DE102022125694A1 - Heating element - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizelement 1 zum Erhitzen eines Gasstroms 5 mit einem Heizwiderstand 2 und mit zwei Kontakten 3.1, 3.2 zum Anlegen einer elektrischen Spannung, wobei der Heizwiderstand 2 mindestens einen Stromleiter 2a mit einer Länge 2f und einer Längsachse 2b aufweist, der sich über seine Länge 2f zwischen beiden Kontakten 3.1, 3.2 erstreckt, wobei die Längsachse 2b eine Hauptfließrichtung 2.0 des elektrischen Stroms abbildet, wobei mindestens drei Stromleiter-Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 vorgesehen sind, wobei alle mindestens drei Stromleiter-Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 mit Bezug auf die Längsachse 2b eine gemeinsame Heizebene_H1 ausbilden, wobei mindestens zwei der mindestens drei Stromleiter-Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 mit Bezug zu einer Richtung rechtwinklig zur Längsachse 2b nebeneinander angeordnet sind und einen Spalt 2c begrenzen, wobei mindestens ein Stromleiter-Abschnitt der mindestens drei Stromleiter-Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3 als Brücke_1 ausgebildet ist und den Spalt 2c überbrückt, wobei mindestens drei weitere Stromleiter-Abschnitte 2.4, 2.5, 2.6 vorgesehen sind, die mit Bezug auf die Längsachse 2b eine gemeinsame zweite Heizebene_H2 ausbilden, die mit Abstand e zur ersten Heizebene_H1 angeordnet ist, wobei mindestens ein Stromleiter-Abschnitt vorgesehen ist, der als Brücke_2 ausgebildet ist und der den Abstand_e überbrückt.

Figure DE102022125694A1_0000
The invention relates to a heating element 1 for heating a gas flow 5 with a heating resistor 2 and with two contacts 3.1, 3.2 for applying an electrical voltage, wherein the heating resistor 2 has at least one current conductor 2a with a length 2f and a longitudinal axis 2b, which extends over its length 2f between both contacts 3.1, 3.2, wherein the longitudinal axis 2b depicts a main flow direction 2.0 of the electrical current, wherein at least three current conductor sections 2.1, 2.2, 2.3 are provided, wherein all at least three current conductor sections 2.1, 2.2, 2.3 form a common heating plane_H1 with respect to the longitudinal axis 2b, wherein at least two of the at least three current conductor sections 2.1, 2.2, 2.3 are arranged next to one another with respect to a direction perpendicular to the longitudinal axis 2b and delimit a gap 2c, wherein at least one Conductor section of the at least three conductor sections 2.1, 2.2, 2.3 is designed as a bridge_1 and bridges the gap 2c, wherein at least three further conductor sections 2.4, 2.5, 2.6 are provided, which form a common second heating level_H2 with respect to the longitudinal axis 2b, which is arranged at a distance e from the first heating level_H1, wherein at least one conductor section is provided which is designed as a bridge_2 and which bridges the distance_e.
Figure DE102022125694A1_0000

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizelement zum Erhitzen eines Gasstroms mit einem Heizwiderstand und mit zwei Kontakten zum Anlegen einer elektrischen Spannung, wobei der Heizwiderstand mindestens einen Stromleiter mit einer Länge und einer Längsachse aufweist, der sich über seine Länge zwischen beiden Kontakten erstreckt, wobei die Längsachse eine Hauptfließrichtung des elektrischen Stroms abbildet, wobei mindestens drei Stromleiter-Abschnitte vorgesehen sind, wobei alle mindestens drei Stromleiter-Abschnitte mit Bezug auf die Längsachse eine gemeinsame Heizebene_H1 ausbilden, wobei mindestens zwei der mindestens drei Stromleiter-Abschnitte mit Bezug zu einer Richtung rechtwinklig zur Längsachse nebeneinander angeordnet sind und einen Spalt begrenzen, wobei mindestens ein Stromleiter-Abschnitt der mindestens drei Stromleiter-Abschnitte als Brücke ausgebildet ist und den Spalt überbrückt.The invention relates to a heating element for heating a gas stream with a heating resistor and with two contacts for applying an electrical voltage, wherein the heating resistor has at least one current conductor with a length and a longitudinal axis, which extends over its length between the two contacts, wherein the longitudinal axis represents a main flow direction of the electrical current, wherein at least three current conductor sections are provided, wherein all at least three current conductor sections form a common heating plane_H1 with respect to the longitudinal axis, wherein at least two of the at least three current conductor sections are arranged next to one another with respect to a direction perpendicular to the longitudinal axis and delimit a gap, wherein at least one current conductor section of the at least three current conductor sections is designed as a bridge and bridges the gap.

Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Abstandshalter für ein Heizelement.The invention also relates to a spacer for a heating element.

Es ist bereits ein Heizelement aus der US 5,533,167 B mit mehreren Stromleiter-Abschnitten und verbindenden Brücken bekannt, wobei alle Brücken parallel zur Heizebene bzw. rechtwinklig zur jeweiligen Spaltebene angeordnet sind. Die Brücken sind dabei etwas schmaler ausgebildet als das Heizelement selbst.There is already a heating element from the US$5,533,167 B with several conductor sections and connecting bridges, where all bridges are arranged parallel to the heating plane or at right angles to the respective gap plane. The bridges are somewhat narrower than the heating element itself.

