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Dokumentenidentifikation DE10127223A1 23.01.2003
Titel Heizungseinrichtung für Filterelemente eines Partikelfilters und Partikelfilter
Anmelder E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH, 75038 Oberderdingen, DE
Erfinder Seidler, Christian, 75015 Bretten, DE;
Bierbaum, Achim, 74078 Heilbronn, DE;
Ose, Lutz, Dr., 75447 Sternenfels, DE
Vertreter Patentanwälte Ruff, Wilhelm, Beier, Dauster & Partner, 70174 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 22.05.2001
DE-Aktenzeichen 10127223
Offenlegungstag 23.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.01.2003
IPC-Hauptklasse B01D 46/48
IPC-Nebenklasse B01D 46/42   F01N 3/027   
Zusammenfassung Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Heizungseinrichtung für Filterelemente (11, 24) eines Rußfilters sowie ein Rußfilter (22) geschaffen werden. Bei diesem Rußfilter sind die Filterelemente scheibenförmig und aufeinander gestapelt. Die Heizungseinrichtung weist einen Rohrheizkörper (14) mit einem Außenrohr (33) und einem darin verlaufenden Heizleiter (34) auf. das Besondere an der Erfindung ist ein sehr geringer Durchmesser des Rohrheizkörpers (14) im Vergleich zu üblichen Rohrheizkörpern. Des Weiteren ist er derart ausgebildet, dass er in seinem Verlauf eine gewisse Fläche überdeckt. Dies kann beispielsweise ein Viertel- oder Halbkreis bei einem runden Filterelement sein. Die Anordnung des Rohrheizkörpers (14) in dem Rußfilter (22) ist derart, dass er nahe an der Filteroberfläche (27) der Filterelemente verläuft.

Beschreibung[de]
Anwendungsgebiet und der Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Heizungseinrichtung für Filterelemente eines Partikelfilters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Partikelfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Es sind Heizungseinrichtungen der Art bekannt, bei denen der Filter aus einem Stapel von Filterscheiben besteht und ein Rußfilter ist. Außen anliegend verlaufen axial zu dem Scheibenstapel mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Rohrheizkörper der üblichen Art. Diese erhitzen die Filterscheibe bzw. den darauf angelagerten Ruß bis auf dessen Zündtemperatur. Dadurch kann der Ruß verbrennen und der Filter wird wieder gesäubert. Diese Anordnung weist den großen Nachteil auf, dass die benötigte Heizleistung sehr groß ist, um eine zufriedenstellende Abbrennung von Ruß zu erzielen.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs erwähnte Heizungseinrichtung sowie einen damit versehenen Partikelfilter zu schaffen, mit denen die Verbrennung von angelagerten Partikeln, beispielsweise Ruß, vorteilhaft und effizient sowie möglichst vollständig möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Heizungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Partikelfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben und werden im folgenden näher beschrieben.

Erfindungsgemäß weist eine Heizungseinrichtung einen Rohrheizkörper auf, der ein Außenrohr und wenigstens einen darin verlaufenden Heizleiter aufweist. Ein solcher Rohrheizkörper kann grundsätzlich ähnlich aufgebaut sein wie bekannte Rohrheizkörper, die auf vielen Gebieten der Technik, beispielsweise in Haushaltsbacköfen oder dergleichen, verwendet werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für eine erfindungsgemäße Heizungseinrichtung sind Rußfilter mit scheibenförmigen und gestapelten Filterelementen. Ebenso kann die Erfindung für andere Filtertypen verwendet werden, beispielsweise mit Vorteil auch für Keramikfilter. Diese Keramikfilter können einen monolithischen Keramikwabenkörper aufweisen. Erfindungsgemäß weist der Rohrheizkörper einen geringen, insbesondere im Vergleich zu sonst üblichen Rohrheizkörpern, Durchmesser auf. Dadurch kann er in der Nähe der Filterfläche bzw. Oberfläche eines Filterelementes verlaufen.

