CN101223822B - 槽加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种槽加热元件，尤其是用于内燃机的尿素槽的槽加热元件，所述槽加热元件包括：外壳(2)，在所述外壳(2)中设置至少一个PTC元件；电连接线(3，4)，所述电连接线(3，4)连接到所述PTC元件上，以便通过所述PTC元件输送加热电流；吸入管(5)，所述吸入管(5)用于输送液体，其中至少一部分的电连接线(3，4)构成为电阻加热元件，所述电阻加热元件与吸入管(5)的内部处于导热连接。

Description

槽加热装置
技术领域
本发明涉及一种槽加热装置，尤其是用于内燃机的尿素槽的槽加热装置。
背景技术
废气净化催化剂需要尿素作为碱性空气供应者。因此，机动车根据标准具有一个尿素槽，在该尿素槽中贮存供废气净化催化剂用的尿素溶液。因为在霜冻情况下尿素溶液可能结冰，所以需要一槽加热装置，以便使尿素溶液尽可能快地解冻，因此对于催化剂所需的尿素可供使用。
发明内容
本发明的目的是指出一种成本低的方式，使内燃机的废气净化催化剂在温度低于冰点的情况下可以快速进入工作状态。
这个目的通过具有以下特征的槽加热装置实现，所述槽加热装置包括：外壳，在所述外壳中设置至少一个PTC元件；电连接线，所述电连接线连接到PTC元件上，以便使加热电流导引通过PTC元件；吸入管，所述吸入管用于输送液体；其中至少一部分电连接线构成为电阻加热元件，所述电阻加热元件与吸入管的内部处于导热连接并且具有至少0.2Ωmm2/m的比电阻。
在温度低于冰点的情况下，用按照本发明所述的槽加热装置能通过吸入管把液体的尿素溶液更快地泵送到废气净化催化剂。也就是说，在通常的槽加热器情况下，在吸入管中的尿素是在尿素槽中相当大一部分尿素溶液已经融化的时刻才解冻，因此，只有相对较后面的尿素溶液可以泵送到废气净化催化剂。在按照本发明所述的槽加热装置中，吸入管同样被加热，因此在其中所装的尿素溶液早早开始解冻，并因此能将尿素溶液快速泵送到废气净化催化剂。在按照本发明所述的槽加热装置的情况下，这个优点以成本非常低的方式实现，因为把本来就需要的电连接线的其中至少一部分构成为电阻加热元件，用于使在吸入管中的尿素解冻。
作为例子，吸入管可以安装在外壳附近，而连接线可以在外壳或吸入管上导引，或者连接线可以绕外壳或吸入管缠绕。另一种可能性是将吸入管构成为槽加热装置的外壳中的通道，尤其是，连接线的构成为电阻加热元件的部分也可以由吸入管自身形成，其中吸入管是用具有足够高的比电阻的金属、尤其是优质钢如V4A钢制成。
一旦连接线使用一种不足以耐尿素溶液腐蚀的材料，连接线可以用合适的覆层保护，所述覆层用耐腐蚀的合成材料制成。
上述连接线涉及按照本发明现有的PTC元件的连接线。通过使用PTC元件的连接线来加热吸入管，有利的是，PTC元件的控制性能一起用来调节吸入管的热量。
按照本发明所述的槽加热装置的PTC元件优选的是PTC加热元件。然而，实际上，也可以将PTC元件构成为调节元件，并使它与合适的加热元件串联。有利的是，由槽加热装置的加热元件释放的加热功率是由连接线释放的加热功率的至少两倍。尤其是，至少50W的PTC加热元件的加热功率对加热内燃机的尿素槽尤其有益。
附图说明
本发明的另一些细节和优点通过实施例参照附图进行说明。在本发明中所说明的特征可以单独使用或者组合使用，以便形成本发明的优选实施例。附图中：
图1示出按照本发明所述槽加热装置的实施例；
图2示出图1所示的不带壳体的实施例；
图3示出图2的详图；
图4示出按照本发明所述槽加热装置的另一实施例；和
图5示出在图1-4示出的实施例的内部壳体。
具体实施方式
图1用斜视图示出尿素槽加热装置1的实施例。槽加热装置1具有一塑料外壳2，在所述塑料外壳2中埋入两根连接线3、4，通过上述连接线3、4可以对在槽加热装置1内部的PTC加热元件供电，上述PTC加热元件在图2中更详细地说明。因此，将连接线3连接到电源比如13V的车用蓄电池上，并把连接线4接地。，PTC(正温度系数)加热元件在极限温度下其电阻迅速增加，从而防止过热。
在所示的实施例中，连接线3、4平行于吸入管5延伸，所述吸入管5构成为塑料外壳2中的通道。按照本发明，吸入管5连接到尿素供应管线上，以便可以通过吸入管5将尿素溶液从尿素槽中泵送出，并输送到机动车的废气催化剂上。
连接线3包括电阻丝，所述电阻丝用导热合金如FeCrAl合金制成。使用PTC合金也是可行的。所用的电阻丝的比电阻优选的是至少0.2Ωmm2/m，尤其是至少1.0Ωmm2/m，尤其优选的是至少1.2Ωmm2/m，而在所示的实施例中是1.44Ωmm2/m。因此，在所示的槽加热装置1上，在工作期间由连接线3产生足够的热量，以便融化吸入管5中的尿素，因此，可以在最早的可能时刻通过吸入管5从尿素槽中输送用槽加热装置1的PTC元件解冻的尿素溶液。
为了利用快速解冻的吸入管5中的尿素，两根连接线3、4可以用电阻丝制造，并将二者设置在紧密靠近吸入管5处。通常，对所述两根连接线3、4的其中之一使用电阻丝就够了。为了尽可能好地实现在吸入管5上的热量耦合，有利的是，用电阻丝制成的连接线3设置成尽可能接近吸入管5。
图2和3示出图1所示的、不带塑料外壳2的槽加热装置1。之后把槽加热装置1的这个示出部分称之为内加热器部分6。连接线3、4由一塑料制成的支承体7支承，所述塑料支承元件7固定到内壳8上，在该内壳8中设置若干板形PTC加热元件。内壳8是金属壳，优选的是用铝合金如AlMgSi合金尤其是AlMgSi0.5…1合金制成。
加热元件通过(未示出的)装配架保持在内壳8内。由于是把易操纵的单元插入到内壳8中，所以通过装配架可以使制造大大简化。装配架设置若干连接板10，所述连接板10从内壳8突出，连接线3、4固定到连接板10上，优选的是焊接在连接板10上。合适的装配架与其中保持的部件的装配在专利DE 102 58 275 A1中说明，该专利的公开部分通过引用作为本申请的主题。
因此，由PTC加热元件所产生的热量可以尽可能好地输送到尿素槽中的尿素溶液，槽加热装置1有一中心开口20用于扩大它的表面，因而在开口20两侧上，分别将带有PTC加热元件的装配架设置在内壳8的内。第一装配架的各连接板10通过注塑包封的中继线21与第二装配架的各连接板10′连接。
在将带有支承于其中的PTC加热元件的装配架插入内壳8中之后，将该金属壳8挤压，以便实现加热元件到内壳8上的尽可能好的热耦合。从PTC元件释放的热量被内壳8吸收，并导出到热交换元件11上。
热交换元件11涉及若干管段，所述管段用优质钢优选是V4A钢制成，将管段压入到金属内壳8的臂架12中。臂架12的形状适合于热交换元件11的形状，以便得到尽可能大的接触表面，通过所述接触表面可以把来自臂架12的热量导出到热交换元件11上。臂架12有一基本上圆筒形的内部空间，用于容纳管状热交换元件11。
通过使用优质钢管作为热交换元件11，能实现改善的与待加热的尿素溶液的热耦合。这是由于优质钢的热导率高于用作保护内壳8的塑料外壳2的热导率。此外，通过使用若干热交换元件11，可以把所产生的热量集中到尿素槽的下面部分上，以便即使在仅是部分填充槽的情况下，由PTC加热元件所产生的热量也可以完全用于给尿素溶液解冻。
为了实施挤压，臂架12有一朝向内部空间开口的突出部分13，在插入热交换元件11之后，将上述突出部分13挤压，以便形成挤压折叠，并使内部空间变窄。突出部分13优选是具有U形横截面。
为了防止腐蚀性的尿素溶液，用塑料注塑包封槽加热装置1的内部加热器部分6，所述内部加热器部分如图2和3中所示，并且以这种方式形成塑料外壳2。为了得到热交换元件11与尿素溶液的尽可能好的热耦合，使构成热交换元件11的各管段的内表面保持空的。各管段在它们的上端和下端处用O形密封圈14包围，所述O形密封圈14插入塑料外壳2的凹槽中，并且防止尿素溶液渗入塑料外壳2的内部。
图4示出槽加热装置1的另一实施例。图4中所示出的实施例与图1-3所描述的实施例的不同之处仅在于下述事实，即吸入管5构成为金属管，优选的是构成为优质钢管，所述金属管埋置到槽加热装置1的塑料外壳2中。吸入管5用作连接线3，以便对PTC元件供应加热电流。金属管5具有这样高的电阻，以致它能被加热电流充分加热，以便解冻吸入管5中的尿素。金属管5的比电阻优选的是至少0.2Ωmm2/m，尤其是至少0.6Ωmm2/m，而在所示的实施例中是0.75Ωmm2/m。为了接触，连接管5具有一连接凸耳15。
为了实现快速解冻吸入管中的尿素和快速操作准备用于废气净化催化剂的尿素供应系统，有利的是，由连接线3、4中的至少之一释放约10W-20W的热量功率，并且由槽加热装置1的PTC加热元件释放至少50W，而优选的是释放70W-150W的热量功率。
图5示出上述实施例的内壳8。内壳8涉及一种金属壳，所述金属壳构成为空心成型件，更确切地说构成为由弹性的铝合金制成的挤压成型件。如从图5可以看出的，内壳8具有两个通道30，在每个通道30中分别设置至少一个带一部分装配架的加热元件。
内壳8具有在臂架12中的其他通道，用于容纳在图2至4中示出的优质钢管11。臂架12通过臂31连接到中心主体32上，在所述中心主体32中设置PTC加热元件。以这种方式，所产生的热量大面积地导入到待解冻的尿素溶液中。
通过管状臂架12可以特别有效地输出所产生的热量，因为在其中形成对流。这种效应也可以在不用优质钢管11的情况下使用，其中臂架12的内表面还用塑料涂覆，以便防止腐蚀。
在图5中尤其可以看出臂架12的突出部分13，其在优质钢管11插入之后，被挤压成压缩折叠。
中心主体32在各加热通道30之间有一中心通道20。该中心通道20首先造成可以使中心主体更容易压缩，以便在PTC加热元件和金属壳8之间形成最佳的热耦合。同样，在中心通道20中可以设置优质钢管。为了不使压缩困难，中心通道20优选保持空的，以便它的内表面还通过喷涂的构成塑料外壳2的塑料覆层免受尿素溶液的影响。
附图标记清单
1         槽加热装置
2         塑料外壳
3，4      连接线
5         吸入管
6         内加热器部分
7         支承体
8         内壳
10，10′  连接板
11        热交换元件
12        臂架
13        突出部分
14        O形密封圈
15        连接凸耳
20        中心开口
21        中继线
30        通道
31        臂
32        中心主体

Claims (30)

1.一种槽加热装置，包括：
-外壳(2)，在所述外壳(2)中设置至少一个PTC元件，
-电连接线(3，4)，所述电连接线(3，4)连接到PTC元件上，以便使加热电流导引通过PTC元件，
-吸入管(5)，所述吸入管(5)用于输送液体，
其中至少一部分电连接线(3，4)构成为电阻加热元件，所述电阻加热元件与吸入管(5)的内部处于导热连接并且具有至少0.2Ωmm2/m的比电阻。
2.按照权利要求1所述的槽加热装置，其特征在于，PTC元件是PTC加热元件。