Aus der KR 2005 008 7202 A ist ebenfalls ein Heizelement mit mehreren Stromleiter-Abschnitten und verbindenden Brücken bekannt. Nach Ausführungsbeispiel 1a sind alle Brücken parallel zur Heizebene bzw. rechtwinklig zur jeweiligen Spaltebene angeordnet. Nach Ausführungsbeispiel 1b sind alle Brücken rechtwinklig zur Heizebene ausgerichtet. Das als Stand der Technik benannte spiralförmige Heizelement weist eine zentrale Brücke auf, die parallel zur Heizebene ausgerichtet ist.From the KR 2005 008 7202 A A heating element with several conductor sections and connecting bridges is also known. According to the embodiment 1a all bridges are arranged parallel to the heating plane or at right angles to the respective gap plane. According to the embodiment 1b all bridges are aligned at right angles to the heating plane. The spiral-shaped heating element designated as state of the art has a central bridge that is aligned parallel to the heating plane.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement derart auszubilden und anzuordnen, dass ein verbesserter Wärmeeintrag gewährleistet ist.The invention is based on the object of designing and arranging a heating element in such a way that an improved heat input is ensured.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass mindestens drei weitere Stromleiter-Abschnitte vorgesehen sind, die mit Bezug auf die Längsachse mindestens eine gemeinsame zweite Heizebene_H2 ausbilden, die mit Abstand_e zur ersten Heizebene_H1 angeordnet ist, wobei mindestens ein Stromleiter-Abschnitt vorgesehen ist, der als Brücke ausgebildet ist und der den Abstand_e überbrückt. Hierdurch wird erreicht, dass eine dreidimensionale Erstreckung der Stromleiter-Abschnitte und mehrere parallele Heizebenen vorgesehen sind.The object is achieved according to the invention in that at least three further conductor sections are provided, which form at least one common second heating level_H2 with respect to the longitudinal axis, which is arranged at a distance_e from the first heating level_H1, wherein at least one conductor section is provided which is designed as a bridge and which bridges the distance_e. This ensures that a three-dimensional extension of the conductor sections and several parallel heating levels are provided.

Die Stromleiter-Abschnitte innerhalb einer Heizebene_H1 weisen einen Abstand zueinander auf, der einen Spalt bildet. Dabei ist abzustellen auf den leitfähigen Teil des Stromleiter-Abschnitts, eine mögliche Isolierung oder isolierende Abstandshalter sind außer Acht zu lassen. Eine Kopplung der verschiedenen Stromleiter-Abschnitte erfolgt lediglich durch die endseitige Brücke. Die Brücke bildet somit den wesentlichen Teil einer Verbindungsschleife zwischen verschiedenen Stromleiter-Abschnitten. Die Länge des Heizwiderstands entspricht dabei der Erstreckung seiner Längsachse.The conductor sections within a heating level_H1 are spaced apart from one another, forming a gap. The focus is on the conductive part of the conductor section; any insulation or insulating spacers are to be ignored. The various conductor sections are only connected by the end bridge. The bridge therefore forms the essential part of a connecting loop between various conductor sections. The length of the heating resistor corresponds to the extent of its longitudinal axis.

Durch eine Aneinanderreihung von mehreren Brücken kann auch eine komplexere Umlenkung innerhalb mehrerer Heizebenen erfolgen. Die Anzahl der Heizebenen ist dabei beliebig.By connecting several bridges in a row, a more complex redirection can be achieved within several heating levels. The number of heating levels is optional.

Der Stromleiter ist aus elektrisch leitendem Material gebildet, das als Waben-, Maschen-, Netz- oder Gewebestruktur vorliegt. Dabei weicht die Orientierung eines Teils der Wabenwände oder Waben-, Maschen-, Netz- oder Gewebedrähte von der Hauptfließrichtung des Stroms ab.The current conductor is made of electrically conductive material that is in the form of a honeycomb, mesh, net or fabric structure. The orientation of part of the honeycomb walls or honeycomb, mesh, net or fabric wires deviates from the main flow direction of the current.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch, dass mindestens ein erster Quersteg und mindestens ein zweiter Quersteg vorgesehen sind, die parallel zur Nutebene ausrichtbar sind, wobei der erste Quersteg mit Bezug zum Grundkörper gegenüberliegend zum zweiten Quersteg angeordnet ist. Die Querstege sind beidseitig am Grundkörper angeordnet, so dass die Querstege in gegenüberliegenden Spalten von gegenüberliegenden Heizebenen platzierbar sind.The object is also achieved according to the invention in that at least one first crossbar and at least one second crossbar are provided, which can be aligned parallel to the groove plane, wherein the first crossbar is arranged opposite the second crossbar with respect to the base body. The crossbars are arranged on both sides of the base body, so that the crossbars can be placed in opposite columns of opposite heating levels.

Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die jeweilige Heizebene_H1, _H2 eine dem zu erhitzenden Gasstrom zugewandte Vorderseite mit einer Grundfläche aufweist, wobei die erste Heizebene_H1 und die mindestens zweite Heizebene_H2 über mindestens 70 % der Grundfläche eine Nut begrenzen, wobei die Brücke die Nut überbrückt. Somit sind die Heizebene_H1 und die Heizebene_H2 über die jeweilige Brücke elektrisch gekoppelt. Die Grundfläche wird gebildet durch alle nebeneinander innerhalb der jeweiligen Heizebene angeordneten Stromleiter-Abschnitte. Das schließt die Brücken mit ein. Die Nut erstreckt sich aber nicht über die Brücken, so dass nur ein Teil der Grundfläche durch die Nut begrenzt wird, wohingegen der übrige Teil der Grundfläche den Brücken zuzuordnen ist.It can also be advantageous if the respective heating level_H1, _H2 has a front side facing the gas flow to be heated and has a base area, wherein the first heating level_H1 and the at least second heating level_H2 delimit a groove over at least 70% of the base area, wherein the bridge bridges the groove. The heating level_H1 and the heating level_H2 are thus electrically coupled via the respective bridge. The base area is formed by all the current conductor sections arranged next to one another within the respective heating level. This includes the bridges. However, the groove does not extend over the bridges, so that only part of the base area is delimited by the groove, whereas the remaining part of the base area is assigned to the bridges.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Nut eine Nutebene aufspannt und gegenüberliegende Spalte benachbarter Heizebenen_H1, _H2 eine Spaltebene aufspannen, wobei die Nutebene relativ zur Spaltebene einen Winkel α zwischen 10° und 90° einschließt. In der Regel umfasst der Winkel α 90°, weil sich die mehreren parallel hintereinander angeordneten Heizebenen in Richtung des Abgasstroms erstrecken, mithin in eine Richtung rechtwinklig zur jeweiligen Heizebene selbst.Furthermore, it can be advantageous if the groove spans a groove plane and opposite gaps of adjacent heating planes_H1, _H2 span a gap plane, wherein the groove plane encloses an angle α of between 10° and 90° relative to the gap plane. As a rule, the angle α is 90°, because the several heating levels arranged parallel to one another extend in the direction of the exhaust gas flow, thus in a direction perpendicular to the respective heating level itself.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die jeweilige Brücke eine Mittelachse aufweist, wobei die Mittelachse parallel zur Heizebene_H1, _H2 verläuft oder rechtwinklig zur Heizebene_H1, _H2 verläuft. Durch die parallele Ausrichtung zur Heizebene_H1 ist das Überbrücken der Spalte zwischen den Stromleiter-Abschnitten gewährleistet. Durch die rechtwinklige Ausrichtung zur Heizebene_H1 bzw. zur Heizebene_H2 ist das Überbrücken der Nut zwischen beiden Heizebenen_H1, _H2 gewährleistet.It can also be advantageous if the respective bridge has a central axis, whereby the central axis runs parallel to the heating level_H1, _H2 or at a right angle to the heating level_H1, _H2. The parallel alignment to the heating level_H1 ensures that the gap between the conductor sections is bridged. The right-angled alignment to the heating level_H1 or the heating level_H2 ensures that the groove between the two heating levels_H1, _H2 is bridged.

Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass unter Anwendung eines kartesischen Koordinatensystems mit drei Raumachsen_x, _y, _z die Heizebene_H1 parallel zur x-y-Ebene ausgerichtet ist und sich die Brücke_1 mit Bezug zur Mittelachse zur Überbrückung des Spalts zumindest teilweise in Richtung der Raumachse_x erstreckt und sich die Brücke_2 mit Bezug zur Mittelachse zur Überbrückung der Nut zumindest teilweise in Richtung der Raumachse_z erstreckt. Der Abgasstrom verläuft dabei in Richtung der Raumachse_z. Wenn die Grundfläche G dem Abgasrohr nach eine runde Form aufweist, sind die am Außenrand befindlichen Brücken ebenfalls einfach gekrümmt, mit lediglich einer Krümmungsachse parallel zur Raumachse_z. Insoweit sind die Brücken nicht eben und auch keiner Ebene zuzuordnen. Die Brücke_1 erstreckt sich zur Überbrückung des in der x-y-Ebene liegenden Spalts ungeachtet ihrer Breite in Richtung der Raumachse_x. Die Brücke_2 erstreckt sich zur Überbrückung der in der x-y-Ebene liegenden Nut ungeachtet ihrer Breite in Richtung der Raumachse_z.In this case, it can advantageously be provided that, using a Cartesian coordinate system with three spatial axes_x, _y, _z, the heating plane_H1 is aligned parallel to the x-y plane and the bridge_1 extends at least partially in the direction of the spatial axis_x with reference to the central axis to bridge the gap and the bridge_2 extends at least partially in the direction of the spatial axis_z with reference to the central axis to bridge the groove. The exhaust gas flow runs in the direction of the spatial axis_z. If the base area G has a round shape according to the exhaust pipe, the bridges located on the outer edge are also simply curved, with only one axis of curvature parallel to the spatial axis_z. In this respect, the bridges are not flat and cannot be assigned to any plane. The bridge_1 extends in the direction of the spatial axis_x to bridge the gap in the x-y plane, regardless of its width. The bridge_2 extends in the direction of the spatial axis_z to bridge the groove in the x-y plane, regardless of its width.

Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn die Hauptfließrichtung des elektrischen Stroms wechselseitig über die Heizebene_H1 und die Heizebene_H2 führbar ist. Die dem Abgasstrom zugewandte Heizebene_H1 wird bei dieser symmetrischen Spannungsversorgung etwas kälter sein als die nachgeschaltete wegen des auftreffenden Abgasstroms. Die im Abgasschatten liegende Heizebene_H2 wird mit etwas wärmerem Abgas beaufschlagt. Die Temperaturdifferenz zwischen der Heizebene_H2 und dem aus der Heizebene_H1 austretenden, bereits erhitzten Abgasstrom wird damit begünstigt.It can be of particular importance for the present invention if the main flow direction of the electric current can be guided alternately via the heating level_H1 and the heating level_H2. With this symmetrical voltage supply, the heating level_H1 facing the exhaust gas flow will be somewhat colder than the one downstream due to the incoming exhaust gas flow. The heating level_H2 lying in the exhaust gas shadow is exposed to somewhat warmer exhaust gas. The temperature difference between the heating level_H2 and the already heated exhaust gas flow emerging from the heating level_H1 is thus favored.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn sich der Grundkörper in Richtung der x-Achse erstreckt und sich die Querstege in Richtung der z-Achse erstrecken, wobei der Grundkörper eine maximale Breite aufweist, die dem Abstand e zwischen zwei Heizebenen_H1, _H2 entspricht und wobei der jeweilige Quersteg eine Breite aufweist, die der Spaltbreite entspricht. Die Architektur des Abstandshalters ist somit an die Ausrichtung und Lage der Spalte bzw. der Nut angepasst. Bei rechteckigem Querschnitt des Grundkörpers bezieht sich die maximale Breite auf dessen Diagonale, weil der Grundkörper nach dem Einsetzen in die Nut um seine Längsachse gedreht werden muss. Bei einem rundem Querschnitt des Grundkörpers bezieht sich die maximale Breite auf dessen Durchmesser.In connection with the design and arrangement according to the invention, it can be advantageous if the base body extends in the direction of the x-axis and the transverse webs extend in the direction of the z-axis, wherein the base body has a maximum width that corresponds to the distance e between two heating levels_H1, _H2 and wherein the respective transverse web has a width that corresponds to the gap width. The architecture of the spacer is thus adapted to the orientation and position of the gap or groove. If the base body has a rectangular cross-section, the maximum width refers to its diagonal because the base body has to be rotated about its longitudinal axis after being inserted into the groove. If the base body has a round cross-section, the maximum width refers to its diameter.

Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn der Abstand der Querstege der Spaltbreite der Spalte entspricht oder der Abstand der Querstege dem doppelten Abstand der Spalte entspricht. Auf der Seite des jeweiligen Spalts, wo die Brücke_1 zwischen nebeneinander liegenden Stromleiter-Abschnitten vorgesehen ist, ist kein Quersteg erforderlich. Insoweit kann die Anzahl der Querstege entsprechend bzw. auf etwa die Hälfte verringert werden.It can also be advantageous if the distance between the crosspieces corresponds to the width of the gap or if the distance between the crosspieces corresponds to twice the distance between the gaps. On the side of the respective gap where the bridge_1 is provided between adjacent conductor sections, no crosspiece is required. In this respect, the number of crosspieces can be reduced accordingly or by about half.

Vorteilhaft kann es zudem sein, wenn die Querstege unterschiedlich lang sind bzw. eine unterschiedliche Ausdehnung aufweisen und mindestens ein Quersteg in Spalte mehrerer Heizebenen positionierbar ist. Damit kann die Anzahl der notwendigen Abstandshalter reduziert werden.It can also be advantageous if the crossbars are of different lengths or have different dimensions and at least one crossbar can be positioned in the gaps of several heating levels. This can reduce the number of spacers required.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:

  • 1a eine Frontansicht des Heizelements;
  • 1b eine Seitenansicht von 1a;
  • 1c eine Detailansicht aus 1a;
  • 2a die rückwärtige Ansicht aus 1a;
  • 2b die Seitenansicht aus 2a;
  • 3a eine Ansicht des Heizelements nach 1a von oben;
  • 3b eine Ansicht des Heizelements nach 1a von unten;
  • 3c eine alternative Ausführungsform des Heizelements in der Ansicht von unten;
  • 4a einen Abstandshalter in der Seitenansicht;
  • 4b eine alternative Ausführungsform des Abstandshalters;
  • 4c eine Stirnansicht eines Abstandshalters;
  • 4d eine Stirnansicht eines Abstandshalters;
  • 4e eine Stirnansicht eines Abstandshalters;
  • 5 einen Heizwiderstand mit drei Heizebenen.
Further advantages and details of the invention are explained in the patent claims and in the description and shown in the figures. They show:
  • 1a a front view of the heating element;
  • 1b a side view of 1a;
  • 1c a detailed view 1a ;
  • 2a the rear view from 1a ;
  • 2 B the side view 2a ;
  • 3a a view of the heating element after 1a from above;
  • 3b a view of the heating element after 1a from underneath;
  • 3c an alternative embodiment of the heating element in the view from below;
  • 4a a spacer in the side view;
  • 4b an alternative embodiment of the spacer;
  • 4c a front view of a spacer;
  • 4d a front view of a spacer;
  • 4e a front view of a spacer;
  • 5 a heating resistor with three heating levels.

Ein in der 1a gezeigtes Heizelement 1 ist aus einem Stromleiter 2a mit einer Längsachse 2b sowie zwei Kontakten 3.1, 3.2 zum Anlegen einer elektrischen Spannung gebildet. Der Stromleiter 2a verläuft mäanderförmig und weist hierzu verschiedene Stromleiter-Abschnitte 2.1 bis 2.6 auf, die hintereinander angeordnet sind und die unter anderem durch einen Spalt 2c mit einer Spaltbreite 2.9 voneinander getrennt sind. Die verschiedenen Stromleiter-Abschnitte 2.1 bis 2.6 bilden eine kreisförmige Grundfläche 7 aus. Hierbei sind die verschiedenen Stromleiterabschnitte über eine Brücke 2.4 als weiterer Stromleiter-Abschnitt endseitig miteinander verbunden, wobei die jeweilige Brücke 2.4 den jeweiligen Spalt 2c überbrückt. Die mäanderförmig verlaufenden Stromleiter-Abschnitte mit der Grundfläche 7 bilden mithin eine Heizebene H1 aus.An Indian 1a The heating element 1 shown is formed from a conductor 2a with a longitudinal axis 2b and two contacts 3.1, 3.2 for applying an electrical voltage. The conductor 2a runs in a meandering shape and for this purpose has various conductor sections 2.1 to 2.6, which are arranged one behind the other and which are separated from one another by a gap 2c with a gap width of 2.9. The various conductor sections 2.1 to 2.6 form a circular base area 7. The various conductor sections are connected to one another at the end via a bridge 2.4 as a further conductor section, with the respective bridge 2.4 bridging the respective gap 2c. The meandering conductor sections with the base area 7 therefore form a heating level H1.

In der Seitenansicht nach 1b ist ergänzend zu der eben beschriebenen Heizebene_H1 eine weitere Heizebene_H2 vorgesehen, die aus entsprechenden Stromleiter-Abschnitten 2.5, 2.6 gebildet sind. Beide Heizebenen_H1, _H2 werden über einen als Brücke ausgebildeten Stromleiter-Abschnitt 2.4 miteinander verbunden. Beide Heizebenen_H1, _H2 begrenzen eine Nut 4.1 mit einer Nutbreite 4.3. Von rechts anströmender Gasstrom 5 tritt also zunächst durch die erste Heizebene_H1 ein und nach Durchlaufen der Nut 4.1 tritt dieser durch die zweite Heizebene_H2.In the side view after 1b In addition to the heating level H1 just described, a further heating level H2 is provided, which is formed from corresponding conductor sections 2.5, 2.6. Both heating levels H1, H2 are connected to one another via a conductor section 2.4 designed as a bridge. Both heating levels H1, H2 delimit a groove 4.1 with a groove width 4.3. Gas flow 5 flowing in from the right initially enters through the first heating level H1 and after passing through the groove 4.1 it passes through the second heating level H2.

