具有加热的多孔金属结构的气体管道制造技术

本发明专利技术公开一种气体管道(100)，具有管道壁(110)、由管道壁围住的内部空间(120)以及设置在内部空间中用于使气体通过的加热的多孔金属结构(113)，其具有至少一个电加热器(102)。电加热器是矿物绝缘加热器，具有热导体(104)、至少一个正面连接开口和至少一个外金属套(108)。电加热器具有至少一个穿过管道壁的段(102a)，使得所有正面连接开口(116)设置在气体管道内部空间的外面，且外金属套在该段焊接或钎焊至管道壁。热导体至少在电加热器设置在气体管道内部空间的段中完全嵌入优选为压紧的陶瓷绝缘材料(106)中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有专利权利要求1前序部分所述特征、带加热的多孔金属结构的气体管道。
技术介绍
在气流中设置加热的多孔金属结构对多种应用是有利的，在这些应用中，气体与气体流经的多孔金属结构的相互作用是期望的。例如，可以是优选地发生在温度升高下气体与金属的作用，由于与多孔金属结构大的表面相互作用而导致的气体温度升高或者是对气流的清洁或过滤，例如，去除夹带的水滴或使这种液滴转换至气相。由于电加热器良好的可控性，已知这种加热器可用来加热多孔金属结构。根据DE102007024563A1已知该应用的具体示例，其教导使用电加热器来用于此目的。该文献教导对催化转化器的蜂巢结构进行电加热，其中基本思想是通过输送流经多孔金属结构的壁部分的电流来对该壁部分进行加热。这种已知的方法在实践中引发了相当大的问题。一方面，这种加热的多孔金属结构的制造涉及相对大的努力，另一方面，这种系统对振动敏感，而振动通常存在于特别是机动车辆领域的移动应用中，因为可能发生接触中断和/或短路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有加热的多孔金属结构的气体管道，其为加热多孔金属结构提供了更加可靠的可能性，特别地该可能性对振动更加迟钝。该目的通过具有专利权利要求1所述特征的加热装置来实现。本专利技术的有利实施例可见于从属权利要求。根据本专利技术的气体管道具有管道壁，由管道壁在除了气体管道延伸方向及其相反方向之外的所有方向上围住的内部空间，以及设置在气体管道的内部空间中用于使气体通过的加热的多孔金属结构，该多孔金属结构具有至少一个电加热器。这里多孔金属结构定义为具有至少一个由金属构成的表面并允许气体通过其壁(在多孔金属结构形成壁时)的结构，即，特别地是网格结构和卷起的网格结构、通过弯曲线状或管状金属管而制备的网格结构、蜂巢结构和金属无纺布。就本专利技术而言重要的是，电加热器是矿物绝缘加热器，其具有热导体、至少一个正面连接开口和至少一个外金属套，其中矿物绝缘加热器具有至少一个穿过矿物绝缘加热器的段，使得所有正面连接开口设置在气体管道的内部空间之外，并且矿物绝缘加热器的外金属套在该段直接或经由矿物绝缘真空密封管道焊接或钎焊至管道壁，并且其中热导体至少在矿物绝缘加热器设置在气体管道内部空间的段中完全嵌入绝缘材料，绝缘材料优选为压紧的。陶瓷材料是特别合适的绝缘材料。通过使用具有外金属套和正面连接开口的矿物绝缘加热器，正面连接开口设置在气体管道的外部，确保提供期望的电绝缘，同时外金属套焊接或钎焊至管道壁确保电加热器的尺寸稳定和抗振布局。多孔金属结构的均匀加热可通过将矿物绝缘加热器的至少一段卷到多孔金属结构上来实现。特别地，这在矿物绝缘加热器具有螺旋构造，例如具有不同半径、同心卷绕的螺旋弹簧的形式时实现。振动稳定性的进一步改进可在矿物绝缘加热器焊接，尤其是真空焊接至多孔结构时实现。使用具有金属套的矿物绝缘加热器的特殊优势在矿物绝缘加热器的截面形状可根据需要塑造时实现。通过改变该形状可以特别简单的方式影响多孔金属结构中设置有矿物绝缘加热器的段中的气流，而且，通过改变该形状可实现加热的均匀化。这被证明是特别有利的，在矿物绝缘加热器沿气体流动方向的截面小于沿面向多孔金属结构的孔壁的方向的截面时，并且矿物绝缘加热器沿气体流动方向的延伸(应强调以避免误解，即使是遥远的，这里延伸是指几何延伸而不是加热器的热加工)是沿面向多孔金属结构的孔壁的方向的延伸的至少四倍，优选地至少十倍。矿物绝缘加热器的加热元件在一端连接至管道壁的实施例也是可以想到的，管道壁配置为导电管道壁，这样管道壁起到回路导体的作用。这减少了布线的工作量。在管道壁由具有至少25％(优选地至少50％)镍含量的因科镍合金材料构成时是特别有利的。根据期望的热分布，多个矿物绝缘加热器可设置在多孔结束结构中。附图说明下面根据附图更详细地说明本专利技术。附图中：图1是根据本专利技术第一实施例的气体管道沿直径延伸方向部分剖开的视图；图2a是图1实施例中细节A的放大图；图2b是本专利技术替代性第二实施例中细节A的放大图；图3a是图1实施例中细节B的放大图；图3b是本专利技术第二实施例中细节B的放大图；图4是根据本专利技术第三实施例的气体管道的截面图，该截面垂直于气体管道延伸；图5是根据本专利技术第四实施例的气体管道的截面图，该截面垂直于气体管道延伸的方向延伸；图6是根据本专利技术第五实施例的气体管道的截面图，该截面垂直于气体管道延伸的方向延伸。具体实施方式在所有附图中相同的附图标记用于同一示范实施例中的相同组件。图1示出气体管道100的截面，气体管道100具有管道壁110和由管道壁110围住的内部空间120。固定至管道壁110的多孔金属结构113设置于内部空间120中，这里多孔金属结构113由一个放置在另一个后面的多孔板113a和113b构成，但也可具有另一种形式，例如金属无纺布，其允许气体通过。穿过管道壁110的矿物绝缘加热器102以蛇形方式设置在多孔板113b之间的内部空间114中，加热器102具有金属套108，其以气密方式连接至管道壁110，管道壁110的外侧上具有环状焊缝115。任何其他可能的气密固定方式，例如钎焊，也是可行的以替代焊缝。为了更好地说明矿物绝缘电加热器102的设置和蛇形路径，图1中示出的视图与普通截面图的区别在于，多孔板113b根本未以截面示出，并且矿物绝缘电加热器102仅在其穿过管道壁110的点的周围区域，特别是细节B的区域以及细节A的区域中示出为截面。如最能从图2a和3a中显示的图1细节A和B的细节图中看出的，矿物绝缘电加热器102具有卷绕的热导体104，其具有第一段104a和沿相反方向平行于第一段延伸的段104b，并且这两段在矿物绝缘电加热器102的末端(未示出)区域彼此连接。示出的卷绕的特征在于恒定的线圈半径及恒定的线圈间距，但是这些变量也可沿矿物绝缘电加热器102延伸的方向各自变化。热导体104完全(即，沿垂直于其延伸方向的所有方向)嵌入在压紧的绝缘材料106中，绝缘材料106可由例如MgO构成并用十字表示。而且，矿物绝缘加热器102具有外金属套108和连接线103a、103b。图2b和3b中示出的替代性第二实施例与图1、2a和3a中示出的实施例的区别仅在于热导体204不是卷绕的。特别地，如可从图1、3a和3b中看出的，矿物绝缘电加热器102具有穿过管道壁110的段102a，所以矿物绝缘电加热器102的正面连接开口116设置在气体管道100的内部空间120的外面，并且矿物绝缘电加热器102的外金属套在该段焊接或钎焊至管道壁110。根据图4的第三实施例与图1中所示的实施例的区别仅在于加热的多孔金属结构313的配置，这里多孔金属结构示出为网格，并且没有覆盖气体管道300内部空间314的整个截面。这在例如流过气体管道300的气体或气体-液体混合物组合由于重力而具有不均匀组分时是有用的，并且只有在加热的多孔金属结构313延伸到的区域中的富集组件受到加热的影响。进一步的区别产生于矿物绝缘电加热器302的形状，并归因于热导体304没有在矿物绝缘电加热器302的内部来回延伸的事实，特别地如矿物绝缘电加热器示出为剖视图的部分中容易看出的。矿物绝缘电加热器302相应地在两点穿过气体管道300的管道壁310。图5所示的第四实施例与根据图4的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体管道(100,300,400,500)，具有管道壁(110,210,310,410,510)，由所述管道壁(110,210,310,410,510)围住的内部空间(120,220,320,420,520)，以及设置在所述气体管道(100,300,400,500)的所述内部空间(120,220,320,420,520)中用于使气体通过的加热的多孔金属结构(113,313,413,513)，所述多孔金属结构具有至少一个电加热器(102,202,302,402)，其特征在于：所述电加热器(102,202,302,402,502)是矿物绝缘加热器，具有热导体(104,204,304,404,504)，至少一个正面连接开口和至少一个外金属套(108,208,308,408,508)，其中所述电加热器(102,202,302,402)具有至少一个穿过所述管道壁(110,210,310,410,510)的段(102a,202a,302a,402a)，使得所有正面连接开口(116,216,316,416,516)设置在所述气体管道(100,300,400,500)的所述内部空间(120,220,320,420,520)的外面，且所述电加热器(102,202,302,402,502)的所述外金属套(108,208,308,408,508)在该段焊接或钎焊至所述管道壁(110,210,310,410,510)，并且其中所述热导体(104,204,304,404,504)至少在所述电加热器(102,202,302,402,502)设置在所述气体管道(100,300,400,500)的所述内部空间(120,220,320,420,520)内的段中完全嵌入在优选为压紧的陶瓷绝缘材料(106,206,306,406,506)中。...

【技术特征摘要】
2015.07.17 DE 202015103787.21.一种气体管道(100,300,400,500)，具有管道壁(110,210,310,410,510)，由所述管道壁(110,210,310,410,510)围住的内部空间(120,220,320,420,520)，以及设置在所述气体管道(100,300,400,500)的所述内部空间(120,220,320,420,520)中用于使气体通过的加热的多孔金属结构(113,313,413,513)，所述多孔金属结构具有至少一个电加热器(102,202,302,402)，其特征在于：所述电加热器(102,202,302,402,502)是矿物绝缘加热器，具有热导体(104,204,304,404,504)，至少一个正面连接开口和至少一个外金属套(108,208,308,408,508)，其中所述电加热器(102,202,302,402)具有至少一个穿过所述管道壁(110,210,310,410,510)的段(102a,202a,302a,402a)，使得所有正面连接开口(116,216,316,416,516)设置在所述气体管道(100,300,400,500)的所述内部空间(120,220,320,420,520)的外面，且所述电加热器(102,202,302,402,502)的所述外金属套(108,208,308,408,508)在该段焊接或钎焊至所述管道壁(110,210,310,410,510)，并且其中所述热导体(104,204,304,404,504)至少在所述电加热器(102,202,302,402,502)设置在所述气体管道(100,300,400,500)的所述内部空间(120,220,320,420,520)内的段中完...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德列亚斯·司列福，
申请(专利权)人：塔克海林阁有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE