电加热设备和通风加热器的制作方法

本实用新型涉及一种用于输出加热的空气流的、尤其用于加热轨道车辆中的卫生间的电加热设备。

背景技术：

除了用于对所输出的空气流进行调温的恒温器外，已知的这种类型的加热设备已经通常具有一至两个用于保护加热设备防止过热的安全级。在此，第一安全级通常通过可逆的过温保护开关实现，所述可逆的过温保护开关在达到指定的过温之后经由继电器中断通向加热设备内部的加热元件的电流输送。在大多经由冷导体或者双金属构成的可逆的过温保护开关冷却之后，再次激活加热元件。

在第二安全级中，非自动回置的、不可逆的过温保护开关在达到指定的第二过温之后经由第二继电器以无电压的方式接通加热元件。一旦在此被控制的继电器例如由于老化过程、接触电弧或者(尤其在卫生间中)由于腐蚀而失效，那么会引起加热设备的过热并且可能会引起火灾。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，提出一种电加热设备，所述电加热设备具有高的运行安全性，并且所述电加热设备尤其实现将加热元件与电流供给更安全地断开。

所述目的的解决方案通过一种用于输出加热的空气流的电加热设备和一种用于加热轨道车辆中的卫生间的通风加热器来实现。有利的设计方案在实施例中说明。一种用于输出加热的空气流的电加热设备，具有空气通道以及用于产生所述空气流的通风器、用于加热所述空气流的加热元件和第一过温保护开关，其中所述通风器和所述加热元件设置在所述空气通道中，其中所述第一过温保护开关构成为用于，在超过第一过温时可逆地切断所述加热元件，此外具有第二过温保护开关，所述第二过温保护开关构成用于，在超过第二过温时不可逆地切断所述加热元件，其特征在于，在所述空气通道处构成有凹部，所述第二过温保护开关设置在所述凹部中，并且所述第二过温保护开关具有用于切断所述加热元件的能够热触发的断路开关，其中能够热触发的所述断路开关能够通过在超过所述第二过温时爆裂的玻璃珠触发。一种用于加热轨道车辆中的卫生间的通风加热器，其特征在于，所述通风加热器具有上述电加热设备。

根据本实用新型提出一种用于输出加热的空气流的、尤其用于加热轨道车辆中的卫生间的电加热设备，所述电加热设备具有空气通道以及用于产生空气流的通风器、用于加热空气流的加热元件和第一过温保护开关，其中通风器和加热元件设置在空气通道中，并且其中第一过温保护开关构成用于在超过第一过温时可逆地切断加热元件，此外所述电加热设备具有第二过温保护开关，所述第二过温保护开关构成用于在超过第二过温时不可逆地切断加热元件，并且其中在空气通道处构成有凹部，第二过温保护开关设置在所述凹部中，并且第二过温保护开关具有用于切断加热元件的能够热触发的断路开关，其中能够热触发的断路开关可通过在超过第二过温时爆裂的玻璃珠来触发。

根据现有技术，接通或切断加热元件通常经由电接触器或继电器来进行。根据本实用新型的加热设备的第一优点在于：中断加热元件的电流供给不经由受第二过温保护开关控制的继电器来进行，而是经由第二过温保护开关本身来进行。这表示：省去现有技术中已知的继电器。由此第二过流保护开关整体地构成。从这种整体构成方式中产生其它优点。

因此省去在第二过温传感器以及继电器之间的电连接。此外，省去继电器的线圈驱动器。通过省去这些部件而省去相应的故障源，因为断路开关不以电的方式触发。而是能够以热触发。

根据本实用新型的加热设备的空气通道具有凹部，第二过温保护开关设置在所述凹部中。在此，凹部与第二过温保护开关有利地构成为，使得过温保护开关基本上设置在空气流附近。换言之，第二过温保护开关设置在空气通道的凹部中，使得空气流基本上能够不受第二过温保护开关阻碍地流过该第二过温保护开关。有利的是，第二过温保护开关设置在空气通道的凹部中，使得通过第二过温保护开关构成的流动阻力是微不足道的。该特征提供如下优点：空气流几乎不由于第二过温保护开关而产生涡流。这在通风器功率相同的情况下允许相对高的空气穿流量以及因空气流引起的低的运行噪声。

由于爆裂的玻璃球作为执行器而触发第二过温保护开关提供下述优点：由于玻璃易碎的特性，执行器的形状改变不是渐进的而是突然发生。逐渐提高的温度在超过第二过温时引起玻璃珠的不可逆的并且突然的形状改变，使得断路开关是可突然触发的。能够以这种方式减少粘性接触的危险或者构成电弧的危险。

有利的是，电加热设备构成为，使得断路开关具有开关机构和开关，所述开关机构具有通过弹簧加预应力的开关元件，其中开关机构构成用于在触发所述开关机构时经由开关元件不可逆地断开开关。