Gemäß 1c, eine Detailansicht aus 1a, weist der Stromleiter 2a eine Längsachse 2b auf, die entsprechend der Darstellung nach 1a mäanderförmig verläuft. Eine Länge des Stromleiters entspricht demnach der Länge der Längsachse 2b. Die dargestellte Brücke 2.2 dient zur Überbrückung des Spaltes 2c. Die Brücke 2.2 weist eine Längsachse 2.2' auf, die quer zum Spalt 2c ausgerichtet ist.According to 1c , a detailed view of 1a , the current conductor 2a has a longitudinal axis 2b which, as shown in 1a runs in a meandering shape. The length of the current conductor therefore corresponds to the length of the longitudinal axis 2b. The bridge 2.2 shown serves to bridge the gap 2c. The bridge 2.2 has a longitudinal axis 2.2' which is aligned transversely to the gap 2c.

Die Rückseite des Heizelements 1 gem. 2a ist ähnlich aufgebaut. Die verschiedenen Stromleiter-Abschnitte bilden eine mäanderförmige Bahn, wobei über entsprechende Brücken 2.4 wechselseitig zwischen der nach 1a dargestellten Vorderseite und der nach 2a dargestellten Rückseite abgewechselt wird. Mithin verläuft die Längsachse 2b bzw. ein Strom 2.0 ausgehend vom Kontakt 3.1 nach unten, wechselt dort über eine Brücke 2.4 auf die Vorderseite gem. 1a links oben und verläuft sodann U-förmig über zwei Stromleiter-Abschnitte wieder nach oben zum oberen Ende des Stromleiter-Abschnitts 2.3 und wechselt dort wiederum über eine Brücke 2.4 auf die Rückseite und beschreibt auf der Rückseite ebenfalls wieder einen Bogen. Der jeweilige Bogen ist gebildet durch zwei Stromleiter-Abschnitte, die durch eine Brücke 2.2 miteinander verbunden sind und jeweils den zwischen ihnen befindlichen Spalt 2c begrenzen.The back of the heating element 1 acc. 2a is constructed in a similar way. The various conductor sections form a meandering path, whereby appropriate bridges 2.4 alternate between the 1a shown front and the 2a shown back. Thus, the longitudinal axis 2b or a current 2.0 runs from the contact 3.1 downwards, changes there via a bridge 2.4 to the front as shown. 1a top left and then runs in a U-shape over two conductor sections back up to the upper end of the conductor section 2.3 and then changes over a bridge 2.4 to the back and again describes an arc on the back. The respective arc is formed by two conductor sections that are connected to each other by a bridge 2.2 and each delimit the gap 2c between them.

Die zwischen beiden Heizebenen_H1, _H2 befindliche Nut 4.1 weist einen entsprechenden teilkreisförmigen Nutgrund auf, der durch die unten angeordneten Brücken 2.4 begrenzt wird.The groove 4.1 located between the two heating levels_H1, _H2 has a corresponding partially circular groove base, which is limited by the bridges 2.4 arranged below.

Nach den hier dargestellten Ausführungsbeispielen liegen beide Heizebenen_H1, _H2 in bzw. parallel zu einer x-y-Ebene, aufgespannt durch die Raumachse x und die Raumachse y. Die vorstehend genannte Nutebene 4.2 ist ebenfalls parallel hierzu angeordnet bzw. ausgerichtet. Die Spaltebene 2d wiederum, die aufgespannt wird durch benachbarte Spalte 2c der zwei Heizebenen H1, H2, verläuft rechtwinklig zur Nutebene 4.2, mithin liegt diese in einer Raumebene-y-z, die aufgespannt wird durch die Raumachse y und die Raumachse z.According to the embodiments shown here, both heating planes H1, H2 lie in or parallel to an x-y plane, spanned by the spatial axis x and the spatial axis y. The aforementioned groove plane 4.2 is also arranged or aligned parallel to this. The gap plane 2d, in turn, which is spanned by adjacent gaps 2c of the two heating planes H1, H2, runs at right angles to the groove plane 4.2, and thus lies in a spatial plane y-z, which is spanned by the spatial axis y and the spatial axis z.

In der Ansicht von oben gem. 3a sind die nebeneinander angeordneten Brücken 2.4 zu sehen, über die die beiden Heizebenen_H1, _H2 miteinander verbunden sind. Zwischen den verschiedenen Brücken 2.4 sind die Brücken 2.2 zu sehen, welche jeweils den Spalt zwischen zwei Stromleiter-Abschnitten überbrücken. Die Brücken 2.2 befinden sich dabei am unteren Rand des Heizelements. Der jeweilige Spalt spannt eine Spaltebene 2.d auf und weist eine Spaltbreite 2.9 auf.In the view from above acc. 3a the bridges 2.4 arranged next to each other can be seen, via which the two heating levels _H1, _H2 are connected to each other. Between the various bridges 2.4, the bridges 2.2 can be seen, which each bridge the gap between two conductor sections. The bridges 2.2 are located at the lower edge of the heating element. The respective gap spans a gap level 2.d and has a gap width of 2.9.

