Kaltleiter-PTC-Heizkörper

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Kaltleiter-PTC-Heizkörper, der aus einem länglichen Trägerprofilkörper 1 aus wärmeleitfähigem Material mit wenigstens einer Auflage­fläche 10 und wenigstens einem auf dieser in wärmelei­tender Verbindung einseitig flach aufliegenden PTC-­Heizelement aus einer oberen und einer unteren Elektro­denplatte 4 und 5 und wenigstens einem dazwischen an­geordneten PTC-Widerstandselement 2 und einem Deck­körper mit einem auf der anderen Seite des PTC-Heiz­elements flach aufliegenden Flächenabschnitts 22 be­steht. An dem Trägerprofilkörper 1 sind beiderseits der Auflagefläche 10 Halteschienen 11 und 12 ausge­bildet, die jeweils die Randstreifen 23 und 24 des als Deckplatte 8 ausgebildeten Deckkörpers engsitzend auf­nehmen. An diesen Randstreifen 23 und 24 der Deck­platte 8 ist jeweils mindestens eine längs verlaufende Sicke 25 und 26 ausgebildet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kaltleiter-PTC-Heizkör­per, bestehend aus einem länglichen Trägerprofilkör­per aus wärmeleitfähigem Material mit wenigstens einer Auflagefläche und wenigstens einem auf dieser in wär­meleitender Verbindung einseitig flach aufliegenden PTC-Heizelement aus einer oberen und einer unteren Elektrodenplatte und wenigstens einem dazwischen an­geordneten PTC-Widerstandselement und einem Deckkörper mit einem auf der anderen Seite des PTC-Heizelements flach aufliegenden Flächenabschnitts.

[0002] Ein Heizkörper dieser eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 30 42 420 bekannt.

[0003] PTC-Heizkörper der vorgenannten Art enthalten in aller Regel mehrere flache Heizelemente, die, gegebenenfalls von einer Isolierplatte mit darin vorhandenen Durch­ brüchen für die Aufnahme der Heizelemente, auf gegen­seitigem Abstand gehalten und zwischen zwei Elektroden­platten eingeklemmt sind, die den Heizelementen Strom zuführen. Die in den PTC-Heizelementen entwickelte Wärme wird von ihren Flachseiten nach außen abgegeben, wozu eine gute Wärmeleitung zwischen dem PTC-Heizkör­per und dem Trägerprofilkörper erforderlich ist.

[0004] Zur Erzielung einer guten Wärmeabführung von einem PTC-Heizkörper ist es aus der DE-AS 20 02 254 bekannt, das die Wärme erzeugende PTC-Heizelement in einem Ge­häuse mit Paraffin zu vergießen, so daß die Wärme all­seitig von dem Heizelement abgeleitet wird. Auch aus der DE-OS 22 63 020 ist es bekannt, das PTC-Heiz­element in einem es umgebenden Gehäuse mittels einer thermisch leitenden, elektrisch isolierenden Masse einzugießen.

[0005] Aus der DE-PS 26 14 433 ist es bekannt, die Wärme von flachen PTC-Heizelementen, die innerhalb einer sie um­gebenden Hülse angeordnet sind, mit Hilfe von federn­den Blechen auf die Hülse zu übertragen, die jeweils einen auf den Heizelementen flach aufliegenden Schen­kel und einen gebogenen, an der Hülsenwandung an­liegenden Schenkel aufweisen. Auf diese Weise wird eine Wärmeableitung von beiden Seiten der Heizelemente in gleichem Umfang auf die Hülse erreicht.

[0006] Es gibt häufig Einsatzfälle, in denen Wärme einseitig auf einen Wärmeverbraucher zu übertragen ist. Ein solches Beispiel ist in der US-PS 40 91 267 dargestellt, in der ein elektrischer Wasserheizer beschrieben ist, bestehend aus einem Gefäß, das von außen mittels eines PTC-Heizkörpers beheizt wird. Dieser Heizkörper ist an einer Seitenwand des Behälters angebracht und ent­hält ein PTC-Heizelement, das innerhalb eines Gehäuses an der Gehäusewand anliegend angeordnet und in einer keramischen Filmmasse eingebettet ist. Aufgrund unter­schiedlicher Wärmeableiteigenschaften zu beiden Sei­ten des Heizelements kann es bei dieser Anordnung dazu kommen, daß das Heizelement auf der einen Seite wär­mer als auf der anderen Seite ist, daher seinen Wider­stand entsprechend erhöht und keine optimale Wärme­entwicklung gewährleistet.

[0007] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Kaltleiter-PTC-Heizkörper der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der auf einfache Weise eine gute Wärmeleitung zwischen dem PTC-Heizkörper und dem Trägerprofilkörper ermöglicht.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Trägerprofilkörper beiderseits der Auflage­fläche Halteschienen ausgebildet sind, die jeweils die Randstreifen des als Deckplatte ausgebildeten Deckkörpers engsitzend aufnehmen, wobei an diesen Randstreifen der Deckplatte jeweils mindestens eine längs verlaufende Sicke ausgebildet ist.

[0009] Bei dem erfindungsgemäßen Kaltleiter-PTC-Heizkörper ist es auf einfache Weise möglich, das PTC-Heizelement auf die Auflagefläche des Trägerprofilkörpers aufzu­legen, wobei die rechts und links von dem PTC-Heiz­ element angeordneten Halteschienen die seitliche Be­grenzung des PTC-Heizelements bilden. Über dieses PTC-­Heizelement wird die Deckplatte in die Halteschienen geschoben, wobei die Randstreifen dieser Deckplatte in den Halteschienen verspannt werden und der mittlere Flächenabschnitt der Deckplatte auf das PTC-Heizele­ment drückt. Auf diese Weise wird eine besonders gute Wärmeleitung von dem PTC-Heizelement über die Deck­platte bzw. den Trägerprofilkörper in die äußeren Be­reiche des Trägerprofilkörpers gewährleistet, wodurch die gewünschte Wärmeleitung auf den Verbraucher mög­lich wird.

[0010] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Halteschienen des Trägerprofilkörpers in ihren Endbereichen im Querschnitt U-förmig ausgebildet, wo­bei die Sicken der Deckplatte im eingeschobenen Zu­stand zwischen den U-Schenkeln der Halteschienen an­geordnet sind und der mittlere Flächenabschnitt der Deckplatte auf das PTC-Heizelement drückt.

[0011] Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Deckplatte zwischen die U-Schenkel der Halte­schienen eingeschoben, wobei die Sicken zwischen die U-Schenkel eingeführt werden und auf diese Weise die Verspannung der Deckplatte mit dem Trägerprofilkörper gewährleisten.

[0012] Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungs­form ist zusätzlich als Spanneinrichtung zum gegensei­tigen Verspannen des Trägerprofilkörpers mit der Deck­platte ein Federblech vorgesehen, das über die von dem PTC-Heizelement abgewandten Seite der Deckplatte in die Halteschienen des Trägerprofilkörpers eingeschoben ist. Der mittlere Flächenabschnitt dieses Federblechs ist ausgebaucht und drückt im verspannten Zustand gegen den mittleren Flächenabschnitt der Deckplatte. Bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Federblech über der Deckplatte angeordnet und ebenso wie die Deckplatte mit dem Trägerprofilkörper über die Halteschienen verspannt. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise eine zusätzliche Verspannung gewähr­leistet, die beispielsweise bei höheren Temperaturen die notwendige zusätzliche Verspannung gewährleistet.

[0013] Vorteilhafterweise weist der Trägerprofilkörper auf seiner dem PTC-Heizelement abgewandten Seite einen Kanal auf, der einen Querschnitt hat, der auf der dem PTC-Heizelement abgewandten Seite offen ist. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform ermöglicht eine gute Wärmeübertragung auf einen rohrförmgen Körper, dessen Oberfläche im Inneren des Kanals angeordnet wird.

[0014] Weitere besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

[0015] Durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird ein PTC-Heizkörper geschaffen, der es ermöglicht, die von dem PTC-Heizkörper beidseitig entwickelte Wärme abzuleiten. Diese Wärme kann über den Trägerprofil­körper auf an sich bekannte Weise abgegeben werden.

[0016] Es ist wesentlich für die Erfindung, daß die Einzel­ teile des Heizkörpers in sehr einfacher Weise zusam­mengefügt werden können, ohne daß es irgendwelcher Biegevorgänge oder eines Vergießens bedarf, die ein­zelnen Bauteile brauchen nur in geeigneter Weise über­einandergelegt bzw. geschoben werden und sind dann ge­geneinander verspannt. Ein Vorteil des erfindungsge­mäßen Gegenstandes besteht ferner darin, daß das PTC-­Heizelement in automatisierten Fertigungsanlagen herge­stellt werden kann und sich selbst trägt.

[0017] Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert.

