EP4612400A1 - Vorrichtung zur elektrischen kontaktierung eines heizleiters - Google Patents

Vorrichtung zur elektrischen kontaktierung eines heizleiters

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Publication number
EP4612400A1
EP4612400A1 EP23792984.9A EP23792984A EP4612400A1 EP 4612400 A1 EP4612400 A1 EP 4612400A1 EP 23792984 A EP23792984 A EP 23792984A EP 4612400 A1 EP4612400 A1 EP 4612400A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insulating means
metallized
metal sleeve
housing
electrical conductor
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.)
Pending
Application number
EP23792984.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf BRÜCK
Peter Hirth
Stefan Ahlers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4612400A1 publication Critical patent/EP4612400A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
    • 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
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater

Definitions

  • the invention relates to a device for electrically contacting a heating conductor in an exhaust gas line, wherein the heating conductor is arranged within a metallic housing and at least one electrical conductor is guided through this housing in order to contact the heating conductor inside, with an insulating means which is designed as a sleeve, wherein the sleeve has a central bore through which the electrical conductor is guided.
  • Electric heating elements are now regularly used to heat exhaust gases in an exhaust system downstream of a combustion engine or the exhaust gases flowing in an exhaust system.
  • the aim here is to reach a temperature threshold more quickly, at which an effective conversion of the pollutants carried in the exhaust gas can take place. This is necessary because the catalytically active surfaces of the catalysts installed in the exhaust system used for exhaust gas aftertreatment only allow sufficient conversion of the respective pollutants at a minimum temperature, the so-called light-off temperature.
  • heating catalysts which have a metallic structure connected to a voltage source or a metallically coated ceramic structure which can be heated by utilizing the ohmic resistance.
  • an electrical conductor For the purpose of electrically contacting the heatable structure, an electrical conductor must be introduced at least at one point through the housing of the exhaust system or a catalyst arranged in the exhaust system. It must be ensured that the feedthrough is gas-tight, that there is electrical insulation between the housing and the electrical conductor, and that sufficient durability is guaranteed.
  • the electrical conductor is usually made of a solid material, such as a metal bolt.
  • DE 10 2012 110 098 B4 discloses a method for producing an electrical feedthrough for the power supply of an electric exhaust gas heater in a motor vehicle.
  • the feedthrough has an outer tube, the interior of which is penetrated by an electrical conductor.
  • the electrical conductor projects beyond the outer tube on at least one of the end faces of the outer tube.
  • the electrical conductor is surrounded by an insulating material in the interior of the outer tube.
  • the feedthrough is produced by cutting a compacted rod material to length, with areas of the section acting as the outer tube and the section acting as the insulating material being removed by machining processes in order to produce an electrical feedthrough of the desired length with a desired projection of the electrical conductor beyond the outer tube.
  • a particular disadvantage of the methods known in the prior art for producing an electrical feedthrough is that the compressed rod material used is very expensive because it has a multi-layer structure.
  • a significant proportion of around two thirds of the rod material is destroyed unused by machining to expose the electrical conductor and to cut the electrical feedthrough to length and is thus wasted. The manufacturing process is therefore particularly complex and costly.
  • the object of the present invention is to provide a device which enables improved electrical contacting of the heating conductor inside the housing and is thereby improved in terms of gas tightness and corrosion resistance.
  • One embodiment of the invention relates to a device for electrically contacting a heating conductor in an exhaust gas path, wherein the heating conductor is arranged within a metallic housing and at least one electrical conductor is guided through this housing in order to contact the heating conductor inside, with an insulating means which is designed as a sleeve, wherein the sleeve has a central bore through which the electrical conductor is guided, wherein the insulating means has a first metallized zone on its radially outward-facing surface, to which a first metal sleeve is permanently connected, and the insulating means further has a second metallized zone on its radially outward-facing surface, to which a second metal sleeve is permanently connected.
  • the insulation means is preferably formed by a sleeve which has a continuous bore along its axial extension.
  • the insulation means thus has an annular cross-section.
  • the bore runs along the central axis of the insulation means and the insulation means is preferably designed to be rotationally symmetrical about its central axis.
  • the axial direction describes the extension along the bore or the central axis, whereas the radial direction describes a normal to the central axis.
  • the insulating means is preferably made of an electrically insulating material, such as in particular a ceramic material.
  • the insulating means can for example, from a powdered oxide ceramic by sintering or pressing.
  • the hole is preferably dimensioned in such a way that the electrical conductor, which can also be referred to as the inner conductor, can be inserted into this hole with a precise fit. It is particularly important to note that the electrical conductor is made of a metallic material, preferably 2.4869 steel, and therefore has a different expansion behavior under the influence of heat than the insulating material made of ceramic. The dimensioning of the hole must therefore be such that the expansion of the electrical conductor does not lead to damage to the insulating material.
  • the metallized zones are areas on the outer circumference of the insulation. These are preferably designed to be completely circumferential.
  • the insulation can be metallized, for example, by a surface coating, whereby the metallized zone acquires properties like a metallic material and, in particular, common joining processes for connecting metallic materials to one another can be carried out.
  • Sleeves can be connected to the metallized zones, which are used to connect the insulating material to the housing of the device and to connect the electrical conductor to the insulating material.
  • first metallized zone and the second metallized zone are arranged at a distance from one another along the axial extension direction of the insulating means.
  • these are preferably arranged at a distance from one another along the axial extent of the insulation.
  • a creepage distance is thus formed between the two metallized zones, which is intended to prevent an electrical short circuit between the sleeves or the metallized zones.
  • the length of this creepage distance depends on the voltage applied to the sleeves. The higher the voltage level, the longer the creepage distance should be.
  • the first metal sleeve forms the link to the housing of the device.
  • the insulation is connected to the housing via the first metal sleeve.
  • the first metal sleeve is connected to the metallized zone on the one hand, for example by soldering, and to the housing on the other hand, for example by welding.
  • all known methods for joining metallic materials can be used, but care must be taken to ensure that the connection of the metal sleeve to the housing does not damage the connection of the metal sleeve to the insulation, or vice versa.
  • the thermal stress caused by a welding process can damage the soldered connection.
  • the metal sleeve is preferably dimensioned in such a way that it rests on the metallized zone of the insulation over a sufficiently large area and at the same time a sufficiently large contact area with the housing is formed.
  • the electrical conductor guided through the insulation which is also guided through the metal sleeve due to the principle, must have its radially outward-facing surface sufficiently spaced from the radially inward-facing surface of the metal sleeve in order to avoid the occurrence of a short circuit here too.
  • a preferred embodiment is characterized in that the second metal sleeve forms the connecting link to the electrical conductor guided through the insulating means.
  • the second metal sleeve is in contact with the second metallized zone and is preferably also soldered to it.
  • the connection of the second metal sleeve to the electrical conductor can then be created by a welding process.
  • first metal sleeve and/or the second metal sleeve are connected to their respective metallized zone by means of a soldering process.
  • the insulating means has a smaller outer diameter in the region of at least one of the metallized zones than in the region of the insulating means which spaced the two metallized zones apart from one another.
  • the insulation means can preferably have circumferentially extending shoulders which extend from the axial ends to the center of the insulation means.
  • the creepage distance area can in turn have a larger diameter, so that the creepage distance area forms, for example, a stop for the metal sleeves attached from the respective end areas. This would simplify the positioning of the metal sleeves on the one hand and effectively prevent the metal sleeves from slipping or even coming into contact with one another on the other. Even the destruction of a connection between a metallized zone and a metal sleeve would have no effect on the electrical separation of the two metal sleeves due to the larger diameter of the insulation means in the creepage distance area.
  • the insulating means is formed from a ceramic material, wherein the surface of the insulating means in the region of the metallized zones is processed such that a metallized surface is formed.
  • the second metallized zone with the second metal sleeve is arranged inside the housing.
  • the area of the insulating material which affects the two metallised zones is located inside the housing.
  • the insulating means with its two metallized zones and the soldered sleeves is inserted into an opening in the housing.
  • a durable, fluid-tight connection is then created between the metal sleeve and the housing.
  • the area of the insulating means facing away from this first metal sleeve and the second metal sleeve are thus arranged forcibly within the housing.
  • Fig. 1 is a sectional view through a device according to the invention.
  • Figure 1 shows an electrical feedthrough 1, which is formed from an electrical conductor 2 that is guided through an insulating means 3.
  • the electrical conductor 2 is formed by a metallic bolt.
  • the insulating means 3 is formed by an annular sleeve that has a central bore through which the electrical conductor 2 is guided.
  • the insulating means 3 has two zones 4, 5 which have a smaller diameter than the region 6, which spaces the two zones 4, 5 apart and forms a creepage distance which counteracts an electrical short circuit between the two zones 4, 5.
  • Zones 4, 5 are metallized.
  • the metal sleeves 7, 8 are each pushed onto one of the metallized zones 4, 5 and permanently connected to them, for example by soldering.
  • the first metal sleeve 7, which is connected to the first metallized zone 4, serves as a connection of the electrical feedthrough to the housing (not shown).
  • the second metal sleeve 8, which is connected to the second metallized zone 5, serves as a connection to the electrical conductor 2.
  • the first metal sleeve 7 is designed as a cylindrical sleeve and rests with its radially inward-facing surface on the first metallized zone 4.
  • the housing can, for example, be connected to the radially outward-facing surface of the first metal sleeve 7.
  • the second metal sleeve 8 also has a cylindrical section 9 which is connected to the second metallized zone.
  • the metal sleeve 8 has an angled section 10 which is angled radially inward and encloses the electrical conductor 2 so that a connection can be created between the electrical conductor and the second metal sleeve 8.
  • the electrical conductor 2 has an end region 11 to which the heating conductor (not shown) can be connected inside the housing (not shown).
  • the electrical conductor 2 has a second end region 12 to which an electrical supply line can be connected.
  • first metal sleeve 8.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters in einer Abgasstrecke, wobei der Heizleiter innerhalb eines metallischen Gehäuses angeordnet ist und zumindest ein elektrischer Leiter durch dieses Gehäuse geführt ist, um den Heizleiter im Inneren zu kontaktieren, mit einem Isolationsmittel (3), welches als Hülse ausgebildet ist, wobei die Hülse eine zentrale Bohrung aufweist, durch welche der elektrische Leiter (2) durchgeführt ist, wobei das Isolationsmittel (3) an seiner radial nach außen gerichteten Fläche eine erste metallisierte Zone (4) aufweist, mit welcher eine erste Metallhülse (7) dauerhaltbar verbunden ist und das Isolationsmittel (3) weiterhin an seiner radial nach außen gerichteten Fläche eine zweite metallisierte Zone (5) aufweist, mit welcher eine zweite Metallhülse (8) dauerhaltbar verbunden ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters in einer Abgasstrecke, wobei der Heizleiter innerhalb eines metallischen Gehäuses angeordnet ist und zumindest ein elektrischer Leiter durch dieses Gehäuse geführt ist, um den Heizleiter im Inneren zu kontaktieren, mit einem Isolationsmittel, welches als Hülse ausgebildet ist, wobei die Hülse eine zentrale Bohrung aufweist, durch welche der elektrische Leiter durchgeführt ist.
Stand der Technik
Zur Aufheizung von Abgasen in einer einem Verbrennungsmotor nachgelagerten Abgasstrecke beziehungsweise des in einer Abgasstrecke strömenden Abgases werden heute regelmäßig elektrische Heizelemente eingesetzt. Hierbei wird das Ziel verfolgt schneller eine Temperaturschwelle zu erreichen, ab welcher eine wirkungsvolle Umwandlung der im Abgas mitgeführten Schadstoffe erfolgen kann. Dies ist notwendig, da die zur Abgasnachbehandlung eingesetzten katalytisch aktiven Oberflächen der in der Abgasstrecke verbauten Katalysatoren erst ab einer Mindesttemperatur, der sogenannten Light-Off Temperatur, eine ausreichende Umsetzung der jeweiligen Schadstoffe ermöglichen.
Zu den bekannten Lösungen im Stand der Technik gehören sogenannten Heizkatalysatoren, welche eine mit einer Spannungsquelle verbundene metallische Struktur aufweisen oder eine metallisch beschichtete keramische Struktur aufweisen, welche unter Ausnutzung des ohmschen Widerstandes aufgeheizt werden kann.
