaufende Schweiß- und/oder Klebekontur (5) hergestellt wird, die vorzugsweise im Bereich mindestens einer elektrischen
Kontaktierungsstelle (6) des Heizelements (1) unterbrochen ist.
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