DE102021133644A1 - Exhaust system heater - Google Patents

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Abstract

Eine elektrische Heizvorrichtung eines Abgassystems, die quer zu einem Abgasstrom in einer Abgasleitung montierbar und von dem zu behandelnden Abgas axial durchströmbar ist, hat ein scheibenförmiges, elektrisch leitfähiges Heizelement (12) aus einem Metallschaum, das elektrisch mit zumindest zwei Elektroden (20) gekoppelt ist, wobei das Heizelement (12) eine stromaufwärts orientierte vordere Stirnfläche (14) und eine stromabwärts orientierte hintere Stirnfläche (16) aufweist, die in einer Axialrichtung (A) hintereinander liegen. Das Heizelement (12) weist eine oder mehrere axiale, schlitzförmige Aussparungen (22) auf, die einen gewundenen Strompfad durch das Heizelement (12) in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung (A) definieren. Außerdem ist eine Stabilisierungsstruktur (28) mit wenigstens zwei senkrecht zur Axialrichtung (A) verlaufenden Stabilisierungsstäben (30) vorgesehen, wobei jeder Stabilisierungsstab (30) in seiner Längsrichtung in einer senkrecht zur Axialrichtung (A) im Heizelement (12) verlaufenden Aufnahmeöffnung (36) aufgenommen ist.An electrical heating device of an exhaust gas system, which can be installed in an exhaust gas line transversely to an exhaust gas flow and through which the exhaust gas to be treated can flow axially, has a disc-shaped, electrically conductive heating element (12) made of metal foam, which is electrically coupled to at least two electrodes (20). , wherein the heating element (12) has an upstream-oriented front face (14) and a downstream-oriented rear face (16) which are in a row in an axial direction (A). The heating element (12) has one or more axial, slot-shaped recesses (22) which define a tortuous current path through the heating element (12) in a plane perpendicular to the axial direction (A). In addition, a stabilizing structure (28) is provided with at least two stabilizing rods (30) running perpendicular to the axial direction (A), each stabilizing rod (30) in its longitudinal direction in a receiving opening (36) running perpendicular to the axial direction (A) in the heating element (12). is recorded.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung eines Abgassystems.The invention relates to an electrical heating device for an exhaust system.

In Abgassystemen von Verbrennungsmotoren sind üblicherweise Katalysatoren vorgesehen, um Emissionen zu reduzieren. Damit eine katalytische Oxidation unmittelbar nach einem Kaltstart optimal ablaufen kann, ist es bekannt, elektrische Heizvorrichtungen vorzusehen, die den Katalysator auf eine Reaktionstemperatur erwärmen.Catalytic converters are usually provided in exhaust systems of internal combustion engines in order to reduce emissions. So that a catalytic oxidation can proceed optimally immediately after a cold start, it is known to provide electrical heating devices that heat the catalytic converter to a reaction temperature.

Beispielsweise kann hierzu eine abgasdurchströmte Heizvorrichtung verwendet werden, die stromaufwärts des Katalysators angeordnet ist und die das Abgas erwärmt, bevor es den Katalysator durchströmt.For example, a heating device through which the exhaust gas flows can be used for this purpose, which is arranged upstream of the catalytic converter and which heats the exhaust gas before it flows through the catalytic converter.

Wenn das Heizelement der Heizvorrichtung sowohl durch Stromfluss aufgrund des Joule-Effekts erhitzt werden als auch im Abgasstrom liegen soll, muss es gleichzeitig einen hohen elektrischen Widerstand und einen geringen Strömungswiderstand aufweisen. Diese Bedingungen erfüllen z.B. Heizelemente aus einem offenporigen Metallschaum.If the heating element of the heating device is to be heated both by current flow due to the Joule effect and also to be located in the exhaust gas flow, it must have high electrical resistance and low flow resistance at the same time. These conditions are met, for example, by heating elements made from an open-pored metal foam.

Dabei ist das Heizelement mit seiner Stirnfläche senkrecht oder schräg, z.B. in einem Winkel von bis zu 45°, zu einem Abgasstrom ausgerichtet, sodass es von dem zu behandelnden Abgas axial durchströmt wird.The front face of the heating element is aligned perpendicularly or at an angle, e.g. at an angle of up to 45°, to an exhaust gas flow, so that the exhaust gas to be treated flows through it axially.

Bereits eine relativ dünne Scheibe eines Metallschaums ist als Heizelement ausreichend, um eine gewünschte Wärmeübertragung auf den Abgasstrom zu erreichen. Um dem Heizelement eine ausreichende mechanische Stabilität zu verleihen, wird es oft mit stabilisierenden Elementen versehen.Even a relatively thin sheet of metal foam is sufficient as a heating element to achieve the desired heat transfer to the exhaust gas flow. In order to give the heating element sufficient mechanical stability, it is often provided with stabilizing elements.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Heizvorrichtung mit einem einfach zu fertigenden, leichten und mechanisch stabilen Heizelement zu schaffen.The object of the invention is to create an electrical heating device with a heating element that is easy to manufacture, light and mechanically stable.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Heizvorrichtung eines Abgassystems gelöst, die quer zu einem Abgasstrom in einer Abgasleitung montierbar und von dem zu behandelnden Abgas axial durchströmbar ist. Die Heizvorrichtung weist ein scheibenförmiges, elektrisch leitfähiges Heizelement aus einem Metallschaum auf, das elektrisch mit zumindest zwei Elektroden gekoppelt ist, wobei das Heizelement eine stromaufwärts orientierte vordere Stirnfläche und eine stromabwärts orientierte hintere Stirnfläche aufweist, die in einer Axialrichtung hintereinander liegen. Das Heizelement weist außerdem eine oder mehrere axiale, schlitzförmige Aussparungen auf, die einen gewundenen Strompfad durch das Heizelement in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung definieren. Die Heizvorrichtung weist eine Stabilisierungsstruktur mit wenigstens zwei senkrecht zur Axialrichtung verlaufenden Stabilisierungsstäben auf, wobei jeder Stabilisierungsstab in einer senkrecht zur Axialrichtung im Heizelement verlaufenden Aufnahmeöffnung aufgenommen ist.This object is achieved by an electrical heating device of an exhaust gas system, which can be mounted in an exhaust gas line transversely to an exhaust gas flow and through which the exhaust gas to be treated can flow axially. The heating device has a disk-shaped, electrically conductive heating element made of a metal foam, which is electrically coupled to at least two electrodes, the heating element having an upstream-oriented front face and a downstream-oriented rear face that lie one behind the other in an axial direction. The heating element also has one or more axial slot-shaped recesses that define a tortuous current path through the heating element in a plane perpendicular to the axial direction. The heating device has a stabilizing structure with at least two stabilizing bars running perpendicular to the axial direction, each stabilizing bar being received in a receiving opening running perpendicular to the axial direction in the heating element.

