DE2316054A1

DE2316054A1 - COLD CONDUCTOR HEATING FOR FUEL

Info

Publication number: DE2316054A1
Application number: DE2316054A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ellensohn; Erich Fenner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1974-10-10

Description

Kaltleiterheizung für Kraftstoff Die Erfindung bezieht sich auf einen Kaltleiterheizer zur Erwärmung von Elüssigkeiten, insbesondere von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff.PTC thermistor heating for fuel The invention relates to a PTC thermistor heaters for heating fluids, especially hydrocarbon fuel.

Zur Vermeidung von Umweltschäden kann dadurch ein Beitrag geliefert werden, daß Verbrennungsmotoren der Kraftstoff in bereits vorgewärmtem bis verdampftem Zustand zugeführt wird, damit im Zylinder eine möglichst vollständige Verbrennung erreicht wird. Die Kraftstoffvorwärmung ist insbesondere für die Kaltlaufzeit des Motors von Bedeutung. Durch die Erwärmung bzw. Verdampfung läßt sich auch eine bessere Kraftstoffausnutzung und damit ein sparsamerer Verbrauch erreichen.A contribution can thereby be made to avoid environmental damage that internal combustion engines take the fuel in already preheated to evaporated State is supplied so that as complete a combustion as possible in the cylinder is achieved. The fuel preheating is particularly important for the cold running time of the Motors matter. The heating or evaporation also allows a better Achieve fuel efficiency and thus a more economical consumption.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Erhitzung des Eraftstoffes einen Kaltleiterheizer zu verwenden. Es handelt sich dabei um eine Heizvorrichtung, in der als wärmeabgebendes Mittel ein sogenannter Kaltleiter enthalten ist. Unter einem Kaltleiter versteht man einen elektrischen Widerstand, der bei einer bestimmten Temperatur, nämlich der Umwandlungstemperatur des Materials, aus dem dieser besteht, einen außerordentlich starken und steilen Anstieg seines spezifischen elektrischen Widerstandes aufweist. Als Material für einen derartigen Kaltleiter sind Keraniikmaterialien auf der Easis des unreduzierten Bariumtitanats, gegebenenfalls mit Zusätzen wie Antimon zur Einstellung der gewünschten Umwandlungstemperatur, bekannt. Weitere Einzelheiten über Kaltleiter können insbesondere aus dem Siemens "Kaltleiter-Datenbuch", 1970/71) entnommen werden.It has already been proposed to heat the fuel to use a PTC thermistor. It is a heating device, which contains a so-called PTC thermistor as a heat-emitting agent. Under A PTC thermistor is understood to be an electrical resistance that occurs at a certain Temperature, namely the transition temperature of the material from which it is made, an extraordinarily strong and steep increase in its specific electrical power Has resistance. Ceramic materials are used as the material for such a PTC thermistor on the basis of the unreduced barium titanate, optionally with additives such as Antimony for setting the desired transition temperature, known. Further Details about PTC thermistors can be found in the Siemens "PTC thermistor data book", 1970/71).

Das Material der Kaltleiter läßt sich nicht ohne weiteres für den Stromdurchgang elektrisch sperrfrei kontaktieren. Für eine sperrfreie Kontaktierung ist die Verwendung aufgestäubten Aluminiums bekannt. Für den Fall eines gewünschtermaßen rohrförmigen Eal-tleiterkörpers als Heizer, dessen Rohrform -sich für die Heizung von strömender Flüssigkeit besonders gut eignet, bereitet die Kontaktierung mit aufzustäubendem Aluminium erhebliche Schwierigkeiten.The material of the PTC thermistor can not be easily used for the Contact electrical continuity without blocking. For a lock-free contact the use of sputtered aluminum is known. In the event of a desired measure tubular Eal-tleiterkörpers as a heater, whose tubular shape - is for heating of flowing liquid is particularly well suited to making contact with Aluminum to be sputtered on has considerable difficulties.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine technisch einfach realisierbare und für den praktischen Betrieb äußerst robuste Anordnung für einen wie oben angegebenen Kaltleiterheizer, der zudem mit niedriger Spannung zu betreiben ist, aufzufinden.It is an object of the invention to provide a technically easy to implement and an extremely robust arrangement for practical operation for one as indicated above PTC thermistor, which can also be operated with low voltage, can be found.

