DE102022111864A1 - Heating device - Google Patents
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Abstract
Eine Heizvorrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Trägeranordnung (18) und wenigstens ein an der Trägeranordnung (18) in Richtung einer Heizvorrichtung-Längsachse (L) von Gas durchströmbar getragenes Heizleiterelement (20), wobei die Trägeranordnung (18) ein an einer ersten axialen Seite des wenigstens einen Heizleiterelements (20) angeordnetes erstes Trägerelement (37), ein an einer zweiten axialen Seite des wenigstens einen Heizleiterelements (20) angeordnetes zweites Trägerelement (41) und einen das erste Trägerelement (37) mit dem zweiten Trägerelement (41) verbindenden, das wenigstens eine Heizleiterelement radial außen axial übergreifenden Trägerelement-Verbindungsbereich (44) umfasst, wobei zwischen dem ersten Trägerelement (37) und dem wenigstens einen Heizleiterelement (20) erstes elektrisch isolierendes Lagermaterial (47) angeordnet ist und zwischen dem zweiten Trägerelement (41) und dem wenigstens einen Heizleiterelement (20) zweites elektrisch isolierendes Lagermaterial (48) angeordnet ist. Das erste elektrisch isolierende Lagermaterial (47) oder/ und das zweite elektrisch isolierende Lagermaterial (48) erstreckt sich in wenigstens einen zwischen benachbarten Heizleiterabschnitten (22, 28, 30) oder/und benachbarten Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereichen (26) gebildeten Zwischenraum (24).A heating device for an exhaust system of an internal combustion engine, comprising a support arrangement (18) and at least one heating conductor element (20) which is supported on the support arrangement (18) in the direction of a heater longitudinal axis (L) so that gas can flow through it, the support arrangement (18) being on a First carrier element (37) arranged on the first axial side of the at least one heating conductor element (20), a second carrier element (41) arranged on a second axial side of the at least one heating conductor element (20), and a first carrier element (37) with the second carrier element (41 ) connecting, which comprises at least one heating conductor element radially outwardly axially overlapping carrier element connection region (44), wherein between the first carrier element (37) and the at least one heating conductor element (20) first electrically insulating bearing material (47) is arranged and between the second carrier element ( 41) and the at least one heating conductor element (20) second electrically insulating bearing material (48) is arranged. The first electrically insulating bearing material (47) and/or the second electrically insulating bearing material (48) extends into at least one intermediate space (24) formed between adjacent heating conductor sections (22, 28, 30) and/or adjacent heating conductor section connecting regions (26).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a heating device for an exhaust system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Derartige Heizvorrichtungen werden in Abgasanlagen genutzt, um in einer Abgasanlage strömendes Gas, beispielsweise das von einer Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas, zu erwärmen. Insbesondere in einer Startphase des Arbeitsbetriebs einer Brennkraftmaschine, in welcher das von dieser ausgestoßene Abgas eine vergleichsweise niedrige Temperatur aufweist, kann die an einer Heizvorrichtung im Abgas aufgenommene Wärme auf eine stromabwärts angeordnete Abgasbehandlungsanordnung, beispielsweise Katalysator oder Partikelfilter, übertragen werden. Somit wird eine schnelle Erwärmung einer derartigen Abgasbehandlungsanordnung erreicht und die Zeitdauer, während welcher Abgas ohne in der Abgasbehandlungsanordnung ablaufendem, beispielsweise katalytischem Reinigungsprozess zur Umgebung abgegeben wird, kann deutlich verkürzt werden.Such heating devices are used in exhaust systems to heat gas flowing in an exhaust system, for example the exhaust gas emitted by an internal combustion engine. In particular, in a starting phase of the working operation of an internal combustion engine, in which the exhaust gas emitted by it has a comparatively low temperature, the heat absorbed in the exhaust gas by a heating device can be transferred to an exhaust gas treatment arrangement arranged downstream, for example a catalytic converter or particle filter. Rapid heating of such an exhaust gas treatment arrangement is thus achieved and the period of time during which exhaust gas is released into the environment without, for example, a catalytic cleaning process taking place in the exhaust gas treatment arrangement, can be significantly shortened.
Aus der
Das scheibenartige Heizleiterelement ist in seinem radial äußeren Bereich an einer grundsätzlich mit ringartiger Struktur ausgebildeten Trägeranordnung getragen. Diese umfasst an einer Anströmseite des Heizleiterelements einen stromaufwärtigen Trägerring, welcher das Heizleiterelement in seinem radial äußeren Bereich radial übergreift. An einer Abströmseite des wenigstens einen Heizleiterelements ist ein stromabwärtiger Trägerring der Trägeranordnung das Heizleiterelement in seinem radial äußeren Bereich radial übergreifend angeordnet. Die beiden Trägerringe sind durch einen durch die Abgasführungskomponente gebildeten Trägerring-Verbindungsbereich miteinander fest verbunden. Zwischen den Trägerringen und dem radial äußeren Bereich des Heizleiterelements und auch zwischen dem radial äußeren Bereich des Heizleiterelements und dem Trägerring-Verbindungsbereich ist Lagermaterial angeordnet, durch welches das Heizleiterelement elektrisch isoliert an der Trägeranordnung gehalten ist.The disk-like heating conductor element is supported in its radially outer region on a carrier arrangement which is basically designed with a ring-like structure. On an inflow side of the heating conductor element, this includes an upstream support ring which radially engages over the heating conductor element in its radially outer region. On an outflow side of the at least one heating conductor element, a downstream carrier ring of the carrier arrangement is arranged radially overlapping the heating conductor element in its radially outer region. The two carrier rings are firmly connected to one another by a carrier ring connection area formed by the exhaust gas guide component. Between the carrier rings and the radially outer region of the heating conductor element and also between the radially outer region of the heating conductor element and the carrier ring connection region, bearing material is arranged, through which the heating conductor element is held on the carrier arrangement in an electrically insulated manner.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Heizvorrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine vorzusehen, bei welchem das wenigstens eine Heizelement an der Trägeranordnung lagerndes Lagermaterial definiert positioniert gehalten istIt is the object of the present invention to provide a heating device for an exhaust system of an internal combustion engine, in which the at least one heating element bearing material stored on the carrier arrangement is held in a defined position
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Heizvorrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Trägeranordnung und wenigstens ein an der Trägeranordnung in Richtung einer Heizvorrichtung-Längsachse von Gas durchströmbar getragenes Heizleiterelement, wobei die Trägeranordnung ein an einer ersten axialen Seite des wenigstens einen Heizleiterelements angeordnetes erstes Trägerelement, ein an einer zweiten axialen Seite des wenigstens einen Heizleiterelements angeordnetes zweites Trägerelement und einen das erste Trägerelement mit dem zweiten Trägerelement verbindenden, das wenigstens eine Heizleiterelement radial außen axial übergreifenden Trägerelement-Verbindungsbereich umfasst, wobei zwischen dem ersten Trägerelement und dem wenigstens einen Heizleiterelement erstes elektrisch isolierendes Lagermaterial angeordnet ist und zwischen dem zweiten Trägerelement und dem wenigstens einen Heizleiterelement zweites elektrisch isolierendes Lagermaterial angeordnet ist, wobei das wenigstens eine Heizleiterelement beispielsweise scheibenartig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Heizleiterabschnitten aufweist, wobei zwischen benachbarten Heizleiterabschnitten ein Zwischenraum gebildet ist und wenigstens ein Teil der Heizleiterabschnitte in einem Heizleiterabschnitt-Längsendbereich in einem Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereich an einen jeweils benachbarten Heizleiterabschnitt anschließt oder/und in einem anderen Heizleiterabschnitt-Längsendbereich in einem Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereich an einen anderen benachbarten Heizleiterabschnitt anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrisch isolierende Lagermaterial sich in wenigstens einen zwischen benachbarten Heizleiterabschnitten oder/und benachbarten Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereichen gebildeten Zwischenraum erstreckt, oder/und dass das zweite elektrisch isolierende Lagermaterial sich in wenigstens einen zwischen benachbarten Heizleiterabschnitten oder/und benachbarten Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereichen gebildeten Zwischenraum erstreckt.According to the invention, this object is achieved by a heating device for an exhaust system of an internal combustion engine, comprising a support arrangement and at least one heating conductor element supported on the support arrangement in the direction of a heater longitudinal axis through which gas can flow, the support arrangement being a first heating conductor element arranged on a first axial side of the at least one heating conductor element Carrier element, a second carrier element arranged on a second axial side of the at least one heating conductor element and a carrier element connecting region connecting the first carrier element to the second carrier element and comprising at least one heating conductor element extending axially radially on the outside, wherein between the first carrier element and the at least one first heating conductor element electrically insulating bearing material is arranged and between the second carrier element and the at least one heating conductor element second electrically insulating bearing material is arranged, the at least one heating conductor element being designed, for example, in a disk-like manner and having a plurality of heating conductor sections, a gap being formed between adjacent heating conductor sections and at least one part the heating conductor sections in a heating conductor section longitudinal end region in a heating conductor section connection region connect to an adjacent heating conductor section and/or in another heating conductor section longitudinal end region in a heating conductor section connection region connect to another adjacent heating conductor section, characterized in that the first electrically insulating bearing material is in at least one gap formed between adjacent heating conductor sections and/or adjacent heating conductor section connecting regions, and/or that the second electrically insulating bearing material extends into at least one between adjacent heating conductor sections and/or adjacent heating conductors The space formed between the cut-connection areas extends.
Durch das in einen Zwischenraum sich hinein erstreckende Lagermaterial wird zwischen diesem und dem Heizleiterelement ein Formschluss erzeugt. Zusätzlich zu dem durch den komprimierten bzw. unter Vorspannung erfolgenden Einbau des Lagermaterials generierten Reibschluss zwischen dem Lagermaterial und dem Heizleiterelement einerseits bzw. dem Lagermaterial und der Trägeranordnung andererseits trägt dieser Formschluss zu einer unter Berücksichtigung der beispielsweise in einem Fahrzeug auftretenden mechanischen und thermischen Belastungen erhöhten Stabilität der Halterung des Heizleiterelements an der Trägeranordnung bei. Die so generierte Haltewechselwirkung ist resistent gegen korrosive Medien und auch im Betrieb entstehende Ablagerungen und ist durch den durch das Heizleiterelement hindurch geleiteten elektrischen Strom nicht beeinflusst.The bearing material extending into an intermediate space creates a positive connection between it and the heating conductor element. In addition to the frictional connection generated by the compressed or preloaded installation of the bearing material between the bearing material and the heating conductor element on the one hand or the bearing material and the carrier arrangement on the other hand, this positive connection contributes to increased stability, taking into account the mechanical and thermal loads that occur, for example, in a vehicle the holder of the heating conductor element on the support arrangement. The holding interaction generated in this way is resistant to corrosive media and deposits that arise during operation and is not influenced by the electrical current conducted through the heating conductor element.
Für eine über den Umfang im Wesentlichen gleichmäßige Haltewechselwirkung wird vorgeschlagen, dass das erste Lagermaterial einen die Heizvorrichtung-Längsachse im Wesentlichen vollständig umgebenden ersten Lagermaterialring umfasst, oder/und dass das zweite Lagermaterial einen die Heizvorrichtung-Längsachse im Wesentlichen vollständig umgebenden zweiten Lagermaterialring umfasst. Ferner kann eine von Lagermaterial im Wesentlichen nicht beeinträchtigte elektrische Kontaktierung für das wenigstens eine Heizleiterelement vorgesehen werden, wenn dieses an seiner Außenumfangsfläche nicht von Lagermaterial axial überdeckt ist.For a holding interaction that is substantially uniform over the circumference, it is proposed that the first bearing material comprises a first bearing material ring that essentially completely surrounds the heater longitudinal axis, and/or that the second bearing material comprises a second bearing material ring that essentially completely surrounds the heater longitudinal axis. Furthermore, an electrical contact that is essentially unaffected by bearing material can be provided for the at least one heating conductor element if it is not axially covered by bearing material on its outer peripheral surface.
Um eine gute elektrische Isolierungswirkung bei ebenso guter Korrosionsfestigkeit zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass das erste Lagermaterial mit vorzugsweise keramischem Fasermaterial aufgebaut ist, oder/und dass das zweite Lagermaterial mit vorzugsweise keramischem Fasermaterial aufgebaut ist.In order to achieve a good electrical insulation effect with equally good corrosion resistance, it is proposed that the first bearing material is constructed with preferably ceramic fiber material and/or that the second bearing material is constructed with preferably ceramic fiber material.
Für eine im Wesentlichen mäanderartige Struktur der Heizleiterabschnitte des Heizleiterelements kann wenigstens ein Teil der Zwischenräume, vorzugsweise alle Zwischenräume, in einem ersten Zwischenraum-Längsendbereich durch einen Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereichen abgeschlossen sein und in einem zweiten Zwischenraum-Längsendbereich offen sein.For a substantially meander-like structure of the heating conductor sections of the heating conductor element, at least some of the gaps, preferably all gaps, can be closed in a first gap longitudinal end region by a heating conductor section connecting regions and can be open in a second gap longitudinal end region.
Eine durch den Formschluss noch weiter erhöhte Stabilität bei der Halterung des wenigstens einen Heizleiterelements kann erreicht werden, wenn wenigstens ein Teil der Zwischenräume, vorzugsweise alle Zwischenräume, in dem zweiten Zwischenraum-Längsendbereich im Wesentlichen quer zu einer Zwischenraum-Längserstreckungsrichtung erweitert ist.An even further increased stability due to the positive fit when holding the at least one heating conductor element can be achieved if at least some of the gaps, preferably all gaps, in the second gap longitudinal end region are expanded substantially transversely to a gap longitudinal extension direction.
Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil der Zwischenräume, vorzugsweise alle Zwischenräume, in einem zwischen zwei Heizleiterabschnitten sich erstreckenden ersten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitt oder/und in dem ersten Zwischenraum-Längsendbereich eine erste Zwischenraum breite aufweist und wenigstens in einem Teil eines entlang wenigstens eines Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereichs sich erstreckenden zweiten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitt oder/und in dem zweiten Zwischenraum-Längsendbereich eine zweite Zwischenraumbreite aufweist und, und dass die zweite Zwischenraum breite größer ist als die erste Zwischenraumbreite.For this purpose, it can be provided, for example, that at least some of the gaps, preferably all of the gaps, have a first gap width in a first gap extension section extending between two heating conductor sections and/or in the first gap longitudinal end region and at least in a part along at least one gap a second gap extension section extending from a heating conductor section connecting region and/or in the second gap longitudinal end region has a second gap width and, and that the second gap width is greater than the first gap width.
Um bei stabiler Halterung die Durchströmbarkeit des wenigstens einen Heizleiterelements durch das Lagermaterial im Wesentlichen nicht zu beeinträchtigen, wird vorgeschlagen, dass das erste Lagermaterial wenigstens einen Teil eines jeweiligen zweiten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitts überdeckt oder/und sich im Wesentlichen nicht in den Bereich eines jeweiligen ersten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitts erstreckt, oder/und dass das zweite Lagermaterial wenigstens einen Teil eines jeweiligen zweiten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitts überdeckt oder/und sich im Wesentlichen nicht in den Bereich eines jeweiligen ersten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitts erstreckt.In order not to substantially impair the flow through the at least one heating conductor element through the bearing material when held in a stable manner, it is proposed that the first bearing material covers at least part of a respective second gap extension section and/or does not essentially extend into the area of a respective first gap -Extension section extends, and/or that the second bearing material covers at least a part of a respective second gap extension section and/or does not extend substantially into the area of a respective first gap extension section.
Das Eindringen des Lagermaterials in einen jeweiligen Zwischenraum kann dadurch unterstützt werden, dass an wenigstens einem, vorzugsweise jedem Trägerelement in Zuordnung zu wenigstens einem, vorzugsweise jedem Zwischenraum ein auf den Zwischenraum zu gerichteter Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung vorgesehen ist. Durch einen derartigen Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung wird das Lagermaterial verformt, so dass der Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung in dieses eindringt und zwischen dem Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung und dem Lagermaterial ein zu einer verstärkten Haltewirkung führender Formschluss entsteht.The penetration of the bearing material into a respective intermediate space can be supported in that a bearing material loading projection directed towards the intermediate space is provided on at least one, preferably each carrier element in association with at least one, preferably each intermediate space. The bearing material is deformed by such a bearing material loading projection, so that the bearing material loading projection penetrates into it and a positive connection is created between the bearing material loading projection and the bearing material, which leads to an increased holding effect.
Insbesondere dann, wenn ein jeweiliges Trägerelement als Blechumformteile ausgebildet ist, kann wenigstens ein, vorzugsweise jeder Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung durch eine Ausformung eines Trägerelements gebildet sein.In particular, if a respective carrier element is designed as a formed sheet metal part, at least one, preferably each bearing material loading projection can be formed by a formation of a carrier element.
Um die Wirkung eines jeweiligen Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprungs dort zu entfalten, wo diese vorzusehen ist, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung sich im Bereich wenigstens eines Teils eines zweiten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitts erstreckt oder/und sich im Wesentlichen nicht in den Bereich eines ersten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitts erstreckt.In order to develop the effect of a respective bearing material loading projection where this is to be provided, it is proposed that at least one, preferably each bearing material loading projection is located in the area of at least part of a second intermediate space first ckung section extends and / or does not extend substantially into the area of a first gap extension section.
Für eine stabile Halterung bei gleichwohl gut durchströmbarem Heizleiterelement kann die Trägeranordnung das wenigstens eine Heizleiterelement in einem radial äußeren Bereich ringartig umgebend angeordnet sein.For a stable holder with a heating conductor element that can still be easily flowed through, the carrier arrangement can be arranged in a ring-like manner surrounding the at least one heating conductor element in a radially outer region.
Bei einem einfach und kostengünstig zu realisierenden, gleichwohl korrosionsbeständigen Aufbau kann wenigstens ein, vorzugsweise jedes Trägerelement mit Blechmaterial aufgebaut ist, oder/und dass der Trägerelement-Verbindungsbereich mit wenigstens einem der Trägerelemente einstückig ausgebildet sein.In the case of a structure that is simple and cost-effective to implement, but is nevertheless corrosion-resistant, at least one, preferably each support element can be constructed with sheet metal material, and/or the support element connection region can be formed in one piece with at least one of the support elements.
Das erste Trägerelement kann einen im Wesentlichen radial sich erstreckenden ersten Trägerelementkörper umfassen, wobei wenigstens ein, vorzugsweise jeder Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung des ersten Trägerelements an dem ersten Trägerelementkörper vorgesehen sein kann. Weiter kann das zweite Trägerelement einen im Wesentlichen radial sich erstreckenden zweiten Trägerelementkörper umfassen, wobei wenigstens ein, vorzugsweise jeder Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung des zweiten Trägerelements an dem zweiten Trägerelementkörper vorgesehen sein kann.The first carrier element can comprise a substantially radially extending first carrier element body, wherein at least one, preferably each bearing material loading projection of the first carrier element can be provided on the first carrier element body. Furthermore, the second carrier element can comprise a substantially radially extending second carrier element body, wherein at least one, preferably each bearing material loading projection of the second carrier element can be provided on the second carrier element body.
Die Erfindung betrifft ferner eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine von Abgas in einer Abgas-Hauptströmungsrichtung durchströmbare Abgasführungskomponente, wobei in der Abgasführungskomponente eine Abgasbehandlungsanordnung und stromaufwärts der Abgasbehandlungsanordnung wenigstens eine erfindungsgemäß aufgebauten Heizvorrichtung.The invention further relates to an exhaust system for an internal combustion engine, comprising an exhaust gas guide component through which exhaust gas can flow in a main exhaust gas flow direction, wherein in the exhaust gas guide component there is an exhaust gas treatment arrangement and upstream of the exhaust gas treatment arrangement at least one heating device constructed according to the invention.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Heizvorrichtung für eine Abgasanlage, betrachtet von einer Anströmseite; -
2 eine Detail-Längsschnittansicht der Heizvorrichtung der1 ; -
3 eine Axialansicht eines scheibenartigen Heizleiterelements der Heizvorrichtung der1 ; -
4 eine weitere Detail-Schnittansicht der Heizvorrichtung der1 ; -
5 eine perspektivische Ansicht der Heizvorrichtung der1 , betrachtet von einer Abströmseite; -
6 eine Prinzip-Schnittansicht der Heizvorrichtung; -
7 ein Detail der Prinzip-Schnittansicht der6 vergrößert; -
8 eine der7 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausgestaltung der Heizvorrichtung; -
9 eine weitere der7 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausgestaltung der Heizvorrichtung; -
10 eine weitere der7 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausgestaltung der Heizvorrichtung; -
11 eine prinzipartige Darstellung einer Abgasanlage mit einer Heizvorrichtung und einer Abgasbehandlungsanordnung stromabwärts der Heizvorrichtung.
-
1 a perspective view of a heater for an exhaust system, viewed from an inflow side; -
2 a detailed longitudinal section view of the heating device1 ; -
3 an axial view of a disk-like heating conductor element of the heating device1 ; -
4 another detailed sectional view of the heating device1 ; -
5 a perspective view of the heating device1 , viewed from an downstream side; -
6 a principle sectional view of the heating device; -
7 a detail of the principle sectional view of the6 enlarged; -
8th one of the7 corresponding representation of a modified design of the heating device; -
9 another one of the7 corresponding representation of a modified design of the heating device; -
10 another one of the7 corresponding representation of a modified design of the heating device; -
11 a schematic representation of an exhaust system with a heating device and an exhaust gas treatment arrangement downstream of the heating device.
