-
Die Erfindung geht von einem elektrisch beheizbaren Filter für Reduktionsmittel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aus, wie er beispielsweise aus der
DE 10 2008 014 415 A1 bekannt ist. Reduktionsmittel wird in Abgasreinigungskatalysatoren benötigt. Üblicher Weise wird Harnstofflösung als Reduktionsmittel verwendet.
-
Beheizbare Filter für Harnstofflösung sollen bei Frost möglichst schnell betriebsbereit sein, müssen also rasch gefrorene Harnstofflösung auftauen, so dass der Filter einen Abgasreinigungskatalysator mit Harnstofflösung versorgen kann. Zudem sollen sich derartige Filter bei der Montage einfach handhaben lassen und eine möglichst große Lebensdauer haben.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrisch beheizbaren Filter für Harnstofflösung zu schaffen, der die obengenannten Anforderungen noch besser erfüllt.
-
Diese Aufgabe wird durch einen elektrisch beheizbaren Filter für Harnstofflösung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Der Heizleiter ist bevorzugt aus Blech ausgeschnitten, äußerst bevorzugt ist das Blech ein korrosionsbeständiges Stahlloch.
-
Ein erfindungsgemäßer Filter für Reduktionsmittel, beispielsweise Harnstofflösung, hat eine gewellte Wand, in der ein Heizleiter angeordnet ist, und einen von der Wand umgebenen Filtereinsatz. Die Wand ist bevorzugt eine Ringwand. Die Wand kann aber auch U- oder C-förmig sein und den Filtereinsatz nicht vollumfänglich umgeben, insbesondere wenn der Filter an einer Wand eines Tanks angeordnet ist, so dass die Tankwand eine Lücke in der Wand des Filters schließt. Der Heizleiter ist bevorzugt aus Blech ausgeschnitten, äußerst bevorzugt ist das Blech ein korrosionsbeständiges Stahlblech.
-
Da die Wand eine gewellte Form, beispielsweise eine zickzackförmig gewellte Form, hat, kann die Ringwand die mit dem Einfrieren und Auftauen von Harnstofflösungen verbundenen Volumenänderungen gut ausgleichen, indem sie sich verformt und je nach Bedarf ausdehnt. Die gewellte Form der Ringwand sorgt auch dafür, dass zwischen dem Filtereinsatz und der Wand Platz für Harnstofflösung ist, die wegen der vergrößerten Oberfläche der Wand rasch aufgetaut werden kann. Der flüssigkeitsdicht in der Wand eingeschlossene Heizleiter führt so dazu, dass sich sehr schnell eventuell vorhandenes Eis zwischen dem Filtereinsatz und der Wand auftauen lässt. Bei Frost ist der Filter deshalb schon nach kurzer Zeit betriebsbereit und kann flüssige Harnstofflösung liefern.
-
Der Heizleiter ist bevorzugt aus Blech ausgeschnitten, äußerst bevorzugt ist das Blech ein korrosionsbeständiges Stahlblech.
-
Eine erfindungsgemäße Ausführung sieht vor, dass der Heizleiter aus nebeneinander angeordneten Streifen besteht, die an Ihren Enden miteinander verbunden sind.
-
Bevorzugt ist der Heizleiter mit einem polymeren PTC-Element (PPTC) in Reihe geschaltet, das die Filterheizung vor Überhitzung schützt. Denkbar sind aber auch andere Arten von Temperaturbegrenzer oder -sicherungen, beispielsweise Bimetallschalter. Äußerst bevorzugt ist das Temperaturelement in einer Kammer der Wand angeordnet.
-
Eine vorteilhafte Ausbildung sieht daher vor, dass Steckanschlüsse zur Spannungsversorgung des Heizleiters durch die Kammerwand dicht in ein Steckergehäuse durchgeführt sind.
-
Der Filter kann in einem Tank stehend angeordnet werden. Wenn sich in einem Tank aus Schmutzpartikeln ein Sumpf bildet, führt dies bei herkömmlichen Filtern in der Regel zu einem baldigen Ausfall durch Verstopfung des Filters. Bei einem erfindungsgemäßen Filter ist dies nicht so. Durch die stehende Anordnung kann der Filtereinsatz zumindest mit einem Teil seiner axialen Länge aus einem eventuell vorhandenen Sumpf herausragen und somit seine Aufgabe weiterhin erfüllen.
-
Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Filters ist, dass der empfindliche Filtereinsatzes durch die Wand vor Beschädigung durch Harnstoffeis geschützt wird, das bei fahrendem Fahrzeug andernfalls mit erheblicher Wucht auf den Filtereinsatz auftreffend könnte
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Filtereinsatz zwischen einem radial inneren Filterblatt und einem radial äußerem Filterblatt einen Innenraum aufweist, in den Harnstofflösung sowohl radial einwärts durch einen Spalt zwischen der Wand und dem radial äußeren Filterblatt als auch radial auswärts durch das radial innere Filterblatt einströmen kann. Auf diese Weise wird bei gleichem Platzbedarf eine größere Filterfläche erreicht wie bei herkömmlichen Filtern. Ein Funktionsausfall durch Verstopfen wird deshalb erst durch wesentlich größere Schmutzmengen verursacht als dies bei herkömmlichen Filtern der Fall ist.
-
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Filtereinsatz und/oder das Kunststoffgehäuse Vorsprünge aufweisen, die eine Wärmebrücke von dem Kunststoffgehäuse zu dem Filtereinsatz bilden. Diese Vorsprünge sind bevorzugt länglich und verlaufen parallel zu den Wellen der gewellten Wand, beispielsweise als Rippen oder Stege. Insbesondere können Wellenkämme der gewellten Wand als Vorsprünge an dem Filtereinsatz anliegen.
-
Der Filtereinsatz kann Vorsprünge aufweisen, die an der gewellten Wand anliegen oder die gewellte Wand kann mit ihren Wellenkämmen an dem Filtereinsatz anliegen. Die Wellenkämme können dabei auf der dem Filtereinsatz zugewandten Seite durch Rippen oder Stege erhöht (d. h. in Richtung senkrecht zur Wand verlängert) sein. Bevorzugt greifen Vorsprünge des Filtereinsatzes und der Wand ineinander, beispielsweise nach Art einer Nut- und Federverbindung.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel einer Filterheizung für Harnstofflösung mit einem Filtereinsatz;
-
2 die in 1 gezeigte Filterheizung ohne Gehäuse und Filtereinsatz;
-
3 eine Schnittansicht der Filterheizung; und
-
4 eine Detailansicht zu 1
-
In 1 sind ein Filter für Harnstofflösung mit einer Filterheizung 1 und einem Filtereinsatz 2 dargestellt. Die Filterheizung 1 hat ein an seinen beiden axialen Enden offenes Kunststoffgehäuse mit einer Ringwand 3, die eine zickzackförmig gewellte Form hat und den Filtereinsatz 2 umgibt. In der Ringwand 3 ist flüssigkeitsdicht ein Heizleiter 4 eingeschlossen, der zur Ringwand 3 passend zickzackförmig gebogen ist. 2 zeigt die in 1 dargestellte Filterheizung 1 ohne das Kunststoffgehäuse und den Filtereinsatz. 3 zeigt eine Schnittansicht der Filterheizung 1 ohne Filtereinsatz.
-
Der Filtereinsatz 2 hat ein radial inneres Filterblatt und ein radial äußeres Filterblatt, die an einem oberen Kunststoffring 2a und einem nicht gezeigten unteren Kunststoffring befestigt sind. Der Filtereinsatz 2 weist an einer Stirnseite, beispielsweise an dem obere Ring 2a, einen oder mehrere Anschlüsse 2b zur Entnahme gefilterter Harnstofflösung auf. Harnstofflösung kann in den Filtereinsatz sowohl durch das radial äußere als auch durch das radial innere Filterblatt eintreten. Harnstofflösung kann also einerseits aus dem Spalt zwischen der Ringwand 3 und dem radial äußeren Filterblatt radial einwärts durch das äußere Filterblatt strömen und andererseits radial auswärts durch das radial innere Filterblatt hindurch strömen. Vorteilhaft hat der Filter so eine sehr große Filterfläche.
-
Der Filter kann in einem Tank stehend angeordnet werden. Schmutzpartikel lagern sich am Boden eines Tanks ab und können dort einen Sumpf bilden. Bei einer stehenden Anordnung kann ein solcher Sumpf praktisch nicht zum vorzeitigen Ausfall des Filters führen, da der Filter im Regelfall mit einem oberen Abschnitt aus einem eventuell vorhandenen Sumpf herausragen kann.
-
Der Filtereinsatz 2 kann an einem axialen Ende auf der Ringwand 3 aufliegen. Der Filtereinsatz 2 kann aber auch vollständig in dem von der Ringwand 3 umgebenen Innenraum angeordnet sein. Der Filtereinsatz 2 kann an der Ringwand 3 befestigt sein, beispielsweise indem der Filtereinsatz 2 in die Ringwand eingeklipst ist. Eine weitere Möglichkeit ist, dass der Filtereinsatz eine Krempe aufweist, die auf der Ringwand 3 aufliegt und mit dieser verschweißt ist.
-
Der Heizleiter 4 ist aus Blech ausgeschnitten, beispielsweise aus Stahl. Die Blechstärke kann beispielsweise 0,2 bis 0,4 mm betragen. Der Heizleiter 4 besteht aus einer Reihe von nebeneinander angeordneten Streifen 4a, die mit benachbarten Streifen 4a jeweils an einem Ende verbunden sind. Die Streifen 4a sind bevorzugt parallel angeordnet und an jeweils einem Ende mit einem benachbarten Streifen 4a über einen Steg 4b verbunden. Der Heizleiter 4 kann hergestellt werden, indem in einen Blechstreifen senkrecht zu dessen Längsrichtung Schlitze eingeschnitten sind, die abwechselnd von dessen beiden Längsrändern ausgehen. Der Heizleiter 4 ist zickzackförmig gebogen, indem die Stege 4b alternierend gebogen sind, beispielsweise indem alle Stege 4b am oberen Ende der Streifen 4a radial einwärts und alle Stege 4b am unteren Ende der Streifen 4a radial auswärts gebogen sind. Benachbarte Streifen 4a des Heizleiters 4 sind dann relativ zu einander verdreht, nämlich um eine geometrische Achse, die entlang der Längsrichtung der Streifen verläuft. Die Schnittebene der 3 verläuft durch die Stege 4b des in 2 gezeigten Heizleiters 4.
-
Der Heizeiter 4 ist an einem Ende mit einem polymeren PTC-Element 5 (PPTC) in Reihe geschaltet. Der PPTC 5 schützt die Filterheizung 1 vor Überhitzung. Wenn die Temperatur des PPTC 5 eine Schwellentemperatur überschreitet erhöht sich sprunghaft sein elektrischer Widerstand, so dass die Heizleistung nahezu auf Null reduziert wird. Der PPTC 5 ist dabei an ein Ende eines Streifens des Heizleiters 4 angeschlossen. Dieser Streifen ist kürzer als sein benachbarter Streifen und kann auch eine andere Breite haben. Durch die Breite dieses Streifens und die Größe seiner Verbindungsfläche mit dem PPTC 5, kann die thermische Ankopplung des PPTCs 5 an den Heizleiter 4 eingestellt werden. Der PPTC 5 ist an einen Steckerpin 6 angeschlossen, der aus dem Kunststoffgehäuse herausragt. Ein zweiter Steckerpin 7 ist an einem Streifen am anderen Ende des Heizleiters 4 angebracht.
-
Das Kunststoffgehäuse der Filterheizung kann beispielweise aus Polyethylen gefertigt sein. Die Ringwand 3 ist eine doppelwandige Ringwand mit einer inneren Ringwand 3a und einer äußeren Ringwand 3b. Die innere Ringwand 3a und die äußere Ringwand 3b sind parallel zueinander zickzackförmig gewellt, bestehen also jeweils aus einer Folge von quer zur Umfangsrichtung der Ringwand 3 verlaufenden Bergen und Tälern. Ein Berg auf der Außenseite bildet dabei ein Tal auf der Innenseite und umgekehrt. Der radiale Abstand der Berge von den Tälern beträgt also ein Mehrfaches der Wandstärke.
-
Der Heizleiter 4 ist zwischen der inneren Ringwand 3a und der äußeren Ringwand 3b flüssigkeitsdicht eingeschlossen. Die innere Ringwand 3a und die äußere Ringwand 3b haben bevorzugt jeweils eine Stärke von nicht mehr als 1,5 mm, beispielweise kann die innere Ringwand 3a und die äußere Ringwand 3b eine Stärke von 0,5 mm bis 1,0 mm haben.
-
Die Ringwand 3 kann ein Steckergehäuse 9 zum Anschließen des Heizleiters 4 an eine Stromquelle bilden. Das Steckergehäuse 9 kann Führungselemente, beispielsweise, Stege oder Nuten, für ein dazu passenden Steckverbinder aufweisen. Die Ringwand 3 kann eine Kammer 10 bilden, in der die beiden Enden des Heizleiters 4 und der PPTC 5 angeordnet sind. Die Kammer kann eine Verlängerung des Steckergehäuses 9 mit gleichem Querschnitt sein, wie dies bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Kammer 10 und Steckergehäuse 9 haben eine Trennwand 11, durch welche die Anschlüsse 6, 7 dicht durchgeführt sind.
-
Um die thermische Ankopplung des Filtereinsatzes 2 an die Filterheizung 1 zu verbessern können der Filtereinsatz 2 und/oder das Kunststoffgehäuse der Filterheizung 1 Vorsprünge 2c, 3c aufweisen, die Wärmebrücken von der Ringwand 3 zu dem Filtereinsatz 2 bilden. Die Vorsprünge 2c, 3c sind länglich und erstrecken sich in axialer Richtung der Ringwand 3. Bevorzugt greifen die Vorsprünge 2c des Filtereinsatzes 2 und die Vorsprünge 3c der Ringwand 3 ineinander. Vorteilhaft wird so die Kontaktfläche zwischen der Ringwand 3 und dem Filtereinsatz 2 vergrößert und somit der Wärmekontakt verbessert.
-
Beispielsweise kann jeder radial einwärts gewandte Wellenkamm 3c der zickzackförmig gewellten Ringwand 3 an dem Filtereinsatz 2 anliegen, insbesondere an einem Vorsprung 2c des Filtereinsatzes 2 anliegen. Bevorzugt bildet der Wellenkamm 3c der Ringwand 3 oder der Filtereinsatz 2 bzw. der Vorsprung 2c des Filtereinsatzes eine Nut, in die der Vorsprung 2c des Filtereinsatzes 2 bzw. der Vorsprung 3c der Wand eingreift.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Filterheizung
- 2
- Filtereinsatz
- 2a
- Ring
- 2b
- Anschluss
- 2c
- Vorsprung
- 3
- Ringwand
- 3a
- innere Ringwand
- 3b
- äußere Ringwand
- 3c
- Vorsprung der Ringwand
- 4
- Heizleiter
- 4a
- Streifen
- 4b
- Steg
- 5
- PPTC
- 6
- erster Steckerpin
- 7
- zweiter Steckerpin
- 8
- Ring
- 9
- Steckergehäuse
- 10
- Kammer
- 11
- Trennwand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008014415 A1 [0001]