Diese Aufgabe wird durch einen Kaltleiterheizer gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß einander gegenüberliegend wenigstens zwei Teilschalen, die zusammengesetzt einen Zylinder bilden, um ein als Innenrohr vorgesehenes Metallrohr angeordnet sind, und daß ich außen über den eilschalen ein weiteres Rohr befindet, von dem die Teilschalen gegen das Innenrohr gehalten sind, und daß die leilschalen auf ihren teilzylindrischen Mantelflächen mit aufgestäubtem Aluminium sperrfrei kontaktiert sind.This object is achieved by a PTC thermistor heater according to the invention is characterized in that at least two part-shells opposite one another, which when assembled form a cylinder around a metal tube provided as an inner tube are arranged, and that there is another pipe on the outside above the hoses, of which the partial shells are held against the inner tube, and that the leilschalen lock-free on their partially cylindrical outer surfaces with dusted aluminum are contacted.

Vorzugsweise sind zwei Halbschalen vorgesehen.Two half-shells are preferably provided.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß für eine robuste Ausführung eines Ealtleiterheizers eine Anordnung des Kaltleitermaterials zwischen zwei Metallrohren, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, besonders vorteilhaft-ist, In diesem Fall würde der zu erhitzende und damit im Ergebnis heiße, teilweise bereits verdampfte Kraftstoff höchstens die Stirnseiten der rohrförmigen Kaltleitermasse zwischen den beiden koaxialen Rohren unmittelbar erreichen. Zudem würde eine solche Anordnung geeignet sein, das Innenrohr und das Außenrohr aus Metall herzustellen und als Zuführungselektroden für die anzulegende elektrische Spannung zu verwenden. Wegen der in Kraftfahrzeugen im Regelfall höchstens 12 V betragenden Batteriespannung ist es notwendig, den Kaltleiterheizer so auszubilden, daß der Elektrodenabstand klein ist und nur wenige Millimeter beträgt. Die elektrisch zu erzeugende Wärmeleistung ist dann durch entsprechende Größe der Elektrodenfläche, d.h. durch Bemessung des Durchmessers und/oder der Länge des Kaltleiterheizers, zu erreichen.The invention is based on the idea that for a robust design an electrical conductor heater an arrangement of the PTC thermistor material between two metal pipes, which are arranged concentrically to one another, is particularly advantageous in this In this case, the one to be heated and therefore hot as a result, would in part already evaporate Fuel at most the end faces of the tubular PTC mass between the reach both coaxial tubes directly. In addition, such an arrangement would be suitable to make the inner tube and the outer tube of metal and as feed electrodes for the to be created to use electrical voltage. Because of the In motor vehicles, the battery voltage is usually a maximum of 12 V. it is necessary to train the PTC thermistor so that the electrode spacing is small is and is only a few millimeters. The heat output to be generated electrically is then determined by the corresponding size of the electrode area, i.e. by dimensioning the Diameter and / or the length of the PTC thermistor heater to achieve.

