DE20121115U1 - Elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer korrosiven Flüssigkeit in einem Kfz - Google Patents
Elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer korrosiven Flüssigkeit in einem KfzInfo
- Publication number
- DE20121115U1 DE20121115U1 DE20121115U DE20121115U DE20121115U1 DE 20121115 U1 DE20121115 U1 DE 20121115U1 DE 20121115 U DE20121115 U DE 20121115U DE 20121115 U DE20121115 U DE 20121115U DE 20121115 U1 DE20121115 U1 DE 20121115U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- heating
- heating device
- housing
- electric heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 19
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 title claims description 19
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title abstract 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 210000001331 nose Anatomy 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/78—Heating arrangements specially adapted for immersion heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
- F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
Description
EA01E005DEU/MS01S122/TW-Dr. Mm/ms/21.12.2001 Fritz Eichenauer GmbH & Co. KG, Georg-Todt-Straße 1-3, D-76870 Kandel
Elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer korrosiven Flüssigkeit in einem Kfz
Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer korrosiven Flüssigkeit, insbesondere Harnstofflösung, in einem Kfz.
Elektrische Heizeinrichtungen zum Beheizen von Flüssigkeiten in Kraftfahrzeugen sind in vielfältiger Weise bekannt. So offenbaren beispielsweise die DE 195 42 317, die EP 1036 930 und die EP 162 939 Heizeinrichtungen zum Erwärmen von Kraftstoff, bei welchen ein PTC-Heizelement direkt von Kraftstoff umspült wird. Diese Art der Beheizung ist zwar sehr effektiv, läßt sich aber nur einsetzen bei elektrisch nicht leitenden Flüssigkeiten, wie das insbesondere bei Diesel-Kraftstoff der Fall ist. Für andere zu beheizende Flüssigkeit im Kfz, beispielsweise Wasser oder insbesondere korrosive tfamstofflösung, welche elektrisch leitend sind, ist diese direkte, offene elektrische Beheizung nicht möglich. Speziell zur Beheizung von Kühlwasser sind beispielsweise aus der DE 100 14 011 und der DE 44 33 814 Heizeinrichtungen bekannt, bei welchen die durch
Zerrennerstraße23-25 DfS'i^S-Phrzljeirp .··. .; .··. .: .; .: '.fVstbaükltprläuhe 16852-750(BLZ66O 10075}
Telefon(07231)39840 Telehx'(07231J.3$8444\ ..' · · · "Sp>prka?s&fforzheim803812{BLZ66650085) Es gelten ausschließlich unseWA'tgsrheine-ri^efth'äftäediVtfJnge'n VAT Registration No. DE 144 180005
PTC-Heizelemente erzeugte Wärme über große Wärmeübertragungsflächen aus einem gut wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Aluminium, an die zu erwärmende Flüssigkeit abgegeben wird.
Bereits für die Erwärmung stehender Flüssigkeiten, wie sie beispielsweise im Wasserabscheider eines Diesel-Filters für Nutzfahrzeuge anfallen, sind diese bekannten Heizeinrichtungen aber nicht geeignet, da sie als Durchflußerhitzer konzipiert sind.
Ungeeignet sind derartige bekannte Heizeinrichtungen aber insbesondere auch zur Beheizung von Harnstofflösung, da diese sowohl elektrisch leitend ist als auch aufgrund des bei höheren Temperaturen freigesetzten Ammoniaks Metalle wie Aluminium, Kupfer oder Legierungen, welche diese Metalle enthalten, angreift. Hamstofflösung wird zur Verminderung der Stickoxidemission einer mit Luftüberschuß arbeitenden Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine benötigt. Hierbei wird durch die Selektiv-Catalytic-Reduction-Technologie (SCR) Stickoxid in elementaren Stickstoff und Wasserdampf umgewandelt. Dabei wird als Reduktionsmittel entweder gasförmiges Ammoniak (NH3), Ammoniak in wäßriger Lösung oder Harnstoff in wäßriger Lösung benötigt. Der Harnstoff dient dabei als Ammoniakträger, da sich aus Harnstoff durch Erwärmung Ammoniak leicht gewinnen läßt. Da sich die Stickoxidkonzentration im Abgas je nach Betriebszustand des Motors ständig ändert, muß die Zugabe des Reduktionsmittels zum Abgas permanent an die aktuelle Stickoxidkonzentration angepaßt werden. Dies geschieht mit Hilfe eines Dosiersystems, welches durch ein Motorkennfeld gesteuert wird.
