蜂窝式电热体、电加热器和废气处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及电加热装置领域，尤其涉及蜂窝式电热体、电加热器和废气处理系统。


背景技术：

2.电加热器作为用于将电能转换为热能的装置，已经在诸如石油、化工、生物、医药、汽车以及人们家庭生活等许多领域中被广泛应用。虽然目前市场上已提供了众多类型的电加热器产品，但是它们尚有一些不足之处而有待改进和优化。
3.举例而言，随着现代社会对燃料发动机排放污染物限制法规的升级，发动机（如汽油机、燃气机或柴油机等）废气排放限值被持续要求降低，尤其要求减少废气中的no
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以及pm、pn和hc等含量。对此，可利用催化剂技术，并且通过进一步提高催化剂转化效率来达到上述目标。然而，由于发动机在冷启动阶段、低速运行等工况下的排气温度都比较低，因此难以达到催化剂发挥效率所要求的工作温度，从而无法保证催化剂的工作性能，不能有效降低废气排放物。为了解决以上问题，人们会使用电加热器等加热装置来提供热能以促使排气温度达到较高值，例如通常可超过200℃（或更高值）。但是，本技术发现，现有的此类电加热器产品在结构设计、空间布局、使用性能、制造和装配等方面还存在着局限性，不能很好地满足实际需要。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了蜂窝式电热体、电加热器和废气处理系统，从而可以解决或至少缓解现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个，或者可以为现有技术提供可替换的技术方案。
5.首先，根据本实用新型的一个方面，它提供了一种蜂窝式电热体，其用于通电后产生热能，所述蜂窝式电热体包括一个或多个层叠单元，所述层叠单元在第一方向延伸且在不同于所述第一方向的第二方向上层叠布置形成蜂窝结构，并且所述层叠单元的外侧构造成沿着所述第一方向具有波浪形轮廓。
6.在根据本实用新型的蜂窝式电热体中，可选地，所述层叠单元包括：
7.第一电热片，其在所述第一方向延伸并且构造成具有波浪形轮廓；
8.第二电热片，其在所述第一方向延伸并与所述第一电热片在所述第二方向上间隔布置，所述第二电热片构造成具有波浪形轮廓：以及
9.第三电热片，其布置在所述第一电热片和所述第二电热片之间，并且构造成具有多个第一突出部和多个第二突出部，所述第一突出部和所述第二突出部设置成分别用于抵接在所述第一电热片和所述第二电热片的各自波浪形轮廓中，以将所述第三电热片限定在所述第一电热片和所述第二电热片之间。
10.在根据本实用新型的蜂窝式电热体中，可选地，所述第一电热片和所述第二电热片基本上平行布置，并且两个相邻的层叠单元各自内的所述第一电热片和所述第二电热片
之间的间隔距离彼此相同或不同。
11.在根据本实用新型的蜂窝式电热体中，可选地，所述第一电热片和所述第二电热片具有相同或不同的波浪形轮廓；并且/或者，所述第一突出部设置成容纳在所述第一电热片的一个或多个波峰中，所述第二突出部设置成容纳在所述第二电热片的一个或多个波谷中。
12.在根据本实用新型的蜂窝式电热体中，可选地，所述蜂窝式电热体设置有两个以上层叠单元，并且其中两个相邻的层叠单元的各自相邻外侧共用同一波浪形轮廓。
13.在根据本实用新型的蜂窝式电热体中，可选地，所述第二方向基本上垂直于所述第一方向，并且/或者所述蜂窝式电热体在所述第一方向和所述第二方向所在平面内被卷绕布置。
14.其次，根据本实用新型的另外一个方面，它提供了一种电加热器，所述电加热器包括一个或多个根据以上任一项所述的蜂窝式电热体，所述蜂窝式电热体在所述电加热器通电后产生热能。
15.在根据本实用新型所述的电加热器中，可选地，所述蜂窝式电热体布置在所述电加热器的壳体内，并且卷绕布置成使得位于一区段中最外侧的层叠单元和与之相邻的位于另一区段中最外侧的层叠单元之间形成间隙用以绝缘。
16.在根据本实用新型所述的电加热器中，可选地，所述电加热器包括三个所述蜂窝式电热体，其中两个蜂窝式电热体卷绕布置成u型，另一个蜂窝式电热体卷绕布置成s型并且设置在所述两个蜂窝式电热体之间。