在即使在卫生间中也应是可运行的电加热设备中，辅助断路开关安全断开的措施是有利的。通过弹簧加预应力的开关机构能够触发开关断开的电加热设备能够提供下述优点：在触发过温保护开关时，将在预加应力的弹簧中所储存的能量提供用于施加力，借助于所述力能够执行或辅助开关的接触部的断开。所述电加热设备由此尤其在多个应用情况中提供如下优点，其中由于提高的腐蚀条件，但是也由于老化过程或者接触电弧放电能够引起引导电流的接触部的“粘连”或“烘烤”。开关优选构成为断开器。然而，原则上使用转换开关也是可行的，其中转换功能不被使用。开关元件优选构成为桥。这种构成方案提供下述优点：其在结构上可简单地实现。这例如能够如下进行：开关元件作为导电桥连接开关的开关接触部。在此，玻璃珠防止：通过弹簧力预加应力的开关元件离开如下位置，在所述位置中连接开关的开关接触部。在玻璃珠爆裂时，释放预加应力的弹簧的弹簧路径，使得弹簧力引起断路开关的断开。

有利的是，电加热设备构成为，使得玻璃珠包含可经由热膨胀而膨胀的液体，其中玻璃珠在超过第二过温时是可损坏的，并且其中通过损坏玻璃珠可触发通过弹簧预加应力的开关元件。

该构成方案提供如下优点：为了给开关机构预加应力，能够通过未损坏的玻璃珠吸收相对于过温保护开关的尺寸大的弹簧力，然而所述弹簧力在玻璃珠损坏的情况下被突然释放，以断开开关接触部。这能够实现的可靠地操作所述开关。

有利的是，电加热设备构成为，使得能够热触发的断路开关直接设置在用于对加热元件进行电流供给的电流路径中。这种设置方式提供高度运行安全性，因为相对于间接地或者非直接地中断，在直接中断电流路径时不需要操作中间接入的开关机构。

有利的是，电加热设备构成为，使得空气通道出于构成凹部的目的而具有开口，所述开口通过帽状的隔热保护器覆盖。特别地，相对于空气通道的横截面小的开口仅引起对空气流的小的干扰。此外，帽状的隔热保护器允许容纳第二过温保护开关并且允许封闭空气通道以防止空气流离开空气通道。

有利的是，电加热设备构成为，使得空气通道由金属板构成和/ 或帽状的隔热保护器通过金属盖板构成。例如构成为冲压-弯曲-元件的金属盖板是耐热的并且同时可简单且低成本地制造。

有利的是，电加热设备构成为，使得空气通道中的空气流具有可通过通风器预设的流动方向，并且凹部沿着流动方向设置在加热元件上游。因此，对第二过温保护开关的触发基本上基于由加热元件输出的辐射热来实现。例如会在通风器失效时或者在空气通道堵塞、尤其在其入口或出口处由于位于该处的行李、污物或垃圾堵塞时出现这种干扰情况

有利的是，第一过温保护开关的传感器设置在加热元件的高度上或者设置在加热元件后方。这种设置方式引起：第一过温保护开关直接相邻于加热元件设置，使得与在第二过温保护开关的位置处相比，在第一过温保护开关的传感器的位置处更可能测量到更高的温度。由此，甚至在为这两个过温保护开关预设的过温同样高时，可逆地进行切换的第一过温保护开关也总是在不可逆地进行切换的第二过温保护开关之前被触发。

有利的是，电加热设备构成为，使得第一过温保护开关的传感器设置在加热元件的上游并且关于例如设置在轨道车辆中的装入方向居中地设置在加热元件上方。在空气流失效的情况下，在该部位处由于热对流而存在最高温度，由此能够实现第一过温保护开关的快速起动。

此外有利的是，电加热设备构成为，使得空气通道具有入口和出口，并且用于控制加热元件的恒温传感器在出口上游居中地设置在空气流中。此外有利的是，在此，恒温传感器离出口比离加热元件更近地设置。恒温传感器的这种定位引起对空气流的均匀性的相对小的干扰，并且同时允许代表性地检测由加热设备输出的空气流的温度。

有利的是，恒温传感器以及第一过温保护开关的传感器的横截面有利地构成为圆形的、卵形的、滴状的或者扁平的，因为在这种设计方案中通过这些横截面形状在空气通道中仅构成小的流动阻力。

此外，电加热设备有利地构成为，使得空气通道具有用于引导空气流的引流板。通过引流板的相应设置，当空气通道具有方向改变、狭窄部位或者干扰性元件、例如呈传感器形式的干扰形元件时，能够避免或者至少减少对空气流的均匀性的干扰。

有利的是，空气通道通过引流板优化为，使得其流动阻力降低到最小。此外，电加热设备有利地构成为，使得空气通道通过引流板优化为，使得噪声形成降低到最小。

有利的是，电加热设备构成为，使得通风器设置在入口和加热元件之间，其中通风器设置在通风通道内部，使得通风器和加热元件之间的距离足以小至使该加热元件能够被均匀的空气流穿流，而所述距离又足以大至在温度低于第二过温时防止通风器因热辐射而受损。这种设置方式能够实现加热设备的安全的并且同时紧凑的、短的结构。

有利的是，电加热设备此外构成为，使得空气通道的横截面为了对可实现的空气体积流进行优化而从入口起渐缩并且朝向出口扩宽。这种设计方案能够实现相对均匀并且少涡流地从而也少噪声地将空气流输出给加热设备外部的环境。这以相同的方式适用于接收空气流。

有利的是，电加热设备此外构成为，使得电加热设备为了发出表示干扰情况的信号而具有呈环路形式的信号/干扰线路，所述信号/干扰线路接通为，使得其与通过第一和/或第二过温保护开关切断加热元件同步地被中断。经由这种信号/干扰线路，能够向远处的维修单元发出表示加热设备受到干扰的信号。有利的是，第二过温保护开关具有另一开关，所述另一开关可与用于切断加热元件的开关共同地通过开关机构触发并且所述另一开关接通为，使得通过其可中断信号/ 干扰线路。以同样的方式，第一过温保护开关也有利地具有两个耦联的开关，其中一个开关设置用于切断加热元件并且另一开关设置用于中断信号/干扰线路。

有利的是，用于中断第一过温保护开关的信号/干扰线路的开关和用于中断第二过温保护开关的信号/干扰线路的一个可能的开关串联连接，因为以这种方式能够有效地发出表示故障的信号。

有利的是，电加热设备具有两件式的壳体，所述壳体具有两个独立的壳体单元，其中空气通道设置在第一壳体单元中，而在第二壳体单元中设置有接通元件，并且其中，开口构成在第一壳体单元和第二壳体单元之间，并且帽状的隔热保护器设置在第二壳体单元中。在此，将术语接通元件理解为用于控制通风器和加热元件的电部件，即包括恒温器和过温保护开关。这种实施方案提供下述优点：可以在这两个壳体单元中实现不同的环境状况。在空气通道中所预期的是非常热的、有时潮湿的并且还多尘的环境(Klima)，而接通元件的电气/电子器件需要潮湿性小并且灰尘少的环境。通过独立的构成方案、即对于闭合的壳体单元而言独立的构成方案，以简单的方式实现环境分离。凹部的构成，意即，所述开口具有位于其上的金属盖板并通向第二壳体单元的一侧，提供下述优点：以这种方式构成设置在加热设备的内部中的凹部，并且加热设备的外部形状不因凹部而改变。另一方面，通过凹部的这种定向能够实现将第二过温保护开关设置在设置用于接通元件的第二壳体单元中。

此外，壳体单元有利地以两个不可燃的、叠置的盆的形式构成。除了输入线路、传感器、通风器和加热元件的穿引部之外，所述盆彼此分隔开。这种设置方式提供安装/拆卸所述加热设备的简单的可行性。

根据本实用新型此外提出一种用于轨道车辆中的卫生间装置的通风加热器，所述通风加热器具有在上文中所描述的电加热设备。

通过简单并且牢固地、同时运行安全并且有效地构成在上文中所描述的电加热设备，该电加热设备适合于在轨道车辆中使用。有利的是，根据DIN EN 45545-5的高的防火要求，轨道车辆中的火灾防护可通过相应地设计所描述的加热设备来满足。

附图说明

下面参照附图根据优选的实施例详细阐述本实用新型。

附图示出：

图1示出根据本实用新型的优选的第一实施方式的电加热设备的后视图；以及

图2示出图1中的实施例的功能方面的电路图。

具体实施方式

图1示出根据本实用新型的优选的第一实施方式的用于轨道车辆的电加热设备1。附图在未示出壳体16的后壁的情况下基本上示出加热设备1的后视图。

在此，从图1中可见：加热设备1具有两件式构造的壳体16，所述壳体具有第一壳体单元和第二壳体单元17，18，所述第一壳体单元和第二壳体单元独立地构成。壳体单元17、18以两个不可燃的、叠置的盆的形式构成。

如在图1中的细节中可见，在图1中设置在下方的第一壳体单元 17中构成有空气通道2。此外，壳体单元17具有在图1中设置在右侧上的入口12和设置在左侧上的出口13。空气通道2在入口12和出口13之间延伸。在空气通道2中设置有通风器3，通过所述通风器预设空气流的流动方向14，在图1中为从右向左，意即，从右侧示出的入口12朝向左侧示出的出口13。入口12以及出口13构成在加热设备1的前侧上，使得所述入口和出口在后视图中部分地通过各一个引流板15遮盖。