Ein solches Dosiersystem weist als wesentliche Komponenten einen Hamstoffbehälter, eine Pumpe, einen Druckregler, einen Drucksensor, einen Filter und ein Dosierventil auf. Ein solches Dosiersystem ist an sich relativ einfach zu handhaben. Allerdings kristallisiert Hamstofflösung bei -110C, so daß unterhalb dieser Temperatur die Funktion des Dosiersystems beeinträchtigt wird. Deshalb müssen
Vorrichtungen zum Beheizen des Dosiersystems vorgesehen werden, um die Funktionsfähigkeit aller Systemkomponenten auch bei Umgebungstemperaturen unter -11 °C sicherzustellen.
Die DE 44 32 577 schlägt vor, zu diesem Zweck den Harnstoffbehälter zu isolieren und die zugehörige Flüssigkeitszuführleitung mit einem Rückspülventil zu versehen, um ein Einfrieren von Flüssigkeit in der Leitung zu verhindern. Die DE 199 33 798 schlägt vor, auf der Drucksensormembran des Drucksensors zusätzlich elektrische Heizwiderstände aufzubringen. Schließlich schlägt die DE 42 30 057 vor, das Ventilgehäuse des Dosiersystems dadurch zu beheizen, daß um das Gehäuse eine Heizdraht gewickelt oder eingelassen ist, welcher bevorzugt eine positive Temperaturcharakteristik aufweist.
Alle diese Maßnahmen können aber bei entsprechend tiefen Umgebungstemperaturen nicht verhindern, daß im Filter eine Kristallbildung von Harnstofflösung stattfindet. Eine Beheizung des Filtergehäuses entsprechend des Ventilgehäuses gemäß der DE 42 30 057 hat jedoch den Nachteil, daß wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes, aus welchem das Filtergehäuse besteht, nur ein ungenügender Wirkungsgrad erreicht werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Weg aufzuzeigen, wie auch bei tiefen Umgebungstemperaturen bei einem Kfz die Funktionsfähigkeit des Dosiersystems für Harnstofflösung sichergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Heizeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In Abkehr von dem vorstehend genannten Stand der Technik zum Beheizen von Harnstofflösung in einem Kfz ist bei einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizeinrichtung vorgesehen, daß im Betrieb ein metallisches Gehäuse, welches ein
Heizelement dicht umschließt, in die zu beheizende Flüssigkeit eintaucht. Das Gehäuse ist zum Schutz vor Korrosion mit einer anorganischen nicht-metallischen Schicht überzogen, welche als einen wesentlichen Bestandteil eines oder mehrere der Elemente B, C und/oder Si oder eine Verbindung, welche B, C und/oder Si enthält, enthält. Die Maßnahme, das Heizelement in einem metallischen Gehäuse vorzusehen, welches im Betrieb in die Flüssigkeit eintaucht, führt zu einem wesentlich besseren Wirkungsgrad, als die bekannten Lösungen zum Beheizen von Harnstofflösung.
Geeigneten Schichten zum Schutz des Gehäuses vor Korrosion sind neben einer amorphen, diamantartigen Kohlenstoffschicht insbesondere glasähnliche Siliciumoxidschichten, wobei aber auch Schichten auf der Basis von Siliciumnitrid, SiIiciumkarbid, Bornitrid oder Borkarbid in Frage kommen. Glasähnliche Siliciumoxidschichten lassen sich neben der nachstehend beschriebenen Abscheidung aus der Gasphase beispielsweise durch Aufsprühen eines Beschichtungs-Sols aus polykondensierten Silanen, wie beispielsweise in der DE 197 14 949 A1 beschrieben, erzeugen. Derartige Beschichtungs-Sole lassen sich kostengünstig erzeugen und daraus gebildete Beschichtungen gewähren einen zuverlässigen Schutz vor Korrosion. Insbesondere eine Beschichtung aus polykondensierten Silanen, welche nanoskalige Siliciumoxidpartikel, d.h., bevorzugt mit einem mittleren Teilchendurchmesser von weniger als 200 nm, insbesondere weniger als 100 nm, enthält, verfügt auch über eine vorteilhaft gute Wärmeleitfähigkeit.
Überraschenderweise gewährt eine solche aus leichten Elementen gebildete Schicht nicht nur einen zuverlässigen Schutz vor Korrosion durch Ammoniak und Harnstoff lösung, sondern verfügt auch über eine vergleichsweise gute thermische Leitfähigkeit, so daß die Wärmeankopplung des Heizelementes an die zu beheizende Flüssigkeit durch die Schicht nicht merklich behindert ist.
Bevorzugt ist die Schicht aus einer Gasphase abgeschieden, da sich auf diese Art und Weise besonders dünne Schichten erzeugen lassen. Je dicker nämlich
-5-
die Schicht ist, welche das Gehäuse überzieht, desto schlechter ist notwendigerweise die Wärmeankopplung des Heizelementes an die korrosive Flüssigkeit. Es ist deshalb vorteilhaft, die Schicht so dünn wie möglich auszubilden, wobei selbstverständlich gewährleistet sein muß, daß das Gehäuse in jenem Bereich, in welchem es im Betrieb in die Flüssigkeit eintaucht, lückenlos mit der Schicht überzogen ist. Bevorzugt weist die Schicht eine Dicke von weniger als 20 pm, besonders bevorzugt weniger als 10 pm auf.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Schicht mittels Chemical Vapor Deposition CVD, insbesondere Plasma Aided Chemical Vapor Deposition PACVD, abgeschieden ist. Diese Beschichtungsverfahren erzeugen vorteilhaft auf dem metallischen Gehäuse gut haftende Schichten. Insbesondere ermöglichen diese Beschichtungsverfahren auch ein Aufbringen der Schicht mit wirtschaftlichen Abscheideraten. Bei dem PACVD-Verfahren werden die abzuscheidenden Materialien gasförmig in eine Vakuumkammer eingeleitet. Die eingeleiteten gasförmigen Materialien werden dann in einem Plasma aktiviert, beispielsweise durch eine elektrische Hochfrequenzentladung, so daß sich die Beschichtungen abscheiden. Zum Erzeugen einer diamantähnlichen amorphen Kohlenstoffschicht werden gasförmige Kohlenwasserstoffe, zur Erzeugung einer amorphen Siliciumoxidschicht Silane eingeleitet. Zum Erzeugen einer organisch modifizierten Siliciumoxidschicht, welche aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften besonders gut haftet und daher bevorzugt ist, werden die Silane unter Zugabe von Sauerstoff eingeleitet, wobei der Sauerstoffanteil nicht zur vollständigen Umsetzung zu Siliciumdioxid ausreicht, wie in der DE 195 23 442 beschrieben. Bevorzugt ist die Schicht im wesentlichen amorph. Eine im wesentlichen amorphe Schicht, welche also durchaus bereichsweise einige Kristallitte enthalten kann, weist vorteilhaft eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und eine erhöhte Elastizität auf. Im wesentlichen amorph ist dabei so zu verstehen, daß diese Materialeigenschaften von dem amorphen Anteil der Schicht bestimmt sind.
-6-
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse aus einem Material gefertigt ist, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 50 Watt pro Meter und Kelvin, vorzugsweise mindestens 100 Watt pro Meter und Kelvin beträgt. Vorteilhaft gewährleistet ein Gehäuse, welches aus einem Material mit einer solchen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, eine günstige Ankopplung des Heizelementes an die zu beheizende korrosive Flüssigkeit. Derartige Wärmeleitfähigkeiten findet man insbesondere bei Aluminium und Kupfer oder Legierungen, welche zumindest eines dieser Metalle enthalten. Insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen bieten darüberhinaus den Vorteil, sich leicht verarbeiten zu lassen, so daß Aluminium und Aluminiumlegierungen als Material für das Gehäuse bevorzugt sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1
Figur 2
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung,
ein Heizeinsatz der in Figur 1 gezeigten Heizeinrichtung,
Figur 2a den in Figur 2 gezeigten Heizeinsatz in einer Explosionszeichnung,
Figur 3 die in Figur 1 gezeigte Heizeinrichtung in einer Seitenansicht, und
Figur 4 die in Figur 1 und 3 gezeigte Heizeinrichtung entlang der Schnittli-
nie A-A.