In den Figuren ist eine Heizvorrichtung für eine in
Die Heizvorrichtung 12 umfasst eine allgemein mit 18 bezeichnete und eine Heizvorrichtung-Längsachse L ringartig umgebende Trägeranordnung. An der Trägeranordnung 18 ist ein in
Das Heizleiterelement 20 weist eine Mehrzahl von im Wesentlichen geradlinig und ihr auch die parallel zueinander sich erstreckenden Heizleiterabschnitten 22 auf, zwischen welchen jeweils spaltenartige Zwischenräume 24 gebildet sind, durch welche das Abgas hindurchströmen kann. In ihren Längsendbereichen schließen die Heizleiterabschnitte 22 in jeweiligen mit diesen integral ausgebildeten Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereichen 26 aneinander an, so dass sich eine grundsätzlich mäanderartige Struktur der nebeneinander verlaufenden Heizleiterabschnitte 22 ergibt.The
Die jeweils in den Endbereichen dieser mäanderartigen Struktur gelegenen Heizleiterabschnitte 28, 30 schließen nur in einem ihrer Längsendbereiche in einem Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereich 26 an einen benachbart dazu verlaufenden Heizleiterabschnitt 22 an und stellen jeweils einen Heizleiterabschnitt-Anschlussbereich 32, 34 bereit. In den Heizleiterelement-Anschlussbereichen 32, 34 wird das bei Anlegen einer Spannung an dieses von elektrischem Strom durchflossene und dabei sich erwärmende Heizleiterelement 20 über Anschlusselemente 50, 52 und Kontaktelemente 86, 88 einer Durchführung 84 an eine Spannungsquelle in einem Fahrzeug, beispielsweise das Bordspannungssystem bzw. eine Batterie, angeschlossen.The
Die zwischen quer zur Heizvorrichtung-Längsachse L nebeneinander liegenden Heizleiterabschnitten 22 gebildeten Zwischenräume 24 sind in einem jeweiligen ersten Zwischenraum-Längsendbereich 53 durch jeweils einen Heizleiterabschnitt-Verbindungsbereich 26 abgeschlossen und sind in einem jeweiligen zweiten Zwischenraum-Längsendbereich 55 nach radial außen bzw. zu einer Außenumfangsfläche 66 des Heizleiterelements 20 offen. Ausgehend von den jeweiligen ersten Zwischenraum-Längsendbereichen 53 erstreckt ein jeweiliger erster Zwischenraum-Erstreckungsabschnitt 68 sich mit einer beispielsweise im Wesentlichen konstanten ersten Zwischenraum breite b quer zur jeweiligen Zwischenraum-Längserstreckungsrichtung Z, welche im Wesentlichen auch der Längserstreckungsrichtung der Heizleiterabschnitte 22 entspricht. In den zweiten Zwischenraum-Längsendbereichen 55 sind jeweilige zweite Zwischenraum-Erstreckungsabschnitte 70 gebildet, in welchen die Zwischenräume 24 quer zur Zwischenraum-Längserstreckungsrichtung Z eine Breite B aufweisen, die größer ist, als die Breite b in den daran jeweils anschließenden ersten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitten 68.The
Die Trägeranordnung 18 umfasst ein in
Zur stabilen und elektrisch isolierten Halterung des Heizleiterelements 20 zwischen den beiden Trägerelementen 37, 41 ist zwischen dem radial äußeren Bereich des Heizleiterelements 20 und jedem der Trägerelemente 37, 41 beispielsweise durch einen ersten Lagermaterialring 49 bzw. einen zweiten Lagermaterialring 51 bereitgestelltes und beispielsweise entlang des gesamten Randbereichs des Heizleiterelements 20 sich erstreckendes erstes Lagermaterial 47 bzw. zweites Lagermaterial 48 angeordnet. Das Lagermaterial 47, 48 kann beispielsweise mit elektrisch isolierendem Fasermaterial, beispielsweise aus Keramikmaterial, wie zum Beispiel Siliziumoxid oder Aluminiumoxid, aufgebaut sein und unter axialer Vorspannung jeweils zwischen einem der Trägerelemente 37, 41 und der Anströmseite 38 bzw. der Abströmseite 42 des Heizleiterelements 20 gehalten sein.For stable and electrically insulated mounting of the