Zum Zwecke der elektrischen Kontaktierung der beheizbaren Struktur, muss ein elektrischer Leiter an zumindest einer Stelle durch das Gehäuse der Abgasstrecke beziehungsweise eines in der Abgasstrecke angeordneten Katalysators eingeführt werden. Hierbei muss sichergestellt werden, dass die Durchführung gasdicht ist, außerdem eine elektrische Isolation zwischen dem Gehäuse und dem elektrischen Leiter gegeben ist und, dass eine ausreichende Dauerhaltbarkeit gewährleistet ist. Der elektrische Leiter ist regelmäßig aus einem massiven Vollmaterial gebildet, wie beispielsweise einem metallischen Bolzen.
Die DE 10 2012 110 098 B4 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung für die Stromversorgung einer elektrischen Abgasheizung in einem Kraftfahrzeug. Die Durchführung weist ein Außenrohr auf, dessen Innenraum von einem elektrischen Leiter durchsetzt ist. Der elektrische Leiter überragt an mindestens einer der Stirnfläche des Außenrohrs das Außenrohr. Der elektrische Leiter ist im Innenraum des Außenrohres von einem Isolierstoff umgeben. Die Durchführung wird dabei durch das Ablängen eines verdichteten Stangenmaterials erzeugt, wobei durch spanende Verfahren jeweils Bereiche des als Außenrohr fungierenden Abschnitts und des als Isolierstoff fungierenden Abschnitts entfernt werden, um so eine elektrische Durchführung der gewünschten Länge mit einem gewünschten Überstand des elektrischen Leiters über das Außenrohr hinaus zu erzeugen.
Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung ist insbesondere, dass das verwendete verdichtete Stangenmaterial sehr hochpreisig ist, da es einen mehrschichtigen Aufbau aufweist. Darüber hinaus wird durch die spanende Verarbeitung zur Freistellung des elektrischen Leiters und zur Ablängung der elektrischen Durchführung ein wesentlicher Anteil von ca. zwei Drittel des Stangenmaterials ungenutzt durch spanende Verarbeitung zerstört und somit verschwendet. Der Herstellprozess ist dadurch besonders aufwändig und kostenintensiv.
Darüber hinaus sind die bekannten Lösungen aus dem Stand der Technik oft durch eine geringe Gasdichtigkeit und eine geringe Resistenz gegenüber Feuchtigkeit gekennzeichnet. Auch tritt insbesondere bei Anwendungen mit 48 Volt Betriebsspannung Elektrokorrosion auf, was die Dauerhaltbarkeit negativ beeinträchtigt. Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine verbesserte elektrische Kontaktierung des Heizleiters im Inneren des Gehäuses ermöglicht und dabei hinsichtlich Gasdichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessert ist.
Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters in einer Abgasstrecke, wobei der Heizleiter innerhalb eines metallischen Gehäuses angeordnet ist und zumindest ein elektrischer Leiter durch dieses Gehäuse geführt ist, um den Heizleiter im Inneren zu kontaktieren, mit einem Isolationsmittel, welches als Hülse ausgebildet ist, wobei die Hülse eine zentrale Bohrung aufweist, durch welche der elektrische Leiter durchgeführt ist, wobei das Isolationsmittel an seiner radial nach außen gerichteten Fläche eine erste metallisierte Zone aufweist, mit welcher eine erste Metallhülse dauerhaltbar verbunden ist und das Isolationsmittel weiterhin an seiner radial nach außen gerichteten Fläche eine zweite metallisierte Zone aufweist, mit welcher eine zweite Metallhülse dauerhaltbar verbunden ist.
Das Isolationsmittel ist bevorzugt durch eine Hülse gebildet, welche eine durchgehende Bohrung entlang ihrer axialen Erstreckung aufweist. Das Isolationsmittel weist somit einen ringförmigen Querschnitt auf. Die Bohrung verläuft entlang der Mittelachse des Isolationsmittels und das Isolationsmittel ist bevorzugt rotationssymmetrisch um seine Mittelachse ausgebildet. Die axiale Richtung beschreibt die Erstreckung entlang der Bohrung beziehungsweise der Mittelachse wohingegen die Radiale Richtung eine Normale zur Mittelachse beschreibt.
