Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizelement zum Erhitzen eines Gasstroms mit einem Heizwiderstand und mit zwei Kontakten zum Anlegen einer elektri - schen Spannung, wobei der Heizwiderstand mindestens einen Stromleiter mit einer Länge und einer Längsachse aufweist, der sich über seine Länge zwi- schen beiden Kontakten erstreckt, wobei die Längsachse eine Hauptfließrich- tung 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, wo- bei 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.

Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Abstandshalter für ein Heizelement.

Es ist bereits ein Heizelement aus der US 5,533,167 B mit mehreren Stromlei- ter-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.

Aus der KR 2005 008 7202 A ist ebenfalls ein Heizelement mit mehreren Stromleiter-Abschnitten und verbindenden Brücken bekannt. Nach Ausfüh- rungsbeispiel Figur 1a sind alle Brücken parallel zur Heizebene bzw. rechtwink- lig zur jeweiligen Spaltebene angeordnet. Nach Ausführungsbeispiel Figur 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement derart auszubilden und anzuordnen, dass ein verbesserter Wärmeeintrag gewährleistet ist. Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass mindestens drei wei- tere Stromleiter-Abschnitte vorgesehen sind, die mit Bezug auf die Längsachse mindestens eine gemeinsame zweite Heizebene_H2 ausbilden, die mit Ab- stand_e zur ersten Heizebene_H1 angeordnet ist, wobei mindestens ein Strom- leiter-Abschnitt vorgesehen ist, der als Brücke ausgebildet ist und der den Ab- stand_e überbrückt. Hierdurch wird erreicht, dass eine dreidimensionale Erstre- ckung der Stromleiter-Abschnitte und mehrere parallele Heizebenen vorgese- hen sind.

Die Stromleiter-Abschnitte innerhalb einer Heizebene_H1 weisen einen Ab- stand zueinander auf, der einen Spalt bildet. Dabei ist abzustellen auf den leit- fähigen Teil des Stromleiter-Abschnitts, eine mögliche Isolierung oder isolieren- de 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 ver- schiedenen Stromleiter-Abschnitten. Die Länge des Heizwiderstands entspricht dabei der Erstreckung seiner Längsachse.

Durch eine Aneinanderreihung von mehreren Brücken kann auch eine komple- xere Umlenkung innerhalb mehrerer Heizebenen erfolgen. Die Anzahl der Heizebenen ist dabei beliebig.

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 Gewe- bedrähte von der Hauptfließrichtung des Stroms ab.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch, dass mindestens ein erster Quersteg und mindestens ein zweiter Quersteg vorgesehen sind, die pa- rallel 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 platzier- bar sind. Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die jeweilige Heizebene_H1 , _H2 ei- ne dem zu erhitzenden Gasstrom zugewandte Vorderseite mit einer Grundflä- che aufweist, wobei die erste Heizebene_H1 und die mindestens zweite Heiz- ebene__H2 über mindestens 70 % der Grundfläche eine Nut begrenzen, wobei die Brücke die Nut überbrückt. Somit sind die Heizebene_H1 und die Heizebe- ne_H2 über die jeweilige Brücke elektrisch gekoppelt. Die Grundfläche wird ge- bildet durch alle nebeneinander innerhalb der jeweiligen Heizebene angeordne- ten 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.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Nut eine Nutebene aufspannt und ge- genüberliegende Spalte benachbarter Heizebenen_H1, __H2 eine Spaltebene aufspannen, wobei die Nutebene relativ zur Spaltebene einen Winkel a zwi- schen 10° und 90° einschließt. In der Regel umfasst der Winkel a 90°, weil sich die mehreren parallel hintereinander angeordneten Heizebenen in Richtung des Abgasstroms erstrecken, mithin in eine Richtung rechtwinklig zur jeweiligen Heizebene selbst.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die jeweilige Brücke eine Mittelachse auf- weist, 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 Heizebe- ne_H1 bzw. zur Heizebene_H2 ist das Überbrücken der Nut zwischen beiden Heizebenen_H1 , _H2 gewährleistet.

Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass unter Anwendung ei- nes kartesischen Koordinatensystems mit drei Raumachsen_x, _y, _z die Heiz- ebene_H1 parallel zur x-y-Ebene ausgerichtet ist und sich die Brücke_1 mit Be- zug zur Mittelachse zur Überbrückung des Spalts zumindest teilweise in Rich- tung der Raumachse_x erstreckt und sich die Brücke_2 mit Bezug zur Mittel- achse zur Überbrückung der Nut zumindest teilweise in Richtung der Raum- achse_z erstreckt. Der Abgasstrom verläuft dabei in Richtung der Raumach- se_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 Überbrü- ckung der in der x-y-Ebene liegenden Nut ungeachtet ihrer Breite in Richtung der Raumachse_z.

Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn die Hauptfließrichtung des elektrischen Stroms wechselseitig über die Heizebe- ne_H1 und die Heizebene_H2 führbar ist. Die dem Abgasstrom zugewandte Heizebene_Hl 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 HeizebeneJ-11 austretenden, bereits erhitzten Abgasstrom wird damit begünstigt.

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.

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 zwi- schen nebeneinander liegenden Stromleiter-Abschnitten vorgesehen ist, ist kein Quersteg erforderlich. Insoweit kann die Anzahl der Querstege entsprechend bzw. auf etwa die Hälfte verringert werden.

Vorteilhaft kann es zudem sein, wenn die Querstege unterschiedlich lang sind bzw. eine unterschiedliche Ausdehnung aufweisen und mindestens ein Querst- eg in Spalte mehrerer Heizebenen positionierbar ist. Damit kann die Anzahl der notwendigen Abstandshalter reduziert werden.

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

Figur 1a eine Frontansicht des Heizelements;

Figur 1b eine Seitenansicht von 1 a;

Figur 1c eine Detailansicht aus Fig. 1a;

Figur 2a die rückwärtige Ansicht aus Fig. 1a;

Figur 2b die Seitenansicht aus Fig. 2a;

Figur 3a eine Ansicht des Heizelements nach Fig. 1a von oben;

Figur 3b eine Ansicht des Heizelements nach Fig. 1a von unten;

Figur 3c eine alternative Ausführungsform des Heizelements in der Ansicht von unten;

Figur 4a einen Abstandshalter in der Seitenansicht;

Figur 4b eine alternative Ausführungsform des Abstandshalters;

Figur 4c eine Stirnansicht eines Abstandshalters;

Figur 4d eine Stirnansicht eines Abstandshalters;

Figur 4e eine Stirnansicht eines Abstandshalters; Figur 5 einen Heizwiderstand mit drei Heizebenen.

Ein in der Figur 1a gezeigtes Heizelement 1 ist aus einem Stromleiter 2a mit ei- ner Längsachse 2b sowie zwei Kontakten 3.1 , 3.2 zum Anlegen einer elektri- schen 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 Spalt- breite 2.9 voneinander getrennt sind. Die verschiedenen Stromleiter-Abschnitte 2.1 bis 2.6 bilden eine kreisförmige Grundfläche 7 aus. Hierbei sind die ver- schiedenen 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.

In der Seitenansicht nach Fig. 1b ist ergänzend zu der eben beschriebenen Heizebene_H1 eine weitere Heizebene_H2 vorgesehen, die aus entsprechen- den Stromleiter-Abschnitten 2.5, 2.6 gebildet sind. Beide Heizebenen_H1 , _H2 werden über einen als Brücke ausgebildeten Stromleiter-Abschnitt 2.4 mitei- nander verbunden. Beide Heizebenen_H1 , _H2 begrenzen eine Nut 4.1 mit ei- ner 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.

Gemäß Fig. 1c, eine Detailansicht aus Fig. 1a, weist der Stromleiter 2a eine Längsachse 2b auf, die entsprechend der Darstellung nach Fig. 1a mäander- förmig verläuft. Eine Länge des Stromleiters entspricht demnach der Länge der Längsachse 2b. Die dargestellte Brücke 2.2 dient zur Überbrückung des Spal- tes 2c. Die Brücke 2.2 weist eine Längsachse 2.2' auf, die quer zum Spalt 2c ausgerichtet ist.

Die Rückseite des Heizelements 1 gern. Fig. 2a ist ähnlich aufgebaut. Die ver- schiedenen Stromleiter-Abschnitte bilden eine mäanderförmige Bahn, wobei über entsprechende Brücken 2.4 wechselseitig zwischen der nach Fig. 1a dar- gestellten Vorderseite und der nach Fig. 2a dargestellten Rückseite abgewech- selt 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 gern. Fig. 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 be- schreibt auf der Rückseite ebenfalls wieder einen Bogen. Der jeweilige Bogen ist gebildet durch zwei Stromleiter-Abschnitte, die durch eine Brücke 2.2 mitei- nander verbunden sind und jeweils den zwischen ihnen befindlichen Spalt 2c begrenzen.

Die zwischen beiden Heizebenen_H1 , _H2 befindliche Nut 4.1 weist einen ent- sprechenden teilkreisförmigen Nutgrund auf, der durch die unten angeordneten Brücken 2.4 begrenzt wird.

Nach den hier dargestellten Ausführungsbeispielen liegen beide Heizebe- nen_H1 , _H2 in bzw. parallel zu einer x-y-Ebene, aufgespannt durch die Raum- achse x und die Raumachse y. Die vorstehend genannte Nutebene 4.2 ist ebenfalls parallel hierzu angeordnet bzw. ausgerichtet. Die Spaltebene 2d wie- derum, 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 Raum- achse z.

In der Ansicht von oben gern. Fig. 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 Heiz- elements. Der jeweilige Spalt spannt eine Spaltebene 2.d auf und weist eine Spaltbreite 2.9 auf.

In der Ansicht von unten nach Fig. 3b sind wiederum die nebeneinander ange- ordneten Brücken 2.2 zur Überbrückung des jeweiligen Spalts zu erkennen. In- nerhalb 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 a von 90° einschließen. Die Nut weist gern. Fig. 1b eine Nutbreite 4.3 auf, die einem Abstand_e der beiden Heizebenen_H1 , _H2 entspricht.

Während sich nach dem vorgehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die zwischen den verschiedenen Stromleiter-Abschnitten angewendeten Brücken 2.2, 2.4 abwechseln, ist nach Ausführungsbeispiel Fig. 3c eine Darstellung von oben bzw. unten vorgesehen, in dem sich an die Brücke 2.4 zwecks Überbrü- ckung der Nut unmittelbar eine Brücke 2.2 zur Überbrückung des Spalts an- schließt. Zwischen dieser Doppelanordnung der Brücken 2.2, 2,4 ist jeweils ein Stromleiter-Abschnitt vorgesehen.

Zur Wahrung des Abstands e zwischen den Heizebenen_H1, _H2 einerseits und zwecks Wahrung der Spaltbreite 2.9 ist ein Abstandselement 6 gern, den Figuren 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 vorge- sehen und weisen die Spaltbreite 2.9 auf. Der Grundkörper 6.1 weist die Nut- breite 4.3 auf, die dem Abstand e zwischen beiden Heizebenen entspricht. Durch Einsetzen des Abstandshalters 6, mithin durch Einsetzen des Grundkör- pers 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.

In der Ausführungsform nach Fig. 4b weist der Abstandshalter weniger Quer- stege 6.2, 6.3 auf. Ein solcher Abstandshalter wäre anzuwenden in dem Be- reich 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 Brü- cke 2.2 überbrückt werden bzw. für die Spalte, an deren Ende keine Brücke 2.2 vorgesehen ist.

Gemäß Ansicht Fig. 4c hat der Grundkörper 6.1 eine maximale Breite, die dem Abstand e der Heizebenen entspricht. Eine Kantenlänge des Rechtecks ent- spricht der Breite der Querstege 6.2, 6.3. Dies kann auch abweichend konstru- iert sein, so dass unterschiedliche Breiten zur Anwendung kommen.

Gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 4d hat der Grundkörper 6.1 einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser, der dem Abstand e der Heizebenen ent- spricht.

Gemäß Ausführungsbeispiel Fig. 4e weist der Quersteg 6.2 eine wesentlich größere Ausdehnung a auf als der Quersteg 6.3. Diese Variante findet Anwen- dung bei einem Heizwiderstand 2 mit drei Heizebenen, die zwei Nuten 4.1 be- grenzen. 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 gegenüber- liegenden Heizebene_H2 positioniert ist.

Das Ausführungsbeispiel Fig. 5 zeigt einen Heizwiderstand 2 mit drei parallelen Heizebenen_H1 , _H1‘, _H2.

Bezugszeichenliste

1 Heizelement

2a Stromleiter

2b Längsachse

2c Spalt

2d Spaltebene

2f Länge

2 Heizwiderstand

2.0 Stromrichtung, Hauptfließrichtung

2.1 Stromleiter-Abschnitt

2.2 Stromleiter-Abschnitt, Brücke_1

2.2‘ Mittelachse

2.3 Stromleiter-Abschnitt

2.4 Stromleiter-Abschnitt, Brücke_2

2.4' Mittelachse

2.5 Stromleiter-Abschnitt

2.6 Stromleiter-Abschnitt

2.9 Spaltbreite

3.1 Kontakt

3.2 Kontakt

4 Vorderseite

4.1 Nut

4.2 Nutebene

4.3 Nutbreite

5 Gasstrom

6 Abstandshalter

6.1 Grundkörper

6.2 Quersteg

6.3 Quersteg

7 Grundfläche a Ausdehnung von 6.2 e Abstand Nomenklatur

Brücke_1 Brücke_2 Ebene_E1 Ebene_E2 Heizebene H1 Heizebene_H1‘ Heizebene_H2 Raumachse x Raumachse y Raumachse z x-y-Ebene x-z-Ebene y-z-Ebene Winkel α