So sehr sich ein rohrförmiger Kaltleiterheizer für die Lösung des aufgabengemäßen Problems als günstig erweist, so sehr bereitet die vollständige Lösung des Problems Schwierigkeiten, nämlich die Innenseite des Kaltleiterrohres mit einer Elektrode zu versehen, die die gesamte Innenfläche des Kaltleiterrohres körperschlüssig überdeckt, d.h. unmittelbar anliegt. In verblüffend einfacher Weise läßt sich das Problem gemäß einem Merkmal der Erfindung dadurch lösen, daß der rohrförmige Ealtleiterkörper.aus wenigstens zwei eilschalen, insbesondere aus zwei Halbschalen, besteht, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und zusammen einen Hohlzylinder bilden. Im Innern des Hohlzylinders befindet sich das Innenrohr, auf dessen Außen fläche sich die Halbschalen befinden. Außen herum ist ein weiteres Rohr als Außenrohr angeordnet. Vorzugsweise sind Innenrohr und Außenrohr in bezug aufeinander unter Berücksichtigung der radialen Dicke der Kaltleiterschalen so abgestimmt, daß alle leile mit relativ fester Passung aufeinanderliegen. Insbesondere werden die Halbschalen auf das Innenrohr und in das Außenrohr mit einem elektrisch leitfähigen Kleber eingeklebt, der ausreichend wärmebeständig ist. Es können dann das Innen-und das Außenrohr als Anschlußelektrode verwendet werden, über die der elektrische Strom durch die Klebeschichten und das Kaltleitermaterial der Teilschalen hindurchfließt.So much so is a tubular PTC thermistor heater for the solution of the problem proves to be favorable, so much prepares the complete Solving the problem difficulties, namely the inside of the PTC thermistor tube to be provided with an electrode covering the entire inner surface of the PTC thermistor tube body-to-body covered, i.e. directly in contact. In an amazingly simple way the problem can be solved according to a feature of the invention in that the tubular Ealtleiterkkörpers.from at least two shells, in particular from two half-shells, consists, which are arranged opposite one another and together a hollow cylinder form. Inside the hollow cylinder is the inner tube, on its outside the half-shells are located. Outside there is another pipe as an outer pipe arranged. Preferably, the inner tube and the outer tube are below each other Taking into account the radial thickness of the PTC thermistor shells so tuned that all ropes lie on top of each other with a relatively tight fit. In particular, the half-shells glued onto the inner tube and into the outer tube with an electrically conductive adhesive, which is sufficiently heat-resistant. The inner and outer tubes can then be used as Terminal electrode are used, through which the electrical current through the adhesive layers and the PTC thermistor material of the partial shells flows through it.

Weitere Einzelheiten gehen aus den Figuren und der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor.Further details can be found in the figures and the description of a preferred embodiment.

Fig.1 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kaltleiterheizer 1 mit zwei Halbschalen 3 und-5 aus Kaltleitermaterial. Mit 7 ist eine Trennfuge æwischen den beiden~Maltlei-t-erschalen bezeichnet.Fig.1 1 shows a PTC thermistor heater 1 according to the invention with two Half-shells 3 and 5 made of PTC thermistor material. With 7 a parting line is æwischen the both ~ Maltlei-t-bowls.

Eine weitere, entsprechende Trennfuge befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite, die in der DarsteLlung der Fig.1 durch das Innenrohr 9 verdeckt ist. Zur Verminderung der direkten Berührung des Kraftstoffes mit dem Kaltleiter können diese Drennfugen mit elektrisch isolierendem, anorganischem Material -aufgefüllt sein. Die Halbschalen 3 und 5 sind auf der Außenfläche des Innenrohres beispielsweise mit einem elektrisch leitfähigen, metapbosphatischen;. anorganischen Zementkitt befestigt.Another, corresponding parting line is on the opposite one Side which is covered by the inner tube 9 in the representation of FIG. To the This can reduce direct contact between the fuel and the PTC thermistor Drennfugen be filled with electrically insulating, inorganic material. The half-shells 3 and 5 are on the outer surface of the inner tube, for example with an electrically conductive, metapbosphatic ;. inorganic cement putty attached.