In der Ansicht von unten nach 3b sind wiederum die nebeneinander angeordneten Brücken 2.2 zur Überbrückung des jeweiligen Spalts zu erkennen. Innerhalb der Nut 4.1 sind die oben angeordneten Brücken 2.4 dargestellt, die über die Nut 4.1 verlaufen. Die Nut 4.1 spannt eine Nutebene 4.2 auf, wobei die Nutebene 4.2 und die Spaltebene 2d einen Winkel α von 90° einschließen. Die Nut weist gem. 1b eine Nutbreite 4.3 auf, die einem Abstand_e der beiden Heizebenen_H1, _H2 entspricht.In the view from below 3b the bridges 2.2 arranged next to each other to bridge the respective gap can be seen. Within the groove 4.1, the bridges 2.4 arranged above are shown, which run over the groove 4.1. The groove 4.1 spans a groove plane 4.2, whereby the groove plane 4.2 and the gap plane 2d enclose an angle α of 90°. The groove has according to. 1b a groove width 4.3, which corresponds to a distance_e between the two heating levels_H1, _H2.

Während sich nach dem vorgehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die zwischen den verschiedenen Stromleiter-Abschnitten angewendeten Brücken 2.2, 2.4 abwechseln, ist nach Ausführungsbeispiel 3c eine Darstellung von oben bzw. unten vorgesehen, in dem sich an die Brücke 2.4 zwecks Überbrückung der Nut unmittelbar eine Brücke 2.2 zur Überbrückung des Spalts anschließt. Zwischen dieser Doppelanordnung der Brücken 2.2, 2.4 ist jeweils ein Stromleiter-Abschnitt vorgesehen.While according to the embodiment described above the bridges 2.2, 2.4 used between the different conductor sections alternate, according to the embodiment 3c a representation from above or below is provided, in which a bridge 2.2 for bridging the gap is directly connected to the bridge 2.4 for bridging the groove. A current conductor section is provided between this double arrangement of the bridges 2.2, 2.4.

Zur Wahrung des Abstands e zwischen den Heizebenen_H1, _H2 einerseits und zwecks Wahrung der Spaltbreite 2.9 ist ein Abstandselement 6 gem. den 4a bis 4c vorgesehen. Das Abstandselement weist einen länglichen Grundkörper 6.1 auf, an den sich mehrere Querstege 6.2, 6.3 anschließen. Die Querstege 6.2, 6.3 sind jeweils gegenüberliegend zum Grundkörper 6.1 vorgesehen und weisen die Spaltbreite 2.9 auf. Der Grundkörper 6.1 weist die Nutbreite 4.3 auf, die dem Abstand e zwischen beiden Heizebenen entspricht. Durch Einsetzen des Abstandshalters 6, mithin durch Einsetzen des Grundkörpers 6.1 in die Nut 4.1 einerseits und Einsetzen der Querstege 6.2, 6.3 in die Spalte 2c andererseits wird damit die jeweils notwendige Distanz zwischen den verschiedenen Stromleiter-Abschnitten gewährleistet.To maintain the distance e between the heating levels_H1, _H2 on the one hand and to maintain the gap width 2.9, a spacer element 6 is required in accordance with 4a to 4c The spacer element has an elongated base body 6.1, to which several crosspieces 6.2, 6.3 are connected. The crosspieces 6.2, 6.3 are each provided opposite to the base body 6.1 and have the gap width 2.9. The base body 6.1 has the groove width 4.3, which corresponds to the distance e between the two heating levels. By inserting the spacer 6, i.e. by inserting the base body 6.1 into the groove 4.1 on the one hand and inserting the crossbars 6.2, 6.3 into the gap 2c on the other hand, the necessary distance between the various conductor sections is ensured.

In der Ausführungsform nach 4b weist der Abstandshalter weniger Querstege 6.2, 6.3 auf. Ein solcher Abstandshalter wäre anzuwenden in dem Bereich der jeweiligen Brücke 2.2, im Bereich derer kein Quersteg notwendig ist, so dass nur Querstege vorgesehen sind für die Spalte, die nicht über eine Brücke 2.2 überbrückt werden bzw. für die Spalte, an deren Ende keine Brücke 2.2 vorgesehen ist.In the embodiment according to 4b the spacer has fewer crosspieces 6.2, 6.3. Such a spacer would be used in the area of the respective bridge 2.2 in which no crosspiece is necessary, so that only crosspieces are provided for the gaps that are not bridged by a bridge 2.2 or for the gap at the end of which no bridge 2.2 is provided.

Gemäß Ansicht 4c hat der Grundkörper 6.1 eine maximale Breite, die dem Abstand e der Heizebenen entspricht. Eine Kantenlänge des Rechtecks entspricht der Breite der Querstege 6.2, 6.3. Dies kann auch abweichend konstruiert sein, so dass unterschiedliche Breiten zur Anwendung kommen.According to view 4c the base body 6.1 has a maximum width that corresponds to the distance e between the heating levels. One edge length of the rectangle corresponds to the width of the crosspieces 6.2, 6.3. This can also be constructed differently so that different widths are used.

Gemäß Ausführungsbeispiel 4d hat der Grundkörper 6.1 einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser, der dem Abstand e der Heizebenen entspricht.According to the example 4d the base body 6.1 has a round cross-section with a diameter corresponding to the distance e between the heating levels.

Gemäß Ausführungsbeispiel 4e weist der Quersteg 6.2 eine wesentlich größere Ausdehnung a auf als der Quersteg 6.3. Diese Variante findet Anwendung bei einem Heizwiderstand 2 mit drei Heizebenen, die zwei Nuten 4.1 begrenzen. Aufgrund der Ausdehnung a erstreckt sich der Quersteg 6.2 dann in die jeweiligen Spalte 2c von zwei nebeneinander liegenden Heizebenen_H1, _H1' während der Quersteg 6.2 in dem jeweiligen Spalt der dritten gegenüberliegenden Heizebene_H2 positioniert ist.According to the example 4e the crosspiece 6.2 has a significantly larger extension a than the crosspiece 6.3. This variant is used for a heating resistor 2 with three heating levels that delimit two grooves 4.1. Due to the extension a, the crosspiece 6.2 then extends into the respective gap 2c of two adjacent heating levels_H1, _H1', while the crosspiece 6.2 is positioned in the respective gap of the third opposite heating level_H2.