Die Stabilisierungsstäbe sorgen für eine axiale Stabilisierung des Heizelements, um eine Verformung des Heizelements senkrecht zur Fläche des Heizelements, also entlang der Axialrichtung, zu verhindern.The stabilizing rods ensure axial stabilization of the heating element in order to prevent deformation of the heating element perpendicular to the surface of the heating element, ie along the axial direction.

Die Stabilisierungselemente haben ferner die Aufgabe, die Form der Aussparungen und somit den vorgegebenen Strompfad durch das Heizelement aufrecht zu erhalten und zu verhindern, dass sich die durch die Aussparungen gebildeten einzelnen Schaumstege des Heizelements berühren.The stabilizing elements also have the task of maintaining the shape of the recesses and thus the predetermined current path through the heating element and of preventing the individual foam webs of the heating element formed by the recesses from touching one another.

Es hat sich herausgestellt, dass durch die Verwendung einer derartigen Stabilisierungsstruktur eine Reduktion der Materialdicke, also der axialen Ausdehnung, des Heizelements unter Steigerung der Stabilität möglich ist.It has been found that the use of such a stabilization structure makes it possible to reduce the material thickness, ie the axial expansion, of the heating element while increasing the stability.

Die Stabilisierungsstäbe sollten natürlich so starr ausgebildet sein, dass sie den wirkenden Kräften ohne nennenswerte Verformung widerstehen können.Of course, the stabilizing rods should be designed so rigidly that they can withstand the forces acting on them without any significant deformation.

Die Aussparung(en) ist/sind so gewählt, dass ein Strompfad durch das Heizelement entsteht, der es erlaubt, das Heizelement durch Stromfluss gleichmäßig auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen. An den Enden des Strompfads sind die Elektroden platziert. Der gesamte Stromfluss zwischen den Anschlusselektroden verläuft daher stets durch das Heizelement. Die Aussparung(en) geben dabei die Breite benachbarter Schaumstege oder Schaumstegabschnitte vor, was den elektrischen Widerstand des Strompfads definiert. Die zwei bekanntesten Geometrien sind, mehrere parallele Aussparungen von gegenüberliegenden Rändern des Heizelements in das Schaummaterial einzubringen, sodass ein mäanderförmiger Strompfad mit mehreren parallelen Schaumstegen entsteht, oder eine oder zwei spiralförmige Aussparungen vorzusehen, sodass ein spiralförmig gewundener Strompfad gebildet ist. Die Funktionsweise ist in beiden Fällen identisch, sodass im Rahmen dieser Anmeldung die exakte Geometrie des Strompfads nicht von Belang ist. Im Folgenden wird daher stets eine kleinräumige Geometrie betrachtet, die mehrere benachbarte Aussparungen aufweist, auch wenn die Aussparungen an anderer Stelle zusammenhängen.The recess(es) is/are selected in such a way that a current path is created through the heating element, which allows the heating element to be heated uniformly to a desired temperature by current flow. The electrodes are placed at the ends of the current path. The entire flow of current between the connection electrodes therefore always runs through the heating element. The recess(es) specify the width of adjacent foam webs or foam web sections, which defines the electrical resistance of the current path. The two most common geometries are to make multiple parallel cutouts in the foam material from opposite edges of the heating element, creating a meandering current path with multiple parallel foam ridges, or to provide one or two spiral cutouts to form a helically wound current path. The mode of operation is identical in both cases, so that the exact geometry of the current path is not relevant in the context of this application. In the following, therefore, a small-scale geometry is always considered, which has several adjacent recesses, even if the recesses are connected at another point.

Es ist möglich, dass die Stabilisierungsstruktur die Aussparungen senkrecht zur Axialrichtung vollständig ausfüllt, um einen Durchtritt von Abgas durch die Aussparungen zu reduzieren. Eine derartige Gestaltung ist insbesondere von Interesse, wenn das Heizelement auch eine abgasreinigende Wirkung entfaltet. Zu diesem Zweck kann das Heizelement beispielsweise mit einer katalytischen Beschichtung versehen sein.It is possible that the stabilizing structure has the recesses perpendicular to the axial direction completely filled to reduce passage of exhaust gas through the recesses. Such a design is of particular interest if the heating element also develops an exhaust gas cleaning effect. For this purpose, the heating element can be provided with a catalytic coating, for example.

Vorzugsweise verlaufen die Stabilisierungsstäbe parallel zueinander in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung, sodass geradlinige Stabilisierungsstäbe und Aufnahmeöffnungen verwendet werden können.The stabilizing bars preferably run parallel to one another in a plane perpendicular to the axial direction, so that rectilinear stabilizing bars and receiving openings can be used.

In einer möglichen Variante ist zumindest eine Aufnahmeöffnung durch eine Aussparung gebildet, sodass zumindest ein Stabilisierungsstab in einer Aussparung angeordnet ist. In diesem Fall dient die Aussparung auch gleichzeitig als Aufnahmeöffnung, was die Fertigung vereinfacht, da keine zusätzlichen Öffnungen in das Heizelement geschnitten werden müssen.In one possible variant, at least one receiving opening is formed by a recess, so that at least one stabilizing bar is arranged in a recess. In this case, the recess also serves as a receiving opening, which simplifies production, since no additional openings have to be cut into the heating element.

Um den Stabilisierungsstab in der Aussparung auf einfache Weise zu fixieren, können die Aussparung und der Stabilisierungsstab komplementäre Querschnitte aufweisen, wobei dann der Stabilisierungsstab formschlüssig in der Aussparung aufgenommen ist. Hier bietet sich insbesondere jede Form an, die in Axialrichtung einen Hinterschnitt erzeugt, beispielsweise ein Querschnitt aus zwei Dreiecken, die mit der Spitze zueinander weisen, ähnlich der Seitenansicht eines Doppelkegels mit gegeneinander gerichteten Spitzen.In order to fix the stabilizing bar in the recess in a simple manner, the recess and the stabilizing bar can have complementary cross sections, the stabilizing bar then being received in the recess in a form-fitting manner. In particular, any shape that produces an undercut in the axial direction is suitable here, for example a cross section of two triangles that point towards one another with their tips, similar to the side view of a double cone with tips pointing towards one another.

Bei geradlinig verlaufenden Aussparungen lässt sich ein derartig geformter Stabilisierungsstab vom Rand des Heizelements in die Aussparung einschieben, ohne dass das Heizelement dabei verformt werden müsste.In the case of recesses running in a straight line, a stabilizing rod shaped in this way can be pushed into the recess from the edge of the heating element without the heating element having to be deformed in the process.

Vorzugsweise sind Stabilisierungsstäbe in allen Aussparungen angeordnet.Stabilizing bars are preferably arranged in all recesses.

In einer anderen Variante verläuft zumindest eine Aufnahmeöffnung quer zu wenigstens einer Aussparung durch den Metallschaum des Heizelements.In another variant, at least one receiving opening runs transversely to at least one recess through the metal foam of the heating element.

Die Aufnahmeöffnungen sind in dieser Variante Löcher im Schaummaterial des Heizelements und daher umfangsmäßig vollständig vom Material des Heizelements umgeben. Sie sind zusätzlich zu den Aussparungen vorgesehen.In this variant, the receiving openings are holes in the foam material of the heating element and are therefore completely surrounded circumferentially by the material of the heating element. They are provided in addition to the recesses.

Die Aufnahmeöffnungen verlaufen vorzugsweise in gerader Linie, wobei sie sich durch mehrere Schaumstege erstrecken, die jeweils durch eine Aussparung voneinander beabstandet sind. Die Aussparungen unterbrechen somit die Aufnahmeöffnungen.The receiving openings preferably run in a straight line, extending through a plurality of foam ridges, each of which is spaced from one another by a recess. The recesses thus interrupt the receiving openings.

Vorzugsweise erstrecken sich die Aufnahmeöffnungen jeweils von einem Randabschnitt des Heizelements zu einem entgegengesetzten Randabschnitt des Heizelements, sodass die Stabilisierungsstäbe so weit in das Heizelement eingeschoben werden können, dass ihre Enden jeweils aus dem Heizelement herausragen. Dies ermöglicht zum einen ein einfaches Einbringen der Stabilisierungsstäbe in das Heizelement und zum anderen eine einfache Fixierung des Heizelements in einer Halterung über herausstehende Enden des Stabilisierungsstabs zur weiteren mechanischen Stabilisierung. Bei einem kreisrunden Heizelement folgen die Aufnahmeöffnungen insbesondere Kreissehnen.The receiving openings preferably each extend from an edge section of the heating element to an opposite edge section of the heating element, so that the stabilizing rods can be pushed into the heating element until their ends protrude from the heating element. On the one hand, this enables the stabilizing rods to be easily introduced into the heating element and, on the other hand, the heating element can be easily fixed in a holder via protruding ends of the stabilizing rod for further mechanical stabilization. In the case of a circular heating element, the receiving openings follow, in particular, chords of a circle.

Zur Herstellung der Aufnahmeöffnungen im Schaummaterial des Heizelements kann beispielsweise Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden eingesetzt werden, analog zur Fertigung der Aussparungen.Laser cutting or water jet cutting, for example, can be used to produce the receiving openings in the foam material of the heating element, analogously to the production of the recesses.

Die Verwendung von exakt zwei Stabilisierungsstäben hat sich fertigungstechnisch und aus Gewichtsgründen als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Stabilisierungsstäbe quer zu der oder den Aussparungen verlaufen. Es könnten aber auch drei oder mehr Stabilisierungsstäbe vorgesehen sein.The use of exactly two stabilizing rods has proven to be advantageous in terms of production technology and for reasons of weight if the stabilizing rods run transversely to the cutout or cutouts. However, three or more stabilizing bars could also be provided.

Das Heizelement kann auf einer in die Aussparung weisenden Innenseite in einem Austrittsbereich der Aufnahmeöffnung zumindest einen Vorsprung aufweisen, insbesondere einen die Aufnahmeöffnung ringförmig umgebenden Vorsprung. Alternativ oder zusätzlich kann das Heizelement an wenigstens einer Stirnseite entlang der Aufnahmeöffnung einen Vorsprung haben.The heating element can have at least one projection on an inner side pointing into the recess in an exit region of the receiving opening, in particular a projection surrounding the receiving opening in a ring shape. Alternatively or additionally, the heating element can have a projection on at least one end face along the receiving opening.

Ist ein Vorsprung auf einer Stirnseite vorgesehen, ist das Heizelement im Bereich der Aufnahmeöffnungen axial verdickt. Ein derartiger Vorsprung erstreckt sich beispielsweise entlang der kompletten Aufnahmeöffnung.If a projection is provided on an end face, the heating element is axially thickened in the area of the receiving openings. Such a projection extends, for example, along the entire receiving opening.

Indem in einem oder mehreren dieser Bereiche mehr Material bereitgestellt wird, lässt sich ein Ausgleich dafür schaffen, dass in den Aufnahmeöffnungen selbst Material des Heizelements entfernt wurde, um den gewünschten elektrischen Widerstand der Schaumstege zu erhalten.Providing more material in one or more of these areas compensates for the removal of heating element material in the receiving openings themselves to obtain the desired electrical resistance of the foam ridges.

Um den elektrischen Widerstand des Heizelements im Bereich der Aufnahmeöffnungen an den Widerstand im Bereich abseits der Aufnahmeöffnungen anzugleichen und eine gleichmäßige Heizwirkung aufrechtzuerhalten, kann das Volumen des zumindest einen Vorsprungs, welcher einer Aufnahmeöffnung zugeordnet ist, beispielsweise dem Volumen der Aufnahmeöffnung entsprechen. Erstreckt sich die Aufnahmeöffnung quer zu einem Schaumsteg, so sind vorzugsweise an den entgegengesetzten Mündungen des durch diesen Schaumsteg verlaufenden Abschnitts der Aufnahmeöffnung Vorsprünge vorgesehen, die zusammen den stromdurchflossenen Querschnitt erhöhen und an den Querschnitt im Schaumsteg entfernt von der Aufnahmeöffnung angleichen. Alternativ entspricht insbesondere das Volumen aller Vorsprünge zusammen dem Gesamtvolumen der Aufnahmeöffnungen.In order to adjust the electrical resistance of the heating element in the area of the receiving openings to the resistance in the area away from the receiving openings and to maintain a uniform heating effect, the volume of the at least one projection, which is assigned to a receiving opening, can correspond to the volume of the receiving opening, for example. If the receiving opening extends transversely to a foam web, the opposite is preferred th mouths of the section of the receiving opening running through this foam web are provided with projections, which together increase the cross-section through which current flows and match it to the cross-section in the foam web remote from the receiving opening. Alternatively, in particular the volume of all the projections together corresponds to the total volume of the receiving openings.

Die Stabilisierungsstruktur kann wenigstens ein Stabilisierungselement umfassen, das wenigstens eine Öffnung aufweist, durch die ein Stabilisierungsstab hindurchragt, wobei das Stabilisierungselement in einer Aussparung angeordnet ist.The stabilization structure can comprise at least one stabilization element which has at least one opening through which a stabilization rod protrudes, the stabilization element being arranged in a recess.