Bei einem zuvor beschriebenen Filterscheibenstapel oder dergleichen wird es durch den geringen Durchmesser möglich, den Rohrheizkörper zwischen den Filterscheiben oder sehr nahe an der Filteroberfläche anzuordnen. Des weiteren ist der Verlauf des Rohrheizkörpers so gewählt, insbesondere durch eine entsprechende Ausbildung bzw. Biegungen, dass der Rohrheizkörper durch seinen Verlauf eine Fläche überdeckt. Der flächenüberdeckende Verlauf des Rohrheizkörpers kann beispielsweise mäanderartig sein. Weitere Möglichkeiten sind gebogene Verläufe. Durch die Kombination der geringen Entfernung zu der Filterfläche sowie des flächigen Verlaufs ist eine Abbrennung von angelagertem Ruß oder anderen Partikeln von den Filterscheiben bzw. Filterelementen sehr vorteilhaft möglich bzw. kann mit geringem Energieaufwand erreicht werden.

Unter einem geringen Durchmesser wird ein Durchmesser von weniger als 3 mm angesehen. Übliche Rohrheizkörper weisen einen Durchmesser von 6,5 mm und mehr auf. Besonders vorteilhaft kann der Rohrheizkörper noch dünner als 2 mm sein. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel weist sogar einen Durchmesser von nur ca. 1,5 mm auf. Damit kann der Abstand zweier Filterelemente, zwischen denen ein solcher Rohrheizkörper angeordnet ist, im Bereich weniger Millimeter, beispielsweise 2 mm bis 4 mm, liegen. So ist eine enge Anordnung bzw. Stapelung mehrerer Filterelemente mit zwischenliegender Beheizung möglich.

Ein Rohrheizkörper kann derart ausgebildet sein, dass er nur einen Teil einer Fläche bzw. Oberfläche eines Rußfilterelementes bedeckt. Dieser Bruchteil der Fläche kann vorzugsweise ein Viertel oder die Hälfte betragen. Eine spezielle Ausgestaltungsmöglichkeit ist ein Rohrheizkörper bzw. eine Heizungseinrichtung in Form eines Viertelkreises oder Halbkreises. Dies bedeutet, dass der Rohrheizkörper derart ausgebildet ist, dass er eine solche Fläche überdeckt bzw. beheizt, ohne dass er den Außenumrissen der Fläche genau entspricht. Dies ist besonders bei runden bzw. kreisförmigen Filterelementen von Vorteil.

Als Material kann für den Heizleiter ein chromhaltiges Material verwendet werden, beispielsweise eine Chrom-, Nickel- oder ähnliche, üblicherweise verwendete Legierung. Besonders bevorzugt wird FeCrAI. Daraus kann auch vorteilhaft das Außenrohr bestehen.

Der Durchmesser des Heizleiters kann vorteilhaft an die Abmessungen des Rohrheizkörpers sowie die elektrischen Anforderungen angepasst werden. Ein vorteilhafter Durchmesser liegt zwischen 0,2 mm und 1 mm, besonders vorteilhaft im Bereich von 0,5 mm. Des weiteren ist der Heizleiter vorzugsweise im wesentlichen gerade bzw. nicht gewendelt. Bevorzugt verläuft er geradlinig in dem Rohrheizkörper.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Rohrheizkörper massearm bzw. von geringer Masse ist. Dies kann einerseits durch ein dünnes Außenrohr erreicht werden, sowohl hinsichtlich der Wandstärke als auch des Gesamtdurchmessers. Eine weitere Möglichkeit ist ein entsprechend massearmes Isoliermaterial zwischen Heizleiter und Außenrohr. Es ist besonders vorteilhaft, den Rohrheizkörper massearm auszugestalten, da zum einen eine geringere Masse auch eine schnellere Aufglüh- bzw. Aufheizzeit bedingt. Dazu können auch für die Heizungseinrichtung bzw. den Rohrheizkörper Materialien verwendet werden, die eine geringe thermische Trägheit unterstützen, also eine geringe Wärmekapazität aufweisen. Zum anderen wird dadurch eine Gewichtsersparnis erzielt. Des weiteren bedeutet ein geringer Durchmesser ein geringes Volumen und somit eine geringere Beeinträchtigung des Filtervolumens bzw. der Filterkapazität.

Der weitere Vorteil eines massearmen Rohrheizkörpers ist der, dass er bei einem Anliegen oder Anschlagen an die Oberfläche eines Filterelementes keine Zerstörungen oder dergleichen hervorruft, da die Wucht eines solchen Schlages bei geringer Masse kleiner ist. Auch ist ein leichter Rohrheizkörper gegenüber Vibrationen, wie sie beim Einsatz von Rußfiltern in Kraftfahrzeugen oder dergleichen vorkommen, weniger anfällig.

