CN111373126A - 加热设备，用于制造加热设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加热设备(1)，该加热设备用于加热用于内燃机的废气后处理系统中的运行材料和/或辅助材料的储备箱，所述加热设备包括至少一个能电加热的加热电阻(2)和至少一个导热体(3)。根据本发明，两个导热体(3)限界间隙(4)，所述加热电阻(2)布置在该间隙中，并且这两个导热体(3)为了优化所述加热电阻(2)到两个导热体(3)上的热耦合借助于磁体(5)相互拉紧。本发明还涉及一种用于制造加热设备(1)的方法。

Description

加热设备，用于制造加热设备的方法
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的加热设备，该加热设备用于加热用于内燃机的废气后处理系统中的运行材料和/或辅助材料的储备箱。此外，本发明涉及一种具有权利要求11的前序部分的特征的用于制造加热设备的方法。
背景技术
液体、如水或含水溶液在外部温度低时结冰。如果所述液体在机动车上储存在储备容器中，适用以下措施，所述措施防止液体的结冰或能够实现液体的解冻，使得在需要时储存的液体量的至少一部分准备好使用。这种措施例如设置了电加热设备的使用，该电加热设备为了加热储存的液体固定在储备容器中或上。在此适用的是，确保加热设备不与液体接触，以便防止腐蚀和/或短路。因此，加热设备通常通过以塑料的注塑包封或通过外壳完全地相对于液体密封。
由DE 10 2014 212 544 A1已知用于内燃机的废气后处理系统中的运行材料和/或辅助材料的储备箱的温度处理的加热装置，该加热装置包括至少一个能电加热的加热电阻和导热体。加热电阻为了电接触以及为了导热以第一侧贴靠在导热体的接触面上。远离导热体指向的第二侧与电流轨导电地连接。加热电阻和电流轨至少区域式地具有绝缘的内注塑包封部，从而构造加热模块。此外，加热模块和导热体至少区域式地由外注塑包封部包围。
注塑包封不是没有问题的。尤其由于高注射压力可能出现待注塑包封的加热电阻或加热模块的移动。在这种情况下不再确保需要的电接触和/或可靠的热传递。
因此，在DE 10 2014 212 544 A1中已经提出，借助于弹簧元件将加热电阻或加热模块预紧，从而应得出加热电阻在导热体上的持久可靠的电接触以及优化的热接合。然而，弹簧的预紧力会随着时间降低，从而在导热体和加热电阻之间的热阻承受变化、尤其增大。结果是加热功率下降。此外，存在以下危险，在低于用于使加热电阻相对于导热体预紧的最小力时电接触消失，使得加热设备完全失效。如果为了补偿弹簧的由于松弛随着时间降低的预紧力而在开始时选择过高的预紧力，那么当例如涉及由陶瓷制成的加热电阻时，加热电阻承受损害、尤其是断裂。
当加热电阻相对于导热体不借助于弹簧预紧、而是填塞或挤压在导热体中或上时，前面提到的缺点也可能出现。该实施方式例如由DE 10 2011 084 962 A1得出。在这里也出现松弛现象，所述松弛现象适用于在填塞或挤压时通过大的力来补偿，使得加热电阻可能轻易地破裂。
发明内容
基于本发明的任务在于，说明一种用于加热用于内燃机的废气后处理系统中的运行材料和/或辅助材料的储备箱的加热设备，该加热设备具有高加热功率并且因此能够实现储备箱的有效加热。加热功率尤其应该通过以下方式增大：至少一个能电加热的加热电阻在导热体上的接合是尽可能无松弛的。
所述任务通过具有权利要求1的特征的加热设备解决。本发明的有利的扩展方案由从属权利要求中得出。此外，提出具有权利要求11的特征的方法。
用于加热用于内燃机的废气后处理系统中的运行材料和/或辅助材料的储备箱所提出的加热设备包括至少一个能电加热的加热电阻和至少一个导热体。根据本发明设置为两个导热体限界间隙，加热电阻布置在该间隙中。此外，为了优化加热电阻在两个导热体上的热耦合，它们借助于磁体相互拉紧。
因此，根据本发明的加热设备具有至少两个导热体。所述导热体优选相同地或至少镜像地构造，从而减小制造费用。所述至少一个能电加热的加热电阻布置在两个导热体之间的间隙中，使得加热电阻在两侧与各一个导热体导电接触。这意味着，加热电阻在两侧或对称地接合。相应地，加热设备的加热功率增大，使得储备箱可以借助于所提出的加热设备更有效地加热。
为了优化加热电阻与在两侧贴靠的导热体的热耦合，使它们相互拉紧。所述拉紧借助于磁体引起，使得可以准确地调节用于拉紧所需的力。所述力随着时间也保持不变、尤其不松弛，使得开始时结合松弛提到的问题不出现。借助于磁体引起的预紧力可以精确地定量并且复制，从而可以避免在加热电阻上的损坏。
由于在两侧的接触，加热电阻的运行点是优化的，并且与此相应地，加热功率更高。这意味着，引起效率提升，该效率提升使得加热电阻的数量减少变为可能。那么优化地利用可供使用的电能。同时，对于加热电阻的热负载下降，使得所述加热电阻的使用寿命增大。
借助于磁体相互拉紧的两个导热体优选分别从外部电接触，使得电流通过布置在两个导热体之间的至少一个加热电阻实现。
根据本发明的优选实施方式，至少一个磁体集成在并且这样布置在每个导热体中，使得相应的另一导热体的磁体在间隙处与所述至少一个磁体相对置。由此确保磁力的优化利用。磁体例如可以插入在导热体的缺口中，所述缺口在间隙侧仅通过薄壁与间隙分开。以该方式，可以实现特别高的磁力。
此外提出，在间隙处彼此相对置的两个磁体之间布置有加热电阻。该布置能够实现加热设备的特别紧凑构造的实施。同时确保，加热电阻通过磁体的磁力最大化地预紧。
替代地，加热电阻可以相对于在间隙处相对置的磁体错位地布置。在该情况下，加热电阻优选关于至少两个磁体对居中地布置，使得加热电阻尽可能均匀地预紧或受负载。
如果在间隙处彼此相对置的两个磁体之间不布置加热电阻，那么可以在两个磁体之间布置第三磁体。以该方式，磁力和由此预紧力可以进一步增大。这导致，加热电阻相对于两个导热体的挤压力并且由此加热功率也增大。第三磁体相对于导热体电绝缘，以便防止短路。所述电绝缘例如可以通过在第三磁体上的电绝缘涂层引起。
优选地，至少一个导热体具有扩大间隙的凹部以用于接收第三磁体。因此，第三磁体针对相对于导热体的移动受保护。这尤其在加热设备之后以塑料注塑包封时有利地起作用，因为高注射压力本身不能影响第三磁体的位置。
替代地或补充地提出，在两个导热体之间的间隙中布置有电绝缘体。电绝缘体确保两个导热体的持久分开。电绝缘体尤其可以填充间隙地或至少近似填充间隙地实施，使得间隙优选朝外闭合。由此，在加热设备之后以塑料的注塑包封时防止热熔液侵入到间隙中。因为，该熔液可能损坏加热电阻。加热电阻例如可能由于熔液的高温产生裂缝或断裂。如果电绝缘体填充间隙地实施，所述电绝缘体优选由软的材料组成，使得所述电绝缘体可以尽可能无外力地变形。由此确保，力流通过加热电阻实现，以便实现高的压紧力。
在此，电绝缘体可以这样扩展，所述电绝缘体嵌入到导热体的至少一个缺口中。以该方式，实现形状锁合，该形状锁合防止电绝缘体相对于导热体的移动。所述形状锁合例如可以通过在电绝缘体与导热体的接触面上的至少一个销实现，该销嵌入到导热体的相应的缺口中。替代地或补充地，电绝缘体可以这样构型，使得所述电绝缘体使构造在两个导热体之间的间隙朝外封闭。
在本发明的扩展方案中提出，通过塑料、优选通过热塑性塑料、如聚乙烯和/或聚丙烯注塑包封加热设备。注塑包封部是起保护作用的外罩，该外罩保护所述至少一个加热电阻免受外部影响、如侵蚀性介质的影响。这种介质也涉及含水的尿素溶液。
优选地，能电加热的加热电阻基本上板形地实施并且通过PTC陶瓷或能导电的填充塑料构造。这种加热电阻具有非线性的加热电阻。如果能导电的填充塑料用于构造加热电阻，那么该塑料可以具有至少一个几何结构，借助于该几何结构可以建立与至少一个导热体的形状锁合。在这种情况下，导热体具有适配于几何结构的缺口，通过该缺口可以使几何结构嵌入。此外，能导电的填充塑料可以填充间隙地或近似填充间隙地装入两个导热体之间的间隙中，使得填充间隙的绝缘部可能不是必要的。此外，在加热电阻与导热体的接触面上的功率密度下降并且由此加热电阻相对于挤压力的敏感性也下降。
导热体优选由金属、尤其由铝或铝合金制成。因为金属、如铝具有特别高的导热性能。
为了解决开始时提到的任务，还提出一种用于制造用于加热内燃机的废气后处理系统中的运行材料和/或辅助材料的储备箱的加热设备的方法。在所述方法中，使至少一个能电加热的加热电阻与至少一个导热体导电接触。根据本发明，加热电阻插入到两个导热体之间的间隙中并且两个导热体为了优化加热电阻到两个导热体上的热耦合借助于磁体相互拉紧。
磁体的磁力可以准确地确定，使得对此也可以预先给定压紧力，借助于该压紧力使加热电阻相对于两个导热体压紧。此外，压紧力在加热设备的使用寿命上是恒定的，这因此也适用于加热功率。通过加热电阻在两个导热体之间的布置，还实现加热电阻的对称接合，该对称接合导致加热功率的提升。因此，按照根据本发明的方法制造的加热设备是特别有效的。
所提出的方法尤其适用于制造之前描述的根据本发明的加热设备。
优选地，由此在每个导热体中集成有至少一个磁体并且所述至少一个磁体这样布置，使得相应的另一导热体的磁体在间隙处与所述至少一个磁体相对置。
此外优选地，在间隙处彼此相对置的两个磁体之间布置有加热电阻。
替代地，可以在间隙彼此相对置的两个磁体之间布置有第三磁体，该第三磁体相对于导热体电绝缘，例如通过电绝缘涂层。
此外提出，将第三磁体插入在至少一个导热体的凹部中，使得所述第三磁体通过导热体位置固定。
在两个导热体之间的间隙中还可以布置有电绝缘体。该电绝缘体尤其可以填充间隙地或使间隙朝外封闭地布置，使得在加热设备之后以塑料的注塑包封时没有热熔液达到间隙中，由于所述热熔液加热电阻可能承受损害。
此外，电绝缘体可以与导热体的缺口嵌接，使得实现形状锁合，该形状锁合使构件的位置相对彼此固定。
最后优选地，加热设备以塑料、优选以热塑性塑料、例如聚乙烯和/或聚丙烯注塑包封。
作为能电加热的加热电阻优选使用PTC陶瓷或由能导电的填充塑料制成的物体。
附图说明
下面参照附图详细阐释本发明的优选实施方式。在附图中：
图1示出根据第一优选实施方式的根据本发明的加热设备的示意性截面，
图2示出根据第二优选实施方式的根据本发明的加热设备的示意性截面，
图3示出以另外的磁体组件补充的图2的加热设备的示意性截面，
图4示出具有注塑包封部的图3的加热设备的示意性截面，
图5示出根据第三优选实施方式的根据本发明的加热设备的示意性截面，
图6示出根据第四优选实施方式的根据本发明的加热设备的示意性截面，
图7a)-d)分别示出具有处于不同布置中的加热电阻和磁体的根据本发明的加热设备的导热体的俯视图，
图8a)-i)示出用于制造加热设备的根据本发明的方法的流程，和
图9a)-c)分别示出用于显示压紧力p、加热功率PHeiz和时间t之间的相关性的曲线图。
具体实施方式
由图1可看出根据本发明的加热设备1的第一优选实施方式。加热设备1包括板形的、例如呈PTC陶瓷形式的加热电阻2，该加热电阻布置在两个同类的导热体3之间的间隙4中。磁体5集成到每个导热体3中并且这样定位，使得磁体5在间隙4处相对置。借助于磁体5使这两个导热体3相对彼此拉紧，使得加热电阻2夹紧在两个导热体3之间。以该方式，实现高的压紧力p并且由此实现高的加热功率PHeiz(参见图9b)。因为不发生松弛(Relaxation)，压紧力p在随着时间t也不下降(图9a)，从而持续地保持高的加热功率PHeiz(参见图9c)。
在图1中，加热电阻2布置在两个磁体5之间。然而这不是强制要求的。例如加热电阻也可以相对于磁体5错位地布置，如在图2中示出的那样。
在图2中，替代于加热元件2，第三磁体6定位在两个磁体5之间。该第三磁体有助于提高磁力并且由此有助于提高压紧力p。在此，第三磁体6接收在两个导热体3的凹部7中，使得引起第三磁体6的位置固定。
在加热电阻2相对于磁体5错位布置的情况下，优选设置至少一个另外的磁体对，该另外的磁体对还优选以相对于加热电阻2的相同距离布置，使得该加热电阻均匀地受负载(参见图3)。
如在图4中示出的那样，加热设备1具有以塑料10的注塑包封部。注塑包封部保护加热电阻免受外部影响、尤其免受侵蚀性介质的影响。
为了防止在注塑包封时热的熔液达到间隙4中，可以在间隙4中插入电绝缘体8。该实施方式在图5中示例性示出。出于简要性原因未示出磁体5。
电绝缘体8还可以这样布置在两个导热体3之间，使得所述电绝缘体嵌入到导热体3的至少一个缺口9中(参见图6)。此外，可以在间隙4中设置多个电绝缘体8。在图6中出于简要性原因也未示出磁体5。
加热电阻2和磁体5的不同布置示例性地在附图7a至7d中示出，其中，这些附图仅示出多个变型可能方案的小的部分。
下面参照图8a至8i阐释用于制造加热设备1的根据本发明的方法。
如在图8a中示出，将磁体5、在这里将三个磁体5插入到第一导热体3中。为此，导热体3具有三个缺口。然后旋转导热体3，使得磁体5朝下(图8b)。导热体3在现在的上侧上具有三个凹部7，将三个另外的磁体6插入到所述凹部中(图8c)。然后，在各两个磁体6之间分别将导热薄膜11放到导热体3上(图8d)。然后，在所述导热薄膜上布置板形的加热电阻2(图8e)并且随后又以导热薄膜11遮盖(图8f)。然后将第二导热体3放置到该组件上(图8g)，该第二导热体与第一导热体3相同地构造。这意味着，该第二导热体也具有用于接收磁体5的缺口。然后将相应的磁体5插入到所述缺口中(图8h)。布置在多个平面中的磁体5、6引起，两个导热体3彼此拉紧。在此，两个加热电阻夹紧在两个导热体3之间，使得实现到这两个导热体3上的优化的热接合。保留在两个导热体3之间的间隙4可以在以塑料10注塑包封之前通过环绕安置的粘接带12封闭(图8i)，使得没有热熔液达到间隙4中。

Claims (11)

1.加热设备(1)，该加热设备用于加热用于内燃机的废气后处理系统中的运行材料和/或辅助材料的储备箱，所述加热设备包括至少一个能电加热的加热电阻(2)和至少一个导热体(3)，其特征在于，两个导热体(3)限界间隙(4)，所述加热电阻(2)布置在该间隙中，并且这两个导热体(3)为了优化所述加热电阻(2)到两个导热体(3)上的热耦合而借助于磁体(5)相互拉紧。
2.根据权利要求1所述的加热设备(1)，其特征在于，在每个导热体(3)中集成并且布置有至少一个磁体(5)，使得相应的另一导热体(3)的磁体(5)在所述间隙(4)处与所述至少一个磁体相对置。
3.根据权利要求1或2所述的加热设备(1)，其特征在于，在所述间隙(4)处彼此相对置的两个磁体(5)之间布置有所述加热电阻(2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的加热设备(1)，其特征在于，在所述间隙(4)处彼此相对置的两个磁体(5)之间布置有第三磁体(6)，该第三磁体相对于所述导热体(3)电绝缘，例如通过电绝缘的涂层。
5.根据权利要求4所述的加热设备(1)，其特征在于，至少一个导热体(3)具有扩大所述间隙(4)的凹部(7)以用于接收所述第三磁体(6)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的加热设备(1)，其特征在于，在这两个导热体(3)之间的所述间隙(4)中布置有电绝缘体(8)。
7.根据权利要求6所述的加热设备(1)，其特征在于，所述电绝缘体(8)嵌入到导热体(3)的至少一个缺口(9)中和/或使所述间隙(4)朝外封闭。
8.根据前述权利要求中任一项所述的加热设备(1)，其特征在于，所述加热设备(1)通过塑料(10)、优选通过热塑性塑料、例如聚乙烯和/或聚丙烯注塑包封。
9.根据前述权利要求中任一项所述的加热设备(1)，其特征在于，能电加热的所述加热电阻(2)基本上板形地实施并且通过PTC陶瓷或能导电的填充塑料构造。
10.根据前述权利要求中任一项所述的加热设备(1)，其特征在于，所述导热体(3)由金属、尤其由铝或铝合金制成。
11.用于制造加热设备(1)的方法，该加热设备用于加热用于内燃机的废气后处理系统中的运行材料和/或辅助材料的储备箱，在所述方法中使至少一个能电加热的加热电阻(2)与至少一个导热体(3)导电地接触，其特征在于，将所述加热电阻(2)插入到两个导热体(3)之间的间隙(4)中并且这两个导热体(3)为了优化所述加热电阻(2)到两个导热体(3)上的热耦合而借助于磁体(5)相互拉紧。
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