Die in dem dargestellten Ausgestaltungsbeispiel als Trägerringe 36, 40 ausgebildeten Trägerelemente 37, 41 sind mit einem im Wesentlichen radial und in Umfangsrichtung sich erstreckenden ersten Trägerelementkörper 54 bzw. zweiten Trägerelementkörper 56 aufgebaut. An den ersten Trägerelementkörper 54 schließen radial außen die mit diesem integral, also einstückig ausgebildeten Trägerelement-Verbindungsabschnitte 46 an, welche den zweiten Trägerelementkörper 54 des zweiten Trägerelement 41 radial außen übergreifen und mit diesem fest verbunden sind. Radial innen schließt an jeden der beiden Trägerelementkörper 54, 56 jeweils ein in Richtung auf das Heizleiterelement 20 zu sich erstreckender Axialansatz 58, 60 an. Der erste Axialansatz 58 des ersten Trägerelements 37 übergreift bzw. überlappt das erste Lagermaterial 47 an seiner radialen Innenseite axial teilweise, so dass zwischen dem ersten Axialansatz 58 und der Anströmseite 38 des Heizleiterelements 20 ein spaltartiger Zwischenraum 62 gebildet ist. Gleichermaßen übergreift bzw. überlappt der zweite Axialansatz 60 des zweiten Trägerelements 41 das zweite Lagermaterial 48 an seiner radialen Innenseite axial teilweise, so dass zwischen dem zweiten Axialansatz 60 und der Abströmseite 42 des Heizleiterelements 20 ein spaltartiger Zwischenraum 64 gebildet ist.The
Die beiden Axialansätze 58, 60 sind mit dem jeweils zugeordneten Trägerelementkörper 54, 56 einstückig und durch Umbiegen desselben am radial inneren Endbereich gebildet und sorgen für eine definierte Positionierung des ersten Lagermaterials 47 und des zweiten Lagermaterials 48 bezüglich des Heizleiterelements 20. Gleichzeitig schirmen die beiden Axialansätze 58, 60 das erste Lagermaterial 47 und das zweite Lagermaterial 48 nach radial innen ab und schützen dieses vor äußerer Einwirkung, insbesondere in einem Zustand, bevor die Heizvorrichtung 10 in eine Abgasanlage installiert wird. Durch die spaltartigen Zwischenräume 62, 64 ist gleichwohl dafür gesorgt, dass ein elektrischer Kurzschluss zwischen dem im Heizbetrieb stromdurchflossenen Heizleiterelement 20 und der Trägeranordnung 18 nicht entstehen kann.The two
Durch den unter Vorspannung bzw. komprimiert erfolgendem Einbau des ersten Lagermaterials 47 bzw. des ersten Lagermaterials 49 und des zweiten Lagermaterials 48 bzw. des zweiten Lagermaterialrings 55 wird das jeweilige Lagermaterial 47, 48 durch die Beaufschlagung vermittels des jeweils zugeordneten Trägerelementkörpers 54, 56 in die Zwischenräume 24 des Heizleiterelements 20 gepresst, da das mit Fasermaterial aufgebaute erste bzw. zweite Lagermaterial 47, 48 grundsätzlich flexibel und verformbar ist und im Bereich der von diesem jeweils überdeckten Zwischenräume 24 keine Stützung erfährt. Die sich so ergebende Struktur ist in prinzipartiger Darstellung in
Durch die so gebildeten Lagermaterial-Ausbauchungen 72, 74 wird in den zweiten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitten 70 eine Formschlusswechselwirkung zwischen dem ersten Lagermaterial 47 bzw. dem zweiten Lagermaterial 48 und dem Heizleiterelement 20 erzeugt. Zusätzlich zu der durch die gegenseitige Anlage aneinander generierten Reibwechselwirkung wird somit eine erhöhte Stabilität bei der Halterung des Heizleiterelements 20 zwischen den beiden Trägerelementen 37, 41 gewährleistet. Da die beiden Lagermaterialringe 49, 51 in radialer Richtung so dimensioniert sind, dass sie beispielsweise nur die zweiten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitte 70 überdecken, sich aber im Wesentlichen nicht in den Bereich der ersten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitte 68 hinein erstrecken, ist gewährleistet, dass das Heizleiterelement 20 insbesondere im Bereich der ersten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitte 68 durchströmbar ist.The bearing material bulges 72, 74 formed in this way create a positive interaction between the
Die
Die
Jeder im zweiten Lagerelement 41 gebildete Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung 76 ist so angeordnet und dimensioniert, dass er im Wesentlichen einen zugeordneten zweiten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitt 70 überdeckt, sich jedoch nicht in den Bereich des an diesen anschließenden ersten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitts 68 erstreckt. Auf diese Art und Weise ist gewährleistet, dass durch einen derartigen Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprung 76 das zweite Lagermaterial 48 im Wesentlichen nur in dem Bereich des zweiten Zwischenraum-Erstreckungsabschnitts 70 in den Zwischenraum 24 hinein gepresst wird.Each bearing
Es ist darauf hinzuweisen, dass, obgleich dies in
Bei der in
In
Die in den Trägerelementen 37 bzw. 41 ausgebildeten Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprünge 78, 76 können insbesondere dann, wenn die Trägerelemente 37, 41 als Blechumformteile ausgebildet sind, in einfacher Weise durch Umformen der zum Aufbau der Trägerelemente 37, 41 verwendeten Blechrohlinge erzeugt werden, beispielsweise dann, wenn auch die Axialansätze 58, 60 erzeugt werden bzw. wenn am ersten Trägerelement 37 der Trägerelement-Verbindungsbereich 44 mit den Trägerelement-Verbindungsabschnitten 46 erzeugt wird.The bearing
Es ist zu betonen, dass nicht notwendigerweise jeder Zwischenraum 24 in seinem zweiten Zwischenraum-Längsendbereich 55 eine größere Breite aufweisen muss, als im jeweiligen ersten Zwischenraum-Längsendbereich 53. Entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass an einem oder an beiden Trägerelementen 37, 41 nur in Zuordnung zu derartigen Zwischenräumen 24, deren zweiter Zwischenraum-Längsendbereich 55 eine größere Breite aufweist, jeweilige Lagermaterial-Beaufschlagungsvorsprünge 78, 76 vorgesehen sind, um nur dort, wo Zwischenräume 24 eine größere Breite aufweisen, das verstärkte Einpressen des grundsätzlich flexiblen bzw. verformbaren Lagermaterials 47, 48 zu unterstützen.It should be emphasized that not necessarily every
Auch können das erste Lagermaterial 47 und das zweite Lagermaterial 48 grundsätzlich mit anderem flexiblen, elektrisch isolierenden Material, beispielsweise geschäumtem Material, aufgebaut sein, welches bei Beaufschlagung durch ein jeweils zugeordnetes Trägerelement 37 bzw. 41 verformt wird und dabei eine jeweilige Lagermaterial-Ausbauchung 72 bzw. 74 bilden kann.The
Es ist weiter darauf hinzuweisen, dass bei der Heizvorrichtung die axial beidseits des wenigstens einen Heizleiterelements positionierten Trägerelemente nicht notwendigerweise die in den Figuren erkennbare ununterbrochene Ringstruktur aufweisen müssen. Beispielweise können die Trägerelemente auch durch mehrere in Umfangsrichtung aufeinander folgende, mit Abstand zueinander angeordnete und somit in ihrer Gesamtheit jeweils eine ringartige Gestalt der Trägerelemente bildende Trägerelementabschnitte bereitgestellt sein, wobei an zumindest einem Teil der Trägerelementabschnitte jeweils ein Axialansatz ausgebildet sein kann. Ferner kann bei der in den Figuren dargestellten Heizvorrichtung beispielsweise auch mehr als ein Heizleiterelement vorgesehen sein, und das einzige oder ggf. mehrere Heizleiterelemente können einen anders gewundenen Verlauf, beispielsweise einen spiralartig gewundenen Verlauf der jeweiligen Heizleiterabschnitte, aufweisen.It should also be noted that in the heating device, the support elements positioned axially on both sides of the at least one heating conductor element do not necessarily have to have the uninterrupted ring structure shown in the figures. For example, the carrier elements can also be provided by several carrier element sections which follow one another in the circumferential direction and are arranged at a distance from one another and thus, in their entirety, each form a ring-like shape of the carrier elements, wherein an axial extension can be formed on at least some of the carrier element sections. Furthermore, in the heating device shown in the figures, for example, more than one heating conductor element can be provided, and the single or possibly several heating conductor elements can have a differently wound course, for example a spirally wound course of the respective heating conductor sections.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5597503 A [0003]US 5597503 A [0003]
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DE102022111864.9A DE102022111864A1 (en) | 2022-05-12 | 2022-05-12 | Heating device |
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---|---|---|---|---|
US5597503A (en) | 1995-06-02 | 1997-01-28 | Corning Incorporated | Axially assembled enclosure for electrical fluid heater having a peripheral compression ring producing a diametrically balanced force |
DE102020123376A1 (en) | 2020-09-08 | 2022-03-10 | Purem GmbH | exhaust gas heater |
-
2022
- 2022-05-12 DE DE102022111864.9A patent/DE102022111864A1/en active Pending
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US5597503A (en) | 1995-06-02 | 1997-01-28 | Corning Incorporated | Axially assembled enclosure for electrical fluid heater having a peripheral compression ring producing a diametrically balanced force |
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