Eine Isolierung zwischen dem Heizleiter und dem Außenrohr kann ein sehr feinkörniges Pulver aufweisen. Vorteilhaft ist dieses feinkörniger als bei üblichen Rohrheizkörpern. Des weiteren kann es verdichtet werden, um eine zuverlässige Isolierung zu gewährleisten, insbesondere bei gebogenen Rohrheizkörpern. Als Material bietet sich Magnesiumoxid an.

Um den Rohrheizkörper bzw. den Heizleiter elektrisch anzuschließen, kann er mit einer Anschlußfahne verbunden bzw. verschweißt werden. Dies geschieht vorteilhaft in dem Bereich, in dem der Heizleiter aus dem Außenrohr austritt. Eine solche Anschlußfahne kann vielfältig gestaltet sein, um eine einfache und zuverlässige Anschlußmöglichkeit zu schaffen. Des weiteren kann zur Verbesserung des Anschlusses eine zusätzliche Rohrmanschette oder ein kurzes Rohr über der Verbindung des Heizleiters mit der Anschlußfahne angebracht sein. Dadurch wird die Verbindung sowohl fixiert als auch vor äußeren mechanischen Einflüssen geschützt. Innerhalb dieser Rohrmanschette bzw. einer Umhüllung der Verbindung kann eine einbettende Gußmasse als Isolation eingebracht sein. Hierfür bieten sich keramische Materialien an, die entweder auf üblichem Wege austrocknen oder noch gebrannt werden. Eine andere Möglichkeit ist Glas oder eine Glasdurchführung. Ein weiterer Vorteil einer solchen zusätzlichen Manschette oder dergleichen ist der, dass über die größere Masse und größere Fläche eine Kühlung der Heizungseinrichtung bzw. des Rohrheizkörpers in diesem Bereich erfolgen kann. Dies bietet sich beispielsweise in solchen Fällen an, in denen der Anschluß nicht in dem kühlenden Gasstrom innerhalb eines Filters angeordnet ist.

Das Außenrohr kann auch als elektrischer Rückleiter verwendet werden. Dazu kann beispielsweise der Heizleiter an einem Ende mit dem Außenrohr verschweisst sein. Dadurch lassen sich Anschlußaufwand und Fehleranfälligkeit verringern.

Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rohrheizkörpers kann im wesentlichen auf bekannten Verfahren zur Fertigung bekannter Rohrheizkörper aufbauen.

Ein erfindungsgemäßer Partikelfilter weist mehrere stapelartig in einem Verbund angeordnete Filterelemente auf. Die Filterelemente weisen dabei Filteroberflächen auf, bei deren Durchtritt Partikel oder Ruß aus einem Gas abgeschieden wird. Mindestens einer Filterfläche ist dabei eine Heizungseinrichtung, wie sie zuvor beschrieben worden ist, zugeordnet. Diese dient dazu, an der Filteroberfläche angelagerte Partikel abzubrennen und somit das Filterelement bzw. die Filterfläche zu reinigen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Heizungseinrichtung in Form eines Rohrheizkörpers nicht außen am Rand einer Filteroberfläche verläuft, sondern diese teilweise bedeckt bzw. sehr nahe zu ihr verläuft. Auf diese Weise ist es möglich, die Energiezufuhr wesentlich direkter zu der Filteroberfläche herzustellen und somit beispielsweise eine Rußverbrennung zu verbessern. Dies wird durch einen vorstehend beschriebenen erfindungsgemäß sehr dünnen Rohrheizkörper möglich. Bei üblichen Rohrheizkörpern müsste für eine Anbringung zwischen den Filterelementen deren Abstand so groß gewählt werden, dass die gesamte Baugröße des Filters bei einer vorgegebenen Filterleistung zu groß wäre. Zur weiteren Verringerung des Durchmessers bzw. der Baugrösse kann der Rohrheizkörper flachgepresst werden und beispielsweise einen ovalen Querschnitt aufweisen.

Ein Rohrheizkörper kann dabei so ausgebildet sein, dass er nicht die gesamte Oberfläche eines Filterelementes überdeckt. Dies könnte bei einer vorgegebenen Versorgungsspannung von 12 V, beispielsweise bei Kfz, zu großen Stromstärken führen. Deswegen kann ein Rohrheizkörper vorteilhaft lediglich einen Teil eines Filterelements überdecken, beispielsweise ein Viertel oder bevorzugt die Hälfte.

Die Filterelemente in einem vorstehend beschriebenen Partikelfilter sind vorteilhaft scheibenförmig, insbesondere können sie als Doppelscheiben mit einem Innenraum ausgebildet sein. Diese Filterelemente sind aufeinandergestapelt, wobei vorteilhaft zwischen den Filteroberflächen ein Zwischenraum besteht. In diesem Zwischenraum bzw. zwischen jeweils zwei einander zugewandten Filterflächen ist eine erfindungsgemäße Heizungseinrichtung mit einem Rohrheizkörper angeordnet. Dieser Rohrheizkörper beheizt beide Filteroberflächen, vorzugsweise gleichmäßig.

Ein Rohrheizkörper kann als Abstandshalter für einen Filter verwendet werden. Dies bietet sich beispielsweise bei einem Filter aus mehreren Filterelementen an, auch um dessen Stabiltität zu verbessern. Besonders bevorzugt ist eine solche Anwendung bei einem Stapelfilter mit mehreren Filterelementen. Es ist auch möglich, Rohrheizkörper bei entsprechender Ausbildung zur Befestigung von Filterelementen zu nutzen.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auch auf anderen Gebieten möglich sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Filterscheibe mit zwei über deren Oberfläche verlaufenden erfindungsgemäßen Rohrheizkörpern,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Filter mit gestapelten Filterscheiben und dazwischenliegenden Rohrheizkörpern und

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Anschluß des Rohrheizkörpers aus Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Filterscheibe 11, die Ein- und Ausbuchtungen 12 aufweist. Eine solche Filterscheibe mit einem zentralen Abluftkanal 13 ist beispielsweise in der DE 101 06 769 offenbart, deren Inhalt hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt gemacht wird. Knapp über der Oberfläche der Filterscheibe 11 verlaufen, wie nachfolgend auch aus der Fig. 2 deutlich wird, ein Rohrheizkörper 14a sowie 14b. Wie zu erkennen ist, verlaufen die Rohrheizkörper 14a und 14b im Bereich der Oberfläche der Filterscheibe 11 in Mäanderform. Dabei verlaufen sie um die Ein- und Ausbuchtungen 12 herum.

An jeweils einem freien, aus dem Bereich der Filterscheibe 11 austretenden Ende weist jeder Rohrheizkörper 14a und 14b einen Anschluß 15a und 15b auf. Dieser besteht jeweils aus einer Anschlußfahne 16a und 16b, die mit einem in dem Außenrohr des Rohrheizkörpers 14 verlaufenden Heizleiter verbunden ist. Eine bevorzugte Verbindung ist Verschweißen. Ebenso sind mechanische Verbindungen in Form von Verquetschungen oder dergleichen möglich. Über die Verbindung zwischen Anschlußfahne 16 und Heizleiter ist eine Rohrmanschette 17a und 17b geschoben. Das Innere der Rohrmanschette 17 ist mit einer isolierenden Gußmasse ausgefüllt. Auf diese Weise wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen Anschlußfahne 16 und Heizleiter zusätzlich mechanisch gesichert. Dieser Anschluß ist vergrößert dargestellt in Fig. 3. Er ist besonders vorteilhaft bei einer Verwendung eines Filters gemäß der Erfindung in mechanisch beanspruchten Anwendungen, beispielsweise einem PKW. Durch die zusätzliche Umhüllung bzw. mechanische Befestigung können Vibrationen abgefangen werden. Des weiteren bietet ein massereicher bzw. verstärkter und vergrößerter Anschlußbereich eines bessere thermische Kühlung des Anschlusses.

Die anderen beiden freien Enden 19a und 19b der Rohrheizkörper 14a und 14b sind ohne Anschlüsse oder dergleichen dargestellt. Dies soll dazu dienen, dem Betrachter der Fig. 1 zwei Möglichkeiten vor Augen zu führen. Einerseits können die freien Enden 19a und 19b in weitere Anschlüsse, ähnlich den Anschlüssen 15a und 15b, münden. Über diese Anschlüsse kann dann die elektrische Kontaktierung der Rohrheizkörper 14 erfolgen. In diesem Fall liegen zwei Rohrheizkörper 14 vor, die jeweils ein Viertel der Oberfläche der Filterscheibe 11 bedecken.

Alternativ können die freien Enden 19a und 19b miteinander verbunden sein, wobei dies dann im wesentlichen entsprechend den übrigen Mäandern der Rohrheizkörper im Bereich der Filterscheibe 11 erfolgt. Dann würde ein Rohrheizkörper entstehen, der die Hälfte der Oberfläche der Filterscheibe 11 bedeckt.

Der in Fig. 1 dargestellte Verlauf der Rohrheizkörper 14 ist lediglich beispielhaft zu sehen. Eine weitere Möglichkeit wäre ein teilweise konzentrischer Verlauf eines Rohrheizkörpers, wie er durch die Strichlierung 20 angedeutet ist. Zwar ist die Strichlierung 20 als einen Halbkreis der Filterscheibe 11 bedeckend dargestellt. Es ist jedoch denkbar, diese entsprechend den Rohrheizkörpern 14 jeweils Viertelkreise oder auch größere Teilkreise bedeckend auszugestalten.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Rußfilter 22. Der Filter weist ein Filtergehäuse 23 auf. Der gestapelte Aufbau der Filterscheiben 24 ist deutlich zu erkennen. Die Filterscheiben 24 bestehen dabei aus jeweils zwei Filterwänden 27, die zusammen eine doppelwandige Filterscheibe bilden. Die Filterscheiben 24 sind in einem umlaufenden Filterraum 25 angeordnet und im Bereich des zentralen Abluftkanals 13 miteinander verbunden sowie in dem Rußfilter 22 befestigt. Der Filterraum 25 ist dabei mit einem Innenraum 28 in den Filterscheiben 24 über den Weg durch die Filterwände 27 gasdurchlässig verbunden.

Zwischen zwei Filterscheiben 24 verlaufen Rohrheizkörper 14 entsprechend Fig. 1. Dabei ist bei der Darstellung in der Fig. 2 pro Zwischenraum zwischen zwei Filterscheiben 24 ein Rohrheizkörper 14 vorgesehen. Es ist zu erkennen, wie die Rohrheizkörper 14 mit gleichem Abstand zu den Filterwänden 27 bzw. in deren Mitte verlaufen. Dadurch kann eine gleichmäßige Beheizung der Filterwände bzw. ein gleichmäßiges Abbrennen von Ruß erfolgen. Der Übersichtlichkeit halber sind elektrische Anschlüsse der Rohrheizkörper 14 nicht dargestellt. Diese können jedoch im wesentlichen gemäß der Fig. 1 ausgestaltet sein.

Des weiteren ist erkennbar, wie die Rohrheizkörper 14 leicht als Abstandshalter für die Filterscheiben 24 verwendet werden könnten. Dazu kann zum einen der Abstand der Filterscheiben reduziert werden. Alternativ können an den Filterelementen Ausbuchtungen oder Vorsprünge vorgesehen sein, an denen ein Rohrheizkörper verläuft. Schliesslich kann ein Rohrheizkörper in der Ansicht gemäß Fig. 2 leicht wellig verlaufen um den Abstand einzuhalten.

Selbstverständlich ist es möglich und auch von Vorteil, für die Filterwand 27 ganz links in der Fig. 2 eine entsprechende Beheizung mit einem Rohrheizkörper vorzusehen. Dies ist jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen worden. Für den Fachmann ist es selbstverständlich. Im übrigen ist anzumerken, dass die Darstellung gemäß Fig. 2 beispielhaft bzw. schematisch zu bewerten ist. An ihr soll lediglich verdeutlicht werden, wie ein Rußfilter mit einem Filterscheibenstapel aufgebaut sein kann und wie gemäß einer beispielhaften Möglichkeit Rohrheizkörper dazwischen verlaufen können.

Unterhalb des Rußfilters 22 bzw. nach oben, zu dem Filterraum 25 hin offen, ist ein Aschesammler 26 angebracht. Darin kann die Asche des von den Filterwänden 27 verbrannten Rußes gesammelt werden.

Bevorzugt sind die elektrischen Anschlüsse für die Rohrheizkörper 14 außerhalb des Filtergehäuses 23 vorgesehen. Dadurch sind sie der aggressiven Abgas-Atmosphäre nicht ausgesetzt. Des weiteren wird in dem Filter selber kein wertvoller Raum für die Anschlüsse verschwendet.

In Fig. 3 ist zu erkennen, wie der Anschluß 15 im Detail aufgebaut ist. Außenrohr 33 und Heizleiter 34 münden in einen Flanschnippel 31. Dieser ist aus isolierendem Material, vorzugsweise Kunststoff oder Keramik. Der Heizleiter 34 verläuft weiter als das Außenrohr 33 und liegt an einer Abstufung der Anschlußfahne 16 an. Dort ist er befestigt, beispielsweise durch Verschweißen oder eine mechanische Verbindung. An den Flanschnippel 31 wird über einen passenden Absatz die Rohrmanschette 17 gesteckt. Sie kann geklemmt werden oder zusätzlich befestigt werden. Die Rohrmanschette wird mit einer isolierenden Gußmasse 30 ausgegossen. Hierfür bietet sich wieder ein passender Werkstoff an, beispielsweise eine Keramik oder ähnliche isolierende Gußmassen.

Zwischen dem Außenrohr 33 und dem Heizleiter 34 befindet sich das feinkörnige Isoliermaterial. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es nicht dargestellt. Die Gußmasse 30 kann dazu dienen, ein Austreten dieses Isoliermaterials zu verhindern sowie die Befestigung von Rohrmanschette 17, Flanschnippel 31, Außenrohr 33 und Heizleiter 34 zu sichern. Die Rohrmanschette 17 selber kann aus Metall bestehen, da sie durch die Gußmasse 30 gegen den Heizleiter 34 isoliert ist.

Funktion

Ein erfindungsgemäßer Rohrheizkörper kann elektrisch einzeln betrieben werden. Des weiteren ist es möglich, mehrere der Rohrheizkörper in einem Partikelfilter in Intervallen, teilweise auch zusammengeschaltet, zu betreiben. Dieser Betrieb sollte so ausgestaltet sein, dass die Filteroberflächen von Filterelementen ausreichend oft von Partikeln oder Ruß abgebrannt werden. Andererseits sollte die insgesamt benötigte Stromstärke bei einem Einsatz in Kraftfahrzeugen aufgrund der Maximalstrombelastung des Bordnetzes unter einem gewissen Wert bleiben. Aus diesen Kriterien heraus lässt sich vorteilhaft ein Steuerverfahren definieren. In der zuvor erwähnten DE 10 10 6769 ist eine Möglichkeit zur Ansteuerung solcher Heizungen beschrieben, wobei das Verfahren auch im vorliegenden Fall vorteilhaft angewendet werden kann. Durch ausdrückliche Bezugnahme wird dies zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.

Die Befestigung bzw. Anbringung von Rohrheizkörpern an einem Filter bzw. zwischen mehreren Filterelementen eines Filters kann auf einfache Art und Weise durch Einlegen der Rohrheizkörper erfolgen. Des weiteren ist eine mechanische Halterung bzw. Fixierung der Rohrheizkörper durch deren zwangsläufige elektrische Kontaktierung möglich. Darüber hinaus stellt es kein Problem dar, wenn der Rohrheizkörper ganz oder teilweise an dem Filterelement anliegt. Es ist auch möglich, eine Befestigung des Heizkörpers durch abwechselndes Anliegen zwischen zwei Filterflächen zu erzielen. Durch eine geringe Masse der Rohrheizkörper entsteht auch bei Schlägen oder Vibrationen keine Beschädigung der Filteroberfläche.

Aufgrund der elektrischen Isolierung zwischen dem Heizleiter des Rohrheizkörpers und dem Außenrohr wegen des enthaltenen Isoliermaterials werden keine zusätzlichen Isolierungen benötigt. Des weiteren kann das Außenrohr bevorzugt aus FeCrAl bestehen, welches an der Oberfläche Aluminiumoxid bildet. Dieses ist zum einen isolierend und zum anderen schützt es den Rohrheizkörper gegen eine aggressive Atmosphäre, wie sie in einem Ruß- oder sonstigen Filter herrscht.

Wird ein erfindungsgemäßer Rohrheizkörper in einem Rußfilter für ein Kraftfahrzeug eingesetzt, so liegt die Versorgungsspannung typischerweise bei 12 V. Aufgrund dieser geringen Spannung kann ein geringer Isolierabstand zwischen Heizleiter und Außenrohr gewählt werden. Damit ist eine sehr dünne Ausführung der Rohrheizkörper möglich, wodurch ein besonders großer Vorteil der vorliegenden Erfindung erreicht wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Heizungseinrichtung für Filterelemente eines Rußfilters sowie ein Rußfilter geschaffen werden. Bei diesem Rußfilter sind die Filterelemente scheibenförmig und aufeinander gestapelt. Die Heizungseinrichtung weist einen Rohrheizkörper mit einem Außenrohr und einem darin verlaufenden Heizleiter auf. Das besondere an der Erfindung ist ein sehr geringer Durchmesser des Rohrheizkörpers im Vergleich zu üblichen Rohrheizkörpern. Des weiteren ist er derart ausgebildet, dass er in seinem Verlauf eine gewisse Fläche überdeckt. Die Anordnung des Rohrheizkörpers in dem Rußfilter ist derart, dass er nahe an der Filteroberfläche der Filterelemente verläuft.


Anspruch[de]
  1. 1. Heizungseinrichtung für Filterelemente (11, 24) eines Partikelfilters (22), wobei vorzugsweise die Filterelemente scheibenförmig und gestapelt sind, wobei die Heizungseinrichtung wenigstens einen Rohrheizkörper (14) mit einem Außenrohr (33) und wenigstens einem Heizleiter (34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrheizkörper einen geringen Durchmesser aufweist und derart ausgebildet ist, dass er nahe an der Filterfläche (27) eines Filterelements (11, 24) verläuft und durch seinen Verlauf eine Fläche überdeckt.
  2. 2. Heizungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrheizkörper (14) einen Durchmesser von weniger als 3 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm, aufweist.
  3. 3. Heizungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrheizkörper (14) in mäanderartiger Form verläuft und dadurch eine Fläche überdeckt.
  4. 4. Heizungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrheizkörper (14) derart ausgebildet ist, dass er ein Viertel oder die Hälfte der Fläche eines Partikelfilterelements (11, 24) bedeckt, wobei er vorzugsweise einen Viertelkreis oder einen Halbkreis überdeckt.
  5. 5. Heizungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Heizleiters (34) Chrom enthält, insbesondere FeCrAl ist, wobei vorzugsweise der Durchmesser des Heizleiters zwischen 0,2 mm und 1 mm beträgt.
  6. 6. Heizungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (34) ungewendelt ist, wobei er vorzugsweise geradlinig in dem Außenrohr (33) des Rohrheizkörpers (14) verläuft.
  7. 7. Heizungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrheizkörper (14) massearm ist, wobei er vorzugsweise ein dünnes und massearmes Außenrohr (33) aufweist.
  8. 8. Heizungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierung zwischen dem Heizleiter (34) und dem Außenrohr (33) ein sehr feinkörniges Pulver aufweist, vorzugsweise Magnesiumoxid, wobei es insbesondere verdichtet ist.
  9. 9. Heizungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Anschlußverbindung im Bereich des Austritts des Heizleiters (34) aus dem Außenrohr (33) eine Anschlußfahne (16) vorgesehen ist, die mit dem Heizleiter (34) verbunden ist, vorzugsweise verschweißt ist.
  10. 10. Heizungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Rohrmanschette (17) über der Verbindung von Heizleiter (34) und Anschlußfahne (16) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Rohrmanschette eine Einbettung aus isolierender Gußmasse (30), insbesondere keramischer Gußmasse, aufweist.
  11. 11. Partikelfilter (22) mit mehreren Filterelementen (11, 24), die im wesentlichen stapelartig in einem Verbund angeordnet sind, wobei die Filterelemente Filteroberflächen (27) aufweisen und mindestens einer Filteroberfläche eine Heizungseinrichtung (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Abbrennen von angelagerten Partikeln zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungseinrichtung sehr nah an der Filteroberfläche verläuft.
  12. 12. Partikelfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrheizkörper (14) einen Teil eines Filterelements (11, 24) überdeckt, vorzugsweise ein Viertel oder die Hälfte.
  13. 13. Partikelfilter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (11, 24) scheibenförmig sind, insbesondere als Doppelscheiben mit einem Innenraum (28) ausgebildet sind, wobei die Filterelemente aufeinander gestapelt sind und jeweils zwei einander zugewandten Filterflächen (27) eine gemeinsame und dazwischen angeordnete Heizungseinrichtung (14) zugeordnet ist.






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