如在图1中所示出的，壳体16此外具有用于数据插头的接口19 以及作为电流供给装置的电网接口20。

加热设备1包括恒温传感器5和加热元件4，这两者都设置在空气通道2中。在图1中设置在上方的第二壳体单元18中定位有恒温器6，所述恒温器用于调控在出口13处流出的空气流的温度。为此，由恒温传感器5检测空气通道2中的温度，将信号传输给恒温器6，并且基于所述信号由恒温器6控制加热元件4，如下面将详细阐述的。

加热设备1此外包括第一过温保护开关8，所述第一过温保护开关可逆地构成。第一过温保护开关8包括传感器7，所述传感器在空气通道2中设置在加热元件4上方。传感器7构成为温度传感器。如在图2中所示出的那样，电流路径21将加热元件4与电网接口20连接。第一过温保护开关8构成用于在借助传感器7检测到过温时中断电流路径21。

此外在电流路径21中设置有恒温器6的断开器306。如果由恒温传感器5所确定的温度超过可预设的上限期望温度，那么经由断开器 306中断电流路径21从而中断对加热元件4的电流供给。如果由恒温传感器5所确定的温度低于可预设的下限期望温度，那么经由断开器306闭合电流路径21并且实现对加热元件4的电流供给。

此外，在电流路径21中设置有可逆地进行切换的第一过温保护开关8的断开器308。如果由第一过温保护开关8的传感器7所确定的温度超过第一过温，那么经由断开器308中断电流路径21从而中断对加热元件4的电流供给。如果由第一过温传感器8的传感器7所确定的温度低于第一过温，那么经由断开器308再次闭合电流路径 21并且再次实现对加热元件4的电流供给。

加热设备1此外包括第二过温保护开关10，所述第二过温保护开关不可逆地构成。第二过温保护开关10包括断路开关，所述断路开关在附图中未单独示出。第二过温保护开关10在空气通道2中沿着流动方向14设置在加热元件4上游。因为过温保护开关10沿着流动方向14设置在加热元件4上游，所以该过温保护开关在无干扰的运行中仅被冷空气环流。对过温保护开关10的加热在热积聚的情况下进行，意即，在减少通常穿流空气通道2的体积流的情况下进行。对此的原因例如能够是在空气通道2中的入口12或出口13上游的异物或者通风器3的干扰。

第二过温保护开关10与断路开关热连接，使得通过作用到过温保护开关10上的热作用直接触发切换过程。为此，断路开关包括不可逆的开关机构和开关，所述不可逆的开关机构在附图中未单独示出，所述开关在该实施例中构成为断开器310。

详细地说，开关机构包括通过弹簧预加应力的开关元件和玻璃珠，所述玻璃珠包含可经由热膨胀而膨胀的液体。玻璃珠在超过第二过温时可通过可膨胀的液体的热膨胀损坏。通过损坏玻璃珠可触发通过弹簧预加应力的开关元件。在该实施例中，开关元件构成为桥，以断开断开器310。

如从图1中示出的加热设备1的在图2中所示出的功能电路图中可见，断开器310设置在加热元件4的电流路径21中，使得第二过温保护开关10的断开器310在操作时中断电流路径21。由于不可逆地操作所述断路开关，对电流路径21的中断同样是不可逆的。在无干扰的运行模式中，第二过温保护开关10的断开器310是闭合的。

此外，从图2中可以看到信号/干扰线路的环路24，所述环路能够经由连接端子23与监控或者维修装置连接。环路24能够通过第一过温保护开关8的断开器308中断，从而将干扰情况以信号的方式发送给监控或维修装置。

如从图1中可见，壳体单元17、18基本上彼此分离。在第二壳体单元18中设置有加热设备1的接通元件，即恒温器6、第一过流保护开关8、第二过流保护开关10和端子保持器11。在壳体单元17、18之间设置有用于恒温传感器5、传感器7、加热元件4和通风器3 的输入线路的穿引部，以便将它们与接通元件连接。此外，壳体单元 17、18具有共同的开口9，其中开口9在第二壳体单元18的一侧上由帽状的隔热保护器22覆盖。帽状的隔热保护器22限制空气流穿过开口9的扩展。

开口9沿着流动方向14位于加热元件4上游，使得空气流的穿过开口9的部分在无干扰的运行中是不加热的。

在干扰情况下，其中发生加热的空气反向于流动方向14的反向积聚，加热的空气穿过开口9进入到通过帽状的隔热保护器22构成的空间中。设置在该处的第二过温保护开关10由反向积聚的空气加热，并且一旦超过第二过温就中断电流路径21。