Ein solcher Zementkitt weist eine Temperaturfestigkeit bis zu 400°C auf. Wie in Fig.1 dargestellt, ragt das Innenrohr 9 vorteilhafterweise, und zwar insbesondere-zum Anschluß einer Elektrode, an einem Ende - in der Fig.1 dem linken Ende - des erfindungsgemäßen Kaltleiterheizers hervor. Mit 71 ist ein Außenrohr bezeichnet, das zur Sichtbarmachung der Trennfuge- 7 aufgebrochen dargestellt ist. Vorzugsweise weist das Außenrohr 11 eine Anschlußfahne 13 auf, an die die zweite Anschlußleitung zur Stromzuführung an die Halbschalen angeschlossen werden kann.Such cement putty has a temperature resistance of up to 400 ° C on. As shown in Figure 1, the inner tube 9 protrudes advantageously, namely in particular - for connecting an electrode, at one end - in FIG. 1 the left one End - of the PTC thermistor heater according to the invention. With 71 is an outer tube referred to, which is shown broken to make the parting line 7 visible. The outer tube 11 preferably has a connecting lug 13 to which the second Connection line for power supply can be connected to the half-shells.

Die äußeren Zylindermantelflächen 15 und 17 der HaLbschaLen 3 und 5 sind mit einer Elektrodenbeschichtung aus aufgestäubtem Aluminium bedeckt. Entsprechende Elektrodenbeschichtungen befinden sich auf den inneren Zylindermantelflächen der Halbschalen 3 und 5. Infolge der erfindungsgemäßen Aufteilung in Teilschalen, insbesondere in Halbschalen, ist es möglich, die sperrfreie Innenkontaktierung auf den Innenmantelflächen ebenfalls durch Aufstäuben in wie üblicher Weise herzustellen.The outer cylinder jacket surfaces 15 and 17 of the halves 3 and 5 are covered with an electrode coating made of sputtered aluminum. Appropriate Electrode coatings are on the inner cylinder jacket surfaces of the Half-shells 3 and 5. As a result of the division according to the invention into partial shells, in particular in half-shells, it is possible to have the lock-free inner contact on the inner jacket surfaces likewise produced by dusting in the usual way.

Fig.2 zeigt im Schnitt einen Einbau eines erfindungsgemäßen Kaltleiterheizers im Innern eines Rohres 21, in dem ein Kraftstoff 23 in Pfeilrichtung hindurchströmt. Durch nicht dargestellte Halterungen ist der erfindungsgemäße Kaltleiterheizer im- Innern des Rohres 21 konzentrisch gehalten. Der Kraftstoff kann sowohl durch das Innere des Innenrohres hindurch als auch außen am Außenrohr entlang strömen, wodurch eine optimale Wärmeabgabe vom erfindungsgemäßen Kaltleiterheizer 1 an die Flüssigkeit 23 erreicht ist. Mit 25 und 27 sind elektrische Zuführungsleitungen bezeichnet.2 shows in section an installation of a PTC thermistor heater according to the invention inside a tube 21 in which a fuel 23 flows through in the direction of the arrow. The PTC thermistor heater according to the invention is im- The inside of the tube 21 is kept concentric. The fuel can be used both by the Inside the inner tube through as well outside along the outer tube flow, whereby an optimal heat emission from the PTC thermistor heater according to the invention 1 to the liquid 23 is reached. With 25 and 27 are electrical feed lines designated.

4 Patentansprüche 2 Piguren4 claims 2 Piguren

Claims

P a t e n t a n s p r II c h e S Ealtleiter heater for heating of Liquid, especially hydrocarbon fuel, is therefore not possible -z e i c h n e t that at least two partial shells (3, 5) opposite one another, which, when put together, form a cylinder around a tube provided as an inner tube (9) Metal pipe are arranged, and that there is another outside over the partial shells Tube (11) is from which the Xeilschalen are held against the inner tube, and that the partial shells on their partially cylindrical outer surfaces ~ (15, 17) with dusted Aluminum are contacted lock-free.

2. PTC thermistor heater according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c n e t that two half-shells are provided.

3. PTC thermistor heater according to claim 1 or 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the Ueilschalen by means of heat-resistant, electrically conductive Adhesive are attached to or in at least one of the tubes.

4. PTC thermistor heater according to claim 1, 2 or 3, characterized g e -k e n nz e i c h n e t that-the inner pipe and the further pipe for connecting electrical Supply cables (25, 27) are formed.