EP4717892A1 - Vorrichtung zur nachbehandlung von abgasen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (1) zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem elektrischen Heizleiter (3), welcher im Inneren einer von einem Gehäuse (2) begrenzten Strömungsstrecke (9) in einer Ebene (10) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Heizleiter (3) mittels mindestens einer elektrischen Durchführung (11) durch das Gehäuse (2) elektrisch kontaktierbar ist, und der mindestens eine Heizleiter (3) mit der mindestens einen elektrischen Durchführung (11) im Inneren des Gehäuses (2) durch mindestens eine Stromleitschiene (5) elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stromleitschiene (5) die mindestens eine elektrische Durchführung (11) außerhalb der Ebene (10) und den mindestens einen Heizleiter (3) in der Ebene (10) und radial versetzt kontaktiert.

Description

Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine mit einem elektrischen Heizleiter, welcher im Inneren einer von einem Gehäuse begrenzten Strömungsstrecke angeordnet ist, wobei der Heizleiter mittels einer elektrischen Durchführung, welche durch das Gehäuse geführt ist, elektrisch kontaktierbar ist, wobei die elektrische Durchführung einen Innenleiter aufweist, welcher aus dem Inneren der Vorrichtung durch deren äußere Gehäusewandung geführt ist, mit einer elektrischen Isolationsschicht, und mit einer metallischen Hülse, in welcher der Innenleiter und den Innenleiter umgebend die elektrische Isolationsschicht aufgenommen ist.
Stand der Technik
• Im Stand der Technik sind elektrisch beheizbare Katalysatoren bekannt. Diese weisen in der Regel zumindest einen stromdurchflossenen Leiter auf, der über eine elektrische Kontaktierung mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Da die Katalysatoren nach außen hin gasdicht ausgeführt sind gibt es spezielle elektrische Durchführungen, die durch den Außenmantel des Katalysators, welcher deren Gehäuse bilden kann, geführt werden und zwischen der Spannungsquelle und dem Heizleiter im Inneren eine elektrisch leitfähige Verbindung herstellen.
• Die elektrische Durchführung weist dabei regelmäßig einen elektrischen Leiter auf, der in einem elektrisch nichtleitenden Material, beispielsweise einer Keramikhülse, eingebettet ist. Der nichtleitende Werkstoff kann wiederrum von einer Metallhülse umgeben sein, die mittels einer Fügetechnik dauerhaft und resistent gegen mechanische Belastungen mit dem metallischen Mantel des Katalysators verbunden werden kann. Die elektrische Durchführung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, weist somit regelmäßig einen zentralen Stromleiter, beispielsweise einen Bolzen, eine keramische Isolationshülse und eine metallische Außenhülse auf.
• Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Stromdurchführungen ist insbesondere, dass durch die direkte Anbindung des Heizleiters an den zentralen Stromleiter Restriktionen für die möglichen Bauformen einhergehen, da der zur Verfügung stehende Bauraum regelmäßig sehr eingeschränkt ist. Dies trifft insbesondere auf sehr motornah, insbesondere im Motorraum eines Kraftfahrzeuges, angeordnete Heizvorrichtungen zu. Dies ist insbesondere mit Blick auf die für gewöhnlich als Flächennormale auf dem Gehäuse stehende elektrische Durchführung ein Problem, da der Heizleiter gegebenenfalls in einem ungünstigen Winkel zur elektrischen Durchführung steht und somit eine direkte Kontaktierung des Heizleiters mit dem zentralen Stromleiter nicht möglich ist. Es ist möglich, dass die elektrische Durchführung von einer von einer direkten Verbindung zu dem Heizleiter abgewandten Seite in das Gehäuse hineinragt. Auch ist es möglich, dass die elektrische Durchführung in einer ungünstigen Richtung und/oder versetzt in das Gehäuse hineinragt.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
• Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine verbesserte und insbesondere mit Blick auf die bauliche Anordnung von Heizleiter und der elektrischen Durchführung flexiblere Gestaltung zulässt. Die Vorrichtung soll insbesondere geeignet sein, die eingangs genannten Problem, insbesondere bei einer motornahen Anordnung, zumindest teilweise zu überwinden.
• Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem elektrischen Heizleiter, welcher im Inneren einer von einem Gehäuse begrenzten Strömungsstrecke in einer Ebene angeordnet ist, wobei der Heizleiter mittels einer elektrischen Durchführung durch das Gehäuse elektrisch kontaktierbar ist und der mindestens eine Heizleiter mit der mindestens einen elektrischen Durchführung im Inneren des Gehäuses durch mindestens eine Stromleitschiene elektrisch leitend verbunden ist, wobei die mindestens eine Stromleitschiene die mindestens eine elektrische Durchführung außerhalb der Ebene und den mindestens einen Heizleiter in der Ebene und radial versetzt kontaktiert.
• Der mindestens eine elektrischen Heizleiter kann zum Beispiel in einem (motornahen) Teil der Abgasleitung angeordnet sein, welche sich an einen Motor bzw. eine Verbrennungskraftmaschine anschließt. Ein Teil der Abgasleitung wird folglich von dem Gehäuse gebildet, in dessen Inneren eine Strömungsstrecke für das Abgas ausgebildet ist. Das Gehäuse kann eine Strömungsumlenkung bilden, so dass die Abgasströmung beispielsweise lateral / seitlich in das Gehäuse eintritt, um ca. 90° umgelenkt und dann entlang einer (Ausström-)Achse das Gehäuse verlässt. Das Gehäuse kann mit einem Deckel und einem Rohrabschnitt gebildet sein, wobei beide Komponenten ggf. getrennt oder in Halbschalenbauweise bereitgestellt sein können. Quer zur Strömungsstrecke bzw. zur Achse ist der elektrische Heizleiter in bzw. entlang einer Ebene angeordnet. Der elektrische Heizleiter hat insbesondere eine flächige Ausdehnung, insbesondere nach Art einer Scheibe mit einer axialen Länge, die deutlich kleiner ist als deren Durchmesser. Der elektrische Heizleiter überspannt bevorzugt die Strömungsstrecke im Wesentlichen vollständig und ist insbesondere über dessen Umfang an dem Gehäuse bzw. dessen Rohr fixiert. Der elektrische Heizleiter ist insbesondere als ein für Abgas durchströmbarer Wabenkörper ausgebildet.
• Der innen positionierte mindestens eine Heizleiter ist mit mindestens einer elektrischen Durchführung durch das Gehäuse, insbesondere dessen Deckel, durch mindestens eine Stromleitschiene elektrisch leitend verbunden. Die Durchführung umfasst insbesondere einen elektrischen Anschluss, der damit geführt, abgedichtet und isoliert durch das Gehäuse geführt wird. Die Durchführung ist regelmäßig gerade verlaufend, insbesondere parallel zur Achse des Gehäuses verlaufend ausgebildet. Insbesondere ist die Durchführung senkrecht auf den Heizleiter bzw. dessen Anordnungsebene ausgerichtet. Es ist möglich, dass die Durchführung näher zur Zentrumsachse eines Rohrabschnitts des Gehäuses im Deckel angeordnet ist als zur Wandung des Rohrabschnitts. Bevorzugt endet die Durchführung nahe des Gehäuses/Deckels (also weiter entfernt von der Zentrumsachse), insbesondere mit einer (axialen) Distanz (stromaufwärts bzw. in Strömungsrichtung vorgelagert) zum Heizleiter von mindestens 15 mm [Millimeter], ggf. mit einer Distanz im Bereich von 30 mm bis 70 mm.
• Der Deckel kann insbesondere ein Gussgehäuse sein bzw. ein tiefgezogenes Blech. Es ist möglich, dass auch der Rohrabschnitt ein Gussgehäuse bzw. ein tiefgezogenes Blech ist. Es ist möglich, dass der Deckel und der Rohrabschnitt zwei Bauteile sind, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Es ist möglich, dass der Deckel und der Rohrabschnitt aus einem Bauteil gefertigt sind.
• Für gewöhnlich ist der Heizleiter direkt mit dem Innenleiter der elektrischen Durchführung verbunden. Es wird kein gesondertes Bauteil vorgesehen. Um die Flexibilität zu erhöhen und die elektrische Durchführung und den Heizleiter freier im Gehäuse positionieren zu können, wird eine sogenannte Stromleitschiene verwendet, die einseitig mit (dem Innenleiter) der elektrischen Durchführung verbunden wird und auf der jeweils anderen Seite mit dem Heizleiter. Der erste Kontaktpunkt der Stromleitschiene mit der Durchführung liegt außerhalb der Ebene mit dem Heizleiter, insbesondere mit einer vorgegebenen Distanz stromaufwärts dazu. Der zweite Kontaktpunkt der Stromleitschiene mit dem Heizleiter liegt innerhalb der Ebene mit dem Heizleiter, mit einem vorgegebenen radialen Versatz zum ersten Kontaktpunkt.
• Die Stromleitschiene kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Innenleiter und dem Heizleiter herstellen. Die Form der Stromleitschiene kann an die (insbesondere zentrale) Positionierung des Innenleiters/der elektrischen Durchführung bzw. den (insbesondere weiter außen liegenden) elektrischen Anschluss des Heizleiters angepasst sein. Es ist auch möglich, dass die Stromleitschiene eine Form oder Struktur aufweist, die an andere oder weitere Strömungs- und/oder Temperatur- und/oder Spannungs-Parameter angepasst ist. So kann die Stromleitschiene beispielsweise angepasst sein, um (relative) Bewegungen des Heizleiters und/oder des Innenleiters (zueinander bzw. zum Gehäuse) aufzunehmen bzw. auszugleichen. Die Stromleitschiene kann angepasst sein, um unterschiedliche elektrische Ströme aufnehmen bzw. leiten zu können.
• Der Heizleiter kann an einer flächigen Stützstruktur befestigt sein und die mindestens eine Stromleitschiene kann sich durch die Stützstruktur hindurch erstrecken. Es ist möglich, dass die flächige Stützstruktur keine geschlossene Fläche darstellt. Der Heizleiter kann an der Stützstruktur isoliert gehalten sein. Bevorzugt weist die Stützstruktur Stützstifte mit einer Isolierung auf, an der der Heizleiter gehalten ist.
• Insbesondere ist die Stromleitschiene so ausgestaltet, dass sie aus der Ebene des Heizleiters herausragt. Der Innenleiter ist axial distanziert zu dem Heizleiter und insbesondere außerhalb der Ebene angeordnet, so dass ein Ende der Stromleitschiene zu dem Innenleiter und ein anderes Ende der Stromleitschiene zu dem Heizleiter ragt.
• Die mindestens eine Stromleitschiene kann ein Biegeelement sein oder umfassen, zur Kompensation von axialen, radialen und/oder torsionalen Relativbewegungen des mindestens einen Heizleiters gegenüber der mindestens einen elektrischen Durchführung dienen. Es ist möglich, dass der Heizleiter und der Innenleiter im Betrieb relative Bewegungen zueinander durchführen. Beispielsweise können durch mechanische, thermische oder andere Einflüsse Kräfte auf den Innenleiter und/oder den Heizleiter wirken, die zu einer solchen Bewegung führen. Insbesondere bei solchen Relativbewegungen wirken axiale, radiale und/oder torsionale Kräfte auf die Stromleitschiene. Um diese Kräfte aufnehmen zu können und dabei keinen Schaden zu nehmen, kann die Stromleitschiene ein Biegeelement sein oder solche umfassen.
• Die Stromleitschiene kann ein Biegeelement beispielsweise in Form von (lokalen, exponierten) bogenförmigen Abschnitten aufweisen, die Relativbewegungen aufnehmen können. Dabei können die bogenförmigen Abschnitte als Federelemente wirken. Es ist möglich, dass die Relativbewegungen der Stromleitschiene reversibel erfolgen. So kann die Stromleitschiene nach erfolgter Krafteinwirkung und Bewegung schadfrei zurück in seine Ausgangsposition gelangen.
• Die mindestens eine Stromleitschiene kann den mindestens einen Heizleiter bzw. einen Abschnitt davon (wenigstens teilweise) umgreifen. Es ist möglich, dass die Stromleitschiene ein gabelförmiges oder steckerförmiges Ende aufweist, das den Heizleiter umgreifen kann. Dabei kann das gabelförmige oder steckerförmige Ende der Stromleitschiene in die Ebene hineinragen und den Heizleiter umfassen. Besonders bevorzugt kann so ein flächiger Kontakt zwischen Stromleitschiene und Heizleiter hergestellt werden. Auf diese Weise wird die Stromübertragung auf den Heizleiter an zumindest zwei Flächen realisiert und es kann so eine homogenere Stromeinleitung zu dem Heizleiter erreicht werden. Ebenso kann so eine festere Verbindung zwischen dem Stromleiter und den Heizleitern realisiert werden.
• Die elektrische Durchführung kann den Innenleiter aufweisen, welcher von einer elektrischen Isolationsschicht und (weiter außen) einer metallischen Hülse umgeben ist. Die elektrische Isolationsschicht kann den Innenleiter direkt umgeben. Bevorzugt ragt die elektrische Isolationsschicht um den Innenleiter bis in das Gehäuse der Vorrichtung hinein und ebenso aus dieser heraus. Bevorzugt ragt der Innenleiter über Enden der elektrischen Isolationsschicht hinaus. Somit kann der Innenleiter weiter als die elektrische Isolationsschicht hinein sowie heraus aus dem Gehäuse der Vorrichtung ragen. Die metallische Hülse kann eine Verbindung von der elektrischen Durchführung zu dem Gehäuse sein. Dabei kann die metallische Hülse die einzige direkte Anbindung der elektrischen Durchführung zu dem Gehäuse sein. Bevorzugt ist die metallische Hülse mit der elektrischen Isolationsschicht verbunden. Bevorzugt kann so das Gehäuse von dem Innenleiter elektrisch isoliert sein.
• Der Innenleiter kann senkrecht zur Ebene ausgereichtet sein. Insbesondere kann die elektrische Durchführung mit dem Innenleiter so an dem Gehäuse angebracht sein, dass eine Erweiterung einer zentralen Achse des Innenleiters die Ebene senkrecht durchbrechen würde. Insbesondere ist das Gehäuse so gestaltet, dass es über die Ebene ragt und der Innenleiter in der elektrischen Durchführung darin befestigbar ist.
• Die Stromleitschiene kann in einem Verbindungsbereich mit dem Innenleiter horizontal zur Ebene ausgerichtet sein. Der Innenleiter kann mit einem Ende auf der Stromleitschiene aufgesetzt und dort (stoffschlüssig) verbunden sein. Durch die horizontale Ausrichtung der Stromleitschiene kann diese eine Kontaktfläche für den Innenleiter aufweisen. Insbesondere kann die Stromleitschiene im Verbindungsbereich so ausgestaltet sein, dass sie senkrecht zu dem Innenleiter ausgerichtet ist.
• Jeweils ein Innenleiter kann mit jeweils einer Stromleitschiene verbunden sein. Es ist möglich, dass jeder Innenleiter mit jeweils einer Stromleitschiene mit jeweils einem Heizleiter verbunden ist.
• Es ist möglich, dass mehrere Innenleiter jeweils mit einer Stromleitschiene mit mehreren Heizleitern verbunden sind. Es ist weiter möglich, dass mehrere Innenleiter jeweils mit einer Stromleitschiene mit einem Heizleiter verbunden sind. Auch ist es möglich, dass ein Innenleiter mit einer Stromleitschiene mit mehreren Heizleitern bzw. mehreren (voneinander beabstandeten) Abschnitten des Heizleiters verbunden ist.
• Es ist möglich, dass die Stromleitschiene jeweils einen Kontaktabschnitt aufweist, in dem der Innenleiter mit der Stromleitschiene verbunden ist. Die Stromleitschiene kann in dem Kontaktabschnitt senkrecht zu dem Innenleiter angeordnet sein.
• Bevorzugt verläuft die Stromleitschiene in dem Kontaktbereich nur in einer radialen Richtung relativ zu dem Innenleiter. Der Innenleiter kann eine zentrale Achse aufweisen. Eine radiale Richtung kann von der zentralen Achse in radialer Richtung ausgerichtet sein. Bevorzugt verläuft die Stromleitschiene in dem Kontaktbereich lediglich in der radialen Richtung. Die Stromleitschiene kann Bögen aufweisen. Die Bögen können einen Winkel von bis zu 230 ° aufweisen, sodass Teile der Stromleitschiene übereinanderliegen. Bevorzugt weist die Stromleitschiene jedoch keine solche Bögen im Kontaktbereich auf. Besonders bevorzugt weist die Stromleitschiene im Kontaktbereich nur Bögen auf, die einen Winkel von maximal 45 ° haben.
• Die Anbindung an den Heizleiter und/oder den Innenleiter kann bevorzugt durch Löten erzeugt werden, was besonders vorteilhaft ist, da alle Elemente in einem Arbeitsgang miteinander verbunden werden können.
• Die Stromleitschiene ist bevorzugt aus einem temperaturfesten Material erzeugt, welches die im Betrieb zu erwartenden Ströme und Temperaturbereiche schadfrei aushalten kann.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stromleitschiene derart von anderen Elementen innerhalb des Gehäuses beabstandet ist, dass keine elektrisch leitfähige Verbindung ausgebildet ist. Dies ist notwendig, um nicht einen ungewollten Strompfad auszubilden und gegebenenfalls das Gehäuse oder andere Bauteile mit der Spannungsquelle zu verbinden. Daher muss zwischen der Stromleitschiene und allen anderen Elementen in der Vorrichtung ein ausreichend großer Isolationsspalt eingehalten werden.
• Auch ist es vorteilhaft, wenn die Stromleitschiene derart gestaltet ist, dass Ströme bis 300 Ampere schadfrei über die Stromleitschiene fließen können. Die Stromleitschiene muss daher einen ausreichend großen Querschnitt aufweisen, damit die im Betrieb durchgeleiteten Ströme die Stromleitschiene nicht zu stark erhitzen.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stromleitschiene aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist, welches bis circa 1000 Grad Celsius zerstörungsfrei belastbar ist. Im Betrieb sind Temperaturen bis zu circa 1000 Grad Celsius realistisch, daher muss die Stromleitschiene ausreichend dick dimensioniert sein und aus einem für diesen Temperaturbereich geeigneten Material gefertigt sein.
• Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Stromleitschiene eine Querschnittsverteilung aufweist, die Längenausdehnungen infolge von Temperaturschwankungen minimiert. Aufgrund der großen Temperaturbereiche, in denen die Stromleitschiene eingesetzt wird, ist mit Längenänderungen infolge des Temperatureinflusses zu rechnen, die ausgeglichen werden müssen, um eine Beschädigung der Verbindungspunkte zwischen Stromleitschiene, Heizleiter und Innenleiter zu vermeiden.
• Insbesondere, wenn die Stromleitschiene eine lange Erstreckung aufweist, beispielsweise infolge der Positionierung des Heizleiters relativ zum Innenleiter, kann es zu größeren Längenänderungen der Stromleitschiene kommen.
• Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Stromleitschiene stoffschlüssig mit dem Innenleiter und/oder dem Heizleiter verbunden ist. Bevorzugt ist die Stromleitschiene mit dem Innenleiter und dem Heizleiter verlötet.
• Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Heizleiter durch einen Wabenkörper gebildet ist, wobei die Stromleitschiene in eine oder mehrere der Strömungskanäle des Wabenkörpers eingreift. Der den Heizleiter bildende Wabenkörper weist eine Mehrzahl an Strömungskanälen auf, die von dem Abgas entlang einer Hauptdurchströmungsrichtung durchströmt werden können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Stromleitschiene Elemente aufweisen, die in einzelne dieser Strömungskanäle eingreifen und mit dem Heizleiter stoffschlüssig verbunden sind. Es muss dabei sichergestellt werden, dass die Verbindungsfläche der Stromleitschiene zum Heizleiter ausreichend groß ist, um die im Betrieb jeweils auftretenden Ströme schadfrei auszuhalten.
• Auch ist es zweckmäßig, wenn die Stromleitschiene einen dem Heizleiter zugewandten Endbereich aufweist, wobei der Endbereich zumindest zwei fingerartige Abschnitte aufweist, die den Heizleiter zumindest teilweise umfassen.
• Die Stromleitschiene kann bevorzugt zumindest zwei fingerartige Bereiche aufweisen, die an den Außenflächen des Heizleiters in Anlage gebracht werden und dort mit dem Heizleiter stoffschlüssig verbunden werden. Die fingerartigen Bereiche umfassen den Heizleiter zangenartig. Auf diese Weise wird die Stromübertragung auf den Heizleiter an zumindest zwei Flächen realisiert und es kann so eine homogenere Stromeinleitung und den Heizleiter erreicht werden.
• 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 von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1

eine Ansicht einer elektrischen Durchführung durch ein Gehäuse einer Abgasstrecke mit einem elektrischen Heizleiter, wobei der elektrische Leiter der Durchführung mittels einer Stromleitschiene mit dem Heizleiter verbunden ist,

Fig. 2

eine Skizze einer Stromleitschiene zur Verbindung des elektrischen Leiters einer Durchführung mit einem Heizleiter,

Fig. 3

eine alternative Ausgestaltung einer Stromleitschiene in einem Gehäuse einer Abgasstrecke,

Fig. 4

eine alternative Ausgestaltung einer Stromleitschiene mit axialem Abgang in einem Gehäuse einer Abgasstrecke,

Fig. 5

eine alternative Ausgestaltung einer Stromleitschiene mit radialem Abgang in einem Gehäuse einer Abgasstrecke, und

Fig. 6

eine alternative Ausgestaltung einer Stromleitschiene mit radial versetztem Abgang in einem Gehäuse einer Abgasstrecke.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung
• Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung 1, wobei in einem Gehäuse 2 ein Heizleiter 3 in Form eines Wabenkörpers angeordnet ist. Durch das Gehäuse 2 ist eine elektrische Durchführung 11 geführt, die einen Innenleiter 4 aufweist, welcher von einer Isolationsschicht 6 umschlossen ist.
• Der Innenleiter 4 ist im Inneren des Gehäuses 2 mit einer Stromleitschiene 5 verbunden. Die Stromleitschiene 5 ist einseitig mit dem Innenleiter 4 und auf der anderen Seite mit dem Heizleiter 3 verbunden.
• Wie in Figur 1 zu erkennen ist, ist der Heizleiter 3 deutlich entfernt zum Innenleiter 4 angeordnet. Zusätzlich ist der Innenleiter 4 derart zum Heizleiter 3 angeordnet, dass er eine Flächennormale zum Heizleiter 3 bildet. In den Ausführungen, die im Stand der Technik bekannt sind, ist der Innenleiter regelmäßig so angeordnet, dass er auf eine Seitenfläche des Heizleiters trifft, so dass die Anbindung des Innenleiters an den Heizleiter über einen Kontakt am Außenumfang des Heizleiters erfolgt. Hieraus resultieren sehr enge Freiheitsgrade für die Anordnung der einzelnen Elemente.
• Im erfindungsgemäßen Fall der Figur 1 kann der Heizleiter 3 beliebig zum Innenleiter 4 ausgerichtet sein, da die zwischen beiden Elementen entstehende Lücke durch die Stromleitschiene 5 überbrückt wird. Dies erhöht die für die Positionierung der einzelnen Bauteile zur Verfügung stehenden Freiheitsgrade deutlich und macht insbesondere die Anordnung der elektrischen Durchführung an einer vorteilhaften Stelle des Gehäuses möglich.
• Es ist zu erkennen, wie die Stromleitschiene 5 in eine Ebene 10 hineinragt, in der der Heizleiter 3 angeordnet ist. Die Stromleitschiene 5 ist an dem Innenleiter 4 befestigt, der durch eine metallische Hülse 15 der elektrischen Durchführung 11 in ein Gehäuse 2 hineinragt. Der Innenleiter 4 ist von einer Isolationsschicht 6 umgeben, die mit der metallischen Hülse 15 in Kontakt steht und daran befestigt ist.
• Figur 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Heizleiters 5, wobei auch der Innenleiter 4, die Isolationsschicht 6 und der Heizleiter 3 angedeutet sind. Auch hier steht der Innenleiter 4 als Flächennormale auf der durchströmbaren Querschnittsfläche des Heizleiters 3. Die Stromleitschiene 5 dient auch hier als Verbindungselement zwischen den beiden Elementen. Durch den gewinkelten Aufbau der Stromleitschiene kann eine Anbindung an die Umfangsfläche des Heizleiters 3 erzeugt werden, obwohl der Innenleiter 4 im rechten Winkel zu dieser Umfangsfläche steht.
• In Figur 2 ist weiterhin zu erkennen, dass Versätze zwischen dem Innenleiter 4 und dem Heizleiter 3 durch eine Veränderung der Geometrie der Stromleitschiene 5 auf einfache Weise auszugleichen sind. Mit dem bogenförmigen Abschnitt 8 ist ein Kompensationsbereich ausgebildet, der insbesondere Längenausdehnungen der Stromleitschiene infolge von Temperaturschwankungen ausgleichen kann.
• Fig. 2 zeigt zudem eine Distanz 19 auf, in der sich die Stromleitschiene 5 von dem Heizleiter 3 zu dem Innenleiter 4 erstreckt. Die Distanz 19 reicht von einem Ende des Innenleiters 4 bis zu einer Mitte des Heizleiters 3. Zudem ist in Fig. 2 ein Versatz 20 eingezeichnet. Der Versatz 20 erstreckt sich von einer zentralen Achse des Innenleiters 4 bis zu einer Außenseite des Heizleiters 3.
• Fig. 3 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung einer Stromleitschiene 5, wobei diese fingerartige Abschnitte 7 an dem Heizleiter 3 zugewandten Endbereich aufweist. Die fingerartigen Abschnitte 7 liegen an zwei Umfangsflächen des Heizleiters 3 an und sind an dieser Stelle mit dem Heizleiter 3 stoffschlüssig verbunden. Es ist auch möglich, dass steckerförmige Enden der Stromleitschiene 5 den Heizleiter 3 an mehr als zwei Stellen umschließt und kontaktiert. Die Verbindungsfläche zwischen dem Heizleiter 3 und der Stromleitschiene 5 sind durch die beidseitige oder mehrseitige Anlage der fingerartigen Abschnitte 7 erhöht, wodurch sichergestellt werden kann, dass die im Betrieb auftretenden Ströme auch sicher und schadfrei übertragen werden können.
• Es ist zu erkennen, wie die Stromleitschiene 5 in eine Ebene 10 hineinragt, in der der Heizleiter 3 angeordnet ist. Die Stromleitschiene 5 ist an dem Innenleiter 4 befestigt, der durch eine metallische Hülse 15 der elektrischen Durchführung 11 in ein Gehäuse 2 hineinragt. Der Innenleiter 4 ist von einer Isolationsschicht 6 umgeben, die mit der metallischen Hülse 15 in Kontakt steht und daran befestigt ist. Der Heizleiter 3 ist an einer Stützstruktur 26 mit Stützstiften 24 gehalten. Der Heizleiter 3 ist von der Stützstruktur 26 isoliert befestigt. Die Stützstifte 24 sind mit einer Isolierung 25 ummantelt, an der der Heizleiter gehalten wird.
• Auch ist in Fig.3 zu erkennen, wie eine Strömungsstrecke 9 (bzw. Abgasstrecke) durch das Gehäuse 2 verläuft. Dabei fließt der Abgasstrom zunächst durch den Heizleiter 3 in der Ebene 10, um danach durch einen außerhalb der Ebene 10 liegenden Hauptkatalysator 16 geleitet zu werden.
• Das Gehäuse 2 ist zweigeteilt. Es weist einen Deckel 17 und einen Rohrabschnitt 18 auf. Im Deckel 17 ist die elektrische Durchführung 11 angeordnet. Zudem weist der Deckel einen Eingang 22 für das Abgas auf. An den Deckel 17 schließt sich (nahtlos) der Rohrabschnitt 18 an. In dem Rohrabschnitt 18 ist der Hauptkatalysator 16 hinter der Ebene 10 mit dem Heizleiter 3 angeordnet. Der Hauptkatalysator 16 ist in dem Rohrabschnitt 18 nach innen versetzt angeordnet und mittels einer umlaufenden Haltestruktur 21 am Rohrabschnitt 18 fixiert.
• Schließlich zeigt Fig. 3 unterschiedliche Bewegungen, die der Innenleiter 4 auf die Stromleitschiene 5 übertragen kann. So kann der Innenleiter 4 axiale Bewegungen 12, radiale Bewegungen 13 und/oder torsionale Bewegungen 14 gleichzeitig oder einzeln auf die Stromleitschiene 5 übertragen. Es ist auch möglich, dass die oben beschriebenen Bewegungen von dem Heizleiter 3 auf die Stromleitschiene 5 übertragen werden. Insbesondere ist die Stromleitschiene 5 darauf ausgelegt, diese Bewegungen und damit einhergehende Kräfte aufzunehmen, ohne einen Schaden zu erlangen und nach erfolgter Krafteinwirkung zurück in ihre Ausgangslage gelangen kann.
• Eine alternative Ausgestaltung einer Stromleitschiene 5 zeigt Fig. 4. Fig. 4 weist ein ähnliches Gehäuse 2 wie in Fig. 3 auf, bei dem eine Strömungsstrecke 9 senkrecht zu dem Heizleiter 3 in das Gehäuse 2 geleitet wird und danach durch den Heizleiter 3 geleitet wird. Dabei ist der Innenleiter 4 der elektrischen Durchführung so angeordnet, dass die Stromleitschiene 5 gerade nach unten ragt. Die Stromleitschiene 5 ist als eine Verlängerung des Innenleiters 4 ausgestaltet. Die Stromleitschiene 5 weist auch einen bogenförmigen Abschnitt 8 auf. Insbesondere unterscheidet sich die alternative Ausgestaltung in Figur 4 dahingehend von der Ausgestaltung in Figur 3, dass die Stromleitschiene 5 abgesehen von dem bogenförmigen Abschnitt 8 entlang einer zentralen Achse des Innenleiters 4 keinen axialen Versatz aufweist. Dahingegen weist die Ausgestaltung der Stromleitschiene 5 in Figur 3 einen axialen Versatz auf.
• Eine alternative Ausgestaltung einer Stromleitschiene 5 zeigt Fig. 5. Fig. 5 weist ein ähnliches Gehäuse 2 wie in Fig. 3 und Fig. 4 auf, bei dem eine Strömungsstrecke 9 senkrecht zu dem Heizleiter 3 in das Gehäuse 2 geleitet wird und danach durch den Heizleiter 3 geleitet wird. Dabei ist der Innenleiter 4 der elektrischen Durchführung so angeordnet, dass die Stromleitschiene 5 von dem Innenleiter 4 senkrecht nach unten ragt. Ein Anschluss an einem Heizleiter 3 erfolgt somit senkrecht zu dem Innenleiter 4. Der Innenleiter 4 kann dabei eine zentrale Achse aufweisen, die sich quer mit einer zentralen Achse des Heizleiters 3 kreuzt. Die Stromleitschiene 5 weist auch einen bogenförmigen Abschnitt 8 auf. Insbesondere zeigt Fig. 5 eine Ausgestaltung der Stromleitschiene 5 ohne axialen Versatz abgesehen von dem bogenförmigen Abschnitt 8. Der Innenleiter 4 ragt dabei so weit in das Gehäuse 2 hinein, dass die Stromleitschiene 5 in einer geraden Linie nach unten ragt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Stromleitschiene 5 wie in Fig. 3 einen axialen Versatz aufweist.
• Eine alternative Ausgestaltung einer Stromleitschiene zeigt Fig. 6. Fig. 6 weist ein Gehäuse auf, bei dem der Heizleiter 3 quer zu der Strömungsstrecke 9 angeordnet ist. Der Innenleiter 4 ragt quer zu dem Heizleiter 3 in das Gehäuse 2 auf Höhe des Heizleiters 3 hinein. Die Ausgestaltung in Fig. 6 unterscheidet sich insbesondere dadurch von der Ausgestaltung in Fig. 5, dass der Innenleiter 4 nicht höhenversetzt in dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Der Innenleiter 4 ist zu der Stromleitschiene 5 so angeordnet, dass die Stromleitschiene 5 senkrecht zu dem Innenleiter 4 entlang einer Umfangsrichtung des Heizleiter 3 angeordnet ist. Somit überbrückt die Stromleitschiene 5 keinen Höhenversatz parallel zu einer zentralen Achse des Heizleiters 3 sondern lediglich einen Versatz entlang des Umfangs des Heizleiters 3. Zudem weist die Stromleitschiene 5 keinen bogenförmigen Abschnitt 8 auf.
• Die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 6 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung

2

Gehäuse

3

Heizleiter

4

Innenleiter

5

Stromleitschiene

6

Isolationsschicht

7

fingerartige Abschnitte

8

bogenförmiger Abschnitt

9

Strömungsstrecke

10

Ebene

11

elektrische Durchführung

12

axiale Bewegung

13

radiale Bewegung

14

torsionale Bewegung

15

metallische Hülse

16

Hauptkatalysator

17

Deckel

18

Rohrabschnitt

19

Distanz

20

Versatz

21

Haltestruktur

22

Eingang

23

Kontaktabschnitt

24

Stützstift

25

Isolierung

26

Stützstruktur

Claims (11)

1. Vorrichtung (1) zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem elektrischen Heizleiter (3), welcher im Inneren einer von einem Gehäuse (2) begrenzten Strömungsstrecke (9) in einer Ebene (10) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Heizleiter (3) mittels mindestens einer elektrischen Durchführung (11) durch das Gehäuse (2) elektrisch kontaktierbar ist, und der mindestens eine Heizleiter (3) mit der mindestens einen elektrischen Durchführung (11) im Inneren des Gehäuses (2) durch mindestens eine Stromleitschiene (5) elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stromleitschiene (5) die mindestens eine elektrische Durchführung (11) außerhalb der Ebene (10) und den mindestens einen Heizleiter (3) in der Ebene (10) und radial versetzt kontaktiert.
2. Vorrichtung (1) zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Stromleitschiene (5) ein Biegeelement ist oder umfasst, zur Kompensation von axialen (12), radialen (13) und/oder torsionalen (14) Relativbewegungen des mindestens einen Heizleiters (3) gegenüber der mindestens einen elektrischen Durchführung.
3. Vorrichtung (1) zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Stromleitschiene den mindestens einen Heizleiter (3) umgreift.
4. Vorrichtung (1) zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der mindestens eine elektrische Heizleiter (3) an einer flächigen Stützstruktur (26) befestigt ist und sich die mindestens eine Stromleitschiene (5) durch die Stützstruktur (26) hindurch erstreckt.
5. Vorrichtung (1) zur Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die elektrische Durchführung einen Innenleiter (4) aufweist, welcher von einer elektrischen Isolationsschicht (6) und einer metallischen Hülse (15) umgeben ist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Innenleiter (4) senkrecht zur Ebene (10) ausgerichtet ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stromleitschiene (5) in einem Verbindungsbereich mit dem Innenleiter (4) parallel zur Ebene (10) ausgerichtet ist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeweils ein Innenleiter (4) jeweils eine Stromleitschiene (5) aufweist.
9. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stromleitschiene (5) jeweils einen Kontaktabschnitt (23) aufweist, in dem der Innenleiter (4) mit der Stromleitschiene (5) verbunden ist, wobei die Stromleitschiene (5) in dem Kontaktabschnitt (23) nur in einer radialen Richtung relativ zu dem Innenleiter (4) verläuft.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromleitschiene (5) eine Querschnittsverteilung aufweist, die Längenausdehnungen infolge von Temperaturschwankungen reduziert.
11. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die der Heizleiter (3) durch einen Wabenkörper gebildet ist, wobei die Stromleitschiene (5) in eine oder mehrere der Strömungskanäle des Wabenkörpers eingreift.