Das Ausführungsbeispiel 5 zeigt einen Heizwiderstand 2 mit drei parallelen Heizebenen_H1, _H1', _H2.The embodiment 5 shows a heating resistor 2 with three parallel heating levels_H1, _H1', _H2.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
HeizelementHeating element
2a2a
StromleiterConductor
2b2 B
LängsachseLongitudinal axis
2c2c
Spaltgap
2d2d
SpaltebeneColumn level
2f2f
Längelength
22
HeizwiderstandHeating resistor
2.02.0
Stromrichtung, HauptfließrichtungCurrent direction, main flow direction
2.12.1
Stromleiter-AbschnittConductor section
2.22.2
Stromleiter-Abschnitt, Brücke_1Conductor section, bridge_1
2.2'2.2'
MittelachseCentral axis
2.32.3
Stromleiter-AbschnittConductor section
2.42.4
Stromleiter-Abschnitt, Brücke_2Conductor section, bridge_2
2.4'2.4'
MittelachseCentral axis
2.52.5
Stromleiter-AbschnittConductor section
2.62.6
Stromleiter-AbschnittConductor section
2.92.9
SpaltbreiteGap width
3.13.1
KontaktContact
3.23.2
KontaktContact
44
Vorderseitefront
4.14.1
NutGroove
4.24.2
NutebeneGroove level
4.34.3
NutbreiteGroove width
55
GasstromGas flow
66
AbstandshalterSpacers
6.16.1
GrundkörperBase body
6.26.2
QuerstegCrossbar
6.36.3
QuerstegCrossbar
77
GrundflächeFloor space
aa
Ausdehnung von 6.2Expansion of 6.2
ee
AbstandDistance

Nomenklatur:Nomenclature:

  • Brücke_1Bridge_1
  • Brücke_2Bridge_2
  • Ebene_E1Level_E1
  • Ebene_E2Level_E2
  • Heizebene_H1Heating level_H1
  • Heizebene_H1'Heating level_H1'
  • Heizebene_H2Heating level_H2
  • Raumachse xSpatial axis x
  • Raumachse ySpatial axis y
  • Raumachse zSpatial axis z
  • x-y-Ebenex-y plane
  • x-z-Ebenex-z plane
  • y-z-Ebeney-z plane
  • Winkel αAngle α

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • KR 20050087202 A [0004]KR 20050087202 A [0004]

Claims (12)

Heizelement (1) zum Erhitzen eines Gasstroms (5) mit einem Heizwiderstand (2) und mit zwei Kontakten (3.1, 3.2) zum Anlegen einer elektrischen Spannung, wobei der Heizwiderstand (2) mindestens einen Stromleiter (2a) mit einer Länge (2f) und einer Längsachse (2b) aufweist, der sich über seine Länge (2f) zwischen beiden Kontakten (3.1, 3.2) erstreckt, wobei die Längsachse (2b) eine Hauptfließrichtung (2.0) des elektrischen Stroms abbildet, wobei mindestens drei Stromleiter-Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3) vorgesehen sind, wobei alle mindestens drei Stromleiter-Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3) mit Bezug auf die Längsachse (2b) eine gemeinsame Heizebene H1 ausbilden, wobei mindestens zwei der mindestens drei Stromleiter-Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3) mit Bezug zu einer Richtung rechtwinklig zur Längsachse (2b) nebeneinander angeordnet sind und einen Spalt (2c) begrenzen, wobei mindestens ein Stromleiter-Abschnitt der mindestens drei Stromleiter-Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3) als Brücke_1 (2.2) ausgebildet ist und den Spalt (2c) überbrückt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei weitere Stromleiter-Abschnitte (2.4, 2.5, 2.6) vorgesehen sind, die mit Bezug auf die Längsachse (2b) mindestens eine gemeinsame zweite Heizebene_H2 ausbilden, die mit Abstand_e zur ersten Heizebene_H1 angeordnet ist, wobei mindestens ein Stromleiter-Abschnitt vorgesehen ist, der als Brücke_2 ausgebildet ist und der den Abstand_e überbrückt.Heating element (1) for heating a gas flow (5) with a heating resistor (2) and with two contacts (3.1, 3.2) for applying an electrical voltage, wherein the heating resistor (2) has at least one current conductor (2a) with a length (2f) and a longitudinal axis (2b), which extends over its length (2f) between both contacts (3.1, 3.2), wherein the longitudinal axis (2b) represents a main flow direction (2.0) of the electrical current, wherein at least three current conductor sections (2.1, 2.2, 2.3) are provided, wherein all at least three current conductor sections (2.1, 2.2, 2.3) form a common heating plane H1 with respect to the longitudinal axis (2b), wherein at least two of the at least three current conductor sections (2.1, 2.2, 2.3) are arranged next to one another with respect to a direction perpendicular to the longitudinal axis (2b) and have a Limit the gap (2c), wherein at least one conductor section of the at least three conductor sections (2.1, 2.2, 2.3) is designed as a bridge_1 (2.2) and bridges the gap (2c), characterized in that at least three further conductor sections (2.4, 2.5, 2.6) are provided which, with respect to the longitudinal axis (2b), form at least one common second heating level_H2 which is arranged at a distance_e from the first heating level_H1, wherein at least one conductor section is provided which is designed as a bridge_2 and which bridges the distance_e. Heizelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Heizebene_H1, _H2 eine dem zu erhitzenden Gasstrom zugewandte Vorderseite (4) mit einer Grundfläche (7) aufweist, wobei die erste Heizebene_H1 und die mindestens zweite Heizebene_H2 über mindestens 70 % der Grundfläche (7) eine Nut (4.1) begrenzen, wobei die Brücke_2 die Nut (4.1) überbrückt.Heating element (1) after Claim 1 , characterized in that the respective heating level_H1, _H2 has a front side (4) facing the gas flow to be heated and having a base area (7), wherein the first heating level_H1 and the at least second heating level_H2 delimit a groove (4.1) over at least 70% of the base area (7), wherein the bridge_2 bridges the groove (4.1). Heizelement (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (4.1) eine Nutebene (4.2) aufspannt und dass gegenüberliegende Spalte (2c) benachbarter Heizebenen_H1, _H2 eine Spaltebene (2d) aufspannen, wobei die Nutebene (4.2) relativ zur Spaltebene (2d) einen Winkel α zwischen 10° und 90° einschließt.Heating element (1) after Claim 2 , characterized in that the groove (4.1) spans a groove plane (4.2) and that opposite gaps (2c) of adjacent heating planes_H1, _H2 span a gap plane (2d), wherein the groove plane (4.2) encloses an angle α between 10° and 90° relative to the gap plane (2d). Heizelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Brücke_1, _2 eine Mittelachse (2.2', 2.4') aufweist, wobei die Mittelachse parallel zur Heizebene_H1, _H2 verläuft oder rechtwinklig zur Heizebene_H1, _H2 verläuft.Heating element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective bridge_1, _2 has a central axis (2.2', 2.4'), wherein the central axis runs parallel to the heating plane_H1, _H2 or runs at right angles to the heating plane_H1, _H2. Heizelement (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter Anwendung eines kartesischen Koordinatensystems mit drei Raumachsen_x, _y, _z die Heizebene_H1 parallel zur x-y-Ebene ausgerichtet ist und sich die Brücke_1 mit Bezug zur Mittelachse (2.2') zur Überbrückung des Spalts (2c) zumindest teilweise in Richtung der Raumachse_x erstreckt und sich die Brücke_2 mit Bezug zur Mittelachse (2.4') zur Überbrückung der Nut (4.1) zumindest teilweise in Richtung der Raumachse_z erstreckt.Heating element (1) after Claim 4 , characterized in that, using a Cartesian coordinate system with three spatial axes_x, _y, _z, the heating plane_H1 is aligned parallel to the xy plane and the bridge_1 extends at least partially in the direction of the spatial axis_x with reference to the central axis (2.2') for bridging the gap (2c) and the bridge_2 extends at least partially in the direction of the spatial axis_z with reference to the central axis (2.4') for bridging the groove (4.1). Heizelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptfließrichtung (2.0) des elektrischen Stroms wechselseitig über die Heizebene_H1 und die Heizebene_H2 führbar ist.Heating element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the main flow direction (2.0) of the electric current can be guided alternately over the heating level_H1 and the heating level_H2. Abstandshalter (6) für ein Heizelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Grundkörper (6.1), der parallel zur Nutebene (4.2) ausrichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Quersteg (6.2) und mindestens ein zweiter Quersteg (6.3) vorgesehen sind, die parallel zur Nutebene (4.2) ausrichtbar sind, wobei der erste Quersteg (6.2) mit Bezug zum Grundkörper (6.1) gegenüberliegend zum zweiten Quersteg (6.3) angeordnet ist.Spacer (6) for a heating element (1) according to one of the preceding claims with a base body (6.1) which can be aligned parallel to the groove plane (4.2), characterized in that at least one first transverse web (6.2) and at least one second transverse web (6.3) are provided which can be aligned parallel to the groove plane (4.2), wherein the first transverse web (6.2) is arranged opposite the second transverse web (6.3) with respect to the base body (6.1). Abstandshalter (6) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Grundkörper (6.1) in Richtung der x-Achse erstreckt und dass sich die Querstege (6.2) in Richtung der z-Achse erstrecken, wobei der Grundkörper (6.1) eine maximale Breite aufweist, die dem Abstand_e zwischen zwei Heizebenen_H1, _H2 entspricht und wobei der jeweilige Quersteg (6.2, 6.3) eine Breite aufweist, die der Spaltbreite (2.9) entspricht.Spacer (6) after Claim 7 , characterized in that the base body (6.1) extends in the direction of the x-axis and that the transverse webs (6.2) extend in the direction of the z-axis, wherein the base body (6.1) has a maximum width which corresponds to the distance_e between two heating planes_H1, _H2 and wherein the respective transverse web (6.2, 6.3) has a width which corresponds to the gap width (2.9). Abstandshalter (6) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Querstege (6.2) der Spaltbreite (2.9) der Spalte (2c) entspricht oder dass der Abstand der Querstege (6.2) dem doppelten Abstand der Spalte entspricht.Spacer (6) after Claim 7 or 8th , characterized in that the distance between the transverse webs (6.2) corresponds to the gap width (2.9) of the column (2c) or that the distance between the transverse webs (6.2) corresponds to twice the distance of the column. Abstandshalter (6) nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstege (6.2, 6.3) unterschiedlich lang sind und mindestens ein Quersteg (6.2) in Spalte mehrerer Heizebenen positionierbar ist.Spacer (6) according to one of the Claims 7 - 9 , characterized in that the transverse webs (6.2, 6.3) are of different lengths and at least one transverse web (6.2) can be positioned in the gaps of several heating levels. Heizelement (1) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand (2) mindestens drei Heizebenen, die Heizebene_H1, die Heizebene_H1' und die Heizebene_H2 aufweist.Heating element (1) according to one of the Claims 1 - 6 , characterized in that the heating resistor (2) has at least three heating levels, the heating level_H1, the heating level_H1' and the heating level_H2. System bestehend aus einem Heizelement (1) nach einem der Ansprüche 1-6 oder 11 mit mindestens einem darin angeordneten Abstandshalter (6) nach einem der Ansprüche 7-10.System consisting of a heating element (1) according to one of the Claims 1 - 6 or 11 with min at least one spacer (6) arranged therein according to one of the Claims 7 - 10 .
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