Das Gehäuse 6 der in Figur 1 gezeigten Heizeinrichtung ist ein Fließpreßteil aus einem gut wärmeleitenden Material wie beispielsweise Aluminium. Im Inneren des Gehäuses 6 ist der in Figuren 2 und 2a gezeigte Heizeinsatz 20 angeordnet. Das Gehäuse 6 ist mit einer Schicht 19 überzogen, welche eine Korrosion durch die zu erwärmende Harnstofflösung verhindert. Bei der Schicht 19 handelt es sich um
• ·
-7-
eine mittels PACVD abgeschiedene organisch modifizierte Siliciumoxidbeschichtung mit einer Dicke von 3 pm bis 5 pm. Diese transparente Beschichtung ist eine Mischstruktur aus Siliciumoxidpartikeln und organischen Strukturkomponenten. Diese organischen Strukturkomponenten verleihen der Schicht 19 eine hohe EIastizität, so daß auch bei einer im Betrieb der Heizeinrichtung unvermeidlich auftretenden thermischen Ausdehnung des Gehäuses 6 ein zuverlässiges Anhaften der Schicht 19 gewährleistet und insbesondere eine Rißbildung vermieden ist.
Figur 2a zeigt den Aufbau des Heizeinsatzes 20 in einer Explosionszeichnung im Detail. Der Heizeinsatz 20 verfügt als zentrales Bauelement über zwei Heizelemente 3, wobei selbstverständlich auch eine größere oder geringere Anzahl von Heizelementen vorgesehen sein kann, welche von einem Montagerahmen 2 aus Kunststoff in ihrer Position fixiert sind. Die Heizelemente 3 stehen in leitender Verbindung mit dem Aluminiumprofil 1, welches mindestens ein, bevorzugt zwei Drahtanschlüsse 7 aufweist, welche bevorzugt den Minusanschluß darstellen.
Das Aluminiumprofil 1 weist Längsnuten 8 zur Aufnahme der Drahtanschlüsse 7 auf. Ein Messingblech 4 mit angeformten Anschlußelementen 12 bedeckt die Heizelemente 3 als Plusanschluß. Zwischen dem Messingblech 4 und dem umgebenden Gehäuse 6 befindet sich ein abschließender Isolierstreifen 5 aus Aluminiumoxid.
Wie man insbesondere in Figur 2 erkennt, hält der Montagerahmen 2 die einzelnen Komponenten vor dem Einbringen in das Gehäuse 6 zusammen. Der Montagerahmen 2 hat dazu auf seiner Vorderseite eine hakenförmige Nase 10, welche nach unten in Richtung des Aluminiumprofils 1 weist. Das Aluminiumprofil 1 verrastet beim Einsetzen in den Montagerahmen 2 formschlüssig mit diesem und wird von der Nase 10 umgriffen. Im hinteren Bereich weist der Montagerahmen 2 Noppen 11 auf, welche in die im Aluminiumprofil 1 vorgesehenen Längsnuten 8 eingreifen, so daß das Aluminiumprofil 1 zuverlässig mit dem Montagerahmen 2 verbunden ist. Der Montagerahmen 2 weist ferner im vorderen seitlichen Bereich zwei gegenüberliegende weitere Nasen 13 auf, welche formschlüssig mit dem
Messingblech 4 verrasten und dieses in seiner Position festhalten. Die Seitenwände des Montagerahmens 2 sind so hoch ausgeführt, daß diese nicht nur Halt für das Heizelement 3 bieten, sondern gleichzeitig auch eine seitliche Führung für das Aluminiumprofil 1, das Messingblech 4 und den Isolierstreifen 5 bilden. Der Montagerahmen 2 ist dabei so dimensioniert, daß das Aluminiumprofil 1, Messingblech 4 und der Isolierstreifen 5 in diesem kraft- und/oder formschlüssig gehalten sind und so bis zum Einbringen des Heizeinsatzes 20 in das Gehäuse zusammengehalten werden. Dadurch wird die Montage sehr erleichtert.