Das Isolationsmittel ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, wie insbesondere einem keramischen Werkstoff. Das Isolationsmittel kann beispielsweise aus einer pulverförmigen Oxidkeramik durch Sintern oder Pressen erzeugt werden.
Die Bohrung ist bevorzugt so dimensioniert, dass der elektrische Leiter, der auch als Innenleiter bezeichnet werden kann in diese Bohrung passgenau eingesetzt werden kann. Hierbei ist insbesondere zu beachten, dass der elektrische Leiter aus einem metallischen Werkstoff, bevorzugt einem 2.4869 Stahl, gefertigt ist und somit ein abweichendes Ausdehnungsverhalten unter Wärmeeinfluss aufweist als das aus einer Keramik gebildete Isolationsmittel. Die Dimensionierung der Bohrung muss daher derart sein, dass die Ausdehnung des elektrischen Leiters nicht zu einer Beschädigung des Isolationsmittels führt.
Die metallisierten Zonen sind Bereiche am Außenumfang des Isolationsmittels. Bevorzugt sind diese in Umfangsrichtung vollständig umlaufend ausgebildet. Das Isolationsmittel kann beispielsweise durch eine Oberflächenbeschichtung metallisiert werden, wodurch die metallisierte Zone Eigenschaften wie ein metallischer Werkstoff erhält und insbesondere gängige Fügeverfahren zur Verbindung von metallischen Werkstoffen miteinander durchgeführt werden können.
An die metallisierten Zonen können Hülsen angebunden werden, welche zur Verbindung des Isolationsmittels mit dem Gehäuse der Vorrichtung und zur Verbindung des elektrischen Leiters mit dem Isolationsmittel genutzt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste metallisierte Zone und die zweite metallisierte Zone entlang der axialen Erstreckungsrichtung des Isolationsmittels zueinander beabstandet angeordnet sind.
Um einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen den beiden Hülsen beziehungsweise zwischen den beiden ebenfalls elektrisch leitfähigen metallisierten Zone zu verhindern, sind diese bevorzugt entlang der axialen Erstreckung des Isolationsmittels zueinander beabstandet angeordnet. Zwischen den beiden metallisierten Zonen wird somit eine Kriechstrecke ausgebildet, die einen elektrischen Kurzschluss zwischen den Hülsen oder den metallisierten Zonen verhindern soll. Die Länge dieser Kriechstrecke ist abhängig von den an den Hülsen anliegenden Spannungen. Je höher das Spannungsniveau ist umso länger sollte die Kriechstrecke ausgebildet sein.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die erste Metallhülse das Bindeglied zum Gehäuse der Vorrichtung bildet. Über die erste Metallhülse wird eine Anbindung des Isolationsmittel an das Gehäuse erreicht. Die erste Metallhülse wird einerseits mit der metallisierten Zone verbunden, etwa durch Verlöten und andererseits mit dem Gehäuse verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Grundsätzlich können alle bekannten Verfahren zum Verbinden von metallischen Werkstoffen Anwendung finden, es ist jedoch darauf zu achten, dass die Anbindung der Metallhülse an das Gehäuse nicht zu einer Beschädigung der Anbindung der Metallhülse an das Isolationsmittel führt oder umgekehrt. Insbesondere wenn eine der Verbindungen durch ein Lötverfahren erzeugt wird, kann die thermische Belastung durch ein Schweißverfahren zu einer Beschädigung der Lötverbindung führen.
Die Metallhülse ist bevorzug derart dimensioniert, dass diese über einen ausreichend großen Bereich auf der metallisierten Zone des Isolationsmittels aufliegt und gleichzeitig ein ausreichend großer Kontaktbereich mit dem Gehäuse ausgebildet wird. Der durch das Isolationsmittel geführte elektrische Leiter, welcher prinzipbedingt auch durch die Metallhülse geführt ist, muss mit seiner radial nach Außen gerichteten Fläche ausreichend zur radial nach Innen gerichteten Fläche der Metallhülse beabstandet sein, um auch hier das Entstehen eines Kurzschlusses zu vermeiden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Metallhülse das Bindeglied zu dem durch das Isolationsmittel geführten elektrischen Leiter bildet.