3.按照权利要求1或2所述的槽加热装置，其特征在于，电连接线(3，4)的构成为电阻加热元件的部分具有至少0.6Ωmm2/m的比电阻。
4.按照权利要求1或2所述的槽加热装置，其特征在于，电连接线(3，4)的构成为电阻加热元件的部分包括用导热合金制成的电阻丝。
5.按照权利要求4所述的槽加热装置，其特征在于，电阻丝的比电阻为至少0.2Ωmm2/m。
6.按照权利要求1或2所述的槽加热装置，其特征在于，吸入管(5)构成为在外壳(2)中的通道。
7.按照权利要求1或2所述的槽加热装置，其特征在于，吸入管(5)用金属制成，所述吸入管形成电连接线(3，4)的构成为电阻加热元件的部分。
8.按照权利要求6所述的槽加热装置，其特征在于，吸入管(5)用优质钢制成。
9.按照权利要求1或2所述的槽加热装置，其特征在于，PTC元件设置在内部加热器部分(6)中，围绕所述内部加热器部分(6)将外壳(2)注塑成注塑件。
10.按照权利要求9所述的槽加热装置，其特征在于，金属的内壳(8)属于内部加热器部分(6)，在上述金属的内壳(8)中设置所述至少一个PTC元件。
11.按照权利要求10所述的槽加热装置，其特征在于，所述金属的内壳(8)具有至少两个通道(30)，在每个通道(30)中分别设置所述至少一个PTC元件。
12.按照权利要求10所述的槽加热装置，其特征在于，所述金属的内壳(8)固定到吸入管(5)上。
13.按照权利要求10所述的槽加热装置，其特征在于，所述金属的内壳(8)是挤压成型件。
14.按照权利要求10所述的槽加热装置，其特征在于，所述金属的内壳(8)与至少一个热交换元件(11)连接。
15.按照权利要求14所述的槽加热装置，其特征在于，带有所述至少一个热交换元件(11)的金属的内壳(8)被挤压。
16.按照权利要求14所述的槽加热装置，其特征在于，所述至少一个热交换元件(11)是管。
17.按照权利要求16所述的槽加热装置，其特征在于，所述至少一个热交换元件(11)是优质钢管。
18.按照权利要求17所述的槽加热装置，其特征在于，金属的内壳(8)具有突出部分(13)，所述突出部分(13)在优质钢管(11)的纵向方向上延伸并具有一朝向优质钢管(11)开口的横截面。
19.按照权利要求17所述的槽加热装置，其特征在于，优质钢管(11)被O形密封圈(14)包围。
20.按照权利要求10所述的槽加热装置，其特征在于，金属的内壳(8)有若干个管状的臂架(12)，所述臂架(12)用于导出所产生的热量。
21.按照权利要求20所述的槽加热装置，其特征在于，所述至少一个PTC元件设置在中心主体(32)中，各臂架(12)从所述中心主体(32)引出。
22.按照权利要求10所述的槽加热装置，其特征在于，金属的内壳(8)用铝合金制成。
23.按照权利要求1或2所述的槽加热装置，其特征在于，所述至少一个PTC元件由装配架保持。
24.按照权利要求1或2所述的槽加热装置，其特征在于，所述至少一个PTC元件是板形的。
25.按照权利要求3所述的槽加热装置，其特征在于，电连接线(3，4)的构成为电阻加热元件的部分具有至少0.7Ωmm2/m的比电阻。
26.按照权利要求5所述的槽加热装置，其特征在于，电阻丝的比电阻为至少1.0Ωmm2/m。
27.按照权利要求26所述的槽加热装置，其特征在于，电阻丝的比电阻为至少1.2Ωmm2/m。
28.按照权利要求8所述的槽加热装置，其特征在于，吸入管(5)用V4A钢制成。
29.按照权利要求20所述的槽加热装置，其特征在于，金属的内壳(8)有三个管状的臂架(12)。
30.按照权利要求1所述的槽加热装置，其特征在于，所述槽加热装置是用于内燃机的尿素槽的槽加热装置。
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