Nach Einschieben des Heizeinsatzes 20 in das Gehäuse 6 wird das Gehäuse 6 verpreßt. Das Verpressen des Gehäuses 6 erzeugt einen guten thermischen Kontakt der Heizelemente 3 mit dem Gehäuse 6. Bei den Heizelementen 3 handelt es sich um PTC-Heizelemente, welche vorteilhaft eine intrinsische Temperaturbegrenzung aufweisen, so daß auf aufwendige zusätzliche Maßnahmen zur Temperaturbegrenzung der Heizelemente 3 verzichtet werden kann. Die Eigenschaft von PTC-Heizelementen aufgrund ihrer Widerstandstemperaturcharakteristik selbstregelnd zu sein, ist insbesondere für die Erwärmung von Harnstofflösung von großem Vorteil. Dabei muß nämlich auch bei einer Fehlfunktion absolut zuverlässig ausgeschlossen werden, daß eine Erwärmung über 60°C stattfindet, da sich bei dieser Temperatur in größerem Umfang giftiges und hochaggresives Ammoniak bildet. Um eine Erwärmung der Heizelemente 3 auf Temperaturen von über 600C auszuschließen, sind bei der beschriebenen Heizeinrichtung spezielle keramische PTC-Heizelemente 3 vorgesehen, welche oberhalb dieser Temperatur so hohe Widerstandswerte erreichen, daß eine weitere Temperaturerhöhung ausgeschlossen ist. Durch die spezielle PTC-Widerstandstemperaturcharakteristik der Heizelemente 3 wird somit durch den niedrigen Widerstandswert im unteren Temperaturbereich eine rasche Aufheizung der Flüssigkeit sichergestellt und gleichzeitig ein zuverlässiger Schutz vor einer Überhitzung durch die hohen Widerstandswerte oberhalb von 600C gewährleistet.
Bei der beschriebenen Heizeinrichtung sind die Heizelemente 3 nur einseitig, nämlich durch den Isolierstreifen 5, elektrisch gegen das Gehäuse 6 isoliert. Dies ergibt zum einen, daß das Gehäuse 6 auf dem Potential eines der Anschlüsse, im gezeigten Beispiel dem Minusanschluß, liegt, führt zum anderen aber vorteilhaft auch zu einer wesentlich besseren thermischen Ankopplung des Gehäuses 6 an die Heizelemente 3. Vorteilhaft ergibt sich so nicht nur ein besonders einfacher Aufbau der Heizeinrichtung, sondern es ist selbst bei kleinen Temperaturgradienten eine hohe Wärmestromdichte vom Heizelement 3 zur zu erwärmenden Flüssigkeit gegeben. Diese Maßnahme trägt entscheidend dazu bei, daß mit Heizelementen 3, deren maximale Oberflächentemperatur durch ihre PTC-Charakteristik auf maximal 6O0C begrenzt ist, auch bei Temperaturen weit unterhalb des Gefrierpunktes von Harnstofflösung eine schnelle und sichere Aufheizung gewährleistet ist.
Wie man insbesondere in Figur 4 erkennt, wird das Gehäuse 6 von einem Flachrohr mit leicht konkav ausgebildeter Oberseite 6a und Unterseite 6b gebildet. Die Seitenteile 6c und 6d sind konvex nach außen gewölbt. Das Gehäuse 6 ist am hinteren Ende 6e geschlossen. Am vorderen Ende ist ein bajonettartiger Flansch 6f angeformt, welcher auf einfache und sichere Art und Weise das Aufsetzen einer Anschlußkappe (nicht gezeigt), erlaubt. Eine solche Anschlußkappe weist eine Öffnung für die Anschlüsse auf und wird nach Aufsetzen auf die Heizeinrichtung mit Kunststoff ausgegossen.