Für diese Variante, also der Variante mit einem in der Aussparung liegenden, längs derselben verlaufenden Stabilisierungselement gilt: Da normalerweise mehrere Aussparungen vorgesehen sind, um einen stark gewundenen Strompfad herstellen zu können, sind meist mehrere Stabilisierungselemente, insbesondere 3 bis 10 Stabilisierungselemente, vorhanden. Insbesondere ist in allen Aussparungen, die auf dem Verlauf des Stabilisierungsstabs liegen, jeweils ein Stabilisierungselement eingesetzt.For this variant, i.e. the variant with a stabilizing element lying in the recess and running along it, the following applies: since several recesses are normally provided in order to be able to produce a highly tortuous current path, there are usually several stabilizing elements, in particular 3 to 10 stabilizing elements. In particular, a stabilizing element is used in all recesses that lie along the course of the stabilizing bar.

Die Stabilisierungselemente können in ihrer Form an die Vorsprünge an der Innenseite der Aussparungen angepasst sein, sodass sie formschlüssig in die jeweilige Aussparung eingesetzt werden können.The shape of the stabilizing elements can be adapted to the projections on the inside of the recesses, so that they can be inserted into the respective recess with a positive fit.

In der einfachsten Ausführung ist das Stabilisierungselement ein ringförmiger Abstandshalter, dessen Außendurchmesser kleiner oder gleich der axialen Dicke des Heizelements ist.In the simplest embodiment, the stabilizing element is an annular spacer whose outer diameter is less than or equal to the axial thickness of the heating element.

Vorzugsweise ist aber zumindest ein Stabilisierungselement vorhanden, das für jeden Stabilisierungsstab eine Öffnung aufweist, sodass auch in der Richtung senkrecht zur Längserstreckung der Stabilisierungsstäbe eine erhöhte Stabilität erreicht wird.However, there is preferably at least one stabilizing element which has an opening for each stabilizing bar, so that increased stability is also achieved in the direction perpendicular to the longitudinal extension of the stabilizing bars.

Wenigstens ein Stabilisierungselement kann eine Stabilisierungsplatte ein. Eine Ebene der Stabilisierungsplatte ist insbesondere parallel zur Axialrichtung ausgerichtet.At least one stabilizing element can be a stabilizing plate. A plane of the stabilizing plate is in particular aligned parallel to the axial direction.

Selbstverständlich sollte die Stabilisierungsstruktur gegenüber dem Heizelement elektrisch isoliert sein.Of course, the stabilizing structure should be electrically isolated from the heating element.

Die Stabilisierungsstäbe können aus einer Keramik bestehen, aber auch aus einem Metall. In letzterem Fall wird die elektrische Isolierung beispielsweise eine isolierende Beschichtung oder ein Überzug aus einem isolierenden textilen Gewebe eingesetzt.The stabilizing rods can consist of a ceramic, but also of a metal. In the latter case, the electrical insulation is used, for example, an insulating coating or a cover made of an insulating textile fabric.

Das oder die Stabilisierungselement(e) können ebenfalls aus einem beschichteten Metall bestehen, aus Gewichtsgründen wird hier aber vorzugsweise eine Keramik eingesetzt.The stabilizing element(s) can also consist of a coated metal, but a ceramic is preferably used here for reasons of weight.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrere Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:

  • - 1 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer ersten Variante;
  • - 2 eine schematische Explosionsdarstellung eines Heizelements einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung;
  • - 3 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer zweiten Variante;
  • - 4 eine schematische Draufsicht des Heizelements der Heizvorrichtung aus 1;
  • - 5 und 6 einen vergrößerten Ausschnitt des Heizelements aus 4;
  • - 7 und 8 verschiedene Varianten eines Stabilisierungselements der Heizvorrichtung aus 1;
  • - 9 eine schematische Darstellung eines Heizelements mit einer daran montierten Stabilisierungsstruktur einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;
  • - 10 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer dritten Variante;
  • - 11 eine schematische Schnittansicht der Heizvorrichtung aus 10 entlang der Linie XI-XI;
  • - 12 eine schematische Schnittansicht der Heizvorrichtung aus 10 entlang der Linie XII-XII;
  • - 13 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer vierten Variante;
  • - 14 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer fünften Variante;
  • - 15 eine schematische Schnittansicht der Heizvorrichtung aus 14 entlang der Linie XV-XV;
  • - 16 eine schematische Draufsicht des Heizelements der Heizvorrichtung aus 14;
  • - 17 eine schematische Schnittansicht des Heizelements aus 16 entlang der Linie XVII-XVII; und
  • - 18 eine schematische Darstellung eines Schrittes der Fertigung der Heizvorrichtung aus 14.
The invention is described in more detail below using several exemplary embodiments with reference to the attached figures. In the figures show:
  • - 1 a schematic plan view of a heating device according to the invention in a first variant;
  • - 2 a schematic exploded view of a heating element of an electrical heating device according to the invention;
  • - 3 a schematic plan view of a heating device according to the invention in a second variant;
  • - 4 Figure 12 shows a schematic top view of the heating element of the heating device 1 ;
  • - 5 and 6 an enlarged section of the heating element 4 ;
  • - 7 and 8th different variants of a stabilizing element of the heating device 1 ;
  • - 9 a schematic representation of a heating element with a stabilization structure mounted thereon of a heating device according to the invention;
  • - 10 a schematic plan view of a heating device according to the invention in a third variant;
  • - 11 a schematic sectional view of the heating device 10 along line XI-XI;
  • - 12 a schematic sectional view of the heating device 10 along line XII-XII;
  • - 13 a schematic plan view of a heating device according to the invention in a fourth variant;
  • - 14 a schematic plan view of a heating device according to the invention in a fifth variant;
  • - 15 a schematic sectional view of the heating device 14 along line XV-XV;
  • - 16 Figure 12 shows a schematic top view of the heating element of the heating device 14 ;
  • - 17 a schematic sectional view of the heating element 16 along line XVII-XVII; and
  • - 18 a schematic representation of a step in the manufacture of the heating device 14 .

Gleiche Bezugszeichen benennen jeweils identische oder im Wesentlichen identische Komponenten und Bauteile. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht immer alle identischen Komponenten mit Bezugszeichen versehen.The same reference symbols designate identical or essentially identical components and parts. For reasons of clarity, not all identical components are always provided with reference numbers.

1 zeigt eine elektrische Heizvorrichtung 10 eines nicht näher dargestellten Abgassystems eines Fahrzeugs in einer ersten Variante. 1 shows an electric heating device 10 of an exhaust system of a vehicle, not shown in detail, in a first variant.

Die Heizvorrichtung 10 umfasst ein elektrisches Heizelement 12 aus einem offenporigen Metallschaum. Die entgegengesetzten Stirnseiten 14, 16 der Scheibe sind in einer Axialrichtung A um eine Höhe h des Heizelements 12 beabstandet (siehe 2). Das Heizelement 12 ist scheibenförmig, d.h. sein Durchmesser ist größer als seine axiale Höhe h.The heating device 10 includes an electric heating element 12 made of an open-pore metal foam. The opposite faces 14, 16 of the disk are spaced apart in an axial direction A by a height h of the heating element 12 (see Fig 2 ). The heating element 12 is disc-shaped, ie its diameter is greater than its axial height h.

Die Heizvorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, in einer Abgasleitung eines Abgassystems eines Fahrzeugs angeordnet zu werden, z.B. stromaufwärts eines Katalysators, um das sie durchströmende Abgas beim Kaltstart aufzuheizen und den Katalysator schnell auf seine Betriebstemperatur zu bringen.The heater 10 is intended to be placed in an exhaust pipe of a vehicle's exhaust system, e.g.

Es ist möglich, das Heizelement 12 mit einer abgasreinigenden Beschichtung, beispielsweise einer katalytisch wirkenden Beschichtung, zu versehen.It is possible to provide the heating element 12 with an exhaust gas cleaning coating, for example a catalytically active coating.

Im in einer Abgasleitung montierten Zustand ist das Heizelement 12 quer zum Abgasstrom angeordnet, sodass das Abgas durch die Stirnseiten 14, 16 strömt. Die Heizvorrichtung 10 inklusive einer angedeuteten Halterung 18, die das Heizelement 12 umfangsmäßig umgibt, füllt den Querschnitt des Abgasrohres im Wesentlichen aus.When installed in an exhaust gas line, the heating element 12 is arranged transversely to the exhaust gas flow, so that the exhaust gas flows through the end faces 14, 16. The heating device 10, including an indicated holder 18, which surrounds the heating element 12 circumferentially, essentially fills the cross section of the exhaust gas pipe.

Das Heizelement 12 ist mit zwei Elektroden 20 elektrisch leitend verbunden, die an der Halterung 18 angeordnet und mit nicht dargestellten elektrischen Anschlussleitungen verbunden sind, sodass Strom durch das Heizelement 12 geleitet werden kann. Strömt das Abgas durch das Heizelement 12, während dieses von Strom durchflossen und dadurch erhitzt wird, gibt es Wärme an das Abgas ab und erhitzt dieses. Der Stromfluss durch die Heizvorrichtung 10 folgt einem vorgegebenen Strompfad von einer der Elektroden 20 durch das Heizelement 12 zur anderen Elektrode 20.The heating element 12 is electrically conductively connected to two electrodes 20 which are arranged on the holder 18 and are connected to electrical connecting lines, not shown, so that current can be conducted through the heating element 12 . If the exhaust gas flows through the heating element 12 while current is flowing through it and is being heated thereby, it gives off heat to the exhaust gas and heats it up. The current flow through the heating device 10 follows a predetermined current path from one of the electrodes 20 through the heating element 12 to the other electrode 20.

Der Strompfad durch das Heizelement 12 ist durch Aussparungen 22 im Metallschaum definiert, die den Weg des elektrischen Stroms durch das Heizelement 12 vorgeben.The current path through the heating element 12 is defined by cutouts 22 in the metal foam, which specify the path of the electric current through the heating element 12 .

Die Aussparungen 22 sind hier schlitzförmig und parallel, wobei das Heizelement 12 an den Aussparungen 22 axial vollständig durchtrennt ist, aber an keiner Stelle radial komplett unterbrochen ist. An wechselseitig gegenüberliegenden Randabschnitten bleibt eine durchgehende Verbindung bestehen, sodass das Heizelement 12 ein einstückiges Bauteil mit einer Mäanderstruktur ist. In diesem Beispiel ergibt sich daher ein mäanderförmiger Strompfad durch das Heizelement 12.The recesses 22 are slot-shaped and parallel here, with the heating element 12 being completely severed axially at the recesses 22 but not being completely interrupted radially at any point. A continuous connection remains on mutually opposite edge sections, so that the heating element 12 is a one-piece component with a meander structure. In this example, there is therefore a meandering current path through the heating element 12.

Selbstverständlich könnten die Aussparungen 22 im Heizelement 12 auch in anderer Form gewählt sein, sodass sich beispielsweise ein spiralförmig gewundener Strompfad ergibt (nicht dargestellt).Of course, the cutouts 22 in the heating element 12 could also be selected in a different form, so that a spirally wound current path results, for example (not shown).

Zwischen benachbarten Aussparungen 22 sind Schaumstege 24 gebildet, durch die der elektrische Strom durch das Heizelement 12 fließt. Die Querschnittsfläche dieser Schaumstege 24 bestimmt unter anderem den elektrischen Widerstand des Heizelements 12.Foam webs 24 are formed between adjacent recesses 22 , through which the electric current flows through the heating element 12 . The cross-sectional area of these foam webs 24 determines, among other things, the electrical resistance of the heating element 12.

In diesem Beispiel ist der Metallschaum des Heizelements 12 umfangsmäßig umlaufend in einem Randbereich 26 verdichtet, um dort den elektrischen Widerstand und damit die Erwärmung zu reduzieren.In this example, the metal foam of the heating element 12 is compressed around the circumference in an edge region 26 in order to reduce the electrical resistance there and thus the heating.

Das Heizelement 12 wird durch eine Stabilisierungsstruktur 28 mechanisch stabilisiert. Die Stabilisierungsstruktur 28 umfasst Stabilisierungsstäbe 30 und Stabilisierungselemente 32, die in dieser Variante Stabilisierungsplatten 33 sind (siehe im Detail 2).The heating element 12 is mechanically stabilized by a stabilization structure 28 . The stabilizing structure 28 comprises stabilizing rods 30 and stabilizing elements 32, which in this variant are stabilizing plates 33 (see in detail 2 ).

In diesem Beispiel sind genau zwei Stabilisierungsstäbe 30 sowie für jede der Aussparungen 22 eine Stabilisierungsplatte 33 vorgesehen.In this example, exactly two stabilizing rods 30 and one stabilizing plate 33 are provided for each of the recesses 22 .

Jede der Stabilisierungsplatten 33 weist für jeden der Stabilisierungsstäbe 30 eine Öffnung 34 auf, und hat somit hier also genau zwei Öffnungen 34 (siehe auch 7 und 8).Each of the stabilizing plates 33 has an opening 34 for each of the stabilizing rods 30, and thus has exactly two openings 34 here (see also 7 and 8th ).

Im Heizelement 12 ist für jeden der Stabilisierungsstäbe 30 eine Aufnahmeöffnung 36 ausgebildet, die sich in einer Ebene parallel zu den Stirnseiten 14, 16 und senkrecht zur Axialrichtung A erstreckt und durch den Metallschaum des Heizelements 12 verläuft. Hier verlaufen die Aufnahmeöffnungen 36 als Kreissehnen von einem Randabschnitt 37 zu einem entgegengesetzten Randabschnitt 37 des Heizelements 12.A receiving opening 36 is formed in the heating element 12 for each of the stabilizing rods 30 , which opening extends in a plane parallel to the end faces 14 , 16 and perpendicular to the axial direction A and runs through the metal foam of the heating element 12 . Here, the receiving openings 36 run as chords of a circle from one edge section 37 to an opposite edge section 37 of the heating element 12.

Die Aufnahmeöffnungen 36 sind beispielsweise durch Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden als Durchgangsöffnungen durch den Metallschaum des Heizelements 12 hergestellt.The receiving openings 36 are made, for example, by laser cutting or water jet cut as through-openings through the metal foam of the heating element 12 produced.

In den Aussparungen 22 sind die Aufnahmeöffnungen 36jeweils unterbrochen.The receiving openings 36 are each interrupted in the recesses 22 .

Die Stabilisierungsplatten 33 sind so in die Aussparungen 22 eingesetzt, dass ihre Fläche parallel zur Axialrichtung A verläuft und die Öffnungen 34 in den Austrittsbereichen 38 der Aufnahmeöffnungen 36 an den zur Aussparung 22 weisenden Innenseiten 40 des Aussparungen 22 mit den Aufnahmeöffnungen 36 fluchten (siehe auch 9).The stabilizing plates 33 are inserted into the recesses 22 in such a way that their surface runs parallel to the axial direction A and the openings 34 in the exit regions 38 of the receiving openings 36 are aligned with the receiving openings 36 on the inner sides 40 of the recess 22 pointing towards the recess 22 (see also 9 ).

Die Stabilisierungsstäbe 30 sind durch die Aufnahmeöffnungen 36 und die Öffnungen 34 aller Stabilisierungsplatten 32 geführt.The stabilizing bars 30 are guided through the receiving openings 36 and the openings 34 of all stabilizing plates 32 .

Die Stabilisierungsstäbe 30 sind hier so lang, dass sie vollständig durch das Heizelement 12 hindurchragen und auf nicht näher dargestellte Weise für zusätzliche mechanische Stabilität in der Halterung 18 mechanisch fixiert sind.The stabilizing rods 30 are so long here that they protrude completely through the heating element 12 and are mechanically fixed in the holder 18 for additional mechanical stability in a manner that is not shown in detail.

Die Stabilisierungsstäbe 30 sind hier geradlinig und parallel zueinander angeordnet.The stabilizing rods 30 are arranged here in a straight line and parallel to one another.

Die Stabilisierungsstruktur 28, also hier sowohl die Stabilisierungsstäbe 30 als auch die Stabilisierungsplatten 33, sind elektrisch gegenüber dem Heizelement 12 isoliert. Dies erfolgt beispielsweise durch die Materialwahl, beispielsweise eine elektrisch isolierende Keramik, oder durch eine elektrisch isolierende Beschichtung oder beispielsweise auch einen elektrischen isolierenden Gewebeüberzug. Dies erlaubt insbesondere die Verwendung von Metallstäben für die Stabilisierungsstäbe 30.The stabilizing structure 28, that is to say here both the stabilizing rods 30 and the stabilizing plates 33, are electrically insulated from the heating element 12. This is done, for example, by the choice of material, for example an electrically insulating ceramic, or by an electrically insulating coating or, for example, an electrically insulating fabric cover. In particular, this allows the use of metal rods for the stabilizing rods 30.

Durch die Verwendung der Stabilisierungsstruktur 28 lässt sich die Höhe h des Heizelements 12 reduzieren, in diesem Beispiel auf etwa 15 mm. Hierzu haben sich Stabilisierungsstäbe 30 mit einem Durchmesser von etwa 2 bis 3 mm als ausreichend erwiesen.By using the stabilization structure 28, the height h of the heating element 12 can be reduced, in this example to approximately 15 mm. For this purpose, stabilizing rods 30 with a diameter of about 2 to 3 mm have proven to be sufficient.

Die 7 und 8 zeigen mögliche Formen für die Stabilisierungsplatten 33. Im Ermessen des Fachmanns ist die Form frei wählbar, wobei die Stabilisierungsplatte 33 einerseits eine möglichst geringe Fläche aufweisen soll, um das Gewicht gering zu halten, andererseits aber in ihren Abmessungen und ihrer Form so gewählt sein sollte, dass sie die in den Aussparungen 22 benachbarten Schaumstege 24 des Heizelements 12 verlässlich elektrisch gegeneinander isoliert. Insofern ist die trapezförmige Struktur gemäß 8 etwas leichter als die von 7.The 7 and 8th show possible shapes for the stabilizing plates 33. At the discretion of the person skilled in the art, the shape can be freely selected, with the stabilizing plate 33 on the one hand having the smallest possible area in order to keep the weight low, but on the other hand its dimensions and shape should be selected in such a way that that they reliably electrically insulate the foam webs 24 of the heating element 12 that are adjacent in the recesses 22 from one another. In this respect, the trapezoidal structure according to 8th slightly lighter than that of 7 .

Wie in 1 angedeutet ist, sind die Stabilisierungsplatten 33 beispielsweise in ihrer Form an die sich dadurch ergebende Form der Aussparung 22 angepasst sein und formschlüssig in der jeweiligen Aussparung 22 liegen.As in 1 is indicated, the shape of the stabilizing plates 33 can be adapted to the resulting shape of the recess 22 and lie in the respective recess 22 with a positive fit.

Auf diese Weise können die Stabilisierungsstangen 32 eine weitere Funktion erfüllen, nämlich eine zumindest teilweise Abdichtung der Aussparungen 22 gegen den Durchtritt von Abgas.In this way, the stabilizing rods 32 can fulfill a further function, namely an at least partial sealing of the recesses 22 against the passage of exhaust gas.

Mit Bezug auf die 4 bis 6 weisen in einer ersten Variante die Aussparungen 22 an den Austrittsbereichen 38 (Mündungen) der Aufnahmeöffnungen 36 in die Aussparungen 22 an jedem Schaumsteg 24 an wenigstens einer Innenseite 40, hier an beiden gegenüberliegenden Innenseiten 40, einen Vorsprung 42 auf. Der Vorsprung 42 bildet sozusagen eine radiale Verdickung des jeweiligen Schaumstegs 24 des Heizelements 12.With reference to the 4 until 6 In a first variant, the recesses 22 have a projection 42 on the exit areas 38 (mouths) of the receiving openings 36 into the recesses 22 on each foam web 24 on at least one inner side 40, here on both opposite inner sides 40. The projection 42 forms, so to speak, a radial thickening of the respective foam web 24 of the heating element 12.

Wie in 5 verdeutlicht ist, ist in diesem Beispiel das Volumen V1 aller Vorsprünge 42 zusammen in etwa gleich dem Volumen V2 der Aufnahmeöffnungen 36, sodass das in der Aufnahmeöffnung 36 fehlende Volumen des Metallschaums durch die Vorsprünge 42 ausgeglichen wird und somit der elektrische Widerstand der Schaumstege 24 und damit die Heizwirkung des Heizelements 12 durch die Aufnahmeöffnung 36 nicht verändert wird.As in 5 is illustrated, in this example the volume V 1 of all projections 42 together is approximately equal to the volume V 2 of the receiving openings 36, so that the volume of metal foam missing in the receiving opening 36 is compensated for by the projections 42 and thus the electrical resistance of the foam webs 24 and so that the heating effect of the heating element 12 is not changed by the receiving opening 36.

3 zeigt eine zweite Variante, um diesen Ausgleich zu erreichen. Hier sind die Aussparungen 22 als gleichförmig breite Schlitze ausgebildet, während die axiale Dicke der Schaumstege 24 zumindest einer der Stirnseiten 14, 16 entlang der Aufnahmeöffnungen 36 in jeweils einem Vorsprung 44 so weit erhöht ist, dass sich der beschriebene Volumenausgleich ergibt. 3 shows a second variant to achieve this balance. Here the recesses 22 are designed as slits of uniform width, while the axial thickness of the foam webs 24 of at least one of the end faces 14, 16 along the receiving openings 36 is increased in a projection 44 in each case to such an extent that the volume compensation described results.

Beide Varianten könnten auch kombiniert werden, wobei das Gesamtvolumen der Vorsprünge 42, 44 so zu wählen ist, dass das Volumen der Aufnahmeöffnungen 36 insgesamt kompensiert wird oder das Volumen pro Schaumsteg 24.Both variants could also be combined, with the total volume of the projections 42, 44 being selected such that the total volume of the receiving openings 36 is compensated, or the volume per foam web 24.

Die 10 bis 13 zeigen eine dritte und eine vierte Variante einer Heizvorrichtung 10.The 10 until 13 show a third and a fourth variant of a heating device 10.

Anders als bei den gerade beschriebenen Varianten umfasst die Stabilisierungsstruktur 28 hier insgesamt genau drei Stabilisierungsstäbe 30, und anstelle der Stabilisierungsplatten 33 sind als Stabilisierungselemente 32 Stabilisierungsringe 46 (siehe 13) und/oder ein stabförmiger Stabilisator 48 (siehe 10) in den Aussparungen 22 angeordnet.In contrast to the variants just described, the stabilization structure 28 here comprises a total of exactly three stabilization rods 30, and instead of the stabilization plates 33, stabilization rings 46 are used as stabilization elements 32 (see 13 ) and/or a rod-shaped stabilizer 48 (see 10 ) arranged in the recesses 22.

Die Stabilisierungsringe 46 haben einen relativ kleinen Durchmesser, der hier in etwa der axialen Höhe h des Heizelements 12 entspricht, und besitzen jeweils nur eine einzige Öffnung 34 (siehe auch 12).The stabilizing rings 46 have a relatively small diameter, which corresponds here approximately to the axial height h of the heating element 12, and each have only a single opening 34 (see also 12 ).

Stabilisierungselemente 32 können für jeden der Stabilisierungsstäbe 30 in jeder Aussparung 22 vorhanden sein, es können aber auch nur an ausgewählten Stellen Stabilisierungselemente 32 platziert sein, wie die 10 und 13 andeuten.Stabilizing elements 32 can be present for each of the stabilizing rods 30 in each recess 22, but stabilizing elements 32 can also be placed only at selected locations, such as FIG 10 and 13 imply.

In der in 10 gezeigten dritten Variante ist zusätzlich zu einigen Stabilisierungsringen 46 noch ein einzelner stabförmiger Stabilisator 48 vorhanden, der in eine der Aussparungen 22 eingesetzt ist und der im Wesentlichen genauso lang ist wie die Aussparung 22. Analog zu den oben beschriebenen Stabilisierungsplatten 33 weist der Stabilisator 48 für jeden der Stabilisierungsstäbe 30 eine eigene Öffnung 34 auf, hat hier also drei Öffnungen 34, durch die jeweils einer der Stabilisierungsstäbe 30 hindurchragt.in the in 10 In the third variant shown, in addition to some stabilizing rings 46, there is also a single rod-shaped stabilizer 48 which is inserted into one of the recesses 22 and which is essentially the same length as the recess 22. Analogously to the stabilizing plates 33 described above, the stabilizer 48 has for each the stabilizing rods 30 have their own opening 34, so here it has three openings 34, through which one of the stabilizing rods 30 protrudes.

In der in 13 gezeigten vierten Variante sind nur Stabilisierungsringe 46, also weder Stabilisierungsplatten 33 noch Stabilisatoren 48, in die Aussparungen 22 eingesetzt.in the in 13 Fourth variant shown are only stabilizing rings 46, so neither stabilizing plates 33 nor stabilizers 48, are used in the recesses 22.

Die 14 bis 18 zeigen eine fünfte Variante einer Heizvorrichtung 10.The 14 until 18 show a fifth variant of a heating device 10.

Hier werden die Aussparungen 22 gleichzeitig auch als Aufnahmeöffnungen 36 verwendet, sodass das Heizelement 12 keine zusätzlichen Aufnahmeöffnungen 36 aufweist. Analog zu dem in 10 gezeigten Stabilisator 48 werden hier die Stabilisierungsstäbe 30 jeweils vom Rand des Heizelements 12 in eine der Aussparungen 22 eingeschoben (siehe auch 18).Here, the recesses 22 are also used at the same time as receiving openings 36 so that the heating element 12 does not have any additional receiving openings 36 . Analogous to the in 10 With the stabilizer 48 shown, the stabilizing rods 30 are each pushed into one of the recesses 22 from the edge of the heating element 12 (see also 18 ).

Hier ist für jede Aussparung 22 ein eigener Stabilisierungsstab 30 vorgesehen.A separate stabilizing rod 30 is provided for each recess 22 here.

Der Querschnitt der Aussparungen 22 und der der Stabilisierungsstäbe 30 ist komplementär gewählt, sodass die Stabilisierungsstäbe 30 formschlüssig in den Aussparungen 22 angeordnet sind und die Aussparungen 22 gegenüber Abgasdurchtritt verschließen.The cross section of the recesses 22 and that of the stabilizing rods 30 is chosen to be complementary, so that the stabilizing rods 30 are arranged in a form-fitting manner in the recesses 22 and close the recesses 22 against the passage of exhaust gas.

Wie die 15 und 17 zeigen, ist hier ein entlang der Aussparung 22 gleichbleibender, doppelkegeliger Querschnitt mit zueinander gewandten Kegelspitzen gewählt, der zu den Stirnseiten 14, 16 jeweils einen Hinterschnitt bildet, der den Stabilisierungsstab 30 in der Aussparung 22 hält. Andere geeignete Querschnittsformen sind natürlich auch verwendbar.As the 15 and 17 show, a double-conical cross-section that remains constant along the recess 22 with cone tips facing each other is selected, which forms an undercut on the end faces 14, 16 that holds the stabilizing rod 30 in the recess 22. Of course, other suitable cross-sectional shapes can also be used.

Die Stabilisierungsstruktur 28 besteht in dieser Variante nur aus den Stabilisierungsstäben 30.In this variant, the stabilizing structure 28 consists only of the stabilizing rods 30.

Die Stabilisierungsstäbe 30 sind hier jeweils so lang wie die Aussparungen 22 gewählt.The stabilizing rods 30 are each selected here to be as long as the recesses 22 .

Sämtliche Merkmale der einzelnen Varianten lassen sich im Ermessen des Fachmanns frei gegeneinander austauschen oder miteinander kombinieren.All of the features of the individual variants can be freely interchanged or combined with one another at the discretion of the person skilled in the art.

Claims (10)

Elektrische Heizvorrichtung eines Abgassystems, die quer zu einem Abgasstrom in einer Abgasleitung montierbar und von dem zu behandelnden Abgas axial durchströmbar ist, mit einem scheibenförmigen, elektrisch leitfähigen Heizelement (12) aus einem Metallschaum, das elektrisch mit zumindest zwei Elektroden (20) gekoppelt ist, wobei das Heizelement (12) eine stromaufwärts orientierte vordere Stirnfläche (14) und eine stromabwärts orientierte hintere Stirnfläche (16) aufweist, die in einer Axialrichtung (A) hintereinander liegen, und das Heizelement (12) eine oder mehrere axiale, schlitzförmige Aussparungen (22) aufweist, die einen gewundenen Strompfad durch das Heizelement (12) in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung (A) definieren, und mit einer Stabilisierungsstruktur (28) mit wenigstens zwei senkrecht zur Axialrichtung (A) verlaufenden Stabilisierungsstäben (30), wobei jeder Stabilisierungsstab (30) in seiner Längsrichtung (I) in einer senkrecht zur Axialrichtung (A) im Heizelement (12) verlaufenden Aufnahmeöffnung (36) aufgenommen ist.Electrical heating device of an exhaust gas system, which can be mounted in an exhaust pipe transversely to an exhaust gas flow and through which the exhaust gas to be treated can flow axially, with a disk-shaped, electrically conductive heating element (12) made of a metal foam, which is electrically coupled to at least two electrodes (20), wherein the heating element (12) has an upstream-oriented front end face (14) and a downstream-oriented rear end face (16) which lie one behind the other in an axial direction (A), and the heating element (12) has one or more axial, slot-shaped recesses (22 ) defining a tortuous current path through the heating element (12) in a plane perpendicular to the axial direction (A), and having a stabilizing structure (28) having at least two stabilizing bars (30) perpendicular to the axial direction (A), each stabilizing bar ( 30) is received in its longitudinal direction (I) in a receiving opening (36) running perpendicularly to the axial direction (A) in the heating element (12). Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest eine Aufnahmeöffnung (36) durch eine Aussparung (22) gebildet ist, sodass zumindest ein Stabilisierungsstab (30) in einer Aussparung (22) angeordnet ist.heating device after claim 1 , wherein at least one receiving opening (36) is formed by a recess (22), so that at least one stabilizing rod (30) is arranged in a recess (22). Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest eine Aufnahmeöffnung (36) quer zu zumindest einer Aussparung (22) durch den Metallschaum des Heizelements (12) verläuft.heating device after claim 1 wherein at least one receiving opening (36) runs transversely to at least one recess (22) through the metal foam of the heating element (12). Heizvorrichtung nach Anspruch 3, wobei sich die Aufnahmeöffnungen (36) von einem Randabschnitt (37) des Heizelements (12) zu einem entgegengesetzten Randabschnitt (37) des Heizelements (12) erstrecken.heating device after claim 3 wherein the receiving openings (36) extend from an edge portion (37) of the heating element (12) to an opposite edge portion (37) of the heating element (12). Heizvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Heizelement (12) auf einer in die Aussparung (22) weisenden Innenseite (40) in einem Austrittsbereich (38) der Aufnahmeöffnung (36) zumindest einen Vorsprung (42) hat, insbesondere einen die Aufnahmeöffnung (36) ringförmig umgebenden Vorsprung (42), und/oder das Heizelement (12) an wenigstens einer Stirnseite (14, 16) entlang der Aufnahmeöffnung (36) einen Vorsprung (44) aufweist.heating device after claim 3 or 4 , wherein the heating element (12) has at least one projection (42) on an inner side (40) pointing into the recess (22) in an outlet region (38) of the receiving opening (36), in particular a projection (42) annularly surrounding the receiving opening (36) 42), and/or the heating element (12) has a projection (44) on at least one end face (14, 16) along the receiving opening (36). Heizvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Volumen (V1) des zumindest einen Vorsprungs (42), welcher einer Aufnahmeöffnung (36) zugeordnet ist, dem Volumen (V2) der Aufnahmeöffnung (36) entspricht und/oder dass das Volumen (V1) aller Vorsprünge (42) zusammen dem Gesamtvolumen (V2) der Aufnahmeöffnungen (36) entspricht.heating device after claim 5 , wherein the volume (V 1 ) of the at least one projection (42) which is associated with a receiving opening (36), corresponds to the volume (V 2 ) of the receiving opening (36) and/or that the volume (V 1 ) of all projections (42) together corresponds to the total volume (V 2 ) of the receiving openings (36). Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stabilisierungsstruktur (28) wenigstens ein Stabilisierungselement (32) umfasst, das wenigstens eine Öffnung (34) aufweist, durch die ein Stabilisierungsstab (30) hindurchragt, wobei das Stabilisierungselement (32) in einer Aussparung (22) angeordnet ist.Heating device according to one of the preceding claims, wherein the stabilizing structure (28) comprises at least one stabilizing element (32) which has at least one opening (34) through which a stabilizing rod (30) protrudes, the stabilizing element (32) being located in a recess (22 ) is arranged. Heizvorrichtung nach Anspruch 7, wobei zumindest ein Stabilisierungselement (32) vorhanden ist, das für jeden Stabilisierungsstab (30) eine Öffnung (34) aufweist.heating device after claim 7 , wherein at least one stabilizing element (32) is present, which has an opening (34) for each stabilizing rod (30). Heizvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei zumindest ein Stabilisierungselement (32) eine Stabilisierungsplatte (33) ist.heating device after claim 7 or 8th , wherein at least one stabilizing element (32) is a stabilizing plate (33). Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stabilisierungsstruktur (28) gegenüber dem Heizelement (12) elektrisch isoliert ist.Heating device according to one of the preceding claims, in which the stabilizing structure (28) is electrically insulated from the heating element (12).
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