Die zweite Metallhülse liegt an der zweiten metallisierten Zone an und ist mit dieser bevorzugt ebenfalls verlötet. Die Anbindung der zweiten Metallhülse an den elektrischen Leiter kann dann wiederum durch ein Schweißverfahren erzeugt werden. Auch hier ist auf die Wahl geeigneter Fügeverfahren in einer sinnvollen und aufeinander abgestimmten Reihenfolge zu achten, damit thermisch instabilere Verbindungen nicht durch den Wärmeeintrag einer anderen Verbindung beschädigt werden.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn die erste Metallhülse und/oder die zweite Metallhülse mit ihrer jeweiligen metallisierten Zone mittels eines Lötverfahrens verbunden ist.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Isolationsmittel im Bereich zumindest einer der metallisierten Zonen einen geringeren Außendurchmesser aufweist als im Bereich des Isolationsmittels, der die beiden metallisierten Zonen zueinander be- abstandet.
Das Isolationsmittel kann bevorzugt in Umfangsrichtung umlaufende Absätze aufweisen, welche von den axialen Enden sich hin zur Mitte des Isolationsmittels erstrecken. Der Bereich der Kriechstrecke kann wiederum einen größeren Durchmesser aufweisen, so dass der Bereich der Kriechstrecke beispielsweise einen Anschlag für die von den jeweiligen Endbereichen aufgesteckten Metallhülsen bildet. Auf diese Weise würde einerseits das Positionieren der Metallhülsen vereinfacht und andererseits ein Verrutschen oder gar eine Kontaktierung der Metallhülsen miteinander wirksam vermieden werden. Selbst die Zerstörung einer Verbindung zwischen einer metallisierten Zone und einer Metallhülse würde durch den größeren Durchmesser des Isolationsmittels im Bereich der Kriechstrecke ohne Auswirkung hinsichtlich der elektrischen Trennung der beiden Metallhülsen bleiben.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Isolationsmittel aus einem keramischen Werkstoff gebildet ist, wobei die Oberfläche des Isolationsmittels im Bereich der metallisierten Zonen derart bearbeitet ist, dass eine metallisierte Oberfläche ausgebildet ist.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die zweite metallisierte Zone mit der zweiten Metallhülse innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der die beiden metallisierten Zonen beanstandende Bereich des Isolationsmittels innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Das Isolationsmittel mit seinen beiden metallisierten Zonen und den angelöteten Hülsen wird bei der erfindungsgemäßen Anwendung in eine Öffnung im Gehäuse eingesteckt. Anschließend wird eine dauerhaltbare, fluiddichte Verbindung zwischen der Metallhülse und dem Gehäuse erzeugt. Der von dieser ersten Metallhülse abgewandte Bereich des Isolationsmittels und die zweite Metallhülse sind somit zwingen innerhalb des Gehäuses angeordnet.
Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch der unbehandelte Bereich des Isolationsmittels, welcher die Kriechstrecke ausbildet, innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und somit korrosiven Einflüssen, die insbesondere aus der Umwelt stammen können, nicht ausgesetzt ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine elektrische Durchführung 1 , welche aus einem elektrischen Leiter 2 gebildet ist, der durch ein Isolationsmittel 3 geführt ist. Der elektrische Leiter 2 ist durch einen metallischen Bolzen gebildet. Das Isolationsmittel 3 ist durch eine ringförmige Hülse gebildet, welche eine zentrale Bohrung aufweist, durch welche der elektrische Leiter 2 hindurchgeführt ist. Das Isolationsmittel 3 weist zwei Zonen 4, 5 auf die einen geringeren Durchmesser aufwiesen als der Bereich 6, welcher die beiden Zonen 4, 5 zueinander beabstandet und eine Kriechstrecke ausbildet, die einem elektrischen Kurzschluss zwischen den beiden Zonen 4, 5 entgegenwirkt.
Die Zonen 4, 5 sind metallisiert. Die Metallhülsen 7, 8 sind auf jeweils eine der metallisierten Zonen 4, 5 aufgeschoben und mit diesen dauerhaft, beispielsweise durch Löten, verbunden.
Die erste Metallhülse 7, welche mit der ersten metallisierten Zone 4 verbunden ist, dient als Anbindung der elektrischen Durchführung an das nicht gezeigte Gehäuse. Die zweite Metallhülse 8, welche mit der zweiten metallisierten Zone 5 verbunden ist, dient als Anbindung an den elektrischen Leiter 2.
Die erste Metallhülse 7 ist im Beispiel der Figur 1 als zylindrische Hülse ausgebildet und liegt mit seiner radial nach Innen gerichtete Fläche an der ersten metallisierten Zone 4 an. Das Gehäuse kann beispielsweise an die radial nach Außen gerichtete Fläche der ersten Metallhülse 7 angebunden werden.
Die zweite Metallhülse 8 weist ebenfalls einen zylindrischen Abschnitt 9 auf, welcher mit der zweiten metallisierten Zone verbunden ist. Darüber hinaus weist die Metallhülse 8 einen abgewinkelten Abschnitt 10 auf, welcher radial nach Innen abgewinkelt ist und den elektrischen Leiter 2 umschließt, so dass eine Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und der zweiten Metallhülse 8 erzeugt werden kann.
Der elektrische Leiter 2 weist einen Endbereich 11 auf, an welchen der nicht gezeigte Heizleiter im Inneren des nicht gezeigten Gehäuses angebunden werden kann. Darüber hinaus weist der elektrischen Leiter 2 einen zweiten Endbereich 12 auf, an welchen eine elektrische Zuleitung angebunden werden kann.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dient der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens. Bezugszeichenliste
1 . elektrische Durchführung
2. elektrischer Leiter 3. Isolationsmittel
4. erste metallisierte Zone
5. zweite metallisierte Zone
6. Kriechstrecke
7. erste Metallhülse 8. zweite Metallhülse
9. zylindrischer Abschnitt
10. abgewinkelter Abschnitt
11 . Endbereich des elektrischen Leiters
12. Endbereich des elektrischen Leiters

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters in einer Abgasstrecke, wobei der Heizleiter innerhalb eines metallischen Gehäuses angeordnet ist und zumindest ein elektrischer Leiter durch dieses Gehäuse geführt ist, um den Heizleiter im Inneren zu kontaktieren, mit einem Isolationsmittel (3), welches als Hülse ausgebildet ist, wobei die Hülse eine zentrale Bohrung aufweist, durch welche der elektrische Leiter (2) durchgeführt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Isolationsmittel (3) an seiner radial nach außen gerichteten Fläche eine erste metallisierte Zone (4) aufweist, mit welcher eine erste Metallhülse (7) dauerhaltbar verbunden ist und das Isolationsmittel (3) weiterhin an seiner radial nach außen gerichteten Fläche eine zweite metallisierte Zone (5) aufweist, mit welcher eine zweite Metallhülse (8) dauerhaltbar verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste metallisierte Zone (4) und die zweite metallisierte Zone (5) entlang der axialen Erstreckungsrichtung des Isolationsmittels (3) zueinander beabstandet angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Metallhülse (7) das Bindeglied zum Gehäuse der Vorrichtung bildet.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zweite Metallhülse (8) das Bindeglied zu dem durch das Isolationsmittel (3) geführten elektrischen Leiter (2) bildet.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Metallhülse (7) und/oder die zweite Metallhülse (8) mit ihrer jeweiligen metallisierten Zone (4, 5) mittels eines Lötverfahrens verbunden ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Isolationsmittel (3) im Bereich zumindest einer der metallisierten Zone (4, 5) einen geringeren Außendurchmesser aufweist als im Bereich (6) des Isolationsmittels (3), der die beiden metallisierten Zonen (4, 5) zueinander beabstandet. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Isolationsmittel (3) aus einem keramischen Werkstoff gebildet ist, wobei die Oberfläche des Isolationsmittels (3) im Bereich der metallisierten Zonen (4, 5) derart bearbeitet ist, dass eine metallisierte Oberfläche ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zweite metallisierte Zone (5) mit der zweiten Metallhülse (8) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der die beiden metallisierten Zonen (4, 5) beanstandende Bereich (6) des Isolationsmittels (3) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
EP23792984.9A 2022-10-31 2023-10-19 Vorrichtung zur elektrischen kontaktierung eines heizleiters Pending EP4612400A1 (de)

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