Das Aluminiumprofil 1 mit den Drahtanschlüssen 7, der Montagerahmen 2 und das Messingblech 4 mit dem angeformten Anschlußelementen 12 ragen über den Flansch 6f hinaus.
Bevorzugt wird auf die Drahtanschlüsse 7 eine Steuerelektronik (nicht gezeigt) aufgesetzt. Beinhaltet eine solche Steuerelektronik Leistungshalbleiter, so dient der Minusanschluß mit den gut wärmeleitenden Drahtanschlüssen 7 und dem Aluminiumprofil 1 gleichzeitig zur Wärmeabfuhr für die Leistungshalbleiter und
damit zur zusätzlichen Erwärmung der Flüssigkeit. Bevorzugt ist dabei die nicht gezeigte Steuerungselektronik von dem Messingblech 4 beabstandet angeordnet, da das Messingblech 4 aufgrund des Isolierstreifens 5 von den Heizelementen 3 erzeugte Wärme schlechter abführen kann als das Aluminiumprofil 1 und sich deshalb am stärksten erwärmt. Um eine unerwünschte Wärmeabfuhr in Richtung des am Messingblech 4 vorgesehenen Anschlußelementes 12 und damit
auch eine thermische Belastung der gegebenenfalls vorhandenen Steuerungselektronik möglichst gering zu halten, weist das Messingblech 4 vor dem Anschlußelement 12 eine Engstelle 14 auf. Eine zusätzliche Wärmeisolierung der Steuerungselektronik läßt sich durch das Ausgießen des Inneren einer nicht gezeigten Anschlußkappe mit Kunststoff erreichen.
auch eine thermische Belastung der gegebenenfalls vorhandenen Steuerungselektronik möglichst gering zu halten, weist das Messingblech 4 vor dem Anschlußelement 12 eine Engstelle 14 auf. Eine zusätzliche Wärmeisolierung der Steuerungselektronik läßt sich durch das Ausgießen des Inneren einer nicht gezeigten Anschlußkappe mit Kunststoff erreichen.
Claims (11)
1. Elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer korrosiven Flüssigkeit, insbesondere Harnstofflösung, in einem Kfz, welche ein von einem metallischen Gehäuse (6) dicht umschlossenes Heizelement (3) aufweist, wobei das Gehäuse (6) im Betrieb in die Flüssigkeit eintaucht und mit einer anorganischen nicht-metallischen Schicht (19) überzogen ist, welche als einen wesentlichen Bestandteil eines oder mehrere der Elemente B, C und/oder Si oder eine Verbindung, welche B, C und/oder Si enthält, enthält.
2. Elektrische Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) aus einer Gasphase abgeschieden ist.
3. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) mittels CVD, insbesondere PACVD, abgeschieden ist.
4. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) eine diamantartige Kohlenstoffschicht ist.
5. Elektrische Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) polykondensierte Silane enthält.
6. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) Siliciumoxid enthält.
7. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) eine organisch modifizierte Siliciumoxidschicht ist.
8. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) eine Dicke von weniger als 20 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm, aufweist.
9. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (19) im wesentlichen amorph ist.
10. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) aus einem Material gefertigt ist, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 50 W/m × K, vorzugsweise mindestens 100 W/m × K beträgt.
11. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20121115U DE20121115U1 (de) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer korrosiven Flüssigkeit in einem Kfz |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20121115U DE20121115U1 (de) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer korrosiven Flüssigkeit in einem Kfz |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE20121115U1 true DE20121115U1 (de) | 2003-04-24 |
Family
ID=7965778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE20121115U Expired - Lifetime DE20121115U1 (de) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer korrosiven Flüssigkeit in einem Kfz |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE20121115U1 (de) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1528838A2 (de) * | 2003-11-03 | 2005-05-04 | Delphi Technologies, Inc. | Elektrisches Heizelement |
EP1580495A1 (de) * | 2004-03-22 | 2005-09-28 | Halla Climate Control Corporation | Elektrische Heizvorrichtung |
DE102005032823A1 (de) * | 2005-07-12 | 2007-01-18 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Tankheizung |
DE102005036430A1 (de) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Tankheizung |
DE102005037201A1 (de) * | 2005-08-06 | 2007-02-22 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Heizsystem |
DE102006018150A1 (de) * | 2006-04-19 | 2007-11-08 | Stego-Holding Gmbh | Heizeinrichtung |
US7352584B1 (en) * | 2005-05-10 | 2008-04-01 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon coated devices |
US7895829B2 (en) | 2006-10-19 | 2011-03-01 | Denso Corporation | Exhaust purification device of engine |
DE102012104382A1 (de) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Reduktionsmitteltankheizvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Reduktionsmitteltankheizvorrichtung |
WO2016177492A1 (de) * | 2015-05-04 | 2016-11-10 | Robert Bosch Gmbh | Heizvorrichtung |
DE102016203496A1 (de) * | 2016-03-03 | 2017-09-07 | Röchling Automotive SE & Co. KG | Elektrische Heizeinrichtung mit PTC-Element und elektrischen Versorgungsleitungen als Wärmeleitkörper und Betriebsflüssigkeitstank mit einer solchen Heizeinrichtung |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB916086A (en) * | 1960-08-17 | 1963-01-16 | Simplex Electric Co Ltd | Improvements in and relating to electric immersion water heaters |
DE1287713B (de) * | 1969-01-23 | |||
DE2419979C2 (de) * | 1974-04-25 | 1983-05-19 | Fritz Eichenauer GmbH & Co KG, 6744 Kandel | Elektrischer Heizkörper für chemisch aggressive Medien |
DE19523442A1 (de) * | 1995-06-28 | 1997-01-02 | Antec Angewandte Neue Technolo | Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen aus Metall oder Metall-Legierungen oder entsprechenden Oberflächen |
WO1998027789A1 (en) * | 1996-12-16 | 1998-06-25 | Energy Convertors, Inc. | Improved immersion heating element with highly thermally conductive polymeric coating |
WO1998031197A1 (en) * | 1997-01-07 | 1998-07-16 | Emerson Electric Co. | Improved coatings for electrical, metal sheathed heating elements |
DE19714949A1 (de) * | 1997-04-10 | 1998-10-15 | Inst Neue Mat Gemein Gmbh | Verfahren zum Versehen einer metallischen Oberfläche mit einer glasartigen Schicht |
-
2001
- 2001-12-21 DE DE20121115U patent/DE20121115U1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1287713B (de) * | 1969-01-23 | |||
GB916086A (en) * | 1960-08-17 | 1963-01-16 | Simplex Electric Co Ltd | Improvements in and relating to electric immersion water heaters |
DE2419979C2 (de) * | 1974-04-25 | 1983-05-19 | Fritz Eichenauer GmbH & Co KG, 6744 Kandel | Elektrischer Heizkörper für chemisch aggressive Medien |
DE19523442A1 (de) * | 1995-06-28 | 1997-01-02 | Antec Angewandte Neue Technolo | Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen aus Metall oder Metall-Legierungen oder entsprechenden Oberflächen |
WO1998027789A1 (en) * | 1996-12-16 | 1998-06-25 | Energy Convertors, Inc. | Improved immersion heating element with highly thermally conductive polymeric coating |
WO1998031197A1 (en) * | 1997-01-07 | 1998-07-16 | Emerson Electric Co. | Improved coatings for electrical, metal sheathed heating elements |
DE19714949A1 (de) * | 1997-04-10 | 1998-10-15 | Inst Neue Mat Gemein Gmbh | Verfahren zum Versehen einer metallischen Oberfläche mit einer glasartigen Schicht |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1528838A3 (de) * | 2003-11-03 | 2005-05-25 | Delphi Technologies, Inc. | Elektrisches Heizelement |
EP1528838A2 (de) * | 2003-11-03 | 2005-05-04 | Delphi Technologies, Inc. | Elektrisches Heizelement |
EP1580495A1 (de) * | 2004-03-22 | 2005-09-28 | Halla Climate Control Corporation | Elektrische Heizvorrichtung |
US7064301B2 (en) | 2004-03-22 | 2006-06-20 | Halla Climate Control Corporation | Electric heater |
US7352584B1 (en) * | 2005-05-10 | 2008-04-01 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon coated devices |
US7978965B2 (en) | 2005-07-12 | 2011-07-12 | Roland Starck | Tank heating system |
DE102005032823A1 (de) * | 2005-07-12 | 2007-01-18 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Tankheizung |
DE102005036430A1 (de) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Tankheizung |
DE102005036430B4 (de) * | 2005-08-03 | 2011-05-05 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Tankheizung |
DE102005037201A1 (de) * | 2005-08-06 | 2007-02-22 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Heizsystem |
US8680437B2 (en) | 2005-08-06 | 2014-03-25 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Heating system |
DE102006018150A1 (de) * | 2006-04-19 | 2007-11-08 | Stego-Holding Gmbh | Heizeinrichtung |
DE102006018150B4 (de) * | 2006-04-19 | 2008-01-24 | Stego-Holding Gmbh | Heizeinrichtung |
US7895829B2 (en) | 2006-10-19 | 2011-03-01 | Denso Corporation | Exhaust purification device of engine |
DE102012104382A1 (de) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg | Reduktionsmitteltankheizvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Reduktionsmitteltankheizvorrichtung |
WO2016177492A1 (de) * | 2015-05-04 | 2016-11-10 | Robert Bosch Gmbh | Heizvorrichtung |
DE102016203496A1 (de) * | 2016-03-03 | 2017-09-07 | Röchling Automotive SE & Co. KG | Elektrische Heizeinrichtung mit PTC-Element und elektrischen Versorgungsleitungen als Wärmeleitkörper und Betriebsflüssigkeitstank mit einer solchen Heizeinrichtung |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10258257B4 (de) | Elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer Flüssigkeit in einem Kfz | |
EP1375997B1 (de) | Heizvorrichtung für eine Fluidleitung und Verfahren zur Herstellung | |
DE112006001103B4 (de) | Tankheizung | |
DE20121115U1 (de) | Elektrische Heizeinrichtung zum Beheizen einer korrosiven Flüssigkeit in einem Kfz | |
EP2257351B1 (de) | Verdampfungseinheit zur erzeugung eines mindestens einen reduktionsmittelvorläufer und/oder ein reduktionsmittel umfassenden gases | |
DE102012212798A1 (de) | Heizelement und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung des Heizelementes | |
EP2061580B1 (de) | Vorrichtung zum verdampfen eines reaktionsmittels | |
WO2012025111A2 (de) | Elektrische fahrzeug-heizvorrichtung | |
EP1714810B1 (de) | Elektrischer Zuheizer für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs | |
EP3152421A1 (de) | Heizmodul und tanksystem | |
DE102012215185A1 (de) | Heizelement | |
EP3234316B1 (de) | Vorrichtung zur bereitstellung eines flüssigen additivs | |
EP3417227A1 (de) | Wärmetauscher, insbesondere wasser-luft-wärmetauscher oder öl-wasser-wärmetauscher | |
KR20150131835A (ko) | 도전성 나노 소재가 포함된 다기능 필터 | |
DE102019209615A1 (de) | Heizvorrichtung | |
DE102012223087A1 (de) | Vorrichtung zur Entnahme eines gefrierfähigen Fluids aus einem Fluidtank sowie Fluidtank | |
EP2791483B2 (de) | Reduktionsmittel-heizung | |
DE102009050288A1 (de) | Elektrisch beheizbare Sprühdüse | |
DE102017121100A1 (de) | Schalenförmiger Behälter für automobile Anwendungen | |
DE102018212515A1 (de) | Heizvorrichtung | |
WO2024132387A1 (de) | Funktionsbauteil | |
DE102018216929A1 (de) | Heizvorrichtung zum Einbau in einen Fahrzeugtank für Reduktionsmittel und Fahrzeugtank | |
DE19859014A1 (de) | Ölvorwärmer | |
DE102011121451A1 (de) | Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug | |
DE102018219228A1 (de) | Heizeinrichtung und Verfahren zur Herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030528 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: EICHENAUER HEIZELEMENTE GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: FRITZ EICHENAUER GMBH & CO. KG, 76870 KANDEL, DE Effective date: 20030704 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20050125 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20080122 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20100303 |
|
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |