DE102016109418A1 - Gaskanal mit beheizter poröser Metallstruktur - Google Patents

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Abstract

Gaskanal (100) mit einer Kanalwand (110), einem von der Kanalwand (110) umschlossenen Innenraum (120) und einer im Innenraum (120) angeordneten beheizten porösen Metallstruktur (113) zum Durchleiten von Gasen, die mindestens eine elektrische Heizung (102) aufweist. Die elektrische Heizung (102) ist eine mineralisolierte Heizung mit einem Heizleiter (104), mindestens einer stirnseitigen Anschlussöffnung und mindestens einem äußeren Metallmantel (108). Die elektrische Heizung (102) weist mindestens einen Abschnitt (102a) auf, der durch die Kanalwand (110) hindurchgeführt ist, so dass sämtliche stirnseitigen Anschlussöffnungen (116) außerhalb des Innenraums (120) des Gaskanals (100) angeordnet sind und der äußere Metallmantel (108) in diesem Abschnitt mit der Kanalwand (110) verschweißt oder verlötet ist. Der Heizleiter (104) ist zumindest in den Abschnitten der elektrischen Heizung (102), die die im Innenraum (120) des Gaskanals (100) angeordnet sind, komplett in eine, vorzugsweise verdichtete, keramische Isolierung (106) eingebettet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gaskanal mit einer beheizten porösen Metallstruktur mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
  • Das Anordnen beheizter poröser Metallstrukturen in einem Gasfluss ist für eine Reihe von Anwendungen vorteilhaft, in denen eine Interaktion des Gases mit einer porösen Metallstruktur, die von dem Gas durchströmt wird, erwünscht ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Reaktion des Gases mit dem Metall handeln, die bevorzugt bei einer erhöhten Temperatur erfolgt, um eine Erhöhung der Gastemperatur durch Wechselwirkung mit der großen Oberfläche der porösen Metallstruktur oder um eine Reinigung oder Filterung des Gasstromes, zum Beispiel ein Entfernen von mitgeführten Wassertröpfchen bzw. deren Überführung in die Gasphase.
  • Wegen der guten Steuerbarkeit elektrischer Heizungen ist es bekannt, zum Beheizen der porösen Metallstrukturen solche Heizungen zu verwenden. Ein konkretes Anwendungsbeispiel, das die Verwendung einer elektrischen Heizung zu diesem Zweck lehrt, ist aus der DE 10 2007 024 563 A1 bekannt. Diese Druckschrift lehrt die elektrische Beheizung der wabenförmigen Struktur eines Katalysators, wobei der wesentliche Gedanke darin besteht, Wandabschnitte der porösen Metallstruktur dadurch zu beheizen, dass Strom durch sie hindurchgeleitet wird.
  • Dieser bekannte Ansatz führt in der Praxis zu erheblichen Problemen. Einerseits ist die Fertigung derartiger beheizter poröser Metallstrukturen mit relativ hohem Aufwand verbunden, andererseits sind derartige Systeme empfindlich gegen Vibrationen, wie sie insbesondere bei mobilen Anwendungen im KFZ-Bereich typischerweise vorhanden sind, weil es zu Kontaktabrissen und/oder Kurzschlüssen kommen kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gaskanal mit einer beheizten porösen Metallstruktur bereitzustellen, der eine zuverlässigere und insbesondere gegenüber Vibrationen unempfindlichere Möglichkeit zur Beheizung der porösen Metallstruktur bietet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Der erfindungsgemäße Gaskanal weist eine Kanalwand, einen von der Kanalwand umschlossenen, d.h. in allen Richtungen außer der Erstreckungsrichtung des Gaskanals und der dazu entgegengesetzten Richtung von der Kanalwand umgebenen Innenraum und eine im Innenraum des Gaskanals angeordnete, beheizte, poröse Metallstruktur zum Durchleiten von Gasen, die mindestens eine elektrische Heizung aufweist. Unter einer porösen Metallstruktur sind dabei Strukturen zu verstehen, die zumindest eine Oberfläche aus Metall aufweisen und die, wenn die poröse Metallstruktur eine Wand bildet, den Durchtritt von Gas durch diese Wand erlauben, also insbesondere Gitterstrukturen und gerollte Gitterstrukturen, durch Biegen eines strang- oder rohrförmigen Metallrohres erzeugte Gitterstrukturen, Wabenstrukturen und Metallvliese.
  • Erfindungswesentlich ist, dass die elektrische Heizung eine mineralisolierte Heizung mit einem Heizleiter, mindestens einer stirnseitigen Anschlussöffnung und mindestens einem äußeren Metallmantel ist, wobei die mineralisolierte Heizung mindestens einen Abschnitt aufweist, der durch eine Kanalwand hindurchgeführt ist, so dass sämtliche stirnseitige Anschlussöffnungen außerhalb des Innenraums des Gaskanals angeordnet sind und der äußeren Metallmantel der mineralisolierten Heizung in diesem Abschnitt mit der Kanalwand direkt oder über eine mineralisolierte, vakuumdichte Durchführung verschweißt oder verlötet ist, und wobei der Heizleiter zumindest in den Abschnitten der mineralisolierten Heizung, die die im Innenraum des Gaskanals angeordnet sind, komplett in eine Isolierung eingebettet ist, die vorzugsweise verdichtet ist. Als Material für die Isolierung bietet sich insbesondere ein keramisches Material an.
  • Durch Verwendung einer mineralisolierten Heizung mit einem äußeren Metallmantel mit einer stirnseitigen Anschlussöffnung, die außerhalb des Gaskanals angeordnet ist, wird sichergestellt, dass die gewünschte elektrische Isolation gegeben ist, während der äußere Metallmantel und dessen Verschweißen oder Verlöten mit der Kanalwand gleichzeitig einen formstabile und vibrationsresistente Anordnung der elektrischen Heizung sicherstellen.
  • Eine gleichmäßige Beheizung der porösen Metallstruktur kann dadurch erzielt werden, dass zumindest ein Abschnitt der mineralisolierten Heizung in die poröse Metallstruktur eingerollt ist. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die mineralisolierte Heizung spiralförmig, beispielsweise in Form einer Spiralfeder mit konzentrischen Windungen mit unterschiedlichem Radius, ausgestaltet ist.
  • Eine weitere Verbesserung der Vibrationsstabilität kann erzielt werden, wenn die mineralisolierte Heizung mit der porösen Metallstruktur verlötet, insbesondere vakuumverlötet ist.
  • Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung einer mineralisolierten Heizung mit Metallmantel liegt darin, dass die Querschnittsform der mineralisolierten Heizung nach Wunsch modellierbar ist. Damit kann insbesondere auf einfache Weise der Gasstrom in den Abschnitten der porösen Metallstruktur, in denen die mineralisolierte Heizung angeordnet ist, durch Anpassung dieser Form beeinflusst werden und ferner durch Formanpassung eine Homogenisierung der Beheizung erreicht werden.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die mineralisolierte Heizung in Strömungsrichtung des Gases einen geringeren Querschnitt aufweist als in der Wänden der Poren der porösen Metallstruktur zugewandten Richtung und wenn in Strömungsrichtung des Gases die Ausdehnung – um eine Fehlinterpretation trotz deren Fernliegens zu vermeiden sei betont, dass die geometrische Ausdehnung gemeint ist und kein thermisches Arbeiten der Heizung – der mineralisolierten Heizung mindestens viermal, vorzugsweise mindestens zehnmal, so groß ist wie in der Wänden der Poren der porösen Metallstruktur zugewandten Richtung.
  • Denkbar ist auch eine Ausführungsform, bei der das Heizelement der mineralisolierten Heizung an einem Ende mit der elektrisch leitend ausgeführten Kanalwand verbunden ist, so dass die Kanalwand als Rückleiter dient. Dies reduziert den Aufwand der Verkabelung.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kanalwand aus einem Inconel-Alloy-Werkstoff mit einem Nickelgehalt von mindestens 25%, vorzugsweise mindestens 50%, besteht.
  • Je nach der gewünschten Wärmeverteilung können mehrere mineralisolierte Heizungen in der porösen Metallstruktur angeordnet werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: Eine Darstellung eines teilweise längs seiner Erstreckungsrichtung entlang eines Durchmessers aufgeschnittenen Gaskanals gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2a: eine vergrößerte Darstellung des Details A in der Ausführungsform gemäß 1,
  • 2b: eine vergrößerte Darstellung des Details A in einer alternativen, zweiten Ausführungsform der Erfindung
  • 3a: eine vergrößerte Darstellung des Details B in der Ausführungsform gemäß 1,
  • 3b: eine vergrößerte Darstellung des Details B in der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
  • 4: einen senkrecht zu dessen Erstreckungsrichtung verlaufenden Querschnitt durch einen Gaskanal gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
  • 5: einen senkrecht zu dessen Erstreckungsrichtung verlaufenden Querschnitt durch einen Gaskanal gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, und
  • 6: einen längs zu dessen Erstreckungsrichtung verlaufenden Querschnitt durch einen Gaskanal gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
  • In allen Figuren werden identische Bezugszeichen für gleiche Bauelemente gleicher Ausführungsbeispiele verwendet.
  • 1 zeigt den Querschnitt eines Gaskanals 100 mit einer Kanalwand 110 und einem von der Kanalwand 110 umschlossenen Innenraum 120. Im Innenraum 120 ist eine an der Kanalwand 110 befestigte poröse Metallstruktur 113 angeordnet, die hier aus zwei hintereinander gesetzten Lochblechen 113a und 113b besteht, aber auch eine andere Form, z.B. die eines Metallvlieses, das den Durchtritt eines Gases erlaubt, haben kann. Im Innenraum 114 zwischen den Lochblechen 113b ist mäanderförmig eine durch die Kanalwand 110 hindurchgeführte mineralisolierte Heizung 102 mit einem Metallmantel 108 angeordnet, der mit einer ringförmigen Schweißnaht 115 auf der Außenseite der Kanalwand 110 gasdicht mit der Kanalwand 110 verbunden ist. Statt einer Schweißnaht ist jede andere gasdichten Fixiermöglichkeit, z.B. auch ein Verlöten, möglich.
  • Um die Anordnung und den mäanderförmigen Verlauf der mineralisolierten elektrischen Heizung 102 besser zu verdeutlichen, ist in 1 insofern von der reinen Schnittdarstellung abgewichen worden, als das Lochblech 113b gar nicht geschnitten und die mineralisolierte elektrische Heizung 102 nur in der Umgebung der Stelle, an der sie durch die Kanalwand 110 geführt wird, insbesondere dem Bereich des Detailausschnitts B, und im Bereich des Detailausschnitts A geschnitten dargestellt ist.
  • Wie am besten an den Detaildarstellungen der Details A bzw. B der 1 in den 2a und 3a zu erkennen ist, weist die mineralisolierte elektrische Heizung 102 einen gewendelten Heizleiter 104, der einen ersten Abschnitt 104a und einen parallel dazu in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Abschnitt 104b aufweist, die in der Gegend der nicht dargestellten Spitze der mineralisolierten elektrischen Heizung 102 miteinander verbunden sind, auf. Die dargestellte Wendelung zeichnet sich durch konstanten Wendelradius und konstante Wendelsteigung aus, diese Größen können aber auch längs der jeweiligen Erstreckungsrichtung der mineralisolierten elektrischen Heizung 102 variieren.
  • Der Heizleiter 104 ist komplett, d.h. in allen Richtungen, die auf seiner Erstreckungsrichtung senkrecht stehen, in die verdichtete Isolierung 106, die z.B. aus MgO bestehen kann und durch Kreuze dargestellt ist, eingebettet ist. Ferner weist die mineralisolierte Heizung 102 einen äußeren Metallmantel 108 und Anschlussdrähte 103a, 103b auf.
  • Die alternative zweite Ausführungsform, die in den 2b und 3b dargestellt ist, unterscheidet sich von der in den 1, 2a und 3b dargestellten Ausführungsform nur dadurch, dass der Heizleiter 204 nicht gewendelt ist.
  • Wie man insbesondere in den 1, 3a und 3b erkennt, weist die mineralisolierte elektrische Heizung 102 einen Abschnitt 102a auf, der durch die Kanalwand 110 hindurchgeführt ist, so dass die stirnseitige Anschlussöffnung 116 der mineralisolierten elektrischen Heizung 102 außerhalb des Innenraums 120 des Gaskanals 100 angeordnet sind und der äußeren Metallmantel der mineralisolierten elektrischen Heizung 102 ist in diesem Abschnitt mit der Kanalwand 110 verschweißt oder verlötet.
  • Die dritte Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform lediglich im Hinblick auf die Ausgestaltung der beheizten porösen Metallstruktur 313, die hier als Gitter dargestellt ist und nicht den kompletten Querschnitt des Innenraums 314 des Gaskanals 300 überdeckt. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn es beispielsweise durch den Einfluss der Schwerkraft zu einer inhomogenen Zusammensetzung eines den Gaskanal 300 durchströmenden Gas- oder Gas-Flüssigkeits-Gemisches kommt und durch die Beheizung nur die in dem Bereich, in den sich die beheizte poröse Metallstruktur 313 erstreckt, angereicherten Komponenten beeinflusst werden sollen.
  • Weitere Unterschiede ergeben sich im Hinblick auf die Formgebung der mineralisolierten elektrischen Heizung 302 und dadurch, dass, wie an dem aufgeschnitten dargestellten Teil der mineralisolierten elektrischen Heizung 302 besonders leicht zu erkennen ist, der Heizleiter 304 in deren Inneren nicht hin- und zurückläuft. Dementsprechend durchsetzt die mineralisolierte elektrische Heizung 302 an zwei Stellen die Kanalwand 310 des Gaskanals 300.
  • Die vierte, in 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 4 nur insofern, als die mineralisolierte elektrische Heizung 402 spiralförmig ausgebildet ist. Dies erlaubt beispielsweise die Aufnahme eines nicht dargestellten Sensors im Spiralinneren. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Formgebung der beheizten porösen Metallstruktur 408 frei anzupassen und insbesondere dreidimensionale Metallstrukturen, die z.B. in Form von Hohlkörpern ausgebildet sind, zu beheizen.
  • 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform eines Gaskanals 500 mit einer Kanalwand 510 und einem von der Kanalwand 510 umschlossenen Innenraum 520. Im Innenraum 520 ist eine an der Kanalwand 510 befestigte poröse Metallstruktur 513 angeordnet, die hier durch Verformung einer durch die Kanalwand 510 hindurchgeführten mineralisolierten Heizung 502 mit einem Metallmantel 508, die mit einer ringförmigen Schweißnaht 515 auf der Außenseite der Kanalwand 510 gasdicht mit der Kanalwand 510 verbunden ist, gebildet wird. Konkret hat in diesem Beispiel die poröse Metallstruktur 513 die Form einer zylindrischen Spirale, und die Poren der porösen Metallstruktur 513 werden durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Windungen der zylindrischen Spirale gebildet.
  • Statt des Vorsehens der Schweißnaht 515 ist auch jede andere gasdichten Fixiermöglichkeit, z.B. auch ein Verlöten, anwendbar.
  • Zur Veranschaulichung des Aufbaus der mineralisolierten elektrischen Heizung 502 ist diese in 6 an zwei Stellen geöffnet dargestellt, so dass man in das Innere des Metallmantels 508 hineinsehen kann. Wie insbesondere an diesen Stellen
  • zu erkennen ist, weist die mineralisolierte elektrische Heizung 502 einen gewendelten Heizleiter 504, der einen ersten Abschnitt 504a und einen parallel dazu in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Abschnitt 504b aufweist, die in der Gegend der Spitze der mineralisolierten elektrischen Heizung 502 miteinander verbunden sind, auf. Die dargestellte Wendelung zeichnet sich durch konstanten Wendelradius und konstante Wendelsteigung aus, diese Größen können aber auch längs der jeweiligen Erstreckungsrichtung der mineralisolierten elektrischen Heizung 502 variieren.
  • Der Heizleiter 504 ist komplett, d.h. in allen Richtungen, die auf seiner Erstreckungsrichtung senkrecht stehen, in die verdichtete Isolierung 506, die z.B. aus MgO bestehen kann und durch Kreuze dargestellt ist, eingebettet und weist neben dem äußeren Metallmantel 508 Anschlussdrähte 503a, 503b auf, die durch eine stirnseitige Anschlussöffnung 516, die außerhalb des Innenraums 520 des Gaskanals 500 liegt, aus der elektrischen Heizung 502 hinausführen und den elektrischen Anschluss der elektrischen Heizung 502 ermöglichen.
  • Offenkundig weist somit auch die mineralisolierte elektrische Heizung 502 einen Abschnitt 502a auf, der durch die Kanalwand 510 hindurchgeführt ist, so dass die stirnseitige Anschlussöffnung 516 der mineralisolierten elektrischen Heizung 502 außerhalb des Innenraums 520 des Gaskanals 500 angeordnet sind und der äußeren Metallmantel 508 der mineralisolierten elektrischen Heizung 502 ist in diesem Abschnitt mit der Kanalwand 510 verschweißt oder verlötet.
  • Im im Innenraum 520 des Gaskanals 500 liegenden Inneren der durch den spiralförmig gewendelten Abschnitt der elektrischen Heizung 502, insbesondere durch Abschnitte von deren äußerem Metallmantel 508, gebildeten porösen Metallstruktur 513 ist insbesondere der sensitive Bereich einer Sonde oder eines Sensors 550 angeordnet, der dann zur Messung von Eigenschaften eines den Gaskanal 500 durchströmenden Gases, das durch Wechselwirkung mit der beheizten porösen Metallstruktur aufgereinigt, insbesondere z.B. getrocknet ist, verwendet werden kann.
  • Natürlich kann eine solche Sonde oder ein solcher Sensor bzw. deren sensitiver Abschnitt auch im Innenraum einer anders ausgeführten porösen Metallstruktur und insbesondere im Innenraum aller anderer vorstehend beschriebenen porösen Metallstrukturen angeordnet sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 300, 400, 500
    Gaskanal
    102, 202, 302, 402, 502
    elektrische Heizung
    102a, 202a, 302a, 402a, 502a
    Abschnitt der elektrischen Heizung
    103a, 103b, 203a, 203b, 303a, 303b, 403a, 403b, 503a, 503b
    Anschlussdrähte
    104, 204, 304, 404, 504
    Heizleiter
    104a, 204a, 504a
    erster Abschnitt
    104b, 204b, 505b
    zweiter Abschnitt
    106, 206, 306, 406, 506
    Isolierung
    108, 208, 308, 408, 508
    Metallmantel
    110, 210, 310, 410, 510
    Kanalwand
    120, 320, 420, 520
    Innenraum des Gaskanals
    113, 313, 413, 513
    poröse Metallstruktur
    113a, 113b
    Lochblech
    114
    Innenraum
    115, 215, 315, 415
    ringförmige Schweißnaht
    116, 316, 416, 516
    stirnseitige Anschlussöffnung
    550
    Sonde oder Sensor
  • 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 102007024563 A1 [0003]

Claims (8)

  1. Gaskanal (100, 200, 300, 400, 500) mit einer Kanalwand (110, 210, 310, 410, 510), einem von der Kanalwand (110, 210, 310, 410, 510) umschlossenen Innenraum (120, 220, 320, 420, 520) und einer im Innenraum (120, 220, 320, 420, 520) des Gaskanals (100, 200, 300, 400, 500) angeordneten beheizten porösen Metallstruktur (113, 313, 413, 513) zum Durchleiten von Gasen, die mindestens eine elektrische Heizung (102, 202, 302, 402) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizung (102, 202, 302, 402, 502) eine mineralisolierte Heizung mit einem Heizleiter (104, 204, 304, 404, 504), mindestens einer stirnseitigen Anschlussöffnung und mindestens einem äußeren Metallmantel (108, 208, 308, 408, 508) ist, wobei die elektrische Heizung (102, 202, 302, 402) mindestens einen Abschnitt (102a, 202a, 302a, 402a) aufweist, der durch die Kanalwand (110, 210, 310, 410, 510) hindurchgeführt ist, so dass sämtliche stirnseitigen Anschlussöffnungen (116, 216, 316, 416, 516) außerhalb des Innenraums (120, 220, 320, 420, 520) des Gaskanals (100, 200, 300, 400, 500) angeordnet sind und der äußere Metallmantel (108, 208, 308, 408, 508) der elektrischen Heizung (102, 202, 302, 402, 502) in diesem Abschnitt mit der Kanalwand (110, 210, 310, 410, 510) verschweißt oder verlötet ist, und wobei der Heizleiter (104, 204, 304, 404, 504) zumindest in den Abschnitten der elektrischen Heizung (102, 202, 302, 402, 502), die die im Innenraum (120, 220, 320, 420, 520) des Gaskanals (100, 200, 300, 400, 500) angeordnet sind, komplett in eine, vorzugsweise verdichtete, keramische Isolierung (106, 206, 306, 406, 506) eingebettet ist.
  2. Gaskanal (100, 200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt der mineralisolierten Heizung (102, 202, 302, 402) in die poröse Metallstruktur (113, 313, 413) eingerollt ist.
  3. Gaskanal (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralisolierte Heizung (102, 202, 302, 402) mit der porösen Metallstruktur (113, 313, 413) verlötet, insbesondere vakuumverlötet ist.
  4. Gaskanal (100, 200, 300, 400) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralisolierte Heizung (102, 202, 302, 402) in Strömungsrichtung des Gases einen geringeren Querschnitt aufweist als in der Wänden der Poren der porösen Metallstruktur (113, 313, 413) zugewandten Richtung.
  5. Gaskanal (100, 200, 300, 400) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Gases die Ausdehnung der mineralisolierten Heizung (102, 202, 302, 402) mindestens viermal, vorzugsweise mindestens zehnmal, so groß ist wie in der Wänden der Poren der porösen Metallstruktur (113, 313, 413) zugewandten Richtung.
  6. Gaskanal (100, 200, 300, 400) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (104) der mineralisolierten Heizung (102, 202, 302, 402) an einem Ende elektrisch leitend mit der Kanalwand (110, 210, 310, 410) verbunden ist, so dass die Kanalwand (110, 210, 310, 410) als Rückleiter dient.
  7. Gaskanal (100, 200, 300, 400) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwand (110, 210, 310, 410) aus einem Inconel-Alloy-Werkstoff mit einem Nickelgehalt von mindestens 25%, vorzugsweise mindestens 50%, besteht.
  8. Gaskanal (100, 200, 300, 400) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere mineralisolierte Heizungen (102, 202, 302, 402) in der porösen Metallstruktur (113, 313, 413) angeordnet sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10329985B2 (en) 2017-06-27 2019-06-25 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Impingement mixer for exhaust treatment

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10266414B2 (en) * 2015-06-16 2019-04-23 Hemlock Semiconductor Operations Llc Susceptor arrangement for a reactor and method of heating a process gas for a reactor
CA3042226C (en) * 2016-10-31 2024-02-13 Watlow Electric Manufacturing Company High power density insulated exhaust heating system
DE102019107384A1 (de) * 2019-03-22 2020-09-24 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasheizelement
DE102019129795A1 (de) 2019-11-05 2021-05-06 Eberspächer Exhaust Technology GmbH Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zur Herstellung einer Abgasanlage
DE102020111428A1 (de) * 2020-04-27 2021-10-28 Purem GmbH Anschlusseinheit für einen Abgasheizer
US20220082042A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-17 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Apparatus and method for gaseous emissions treatment with resistive heating
US20230151750A1 (en) * 2021-11-17 2023-05-18 Corning Incorporated Electrically heated fluid treatment system for low and high voltage applications
KR102472215B1 (ko) * 2022-01-11 2022-11-30 주식회사 강원이솔루션 전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007024563A1 (de) 2007-05-25 2008-11-27 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung umfassend einen großen elektrisch beheizbaren Wabenkörper

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5823187A (ja) * 1981-08-03 1983-02-10 株式会社日本自動車部品総合研究所 セラミツク構造体およびその製造方法
JPH0559939A (ja) * 1991-06-19 1993-03-09 Ngk Spark Plug Co Ltd ヒータ付き触媒式排気浄化装置
US5948504A (en) * 1993-01-21 1999-09-07 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Electrically insulating supporting structure capable of metallic bonding, process for producing the same, electrically heatable catalytic converter and electrically conductive honeycomb body using the same
DE4301564A1 (de) 1993-01-21 1994-07-28 Emitec Emissionstechnologie Elektrisch isolierende Stützstruktur mit Möglichkeit zur metallischen Anbindung, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Anwendung
DE4302039A1 (de) 1993-01-26 1994-07-28 Emitec Emissionstechnologie Katalytischer Konverter mit elektrischer Beheizung
US5456890A (en) * 1993-12-09 1995-10-10 W. R. Grace & Co.-Conn. Combined electrically heatable and light-off converter
JPH07238825A (ja) * 1994-02-25 1995-09-12 Toyota Motor Corp 電気ヒータ付触媒装置
DE19520758A1 (de) 1995-06-07 1996-12-12 Emitec Emissionstechnologie Elektrisch isolierende gasdichte Durchführung
US5695722A (en) * 1996-05-13 1997-12-09 General Motors Corporation Catalyst heater assembly
CN2516702Y (zh) 2001-11-02 2002-10-16 重庆利马高科技陶瓷有限公司 机动车尾气催化器全陶瓷电热体电加温装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007024563A1 (de) 2007-05-25 2008-11-27 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung umfassend einen großen elektrisch beheizbaren Wabenkörper

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10329985B2 (en) 2017-06-27 2019-06-25 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Impingement mixer for exhaust treatment

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