17.另外，根据本实用新型的又一个方面，它提供了一种废气处理系统，所述废气处理系统包括一个或多个如以上任一项所述的电加热器，所述电加热器布置在所述废气处理系统的氧化催化器（doc, diesel oxidation catalyst）、颗粒物捕捉器（dpf, diesel particulate filter）和选择性催化还原器（scr, selective catalyst reduction）中的至少一个之前。
18.本蜂窝式电热体结构紧凑，易于制造、安装和使用，能够迅速且均匀地提升温度，因此非常适于在各类电加热器中使用本蜂窝式电热体来提供热能，并将电加热器应用到例如废气处理系统等设备中，以便可以快速提高发动机排气温度，有效保证和提高催化剂转化效率，促使排放污染物达标等。
附图说明
19.图1是一个根据本实用新型的电加热器实施例的结构示意图。
20.图2是图1中a部的局部放大图。
具体实施方式
21.首先，需要说明的是，以下将以示例方式来说明本实用新型技术方案，然而所有描述不应用于形成任何限制。在本文中，技术术语“第一”、“第二”和“第三”是用于进行区分性表述目的而无意于表示它们的顺序和相对重要性等，技术术语“基本上”旨在包括与特定量相关联的非实质性差异，例如可以包括给定值的
±
8%、
±
5%或
±
2%等范围。
22.此外，对于本文提及实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示
或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍允许在这些技术特征（或其等同物）之间继续进行任意组合或删减而不存在任何的技术障碍，从而应认为它们也都在本文的记载范围之内。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示，或者在图中对于一些结构进行了简化显示。
23.在图1中示范性地展示了一个根据本实用新型的电加热器实施例的大致构造情况，在该电加热器中同时配置了三个根据本实用新型蜂窝式电热体示例，下面就结合以上示例对本实用新型进行详细说明。
24.如图1所示，电加热器100具有壳体1，在该壳体内布置有采用蜂窝式电热体3、4和5组合形成的加热芯体6，其中可以将蜂窝式电热体3和4在所图示的平面中卷绕成u型形状，并且将蜂窝式电热体5布置在它们之间并卷绕成s型形状。根据应用需要，蜂窝式电热体3、4和5可具有相同或不同的结构尺寸（如长度、厚度、看宽度等），并且可借助于紧固件7（如绝缘销钉等）或者焊接等连接方式固定在壳体1内。
25.蜂窝式电热体3、4和5可采用导电材料（如铜、铁等金属）制成，当将它们组合布置成加热芯体6时，可以将它们彼此之间或者经各自卷绕后形成的不同区段之间间隔开布置，即在相邻的蜂窝式电热体或相邻的区段之间保持间隙，以便形成彼此绝缘、避免短路的效果。对于此类间隙，在图1中已使用附图标记s1、s2、s3和s4进行了示意性展示。作为示例说明，以上这些间隙可以按照需要采用例如3-8mm等任意合适的距离值，并且它们可采用彼此相同或不同的距离值。作为可选情形，允许在以上间隙中填充绝缘材料，以便增强绝缘效果；另外，作为可选情形，当在蜂窝式电热体的外侧已经设置了绝缘材料的情况下，可不必考虑设置上述间隙。
26.在实际应用时，可采用任何可行的连接方式（如焊接等）将以上这些蜂窝式电热体3、4和5各自的一端固连在一起，同时也将它们各自的另一端固定在一起，从而形成加热芯体6的相应两端；然后，可通过电加热器100的电接头2的导电进出线路分别连接加热芯体6的以上两端来接入电流，使得加热芯体6在通电工作后将电能转换成热能，实现电加热器100的加热功能。通常，可以如图1所示地将电接头2可选地布置成从壳体1向外伸出，以便于接入外部电流。
27.在电加热器100中，蜂窝式电热体3、4和5均采用了根据本实用新型的蜂窝式电热体。总体来讲，在根据本实用新型的蜂窝式电热体中可以设置一个或多个层叠单元10，例如结合参考图1和图2，蜂窝式电热体3、4和5可以可选地使用例如金属板片等材料加工制成，并且它们可以采用基本相同的构造，在图2中示例性地展示了这些蜂窝式电热体同样设置了6个层叠单元10，它们通过层叠布置形成了蜂窝结构，采用这种构造有效提供了可供大量的加热气体沿着电加热器100的轴向均匀、快速地穿过的流动通道并且充分换热，这将促使这些气体能迅速且均匀地升温达到预期温度，从而提高随后的催化剂的催化作用效果，减少污染物排放。
