CN113623054A - 用于内燃机的排气设备的排气加热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的排气设备的排气加热器，所述排气加热器包括：盘状的支架(14)，所述支架具有关于加热器纵轴线(L)在径向外部设置的外周区域(16)和在径向内部设置的中央区域(20)；热导体(22)，所述热导体具有在所述支架(14)的轴向的第一侧(24)上设置的加热区域(26)；至少一个保持机构(40)，所述保持机构用于将所述热导体(22)保持在所述支架(14)上，其中，所述保持机构(40)包括至少一个保持区段(46)和至少一个固定区段(50)，所述保持区段在所述热导体的加热区域(26)中包围所述热导体(22)，所述固定区段嵌接到所述支架(14)的固定开口(48)中并且固定在所述支架(14)上。

Description

用于内燃机的排气设备的排气加热器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的排气设备的排气加热器。
背景技术
由在后公开的德国专利申请DE102019131556已知一种排气加热器，该排气加热器具有由金属材料构成的盘状的支架，所述支架具有关于加热器纵轴线在径向外部设置的外周区域和关于该外周区域轴向错开的中央区域，从而盘状的支架原则上具有圆锥形的结构。在盘状的支架的朝上游方向取向的轴向的第一侧中设置有热导体的螺旋状缠绕的加热区域。通过多个梳状构造的保持机构，热导体以其加热区域固定在盘状的支架的轴向的第一侧上。为此，梳状的保持机构以其相应的保持区段在热导体的背离支架的那侧上包围热导体的加热区域。保持机构的嵌接到加热区域的径向错开的绕线区域之间的固定区段通过材料锁合来固定在盘状的支架的轴向的第一侧上。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于内燃机的排气设备的排气加热器，热导体可以以简单的方式稳定地固定在支架上。
按照本发明，所述任务通过一种用于内燃机的排气设备的排气加热器解决，所述排气加热器包括：
-盘状的支架，所述支架具有关于加热器纵轴线在径向外部设置的外周区域和在径向内部设置的中央区域，
-热导体，所述热导体具有在所述支架的轴向的第一侧上设置的加热区域，
-至少一个保持机构，所述保持机构用于将所述热导体保持在所述支架上，
其中，所述保持机构包括至少一个保持区段和至少一个固定区段，所述保持区段在所述热导体的加热区域中包围所述热导体，所述固定区段嵌接到所述支架的固定开口中并且固定在所述支架上。
在按照本发明的排气加热器中，一个或多个固定区段嵌接到支架的相应的固定开口中，从而从支架的轴向的第二侧存在对固定区段的作用并且因此所述固定区段可以以简单的方式固定在支架上或者说固定区段可以在支架的轴向的第二侧上与该支架产生固定相互作用中。
为了在热导体的能实现大的加热功率的设计方案中能够将该热导体稳定地固定在支架上而提出，所述热导体在所述热导体的加热区域中螺旋状地缠绕并且包括多个相对于彼此径向错开的热导体缠绕区段，并且至少一个保持机构与至少两个径向相继的热导体缠绕区段相配设地分别具有一个保持区段并且在至少两个保持区段之间具有一个固定区段。
稳定的固定作用可以通过以下方式进一步辅助支持，即，至少一个保持机构包括多个交替地相继的保持区段和固定区段。特别是可以为此规定：所述至少一个保持机构波浪状地构造并且具有交替相继的第一波腹区域和第二波腹区域，所述第一波腹区域构成保持区段并且所述第二波腹区域构成固定区段。
为了避免热导体的过度的局部载荷，提出，至少一个、优选每个保持区段具有与所述加热区域的外周轮廓相适配的形状。例如可以过度：所述加热区域具有圆状的外周轮廓，并且至少一个、优选每个保持区段在所述保持区段的包围所述加热区域的纵向区段中圆状地弯曲。
为了在强烈的热的和动态的载荷下也稳定的固定，所述至少一个保持机构可以以至少一个固定区段在所述支架的轴向的第二侧上通过材料锁合、优选焊接来固定在所述支架上。
这可以通过以下方式实现，即，嵌接到所述支架的固定开口中的至少一个第二波腹区域在其在所述支架的轴向的第二侧上伸出的纵向区段中通过材料锁合来固定在所述支架上。
在另一种按照本发明的设计方案中，保持机构在支架上的固定可以通过以下方式进行，即，至少一个保持机构以至少一个固定区段通过形锁合来固定在所述支架上。为此，嵌接到所述支架的固定开口中的至少一个固定区段可以在轴向的第二侧上从后嵌接所述支架。
为了在支架上的在较大区域上延展的、稳定的固定，在所述支架中可以设置有多个径向相继设置的固定开口，至少一个保持机构以多个固定区段嵌接到径向相继的所述固定开口中的多个固定开口中。此外，稳定的固定可以通过以下方式辅助支持，即，至少一个保持机构基本上径向延伸地设置。为此，例如在所述支架上可以构造有多个优选从径向内部向径向外部延伸的接片。在此，在至少一个、优选每个接片中可以设置有多个固定开口。
所述支架可以为了热稳定的设计而构造为金属盘。至少一个保持机构可以构造为金属成形件。这可以例如通过将由金属材料、例如弹簧钢或类似物制成的线状坯件弯曲成对于保持机构要规定的、例如波浪状的形状来实现。
本发明还涉及一种用于车辆的内燃机的排气设备，该排气设备具有按照本发明构造的排气加热器。
附图说明
下面参考附图详细描述本发明。附图中：
图1示出用于内燃机的排气设备的排气加热器的立体图；
图2示出在保持机构安装在排气加热器的支架上之前图1的排气加热器的立体详细视图；
图3示出在支架上安装的保持机构的对应于图2的视图；
图4示出表示热导体通过保持机构固定在支架上的剖视图。
具体实施方式
在图1中，用于内燃机的排气设备11的排气加热器一般以10表示。排气加热器10包括管状的壳体12，该壳体可以提供排气设备11的排气管的部分区段或者可以通过排气设备11的排气管提供。在壳体12的内部中设置有构造为板材成形件的、原则上盘状的支架14。盘状的支架14在关于加热器纵轴线L在径向外部设置的外周区域16中具有多个轴向弯曲的固定夹板18，利用所述固定夹板，所述支架在管状的壳体12的内周上例如通过焊接来固定。关于加热器纵轴线L在径向内部或中央设置的中央区域20优选关于外周区域16轴向朝上游方向错开，从而在流体技术有利的设计方案中可以提供放大的加热相互作用面。
在支架14上固定有一般以22表示的热导体。热导体22利用在外罩中设置的、通过施加电压可加热的加热丝构成，包围加热丝的外罩也建立关于由金属材料构成的支架14的电绝缘。在支架14的在图1中处于前面并且在排气设备11中朝上游方向取向的轴向的第一侧24上设置有热导体22的螺旋状缠绕的加热区域26，从而多个径向相对于彼此错开的缠绕区段28在所述支架的轴向的第一侧24上覆盖所述支架14。在中央区域20中，热导体22的径向最内部的缠绕区段28贯穿在支架14中设置的开口，从而热导体22的从径向内部向径向外部延伸的一个连接区段30向径向外部在支架14的轴向的第二侧32上延伸并且与连接到加热区域26的径向最外部的缠绕区段28上的另一个连接区段34一起通过管状的壳体12向外伸出。在这些连接区段30、34中可以进行对热导体22的电触点接通。连接区段30、34的向径向外部伸出的部件可以通过关于管状的壳体12保持电绝缘的、分开构造的并且与热导体22导电连接的接触元件提供。
为了能实现排气穿过支架14，在所述支架中构造有多个相对于彼此径向错开的并且沿周向方向相继的排气穿透开口36。在沿周向方向相继的排气穿透开口36之间构成大致向径向外部延伸的接片38。在这些接片38的区域中，热导体22分别通过基本上径向延伸的保持机构40固定在支架14的轴向的第一侧24上。在示出的设计实例中，总共四个这样的接片38和与此对应地也四个保持机构40以大致星状的配置设置。不言而喻，可以设置有其他数量的接片38并且不是必然在每个所述接片38上热导体22在支架14上的固定必须通过这样的保持机构40实现。
例如由弹簧钢丝构成的保持机构40原则上波浪状地构造并且交替地具有第一波腹区域42和第二波腹区域44。利用第一波腹区域42，相应的保持机构40在热导体的与支架14的轴向的第一侧24背离的那侧上包围热导体22的加热区域26。为了产生在周边上均匀的贴靠接触，第一波腹区域42与热导体22的外周轮廓在该热导体的加热区域26中相适配。这个加热区域例如具有圆形的外周轮廓，从而第一波腹区域42对应地具有圆状地弯曲的配置。第一波腹区域42分别提供在相应的保持机构40上的保持区段46。
与第二波腹区域44相配设地在支架14的接片38中构造有固定开口48。分别提供一个固定区段50的第二波腹区域44分别优选这样嵌接到这样的固定开口48中，使得提供固定区段50的第二波腹区域44在支架14的轴向的第二侧32上伸出。在这些在轴向的第二侧32上伸出的固定区段50中，相应的保持机构40通过材料锁合、特别是通过焊接52来固定在支架14上，从而实现保持机构40在支架14上针对动态机械载荷并且还有热载荷的稳定的固定。在此，这样的焊接52优选在每个固定区段50中实现。原则上也可能仅在固定区段50的一部分中、例如在每第两个固定区段50中以这种方式和方法进行固定。
一种备选的设计型式在图2中与固定区段50‘相关联地示出。如通过虚线表示的那样，提供该固定区段50‘的第二波腹区域44‘可能从其与相邻的第一波腹区域42‘的连接出发首先沿保持机构40的延展方向扩大、即以例如Ω(欧米伽，Omega)形的结构构造。在第二波腹区域44‘引导穿过所配设的固定开口48‘时，首先压缩第二波腹区域44‘。在完全地引入到所配设的固定开口48‘中之后，第二波腹区域44‘又彼此弹开，从而所述第二波腹区域在轴向的第二侧32上从后嵌接支架14并且以这种方式和方法实现用于保持机构40的形锁合的固定。
这样的形锁合的固定作用可能在所有的或在部分的设置在保持机构之一上的固定区段中实现。原则上形锁合的固定作用可以由于固定区段的造型形状也与材料锁合的连接、即相应的固定区段在支架上的一个或必要时也两个焊接的提供相组合。
利用用于固定热导体的保持机构获得简单的、尽管如此稳定起作用的并且抗热载荷和机械载荷的固定作用。该固定作用因此特别稳定，因为所述保持机构设置在接片的区域中，所述接片设置在支架上并且基本上径向延伸。在一种备选的设计方案中，这样的保持机构也可能在支架的其他周边区域中与该动支架配合作用并且例如以嵌接到排气穿透开口中的方式定位。在备选的设计方案中，保持机构也可以这样构造，使得所述保持机构仅在热导体的加热区域的径向延伸的部分区域上延伸超过该热导体，于是沿周向方向分布地定位的保持机构可以将加热区域的不同的径向区域固定在支架上。

Claims (14)

1.用于内燃机的排气设备的排气加热器，所述排气加热器包括：
-盘状的支架(14)，所述支架具有关于加热器纵轴线(L)在径向外部设置的外周区域(16)和在径向内部设置的中央区域(20)，
-热导体(22)，所述热导体具有在所述支架(14)的轴向的第一侧(24)上设置的加热区域(26)，
-至少一个保持机构(40)，所述保持机构用于将所述热导体(22)保持在所述支架(14)上，
其中，所述保持机构(40)包括至少一个保持区段(46)和至少一个固定区段(50)，所述保持区段在所述热导体的加热区域(26)中包围所述热导体(22)，所述固定区段嵌接到所述支架(14)的固定开口(48)中并且固定在所述支架(14)上。
2.按照权利要求1所述的排气加热器，其特征在于，所述热导体(22)在所述热导体的加热区域(26)中螺旋状地缠绕并且包括多个相对于彼此径向错开的热导体缠绕区段(28)，并且至少一个保持机构(40)与至少两个径向相继的热导体缠绕区段(28)相配设地分别具有一个保持区段(46)并且在至少两个保持区段(46)之间具有一个固定区段(50)。
3.按照权利要求1或2所述的排气加热器，其特征在于，至少一个保持机构(40)包括多个交替相继的保持区段(46)和固定区段(50)。
4.按照权利要求3所述的排气加热器，其特征在于，所述至少一个保持机构(40)波浪状地构造并且具有交替相继的第一波腹区域(42)和第二波腹区域(44)，所述第一波腹区域(42)构成保持区段(46)并且所述第二波腹区域(44)构成固定区段(50)。
5.按照上述权利要求中任一项所述的排气加热器，其特征在于，至少一个、优选每个保持区段(46)具有与所述加热区域(26)的外周轮廓相适配的形状。
6.按照权利要求5所述的排气加热器，其特征在于，所述加热区域(26)具有圆状的外周轮廓，并且至少一个、优选每个保持区段(46)在所述保持区段的包围所述加热区域(26)的纵向区段中圆状地弯曲。
7.按照上述权利要求中任一项所述的排气加热器，其特征在于，至少一个保持机构(40)以至少一个固定区段(50)在所述支架(14)的轴向的第二侧(32)上通过材料锁合、优选焊接来固定在所述支架(14)上。
8.按照权利要求4和权利要求7所述的排气加热器，其特征在于，嵌接到所述支架(14)的一个固定开口(48)中的至少一个第二波腹区域(44)在其在所述支架(14)的轴向的第二侧(32)上伸出的纵向区段中通过材料锁合来固定在所述支架(14)上。
9.按照上述权利要求中任一项所述的排气加热器，其特征在于，至少一个保持机构(40)以至少一个固定区段(50‘)通过形锁合来固定在所述支架(14)上。
10.按照权利要求9所述的排气加热器，其特征在于，嵌接到所述支架(14)的一个固定开口(48‘)中的至少一个固定区段(50‘)在轴向的第二侧(32)上从后嵌接所述支架(14)。
11.按照上述权利要求中任一项所述的排气加热器，其特征在于，在所述支架(14)中设置有多个径向相继设置的固定开口(48)，至少一个保持机构(40)以多个固定区段(46)嵌接到径向相继的所述固定开口(48)中的多个固定开口中，或/和至少一个保持机构(40)基本上径向延伸地设置。
12.按照上述权利要求中任一项所述的排气加热器，其特征在于，在所述支架(14)上构造有多个优选从径向内部向径向外部延伸的接片(38)，并且在至少一个、优选每个接片(38)中设置有多个固定开口(48)。
13.按照上述权利要求中任一项所述的排气加热器，其特征在于，所述支架(14)构造为金属盘，或/和至少一个保持机构(40)构造为金属成形件。
14.用于车辆的内燃机的排气设备，所述排气设备包括按照上述权利要求中任一项所述的排气加热器(10)。
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