[0018] Es zeigen:

Figur 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsge­mäßen Kaltleiter-PTC-Heizkörpers,

Figur 2 den in Figur 1 dargestellten Kaltleiter-PTC-­Heizkörper im zusammengebauten Zustand,

Figur 3 Explosionsdarstellung eines Kaltleiter-PTC-­Heizkörpers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, ohne PTC-Heizelement und

Figur 4 den in Figur 3 dargestellten Heizkörper im zusammengebauten Zustand einschließlich eines PTC-­Heizelements.

[0019] Gemäß Figur 1 und Figur 2 besteht der PTC-Heizkörper aus einem Trägerprofilkörper 1, einem PTC-Heizelement aus im vorliegenden Falle vier PTC-Widerstandselemen­ten 2, einer Postionsplatte 3, die die PTC-Wider standselemente 2 in ihrer Position sichert, und oberen und unteren Elektrodenplatten 4 und 5 mit Anschluß­leitern 6, einer Isolierfolie 7 und einer Deckplatte 8.

[0020] Der Trägerprofilkörper 1 und die Deckplatte 8 bestehen aus einem gut wärmeleitfähigen Material, besipiels­ weise aus Aluminium oder Kupfer und das PTC-Heizelement ist von diesem durch die Isolierung 7 aus gut wärmeleit­fähigem, elektrisch isolierendem Material elektrisch isoliert.

[0021] Der Trägerprofilkörper 1 weist die Auflagefläche 10 zur Aufnahme des PTC-Heizelements auf. Beiderseits der Auflagefläche sind die Halteschienen 11 und 12 angeord­net, die das PTC-Heizelement seitlich begrenzen, wenn es auf die Auflagefläche 10 zwischen diesen Halte­schienen 11 und 12 gelegt wird.

[0022] Das PTC-Heizelement weist im vorliegenden Fall vier PTC-Widerstandselemente 2 auf. Bei dem erfindungsge­mäßen Kaltleiter-PTC-Heizkörper können je nach Wahl und individueller Anordnung eine verschiedene Anzahl von Widerstandselementen angeordnet werden, wobei je­weils die Art der Wärmeübertragung und die Länge des Heizkörpers bestimmend sind. Die Positionsplatte 3 weist bei dem in Figur 1 dargestellten Heizkörper vier Durchbrüche 16 auf, die zur Aufnahme der vier PTC-­Widerstandselemente 2 bestimmt sind und entsprechend an deren Größe angepaßt sind. Die Positionsplatte 3 besteht aus einem isolierenden Material und weist seitlich an beiden Rändern Kerben 17 auf. Die Elektro­denplatten 4 bzw. 5 dienen als Kontaktbleche und weisen an ihren Längsrändern nach unten bzw. nach oben abgewinkelte Nasen 18 bzw. 19 und Ausschnitte 20 bzw. 21 auf, wobei die Nasen und die Ausschnitte an den Elektrodenplatten in Bezug aufeinander so ausgerich­tet sind, daß nach dem sandwichartigen Zusammenfügen des aus den Elektrodenplatten, der Positionsplatte und den PTC-Widerstandselementen bestehenden PTC-Heiz­elements und dem Umbiegen der Nasen 18 und 19 (Fahnen) die beiden Elektrodenplatten einander nicht berühren. Dieser Aufbau des PTC-Heizelements ist aus der DE-OS 30 42 420 bereits bekannt. Das dargestellte PTC-­Heizelement weist demgegenüber jedoch den Vorteil auf, vollautomatisiert gefertigt werden zu können, da es sich nach der Montage selbst trägt und somit in derar­tigen automatisierten Fertigungsanlagen hergestellt werden kann.
Nachdem das Heizelement, wie beschrieben, zusammenge­fügt wurde, wird es von der Isolierfolie 7 umwickelt und liegt in diesem Zustand auf der Auflagefläche 10 des Trägerprofilkörpers 1 auf. Die Isolierfolie 7 iso­liert das Heizelement elektrisch gegenüber dem Träger­profilkörper 1, stellt aber einen guten Wärmeübergang sicher. Sie besteht daher aus einem gut wärmeleit­fähigen Material.

[0023] Das eben beschriebene Heizelement wird auf die Auf­lagefläche 10 des Trägerprofilkörpers 1 gelegt. Es ist nunmehr auf beiden Seiten von den Haltschienen 11 bzw. 12 seitlich begrenzt, wobei die Endbereiche 13 bzw. 14, die im Querschnitt U-förmig sind, über das Heizelement hinausragen. Die Deckplatte 8 wird nunmehr zwischen die U-Schenkel der Halteschienen 11 und 12 eingeschoben, wobei der mittlere Flächenabschnitt 22 der Deckplatte 8 auf das PTC-Heizelement drückt. An den Randstreifen 23 bzw. 24 der Deckplatte 8 ist eine längs verlaufende Sicke 25 bzw. 26 ausgebildet. Werden die Randstreifen 23 bzw. 24 der Deckplatte 8 in die Halteschienen 11 bzw. 12 des Trägerprofilkörpers 1 eingeschoben, so sind die Sicken 25 bzw. 26 zwischen den U-Schenkeln der Endbereiche 13 bzw. 14 der Halte­schienen 11 bzw. 12 angeordnet (siehe Figur 2). Hier­durch wird gewährleistet, daß die Deckplatte 8 mit dem Trägerprofilkörper 1 verspannt ist und der mittlere Bereich 22 auf das PTC-Heizelement drückt und hierdurch der erforderliche Wärmekontakt zwischen dem Träger­profilkörper und der Deckplatte einerseits und dem PTC-Heizelement andererseits gewährleistet wird. Die gewünschte gute Wärmeleitung wird somit gewährleistet.

[0024] Im Gebrauch wird die von dem Heizelement über die Elektrodenplatten 4 und 5 und die Isolierfolie 7 ab­gegebene Wärme zum einen direkt von dem Trägerprofil­körper 1 aufgenommen und zum anderen von der Deck­platte 8 abgenommen, von der sie ebenfalls in den Trä­gerprofilkörper 1 abgeleitet wird.

[0025] Figur 3 und Figur 4 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu den eben be­schriebenen Teilen ist bei dieser Ausführungsform ein Federblech 27 vorgesehen, das über die Deckplatte 8 geschoben wird. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in Figur 3 das PTC-Heizelement weggelassen. In Figur 4 ist jedoch erkennbar, daß die Anschlußleiter 6, die zu dem PTC-Heizelement führen, unterhalb der Deck­platte 8 angeordnet sind und mithin das PTC-Heizele­ment auf der Auflagefläche 10 des Trägerprofilkör­pers 1a ruht. Der in Figur 3 und Figur 4 dargestellte Trägerprofilkörper 1a ist an der von dem PTC-Heizele­ment abgewandten Seite anders ausgestaltet als der in Figur 1 und Figur 2 dargestellte Trägerprofilkörper 1. Es ist jedoch erkennbar, daß die Halteschienen 11 und 12 analog ausgestaltet sind und die Deckplatte 8 mit ihren Randstreifen 23 und 24 ebenfalls zwischen die U-Shenkel der Endbereiche 13 bzw. 14 der Halteschienen 11 bzw. 12 eingeschoben werden. Zusätzlich ist jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel oberhalb von der Deck­platte 8 das Federblech 27 angeordnet, dessen mittlerer Flächenabschnitt 28 ausgebaucht ist und im einescho­benen Zustand auf den mittleren Flächenabschnitt 22 der Deckplatte 8 drückt. In dem in Figur 4 dargestellten verspannten Zustand bewirkt dieses Federblech 27 eine noch stärkere Verspannung des Deckkörpers 8 mit dem Trägerprofilkörper 1a. Hierdurch wird die gewünschte Wärmeleitung von dem PTC-Element auf die Deckplatte und auf den Trägerprofilkörper verstärkt. Selbstver­ständlich wäre es auch möglich, zusätzlich zu der in Figur 1 und Figur 2 dargestellten Ausführungsform ein derartiges Federblech 27 zu verwenden.

[0026] Die Form des Federblechs 27 ist im wesentlichen in den Randbereichen inetwa an die Oberfläche der Deckplatte 8 angepaßt. Dieses Federblech wirkt als vorgespannte Stahlfeder und es ist sinnvoll, bei höheren Tempera­turen zusätzlich zur Verspannung ein derartiges Feder­blech zu verwenden. Die Deckplatte 8 besteht, wie bereits ausgeführt, üblicherweise aus Aluminium, wo­bei die Sicken 25 und 26 in dem Aluminium auf an sich übliche Weise ausgebildet wird.

[0027] Der Trägerprofilkörper wird üblicherweise als Stand­preßprofil ausgebildet.

[0028] In der in Figur 3 und Figur 4 dargestellten Ausführungs­form weist der Trägerprofilkörper 1a auf seiner dem PTC-Heizelement abgewandten Seite einen Kanal 29 auf, der einen Querschnitt hat, der auf der dem PTC-Heiz­ element abgewandten Seite offen ist. Bei dieser Ausge­staltung des Trägerprofilkörpers ist es auf besonders einfache Weise möglich, einen rohrförmigen Körper, der mit seiner Oberfläche an die Innenfläche des Kanals 29 angelegt wird, zu erwärmen.

[0029] Die Unterseite bzw. der untere Teil des Trägerprofil­körpers kann auch jede andere Gestalt haben, je nach dem wie der Umriß des zu beheizenden Körpers gestaltet ist.

[0030] Es sei betont, daß auf die Verwendung einer Isolier­folie verzichtet werden kann, wenn der Trägerprofil­körper aus einem isolierenden Material, beispiels­weise einem Keramikmaterial besteht. Alternativ kann die Isolierung auch mittels Isolierplatten erfolgen, wie es an sich bereits aus dem Stand der Technik be­kannt ist.

[0031] Für einen intensiven Wärmeübergang von der Oberseite des PTC-Heizelements ist es wichtig, daß die Halte­schienen und die Deckplatte bzw. des Federblech in ihren Abmessungen so aufeinander abgestimmt sind, daß eine gute Passung erzielt wird, damit ausreichend große Wärmebrücken entstehen. Hierzu kann auch eine gewisse Elastizität des Materials des Trägerprofil­körpers beitragen, die ein geringfügiges Aufspreizen der U-Schenkel der Endbereiche 13 bzw. 14 der Halte­schienen 11 bzw. 12 aufgrund entsprechender Passung gestattet.

[0032] Ferner sei ergänzend darauf hingewiesen, daß in Figur 2 die Sicken 25 bzw. 26 in der Deckplatte 8 im einge­bauten Zustand noch dargestellt sind, wobei jedoch die Passung üblicherweise so erfolgt, daß die Sicken die Verspannung der Deckplatte derart bewirken, daß sie im eingebauten Zustand nicht mehr erkennbar sind.

Ansprüche

1. Kaltleiter-PTC-Heizkörper, bestehend aus einem länglichen Trägerprofilkörper aus wärmeleitfähigem Material mit wenigstens einer Auflagefläche und wenigstens einem auf dieser in wärmeleitender Ver­bindung einseitig flach aufliegenden PTC-Heizelement aus einer oberen und einer unteren Elektrodenplatte und wenigstens einem dazwischen angeordneten PTC-­Widerstandselement und einem Deckkörper mit einem auf der anderen Seite des PTC-Heizelements flach aufliegenden Flächenabschnitts,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Trägerprofilkörper (1) beiderseits der Auf­lagefläche (10) Halteschienen (11; 12) ausgebildet sind, die jeweils die Randstreifen (23; 24) des als Deckplatte (8) ausgebildeten Deckkörpers engsitzend aufnehmen und
daß an diesen Randstreifen (23; 24) der Deckplatte (8) jeweils mindestens eine längs verlaufende Sicke (25; 26) ausgebildet ist.

2. Heizkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halteschienen (11; 12) des Trägerprofilkör­pers (1) in ihren Endbereichen (13; 14) im Querschnitt U-förmig ausgebildet sind, wobei die Sicken (25; 26) der Deckplatte (8) im eingeschobenen Zustand zwischen den U-Schenkeln der Halteschienen (11; 12) angeordnet sind und der mittlere Flächenabschnitt (22) der Deck­platte (8) auf das PTC-Heizelement drückt.

3. Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich als Spanneinrichtung zum gegenseitigen Verspannen des Trägerprofilkörpers (1) mit der Deck­platte (8) ein Federblech (27) vorgesehen ist, das über die von dem PTC-Heizelement abgewandten Seite der Deckplatte (8) in die Halteschienen (11; 12) des Trä­gerprofilkörpers (1) eingeschoben ist und dessen mitt­lerer ausgebauchter Flächenabschnitt (28) im verspann­ten Zustand gegen den mittleren Flachenabschnitt (22) der Deckplatte (8) drückt.

4. Heizkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Trägerprofilkörper (1) auf seiner dem PTC-­Heizelement (2, 3, 4, 5) abgewandten Seite einen Kanal (29) aufweist, der einen Querschnitt hat, der auf der dem PTC-Heizelement abgewandten Seite offen ist.

5. Heizkörper nach mindestens einem der vorherigen An­sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Trägerprofilkörper (1) und die Deckplatte (8) aus einem Metall bestehen und das PTC-Heizelement von diesen durch eine Isolierung (7) aus gut wärmeleit­fähigem, elektrisch isolierendem Material elektrisch isoliert ist.

6. Heizkörper nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Isolierung (7) von einer um das PTC-Heiz­element (2, 3, 4, 5) gewickelten Folie gebildet ist.

7. Heizkörper nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (29) einen etwa halbkreisförmigen Quer­schnitt aufweist.

Zeichnung