28.由于在本示例中对蜂窝式电热体3、4和5进行了卷绕布置，但它们在初始制造时可以是呈直线形状的，因此为了便于理解和参考起见，在图2中同时示出了相互垂直的第一方向d1和第二方向d2标示。对于每个层叠单元10来讲，它可以是在第一方向d1延伸并且在第二方向d2上进行层叠布置，同时在层叠单元10的外侧沿着第一方向d1可以全部或者部分地形成波浪形轮廓。不同于现有技术中普通采用的直线形轮廓，采用以上这种波浪形轮廓将
大幅度地增加本蜂窝式电热体的加热面积，从而有利于迅速产生并向外释放热能来提高与本蜂窝式电热体进行换热的对象温度，并且促进升温更加充分且均匀化。
29.此外，采用上述波浪形轮廓，还有助于蜂窝式电热体形成更加稳固、紧凑地结构布局。作为举例说明，例如图2所示，可以将层叠单元10构造成具有电热片11、电热片12以及布置在二者之间的电热片13。其中，可将电热片11和电热片12都设置成具有波浪形轮廓并且在第一方向d1上延伸，同时将它们间隔布置（可根据应用要求来设置具体的间隔距离），电热片13可以构造成具有多个突出部131，以便可通过将这样的突出部131抵接在电热片11的波浪形轮廓中（如一个或多个波峰），从而将电热片13限定在电热片11和电热片12之间，以上装配操作非常地方便；类似地，电热片13可以构造成具有多个突出部132，以便可通过将这样的突出部133抵接在电热片12的波浪形轮廓中（如一个或多个波谷），从而将电热片13限定在电热片11和电热片12之间，以上装配操作非常地方便。应当理解，本实用新型允许同时在电热片13上可选地同时设置突出部131和突出部132，以便获得相对更加稳固可靠的连接限位效果。
30.在给出的示例中，层叠单元10中的电热片11和电热片12采用了基本上平行的布置方式，然而在一些实施方式下，可以将层叠单元10中的这些电热片在某个或某些区段内采用非平行的布置方式，例如将它们布置形成一定的倾斜角度或者不规则的布局等。
31.此外，对于蜂窝式电热体内的不同层叠单元10，可以按照实际需求情况来具体设置它们各自的电热片11和电热片12，例如可能将它们之间的间隔距离设置成彼此完全相同或者不尽相同，又比如可能将它们构造成具有相同的波浪形轮廓，或者具有不一样的波浪形轮廓，再比如可以允许相邻的两个层叠单元10共用同一个电热片11（或电热片12），或者这两个层叠单元10各自具有单独的电热片11（或电热片12），然后通过例如焊接等连接方式将相邻的不同电热片11（或电热片12）连接后层叠起来。
32.需要指出的是，以上仅是结合图1和图2进行示范性说明，在实际应用时将允许更多的实施方式。举例而言，电加热器100的壳体1可以采用诸如圆形、椭圆形、矩形、三角形或者甚至不规则形状等任何适用形状，此外，蜂窝式电热体的层叠单元10可配置一个、两个、或者三个以上的电热片，只要能将它们层叠布置形成蜂窝结构且外侧具有波浪形轮廓即可；另外，在一些实例中，蜂窝式电热体内的不同层叠单元10可以具有不同的构造，例如对于其中一个或一些层叠单元10，其可以使用具有蜂窝结构且外侧呈波浪形轮廓的金属块，这可以采用例如机加工或铸造等方式来制成。
33.根据本实用新型的技术方案，还提供了一种废气处理系统，可以在该废气处理系统中配置根据本实用新型的电加热器，例如可以按照具体应用需要将电加热器单独地或者结合地布置在废气处理系统的氧化催化器（doc, diesel oxidation catalyst）之前、颗粒物捕捉器（dpf, diesel particulate filter）之前、和/或选择性催化还原器（scr, selective catalyst reduction）之前。
34.由于根据本实用新型的电加热器和蜂窝式电热体具有如前所述的明显优势，因此能通过其中的层叠单元用来对目标对象进行更加快速、均匀且充分的加热处理，从而促使布置在废气处理系统中相应位置处的电加热器能非常均匀、迅速和高效地加热废气，进一步提高和优化催化剂的转化效率，降低排放污染物指标。应当理解，根据本实用新型的废气处理系统可以应用于例如车辆发动机等众多类型的装置设备上，这将有利地帮助提升这些
设备的质量和产品竞争力。